Что производит тэц. Смотреть что такое "Теплоэлектростанция" в других словарях. Какое топливо используется на станции

Проведём экскурсию по Чебоксарской ТЭЦ-2, посмотрим, как электричество и тепло вырабатываются:

Напомню, кстати, что труба - самое высокое промышленное сооружение в Чебоксарах. Аж 250 метров!

Начнём с общих вопросов, к которым относится в первую очередь безопасность.
Разумеется, ТЭЦ, как и ГЭС, предприятие режимное, и просто так туда не пускают.
А если уж пустили, хоть даже на экскурсию, то инструктаж по технике безопасности пройти всё равно придётся:

Ну, нам это не в диковинку (как и сама ТЭЦ не в диковинку, я работал там лет 30 назад;)).
Да, ещё одно жёсткое предупреждение, не могу пройти мимо:

Технология

Главным рабочим веществом на всех тепловых электростанциях является, как ни странно, вода.
Потому что она легко превращается в пар и обратно.
Технология у всех одинакова: надо получить пар, который будет вращать турбину. На оси турбины помещается генератор.
В атомных электростанциях вода разогревается за счёт выделения тепла при распаде радиоактивного топлива.
А в тепловых - за счёт сжигания газа, мазута и даже, до недавних пор, угля.

Куда девать отработанный пар? Однако, обратно в воду и снова в котёл!
А куда девать тепло отработанного пара? Да на подогрев воды, поступающей в котёл - для повышения кпд всей установки в целом.
И на подогрев воды в теплосети и водопроводе (горячая вода)!
Так что в отопительный сезон из тепловой станции извлекается двойная польза - электричество и тепло. Соответственно, такое комбинированное производство и называется ТЭЦ (теплоэлектроцентраль).

Но летом всё тепло израсходовать с пользой не удаётся, поэтому пар, вышедший из турбины, охлаждается, превращаясь в воду, в градирнях, после чего вода возвращается в замкнутый производственный цикл. А в тёплых бассейнах градирен ещё и рыбу разводят;)

Чтобы не изнашивались теплосети и котёл, вода проходит специальную подготовку в химическом цехе:

А по всему замкнутому кругу воду гоняют циркуляционные насосы:

Наши котлы могут работать как на газе (жёлтые трубопроводы), так и на мазуте (чёрные). С 1994 работают на газе. Да, котлов у нас 5 штук!
Для горения в горелки необходима подача воздуха (синие трубопроводы).
Вода кипит, и пар (паропроводы красного цвета) проходит через специальные теплообменники - пароперегреватели, которые повышают температуру пара до 565 градусов, а давление, соответственно, до 130 атмосфер. Это вам не скороварка на кухне! Одна маленькая дырочка в паропроводе обернётся большой аварией; тонкая струя перегретого пара режет металл, как масло!

И вот такой пар уже подаётся на турбины (в больших станциях несколько котлов могут работать на общий паровой коллектор, от которого питаются несколько турбин).

В котельном цехе всегда шумно, потому что горение и кипение - весьма бурные процессы.
А сами котлы (ТГМЕ-464) представляют собой грандиозные сооружения высотой с двадцатиэтажный дом, и показать их целиком можно только на панораме из множества кадров:

Ещё один ракурс на подвал:

Пульт управления котла выглядит так:

На дальней стене располагается мнемосхема всего техпроцесса с лампочками, индицирующими состояние задвижек, классические приборы с самописцами на бумажной ленте, табло сигнализации и другие индикаторы.
А на самом пульте классические кнопки и ключи соседствуют с компьютерным дисплеем, где крутится система управления (SCADA). Здесь же есть самые ответственные выключатели, защищённые красными кожухами: "Останов котла" и "Главная паровая задвижка" (ГПЗ):

Турбины

Турбин у нас 4.
Они имеют очень сложную конструкцию, чтобы не пропустить ни малейшего кусочка кинетической энергии перегретого пара.
Но снаружи ничего не видно - всё закрыто глухим кожухом:

Серьёзный защитный кожух необходим - турбина вращается с высокой скоростью 3000 оборотов в минуту. Да ещё по ней проходит перегретый пар (выше говорил, как он опасен!). А паропроводов вокруг турбины множество:

В этих теплообменниках отработанным паром подогревается сетевая вода:

Кстати, на фото у меня самая старая турбина ТЭЦ-2, так что не удивляйтесь брутальному виду устройств, которые будут показаны ниже:

Вот это механизм управления турбиной (МУТ), который регулирует подачу пара и, соответственно, управляет нагрузкой. Его раньше крутили вручную:

А это Стопорный клапан (его надо долго вручную взводить после того, как он сработал):

Малые турбины состоят из одного так называемого цилиндра (набора лопастей), средние - из двух, большие - из трёх (цилиндры высокого, среднего и низкого давления).
С каждого цилиндра пар уходит в промежуточные отборы и направляется в теплообменники - подогреватели воды:

А в хвосте турбины должен быть вакуум - чем он лучше, тем выше кпд турбины:

Вакуум образуется за счёт конденсации остатков пара в конденсационной установке.
Вот мы и прошлись по всему пути воды на ТЭЦ. Обратите внимание также на ту часть пара, которая идёт на подогрев сетевой воды для потребителя (ПСГ):

Ещё один вид с кучей контрольных точек. Не забываем, что контролировать на турбине необходимо кучу давлений и температур не только пара, но и масла в подшипниках каждой её части:

Да, а вот и пульт. Он обычно находится в той же комнате, что и у котлов. Несмотря на то, что сами котлы и турбины стоят в разных помещениях, управление котлотурбинным цехом нельзя разделять на отдельные кусочки - слишком всё связано перегретым паром!

На пульте мы видим пару средних турбин с двумя цилиндрами, кстати.

Автоматизация

В отличие от , процессы на ТЭЦ более быстрые и ответственные (кстати, все помнят слышный во всех краях города громкий шум, похожий на самолётный? Так это изредка срабатывает паровой клапан, стравливая чрезмерное давление пара. Представьте, как это слышится вблизи!).
Поэтому автоматизация здесь пока запаздывает и в основном ограничивается сбором данных. А на пультах управления мы видим сборную солянку различных SCADA и промышленных контроллеров, занимающихся локальным регулированием. Но процесс идёт!

Электричество

Ещё раз посмотрим общий вид турбинного цеха:

Обратите внимание, слева под жёлтым кожухом - электрические генераторы.
Что происходит с электричеством дальше?
Оно отдаётся в федеральные сети через ряд распределительных устройств:

Электрический цех - очень непростое место. Достаточно взглянуть на панораму пульта управления:

Релейная защита и автоматика - наше всё!

На этом обзорную экскурсию можно завершить и всё-таки сказать пару слов про насущные проблемы.

Тепло и коммунальные технологии

Итак, мы выяснили, что ТЭЦ даёт электричество и тепло. И то, и другое, разумеется, поставляется потребителям. Теперь нас, главным образом, будет интересовать тепло.
После перестройки, приватизации и разделения всей единой советской промышленности на отдельные кусочки во многих местах получилось так, что электростанции остались в ведомстве Чубайса, а городские теплосети стали муниципальными. И на них образовался посредник, который берёт деньги за транспортировку тепла. А как эти деньги тратятся на ежегодный ремонт изношенных на 70% теплосетей, вряд ли нужно рассказывать.

Так вот, из-за многомиллионных долгов посредника "НОВЭК" в Новочебоксарске ТГК-5 уже перешла на прямые договора с потребителями.
В Чебоксарах пока этого нет. Более того, чебоксарские «Коммунальные технологии» на сегодня проект развития своих котельных и теплосетей аж на 38 миллиардов (ТГК-5 справилась бы всего за три).

Все эти миллиарды так или иначе будут включены в тарифы на тепло, которые устанавливает городская администрация "из соображений социальной справедливости". Между тем, сейчас себестоимость тепла, вырабатываемого ТЭЦ-2, в 1.5 раза меньше, чем на котельных КТ. И такое положение должно сохраниться и в будущем, потому что чем крупнее электростанция, тем она эффективнее (в частности, меньше эксплуатационных затрат + окупаемость тепла за счёт производства электроэнергии).

А что с точки зрения экологии?
Безусловно, одна большая ТЭЦ с высокой трубой лучше в экологическом плане, чем десяток мелких котельных с маленькими трубами, дым из которых практически останется в городе.
Самым же плохим в смысле экологии является ныне популярное индивидуальное отопление.
Маленькие домашние котлы не обеспечивают такой полноты сгорания топлива, как большие ТЭЦ, да и все выхлопные газы остаются не просто в городе, а буквально над окнами.
Кроме того, мало кто задумывается о повышенной опасности дополнительного газового оборудования, стоящего в каждой квартире.

Какой выход?
Во многих странах при центральном отоплении используются поквартирные регуляторы, которые позволяют экономнее потреблять тепло.
К сожалению, при нынешних аппетитах посредников и изношенности теплосетей преимущества центрального отопления сходят на нет. Но всё-таки, с глобальной точки зрения, индивидуальное отопление более уместно в коттеджах.

Другие посты о промышленности:

ISBN 5 - 7046 - 0733 - 0

Дана характеристика оборудования ТЭЦ МЭИ, приведены тепло­вые схемы, описание конструкций котлов, турбин и вспомогательного оборудования. Изложены основные задачи эксплуатации и тепловых испытаний котла и турбины.

Для студентов специальностей 100100, 100200, 100300, 100500, 100600, изучающих тепловую часть электростанций согласно учебным планам.

ПРЕДИСЛОВИЕ

ТЭЦ МЭИ является электростанцией, построенной специально для учебно-исследовательских целей. В то же время ТЭЦ работает в систе­ме ОАО «Мосэнерго» как обычная теплоэлектроцентраль, отпускаю­щая потребителю тепло- и электроэнергию. Обучение студентов на действующем оборудовании в промышленных условиях имеет большое преимущество по сравнению с использованием модели любой степени сложности. Ежегодно на ТЭЦ МЭИ проходит обучение около 1500 студентов энергетических специальностей. ^

Отвечая требованиям учебного графика, ТЭЦ МЭИ практически непрерывно работает при переменных нагрузках, с частыми пусками и остановами. Помимо трудностей эксплуатационного характера, это приводит к более быстрому износу оборудования и к необходимости

его замены.

Настоящее учебное пособие является третьим дополненным и пе­реработанным изданием. В нем учтен многолетний опыт кафедры теп­ловых электрических станций по проведению занятий со студентами электроэнергетического факультета. Пособие является одним из не­многих изданий, в котором приведена характеристика всего теплотех­нического оборудования ТЭЦ МЭИ, основного и вспомогательного. Оно состоит из четырех разделов, включающих общую схему станции, котельное и турбинное отделение, вспомогательные установки.

При подготовке материалов квалифицированную и заинтересованную помощь авторам оказывал весь персонал ТЭЦ, и, в первую очередь, А.М.Пронин, Г.Н.Акарачков, В.И.Юденков, а также сотрудники кафед­ры тепловых электрических станций Б.В Конакотин и А.И.Михалев. Особую признательность авторы выражают Л.Н.Дубинской, чьими ста­раниями выполнена основная работа по подготовке издания к печати.

isbn 5 -7046-0733.о © Московский энергетический институт, 2001

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЭЦ МЭИ

ТЭЦ МЭИ является промышленной электростанцией небольшой мощности, предназначенной для комбинированной выработки электри­ческой и тепловой энергии. Электроэнергия мощностью 10 МВт пере­дается в энергокольцо ОАО «Мосэнерго», а теплота (67 ГДж/ч) в виде горячей воды поступает в четвертый участок теплосети. Кроме того, ТЭЦ обеспечивает паром, горячей водой и электроэнергией экспери­ментальные установки ряда кафедр института. На действующем обору­довании ТЭЦ, стендах и моделях кафедр проводятся научно-исследова­тельские работы по более чем 30 темам одновременно.

Строительство ТЭЦ МЭИ было начато в конце 40-х годов, а пер­вый турбоагрегат пущен в декабре 1950 гУТЭЦ проектировалась на средние параметры пара, что соответствовало уровню энергетики того периода. Большую часть оборудования представляли собой установки, полученные по репарации из ГерманииУВ отборе энергетического обо­рудования принимали участие профессора и преподаватели института.

В котельном цехе первоначально были установлены барабанный котел фирмы Бабкок-Вилькокс, котел фирмы Ле Монт (барабанный с принудительной циркуляцией) и прямоточный котел отечественного производства. В турбинном отделении первыми установленными агре­гатами являлись: турбина фирмы Сименс-Шуккерт (двухвальная, ради-ально-осевая), турбина фирмы Эшер-Висс и экспериментальная уста­новка кафедры ПГТ фирмы Серенсен.

Уже в начале 1952 г. началась замена оборудования на более мощ­ное и современное. В 1956 г. в котельном цехе был пущен новый котел барабанного типа паропроизводительностью 20 т/ч Таганрогского ко­тельного завода. В 1962 г. на месте демонтированного котла Бабкок-Вилькокс установлен двухконтурный парогенератор, имитирующий работу паропроизводящей установки АЭС. В 1975 г. котел Ле Монт заменен новым более мощным котлом барабанного типа на 55 т/ч про­изводства Белгородского котельного завода.

В турбинном цехе в 1963 г. вместо турбины Эшер-Висс установле­на турбина П-4-35/5, а в 1973 г. на месте турбины Сименс-Шуккерт смонтирована турбина типа П-6-35/5.

Установка более мощных агрегатов в турбинном и котельном це­хах потребовала реконструкции и электрической части станции. В 1973 г. смонтированы два новых силовых трансформатора на 6300 кВ А каждый вместо двух трансформаторов на 3200 и 4000 кВА.

тел № 2- барабанный типа БМ-35 РФ паропроизводительностью 55 т/ч. Котел № 4-барабанный типа ТП-20/39 паропроизводительностью 28 т/ч. Номинальные параметры пара обоих котлов: давление - 4 МПа; температура перегретого пара - 440 С; топливо - природный газ.

В турбинном отделении установлены две однотипные турбины -конденсационные с регулируемым производственным отбором пара давлением 0,5 МПа, используемым для теплофикации. Турбина № 1 типа П-6-35/5 мощностью 6 МВт, турбина № 2 типа П-4-35/5 мощно­стью 4 МВт.

Общестанционное оборудование ТЭЦ включает питательную уста­новку, состоящую из двух деаэраторов атмосферного типа, питатель­ных насосов и ПВД. Производительность деаэраторов по воде - 75 т/ч; питательных насосов пять, из них четыре-с электроприводом, один-с турбоприводом. Давление нагнетания питательных насосов составляет 5,0-6,2 МПаУ

Сетевая подогревательная установка состоит из двух подогревате-

2 лей вертикального типа с поверхностью нагрева 200 м каждый и двух

сетевых насосов. Расход сетевой воды в зависимости от режима работы составляет 500 м /ч, давление 0,6-0,7 МПа.

Система технического водоснабжения - оборотная, с градирнями. В помещении циркнасосной установлены четыре насоса общей произ­водительностью 3000 м /ч; напор насосов составляет 23-25 м вод. ст.

Охлаждение циркуляционной воды происходит в двух градирнях сум-

з марной производительностью 2500 м /ч.

В настоящее время значительная часть оборудования ТЭЦ, прора­ботавшая более 25 лет, требует замены или модернизации. По заказу ТЭЦ специалистами МЭИ и ОАО «Мосэнерго» разработан план рекон­струкции, использующий современные решения в области энергетики с применением газотурбинных и парогазовых установок. Одновременно с реконструкцией предполагается создание учебно-тренажерного цен­тра по газотурбинным и парогазовым установкам для обучения студен­тов и подготовки специалистов - энергетиков. <

1.1. Принципиальная тепловая схема ТЭЦ МЭИ

Принципиальная тепловая схема ТЭЦ представлена на рис. 1.1. Пар, вырабатываемый котлами /, поступает в сборно-распределитель­ную магистраль 2, откуда он направляется в турбины 3. Пройдя после­довательно ряд ступеней турбин, пар расширяется, совершая механиче­скую работу. Отработавший пар поступает в конденсаторы 5, где кон­денсируется благодаря охлаждению циркуляционной водой, проходя-

шей по трубкам конденсаторов. Часть пара отбирается из турбин до конденсаторов и направляется в магистраль отборного пара 4. Отсюда отборный пар поступает на сетевые подогреватели 12, в деаэраторы 9 и в подогреватель высокого давления (ПВД) //.

Рис. 1.1. Принципиальная тепловая схема ТЭЦ МЭИ

/-паровые котлы; 2-паровая магистраль; 3-турбины; ^-магистраль отбор­ного пара; J-конденсаторы; 6-конденсатные насосы; 7-охладители эжекторов; 8-ПОДОгреватели низкого давления; 9-деаэраторы; /0-питательные насосы; //-подогреватель высокого давления; /2-сетевые подогреватели; /3-дренаж-пые насосы: /-^-сетевые насосы; /5-тепловой потребитель; /6-циркуляцион-ные насосы; /7-|радирни

Из конденсаторов поток конденсата поступает в насосы б. Под давлением насосов конденсат проходит последовательно охладители

эжекторов 7, подогреватели низкого давления (ПНД) 8 и направляется в деаэраторы 9.

В охладители эжекторов 7 поступает пар из пароструйных эжекто­ров, которые поддерживают вакуум в конденсаторах, отсасывая прони­кающий в них воздух. В ПНД 8 поступает пар из нерегулируемых от­боров турбин и пар из лабиринтовых уплотнений.

В деаэраторах конденсат нагревается паром регулируемого отбора до кипения при давлении 0,12 МПа (104 °С). При этом происходит уда­ление из конденсата агрессивных газов, вызывающих коррозию обору­дования. Кроме основного потока конденсата и греющего пара в де­аэраторы поступает дренаж (конденсат) пара, идущего в сетевые по­догреватели 12, обессоленная вода, восполняющая потери от утечек в тепловой схеме, дренаж греющего пара ПВД //. Все эти потоки, сме­шиваясь в деаэраторах, образуют питательную воду, которая поступа­ет на насосы 10 и далее направляется в линию питания котлов.

В сетевых подогревателях 12 вода городской теплосети подогрева­ется до 75 -120 °С (в зависимости от температуры наружного воздуха). Вода к тепловому потребителю 15 подается сетевыми насосами 14: конденсат греющего пара сетевых подогревателей возвращается в де­аэраторы дренажными насосами 13.

Охлаждающая вода в конденсаторы турбин подается циркуляцион­ными насосами 16 после градирен 17. Охлаждение нагретой в конден­саторах воды происходит в градирнях преимущественно за счет испа­рения части воды. Потери охлаждающей воды восполняются из город­ского водопровода.

Таким образом, на ТЭЦ можно выделить три замкнутых контура:

По пару и питательной воде (котел - турбина - конденсатор - де­аэратор - питательный насос - котел);

По сетевой воде (сетевые насосы - подогреватели - тепловой по­требитель - сетевые насосы);

По циркуляционной охлаждающей воде (конденсаторы - градирни - циркуляционные насосы - конденсаторы).

Все три контура связаны между собой через оборудование, трубо­проводы и арматуру, образуя принципиальную тепловую схему ТЭЦ.

1.2. Схема электрических соединений ТЭЦ

Схема главных электрических соединений ТЭЦ представлена на рис. 1.2. Генераторы турбины № 1 и № 2 электрическими кабелями соединены со сборными шинами напряжением 6 кВ через силовые

трансформаторы связи типа ТМ-6300 6,3/10,5. Сборные шины связа­ны с открытым распределительным устройством 10 кВ типа РП-Ю1 , откуда отходят линии, связывающие ТЭЦ МЭИ с системой Мосэнерго.

380В 6|< 8 10 кВ

Рис.1.2. Принципиальнаясхема главныхэлектрических со­единений ТЭЦ МЭИ

/-турбогенераторы; 2-трансформаторы связи; 3-трансформаторы собст­венных нужд; 4-выключатели; 5-разъединители

К каждой сборной шине 6 кВ подключены трансформаторы собст­венных нужд 6/0,4 кВ. Через секции 1 и II они обеспечивают питание двигателей и механизмов собственных нужд ТЭЦ напряжением 380 В. Для питания приборов теплового контроля и автоматики установлены два трансформатора 380/220-127 В (на схеме не показаны). На случай потери напряжения переменного тока цепи управления, сигнализации, релейной защиты и аварийного освещения подключены к аккумулятор­ной батарее емкостью 360 А-ч и напряжением 220 В.

Генератор турбины №1 мощностью 7500 кВА имеет напряжение статора 6300 В, ток статора 688 А, ток возбуждения 333 А. Генератор турбины №2 мощностью 5000 кВА имеет напряжение статора 6300 В, ток статора 458 А, ток возбуждения 330 А.

Общестанционным оперативным пунктом управления ТЭЦ являет­ся главный щит (ГЩУ). На ГЩУ расположены приборы и аппараты,

предназначенные для управления и контроля над работой генераторов, трансформаторов собственных нужд, выключателей, а также приборы предупреждающей и аварийной сигнализации. Со щита производится синхронизация и включение генераторов в сеть. Управление работой всей ТЭЦ с главного щита осуществляет начальник смены станции.

КОТЕЛЬНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ 2.1. Топливное хозяйство ТЭЦ МЭИ

Первоначально топливное хозяйство ТЭЦ МЭИ было спроектиро­вано для работы на каменном угле. Уголь, поступающий на склады станции Сортировочная по железной дороге, на ТЭЦ предполагалось доставлять автомобильным транспортом. Приход в Москву в июне 1946 г. природного газа из Саратова изменил структуру топливного баланса города, что сделало возможным изменение проекта топливного хозяйства ТЭЦ. Оборудование пылеприготовления даже не было смон­тировано, и с первых дней существования ТЭЦ МЭИ работает на газе.

Природный газ, являющийся смесью газов различных месторожде­ний юга и востока России, поступает на ТЭЦ из второго (всего пять) Московского газового кольца по подземному магистральному газопро­воду под давлением 100 кПа.

Основной горючий элемент в составе газа - метан СЩ (96-98 %); содержание прочих горючих примесей (Нг, СО, H2S и др.) - незначи­тельно. Химическим балластом топлива являются азот N2 (1,3 %) и диоксид углерода СОг (до 0,6 %). Теплота сгорания Q р н нормального кубического метра газа (при 0 С и давлении 760 мм рт. ст.) составляет 32-36 МДж/нм. Для сжигания одного нм природного газа теоретиче­ски требуется 9,5-10,5 нм воздуха. Действительный объем воздуха, подаваемый в топку, несколько выше, поскольку не удается идеально перемешивать газ и воздух. Природный газ легче воздуха. Его плот­ность при 0 С и атмосферном давлении равна 0,75-0,78 кг/м. Влаж­ность газа составляет в среднем не более 6 г воды на один м.

При работе на газе значительно улучшаются условия эксплуатации и показатели электростанции, но есть и отрицательные стороны: газ ядовит и взрывоопасен. В смеси с воздухом (4-20 % газа) образуется взрывоопасная гремучая смесь. Эти свойства газа требуют соблюдения ряда дополнительных правил безопасной эксплуатации газовых уст­ройств.

Давление газа, поступающего на ТЭЦ из магистрали, может коле­баться в зависимости от нагрузки сети. Для обеспечения устойчивого горения и возможности регулировать подачу топлива степенью откры­тия газовой заслонки необходимо, чтобы давление газа перед котлом поддерживалось постоянным. Регулирование давления газа (поддер­жание его постоянным с одновременным редуцированием) осуществ­ляется в газорегуляторном пункте (ГРП). Схема газопроводов в преде­лах ГРП приведена на рис 2.1.

ГРП расположен отдельно от котельного цеха во взрыво- и пожа­робезопасном помещении. Под давлением 70-80 кПа газ поступает на ГРП из магистрального подземного газопровода /, пройдя задвижки 2,4 и устройство 3 для отвода конденсата. Содержащиеся в газе пары конденсируются и скапливаются в нижних точках газопровода. В хо­лодных местах конденсат может замерзать и вызывать разрывы трубо­провода и арматуры.В ГРП первым по ходу газа установлен механиче­ский фильтр 6 для очистки газа от пыли. Степень загрязнения фильтра контролируется дифференциальным манометром 7. Для регистрации давления и расхода газа установлены приборы 9,10,11. Пропускная способность ГРП рассчитана на максимальный расход газа на ТЭЦ -9200 нм 3 /ч.

В соответствии с нормами проектирования имеются две парал­лельные независимые линии с регуляторами давления газа, соединен­ные перемычками. В каждой линии установлен предохранительный запорный клапан 13, прекращающий подачу газа на ТЭЦ в двух случа­ях: если давление газа после регулятора 14 упадет ниже 3 кПа или пре­высит 22 кПа. Подача газа в котел при низком давлении сопряжена с возможностью затягивания пламени в горелки; чрезмерное повышение давления может вызвать механические повреждения в газопроводах.

Регулятор давления газа 14 механический, типа РДУК-2Н, под­держивает постоянное давление (16-18 кПа) "после себя" независимо от колебаний давления газа в подающей магистрали и от потребления газа ТЭЦ. На перемычке, соединяющей обе линии регулирования, ус­тановлены пружинные предохранительные клапаны 16 типа ПСК-50. Они срабатывают только при повышении давления до 20 кПа, сбрасы­вая газ в атмосферу. Тем самым предотвращается срабатывание клапа­на /5 и отключение котлов ТЭЦ.

Кроме перечисленных устройств на ГРП установлены показываю­щие приборы (манометры, термометры и др.). Для ремонта оборудова­ния, проверки приборов и регуляторов предусмотрены байпасные ли­нии.

Рис 2.1. Схема газовых магистралей в пределах газорегуляторного

/-магистральный газопровод; 2-задвижка в колодце; J-устройство для отвода конденсата; 4-входная запорная задвижка; 5-сброснопродувочная ли­ния; б-фильтр; 7-дифференциальный манометр; 8-термометр манометриче­ский; 9-дифференциальный манометр для измерения малых расходов газа; 10-го же. при больших расходах газа; //-манометр регистрирующий; /2-мано-метр технический; /5-предохранительный запорный клапан: /^-регулятор давления; /5-напоромер пружинный; /6-предохранительный сбросной клапан

[ В котельное отделение газ поступает по двум трубопроводам диа­метром 200 и 250 мм. На рис.2.2 приведена схема подвода газа к котлу № 2. На другие котлы подвод газа аналогичен]] На общем участке газо­провода к котлу установлены: задвижка с электроприводом /, регист­рирующий расходомер 2, предохранительный клапан 3 и регулирую-

щая заслонка 4. Предохранительный клапан 3 типа ПКН-200 использу­ется здесь только как исполнительный механизм системы защиты котла: клапан прекращает подачу газа на котел при отключении дымо­соса, вентилятора, погасании факела, снижении уровня в барабане, по­вышении давления в топке. Регулирующая газовая заслонка 4 управля­ется регулятором топлива, который изменяет подачу газа в соответст­вии с нагрузкой котла.

Рис. 2.2 Схема подвода газа к котлу №2

/-задвижка с электроприводом; 2-расходомер; 5-предохранительный клапан;

/-регулирующая заслонка; J-газовая горелка; 6-задвижка у горелки; 7-проду-

вочный газопровод (свеча); 8-манометр перед горелкой

Непосредственно перед каждой горелкой установлена задвижка б, которой можно регулировать подачу газа или отключить горелку при малых нагрузках. Продувочная линия 7 с выходом в атмосферу, назы­ваемая "свечой", позволяет удалять воздух из газопровода при запол­нении его газом перед пуском котла. При останове котла через свечу удаляются остатки газа. Выхлоп линии свечи в атмосферу выведен на три метра выше перекрытий котельной.

|Г, Экономичность горения в большой степени зависит от степени пе­ремешивания газа и воздуха. В этом отношении наиболее эффективна подача газа тонкими струями в массу турбулизированного потока воз­духа. Основное назначение газовой горелки - организация смесеобра­зования и создание устойчивого фронта воспламенения смеси у ее

устья./Газ подается по центральному кольцевому каналу горелки и че­рез продольные косые щели поступает в завихренный поток воздуха, подаваемый в горелку тангенциально. Давление газа перед горелками составляет 3,5-5,0 кПа; давление воздуха 5,0-5,9 кПа; скорость газа на выходе из щелей - 100 м/с, максимальная скорость воздуха в амбразуре горелки - 15 м/с.

При нормальной работе котла в топке поддерживается разрежение, что исключает выбивание факела. При аварийном повышении давления предусмотрены взрывные клапаны, установленные в верхней части топки и на горизонтальном газоходе котла. 7

2.2. Паровой котел № 2

Котел № 2 - барабанный, с естественной циркуляцией, марки БМ-35РФ. Производительность котла- 55 т/ч, параметры перегретого пара

4 МПа, 440 °С, расход газа (при калорийности Q р н = 35 МДж/нм) ра-

з вен 4090 нм /ч.

Компоновка котла (рис. 2.3) П - образная. В топочной камере / расположены испарительные поверхности нагрева, в поворотном гори­зонтальном газоходе - пароперегреватель 4 , в опускном вертикальном газоходе - водяной экономайзер 5 и воздухоподогреватель 6.

Топочная камера представляет собой призму с размерами в плане 4,4x4,14 м и высотой 8,5 м. На передней стороне топки установлены четыре газовые горелки 12, размещенные в два яруса. В центре топоч­ной камеры температура продуктов горения достигает 1500-1700 С, на выходе из топки газы охлаждаются до 1150 С. Теплота топочных газов передается экранным трубам, покрывающим всю внутреннюю поверхность камеры за исключением пода. Экранные трубы, воспри­нимающие теплоту топлива и передающие ее рабочему телу, одновре­менно защищают (экранируют) стенки топки от перегрева и разруше­ния.

Процесс парообразования в котле начинается с водяного экономай­зера, куда поступает питательная вода с температурой 104/150 С. Вода нагревается за счет теплоты уходящих газов до 255 С; часть воды (до 13-15 %) превращается в насыщенный пар. Из экономайзера вода по­ступает в барабан котла и далее - к экранным трубам, образующим вместе с опускными трубами и коллекторами замкнутые контуры цир­куляции.

Рис. 2.3. Схема котла № 2

/- топочная камера; 2-циклон; 3-барабан; ^-пароперегреватель; 5-экономай-

зер; <5-воздухоподогреватель;7-дымосос; S-короб уходящих газов;

9-короб холодного воздуха; /0-дутьевой вентилятор;

//-коллекторы экранов; /2-горелки; /5-фестон

Каждый контур циркуляции состоит из обогреваемых подъемных труб, расположенных внутри топки, опускных необогреваемых труб 14, идущих по наружной поверхности котла, и коллекторов - верхнего и нижнего. Нижние коллекторы // представляют собой горизонтально расположенные цилиндрические камеры диаметром 219 х16 мм, верх­ними коллекторами являются барабан 3 и циклоны 2.

Непрерывное движение рабочей жидкости в контуре циркуляции происходит благодаря движущему напору Д р, образующемуся за счет разности плотности воды у в в необогреваемых трубах и пароводяной смеси /см в обогреваемых:

Ap = hg{y B -y CM), Па, где g = 9,81 м/сек, h - высота контура, м, равная расстоянию от нижне­го коллектора до уровня воды в барабане (циклоне). Движущий напор циркуляции невелик (Ар ~ 5 кПа), его необходимо экономно расходо­вать на преодоление гидравлических сопротивлений контура, поэтому все подъемные трубы имеют относительно большой диаметр -60x3 мм.

При одном проходе рабочей жидкостью контура циркуляции в пар превращается лишь одна двадцатая часть воды (паросодержание смеси х = 0,05). Это означает, что кратность циркуляции котла К „, опреде­ляемая как отношение расхода циркулирующей воды G llB к расходу пара из котла D пе, равна 20.

Общий контур циркуляции котла № 2 (рис.2.4) разделен на восемь отдельных контуров, названных по месту расположения подъемных труб в топке: фронтовым, задним и боковыми экранами. Разделение на отдельные контуры вызвано тем, что при неодинаковом обогреве подъ­емных труб скорость среды в них будет также неодинаковой, что при­ведет к нарушению циркуляции. Чем контур уже. тем более надежная циркуляция в нем.

Фронтовой экран состоит из 36 подъемных и 4 опускных труб, со­единяющих барабан и нижний коллектор. Подъемные трубы фронтово­го экрана входят в барабан котла.

Задний экран питается водой из барабана по 6 опускным трубам: 48 подъемных труб контура входят в барабан. Трубы экрана, покры­вающие заднюю стенку топки, в верхней части топочной камеры раз­водятся в три ряда, образуя проход для газов (фестон).

Боковые экраны, левый и правый, разделены на три части, образуя основной контур (в середине) и два дополнительных контура по бокам.

Основные боковые экраны замыкаются на два выносных верти­кальных циклона 2, расположенных по обеим сторонам барабана. Из

циклонов вода по 4 опускным трубам подводится в нижние коллекторы Экранов, из которых выходит по 24 подъемные трубы. На выходе из топки подъемные трубы присоединяются к двум выходным коллекто­рам, откуда пароводяная смесь направляется к циклонам. В основном боковом экране имеются две трубы рециркуляции диаметром 83x4 мм, соединяющие верхний и нижний коллекторы. Рециркуляция способст­вует увеличению подачи воды в нижний коллектор и в подъемные тру­бы, повышая надежность их работы.

Рис. 2.4. Схема контуров циркуляции котла № 2

Дополнительные боковые экраны размещены ближе к углам топки, справа и слева от основного бокового экрана. Оба контура имеют по

одной опускной трубе и по четыре (левый) или по шесть (правый) подъемных труб, включенных в барабан.

Каждый из выносных циклонов представляет собой вертикально стоящий цилиндр диаметром 377x13 мм и высотой 5,085 м. Циклоны соединены по пару и по воде с барабаном котла. В барабане поддержи­вается уровень воды на 50 мм выше уровня в циклонах, благодаря че­му 25-30% воды, подаваемой в барабан, перетекает в циклоны. Паро­водяная смесь, поступающая в циклоны из верхних коллекторов основ­ных боковых экранов, подводится тангенциально. В результате центро­бежного эффекта происходит разделение смеси на паровую и жидкую фазы; вода, смешиваясь с потоком, поступающим из барабана, снова направляется в опускные трубы, а пар подается в паровое пространство барабана котла.

Барабан и циклоны вместе с контурами циркуляции образуют сис­тему двухступенчатого испарения. В первую ступень входят барабан, контуры фронтового, заднего и дополнительных боковых экранов; ци­клоны и основные боковые экраны образуют вторую ступень испаре­ния. Ступени имеют последовательное питание по воде и параллельное по пару. Двухступенчатое испарение осуществляется следующим обра­зом. Вода, поступающая в котел, содержит небольшое количество при­месей, но в процессе испарения концентрация их в циркулирующей воде возрастает. Рост концентрации примесей в воде приводит к увели­чению перехода их в пар, а также к отложению примесей на внутрен­ней поверхности труб. Поддержание солесодержания котловой воды на определенном уровне обеспечивается постоянным удалением примесей вместе с частью воды, называемой продувкой. Продувка осуществляет­ся из циклонов и составляет 1-2 % от производительности котла. Чем больше доля продувки, тем выше чистота пара.

При двухступенчатом испарении 25-30 % воды, отводимых из ба­рабана в циклоны, являются большой продувкой для первой ступени испарения. Этим объясняется повышенная чистота образующегося и собираемого в барабане пара (чистый отсек). В выносных циклонах происходит интенсивное испарение воды, поступающей из барабана, концентрация примесей в воде возрастает до уровня, определяемого продувкой в 1-2 % (солевой отсек). Пар, отсепарированный в вынос­ных циклонах, более "загрязнен", чем в барабане, но такого пара обра­зуется всего около 25%; смешение пара солевого и чистого отсеков позволяет получить насыщенный пар высокой чистоты.

Для удаления шлама (твердых частиц, содержащихся в котловой воде) осуществляется ввод фосфатов в барабан и периодическая про­дувка из нижних коллекторов экранов.

Барабан котла (рис.2.5), представляющий собой цилиндр с внут­ренним диаметром 1500 мм и толщиной стенки 40 мм, выполнен свар­ным из стали марки 20К. Барабан является не только верхним коллек­тором контуров циркуляции, но служит также для разделения парово­дяной смеси на воду и пар. Для этого внутри барабана установлены 12 циклонов 9. Пароводяная смесь из экранов поступает в пароприемную камеру 8, откуда направляется в каждый циклон по касательной к его внутренней поверхности. В результате центробежного эффекта вода отжимается к стенке циклона, стекая вниз, а пар поднимается вверх. Здесь пар попадает на дополнительную ступень сепарации в жалюзий-ный сепаратор /. Прохождение пара по узким каналам сепаратора с изменением направления потока приводит к выпадению оставшейся в паре влаги.

За жалюзийным сепаратором установлены два дырчатых щита 2,3, обеспечивающие равномерное поступление пара в пароперегреватель.

ступени пароперегревателя. После первой ступени пар направляется в пароохладитель 2 и далее на вторую ступень пароперегревателя 4. Из выходного коллектора / пар поступает в турбинное отделение.

Движение пара в обеих ступенях по отношению к направлению движения газов смешанное: сначала противоточное. затем прямоточ­ное.

В пароохладителе происходит регулирование температуры пара. Пароохладитель - теплообменник поверхностного типа представляет собой цилиндрическую камеру диаметром 325 мм, внутри которой размещены змеевики труб с охлаждающей водой. Расход воды в трубах изменяется регулятором температуры. Возможное снижение темпера­туры пара достигает 50 °С.

Первая ступень пароперегревателя выполнена из труб диаметром 38x3 мм, вторая- из труб диаметром 42x3 мм. Обе ступени, кроме вы­ходных змеевиков второй ступени, изготовлены из углеродистой стали 20; выходные змеевики - из стали 15ХМ.

9-внутрибарабанные циклоны

В пароперегревателе котла (рис.2.6) температура пара повышается с 255 до 445 С, проходя последовательно две ступени. Насыщенный пар из барабана котла поступает в 40 труб и проходит сначала по по­толку горизонтального газохода, затем поступает в змеевики первой

Рис. 2.6. Пароперегреватель котла № 2

выходной коллектор; 2- пароохладитель; 3-первая ступень пароперефевате-ля; /-вторая ступень; 5-паровая задвижка

Схема питания котла № 2 приведена на рис. 2.7. Котел № 2 имеет одноступенчатый водяной экономайзер 5, расположенный в конвектив­ной шахте. Вода подводится к нижнему коллектору экономайзера от двух питательных магистралей, откуда она поступает в 70 стальных труб диаметром 32x3 мм. Трубы, расположенные в шахматном поряд­ке, образуют четыре пакета. Движение воды в экономайзере подъем­ное, скорость потока воды 0,5 м/с. Этой скорости достаточно для того, чтобы сбивать пузырьки газов, выделяющиеся при нагреве воды, и предотвращать локальную коррозию труб.

Для надежного охлаждения труб экономайзера в период растопки, когда расход воды недостаточен, открывается линия рециркуляции 4.

Рис. 2.7. Схема питания котла №2

/ - питательные магистрали ТЭЦ; 2 - пароохладитель; 3 - барабан; 4 - линия рециркуляции; 5 - водяной экономайзер; б - подпорный клапан

За водяным экономайзером следующим по ходу дымовых газов (рис.2.3) расположен воздухоподогреватель. Холодный воздух при температуре около 30 С забирается в верхней части котельного цеха и по всасывающему коробу воздуха 9 подводится к дутьевому вентиля­тору 10, установленному на нулевой отметке. Затем воздух под давле-

нием, создаваемом вентилятором, проходит через одноступенчатый воздухоподогреватель 6 и при температуре 140 ... 160 °С поступает к

горелкам 12. /

Воздухоподогреватель имеет поверхность 1006 м 2 , образованную 2465 трубами диаметром 40x1,5 мм и длиной 3375 мм. Концы труб закреплены в трубных досках в шахматном порядке. Дымовые газы проходят внутри труб сверху вниз, а воздух омывает межтрубное про­странство, делая два хода. Для создания двухходового движения на середине высоты труб установлена горизонтальная перегородка. Тем­пературные расширения труб (около 10 мм) воспринимаются линзовым компенсатором, установленным в верхней части корпуса воздухопо­догревателя.

Дутьевой вентилятор производительностью 48500 м 3 /ч развивает напор 2,85 кПа; частота вращения рабочего колеса - 730 об/мин, мощ­ность электродвигателя 90 кВт.

Дымосос имеет следующие характеристики: производительность 102000 м /ч, напор 1,8 кПа; частота вращения рабочего колеса-585 об/мин; мощность электродвигателя 125 кВт.

После воздухоподогревателя продукты сгорания топлива при тем­пературе 138 С поступают в короб уходящих газов 8 и направляются к дымососу 7, расположенному в отдельном помещении на отметке 22,4 м, и далее - в дымовую трубу. Работа дымососа рассчитана на преодоление гидравлического сопротивления газового тракта и под­держание разрежения в топочной камере.

При изменении нагрузки котла производительность вентилятора и дымососа регулируется осевыми направляющими аппаратами, уста­новленными на всасывающих патрубках машин. Направляющий аппа­рат состоит из поворотных лопаток, оси которых выведены наружу и связаны с приводным кольцом, обеспечивающим одновременный по­ворот лопаток на одинаковый угол. В результате изменения угла входа потока на рабочее колесо меняется производительность тягодутьевой машины.

Обмуровка котла кирпичная, выполненная в два слоя. Первый слой из шамотного огнеупорного кирпича толщиной 115 мм; второй - теп­лоизоляционный из диатомитового кирпича различной толщины (от 115 до 250 мм). С внешней стороны обмуровка имеет металлическую обшивку, обеспечивающую снижение присосов воздуха. Между тепло­вой изоляцией и обшивкой проложен асбестовый лист толщиной 5 мм. емпература обшивки не должна превышать 50 °С. Крепление обму­ровки к каркасу котла осуществляется с помощью кронштейнов и при­варных плит. Потолок топки - бетонный, двухслойный. Обращенная к

топке часть барабана покрыта огнеупорной массой (такретом). Для компенсации температурных расширений по контуру топки сделан температурный шов с закладкой асбестовым шнуром.

Паровой котел № 4

Котел № 4 марки ТП-20/39, сконструирован и изготовлен для рабо­ты на донецком тошем угле. После установки котел был переделан и приспособлен для сжигания газа. В результате реконструкции, вклю­чающей повышение производительности горелок и тягодутьевых ма­шин, номинальный расход пара из котла увеличен с 20 до 28 т/ч при параметрах свежего пара 4 МПа и 440 С.

Паровой котел № 4 - однобарабанный, с естественной циркуляцией и П- образной компоновкой (рис.2.8). Основные части котла - топочная камера /, на стенах которой расположены экранные трубы циркуляци­онных контуров //, пароперегреватель 7, размещенный в горизонталь­ном газоходе котла, двухступенчатые водяной экономайзер и воздухо­подогреватель, установленные в опускном конвективном газоходе.

Конструкция котла сохранила особенности, связанные с проекти­рованием его для работы на угле с малым выходом летучих: топочная камера имеет неэкранированный предтопок 2, часть экранных труб в области ядра факела зафутерована (облицована огнеупорным материа­лом), что должно было способствовать лучшему воспламенению угольной пыли. В нижней части топка заканчивается холодной ворон­кой. Отверстие в воронке, служащее для удаления шлака при работе на твердом топливе, сейчас закрыто кирпичным подом.

На фронтальной стороне топочной камеры установлены три горел­ки: две основные и одна дополнительная над сводом предтопка. Сум­марная производительность горелок по газу - 2500 м /ч. Размеры топки в свету по обмуровке 3,25x3,4 м; высота 8,8 м.

Парообразующие поверхности нагрева котла (рис. 2.9) состоят из семи контуров циркуляции: фронтового, заднего, четырех боковых и конвективного пучка. Материал контуров - сталь 20; диаметр обогре­ваемых экранных труб 84x4 мм, опускных труб - 108x5 мм.

Фронтовой экран состоит из 20 подъемных труб, расположенных на фронтальной стене котла. Экран занимает только часть высоты сте­ны: нижний коллектор контура находится под сводом предтопка над основными горелками. Общая высота контура циркуляции фронтового экрана меньше, чем у других контуров (7,65 м). Из-за небольшой высо­ты труб и малого изменения плотности среды в подъемных трубах возможны нарушения циркуляции. Надежность циркуляции можно по-

iciiTb за счет дополнительного разделения контура на части. Для это- 0 в нижнем коллекторе фронтового экрана поставлены две глухие пе- осГ ородки, что означает деление контура на три самостоятельных кон­тура. Питание каждой боковой секции происходит по одной из четырех опускных труб; питание центральной секции - по двум трубам.

Рис. 2.8. Схема котла № 4

/-топочная камера; 2-предтопок: 3-барабан; -/-пароохладитель; 5-фестон: 6- конвсктивный пучок: 7-пароперегреватель: S-первая ступень воздухоподогре­вателя; 9-вторая степень воздухоподогревателя: ///-коллекторы экранов; 11- чкранные трубы контуров циркуляции: /2-первая ступень экономайзера: 13- вторая ступень экономайзера: /-/-дутьевой вентилятор; /5-дымосос

Рис. 2.9. Схема контуров циркуляции котла № 4

Задний экран состоит из 29 подъемных труб, расположенных на задней стене топочной камеры. Питание контура водой осуществляется из барабана по шести опускным трубам. В верхней части топки трубы заднего экрана переходят в трехрядный фестон. Шаг труб в фестоне -225 мм по ходу газов и 300 мм по ширине газохода. Пройдя фестон, трубы заднего экрана входят в барабан под уровень воды. Высота кон­тура циркуляции заднего экрана 13,6 м.

Боковые экраны, левый и правый, состоят из двух частей: основно­го бокового экрана и дополнительного. Основной боковой экран в два

паза больше дополнительного. Он состоит из 14 подъемных труб, до­полнительный - из 7. Высота экранов 12,6 м.

Левый основной боковой экран является единственным контуром циркуляции, замкнутым на солевой отсек барабана. Питание контура производится из солевого отсека по трем опускным трубам; 14 подъ­емных труб этого экрана также входят в солевой отсек.

Правый основной боковой экран аналогичен левому, но включен в чистый отсек барабана.

Дополнительные боковые экраны кроме нижних входных имеют верхние выходные коллекторы. Питание каждого из экранов, правого и левого, производится из чистого отсека барабана по двум опускным трубам. Образовавшаяся в экранах пароводяная смесь поступает в вы­ходные коллекторы, откуда по трем трубам диаметром 83x4 мм она отводится в барабан котла. При этом происходит "перекидка" парово­дяной смеси: из левого бокового экрана смесь отводится в правую часть чистого отсека барабана, а из правого - в левую часть чистого отсека. Этим устраняется возможность повышения концентрации солей в котловой воде в правой части барабана, так как продувка осуществля­ется из его левой части.

Конвективный пучок находится за фестоном (по ходу газов) и со­стоит из 27 труб, расположенных в шахматном порядке в три ряда. Пи­тание контура циркуляции конвективного пучка производится из бара­бана по шести опускным трубам; подъемные трубы входят в чистый отсек барабана. Размещение конвективного пучка в горизонтальном газоходе имеет целью снижение температуры газов перед пароперегре­вателем (высокая температура на выходе из топочной камеры была необходима для эффективного сжигания донецкого угля).

Котел № 4 имеет двухступенчатую схему испарения, преимущества которой рассмотрены выше при описании котла № 2. В отличие от кот­ла № 2 в котле № 4 вторая ступень испарения осуществляется не в вы­носных циклонах, а в специально выделенном солевом отсеке барабана котла.

Барабан котла № 4 (рис. 2.10) имеет внутренний диаметр 1496 мм при толщине стенки 52 мм и длине цилиндрической части 5800 мм. Барабан изготовлен из листовой углеродистой стали марки 20К. Опускные и подъемные трубы присоединены к барабану вальцовкой, допускающей вертикальные перемещения труб. Пароводяная смесь из экранных труб и труб конвективного пучка поступает в нижнюю часть барабана под уровень воды.

Барабан разделен перегородкой на две неравные части. Правая, большая часть /, относится к первой ступени испарения и является чистым отсеком. Левая часть барабана б длиной 1062 мм выделена для

второй ступени испарения (солевой отсек). К солевому отсеку присое­динены трубы только левого основного бокового экрана. Его относи­тельная паропроизводительность составляет около 20 %. Трубы ос­тальных контуров естественной циркуляции замкнуты на чистый отсек. По водяной стороне отсеки соединены трубой 5 длиной 610 мм с кон-фузорным соплом. Диаметр сопла (159 мм) выбран таким, что при пе­репаде уровней в отсеках в 50 мм расход воды из чистого отсека в со­левой был равен паропроизводительности солевого отсека (20 %) плюс величина непрерывной продувки котла. Допустимые колебания уровня в барабане ± 25 мм исключают обратный переток воды из солевого отсека.

Пар, собирающийся в верхней части солевого отсека, проходит че­рез щель вверху перегородки и поступает в чистый отсек под промы­вочный лист, где смешивается с паром чистого отсека.

Промывка пара осуществляется следующим образом. Питательная вола после водяного экономайзера поступает в коллектор 3 и распреде­ляется по 13 корытообразным промывочным щитам 4, установленным поперек барабана над уровнем воды. Между корытцами имеются зазо­ры шириной 40 мм, закрытые сверху отбойными щитками. Питатель­ная вода заполняет корытца, переливаясь через их края в водяной объ­ем барабана. Пар, поступающий под промывочное устройство, прохо­дит через слой питательной воды, где при двукратном изменении на­правления потока оставляет в воде частицы влаги с растворенными в ней солями, и в результате очищается. После промывки пар осушается в паровом объеме за счет гравитационной сепарации и через дырчатый лист 9, выравнивающий скорость пара, направляется в трубы паропере­гревателя.

Общий вид и схема движения пара в пароперегревателе приведены на рис. 2.11. Насыщенный пар из барабана котла при давлении 4,4 МПа и температуре 255 С поступает по 27 трубам в коллектор насыщенного пара 2, в котором размещается регулятор температуры пара. Из коллек­тора выходят 26 труб диаметром 38x3,5 мм из стали 20, которые снача­ла проходят по потолку газохода, а затем образуют первую ступень пароперегревателя 5. После первой ступени пар поступает в два про­межуточных коллектора 3 - верхний и нижний, где происходит пере­мена места расположения труб пароперегревателя по ширине газохода. Это осуществляется следующим образом. Трубы левого пакета паропе­регревателя первой ступени (13 труб) входят в нижний коллектор, а 13 труб правого пакета - в верхний коллектор. При этом входные трубы расположены на половине длины коллекторов. На вторую ступень па­роперегревателя пар из нижнего коллектора направляется по выходным трубам (расположенным на другой половине коллектора) в правую часть газохода, а из верхнего коллектора - в левую. Необходимость такой перекидки вызвана тем, что из-за различных условий теплообме­на по ширине газохода температура пара в трубах пароперегревателя может различаться. Так, при малой производительности котла, темпе­ратурная разверка в трубах пароперегревателя достигает 40 °С.

Вторая ступень пароперегревателя 6, состоящая всего из двух пе­тель, выполнена из труб диаметром 42x3,5 мм, материал - 15ХМ.

Обе ступени имеют смешанное противоточно-прямоточное взаим­ное движение пара и дымовых газов.

Регулирование температуры перегретого пара происходит в тепло­обменнике поверхностного типа 2, являющимся одновременно коллек­тором насыщенного пара. Внутри теплообменника по {/-образным трубкам проходит охлаждающая (питательная) вода. Снаружи трубки

омываются паром. Воздействие на регулирующий клапан подачи воды приводит к изменению степени влажности насыщенного пара и, в ко­нечном итоге, к изменению температуры перегретого пара.

Рис.2.11. Пароперегреватель котла № 4

а-общий вил: б-схема движения пара i /-барабан; 2-пароохладитель; J-промежуточныс коллекторы; /-выходной коллектор: 5-первая ступень пароперегревателя: 6-вторая ступень паропере­гревателя: 7-задвижка: 8-предохранительные клапаны

ПереФ етыи па Р собирается в выходном коллекторе 4, откуда он по

лектор " паропровод выполнены из стали I2XM. На коллекторе

пе регревателя и барабане котла установлены предохранительные

апаны 8- При повышении давления пара на 3 % выше номинального

открываются клапаны на выходном коллекторе пароперегревателя. При

дальнейшем повышении давления срабатывают предохранительные

клапаны на барабане. Такая последовательность открытия клапанов не

позволяет оставлять без пара пароперегреватель котла.

Схема питания котла № 4 показана на рис.2.12. Питательная вода подводится к котлу по двум магистралям / диаметром 89x4 мм.

Рис. 2.12. Схема питания котла№ 4

Питательные магистрали ТЭЦ; 2-пароохладитель: 3-<5арабан; V-лииия ре­циркуляции; 5-первая ступень экономайзера: 6-вторая ступень экономайзера

Температура воды - 150 °С при работающем ПВД и 104 °С - при к люченном. На каждой питательной линии установлена однотипная

арматура: задвижка с электроприводом, регулирующий клапан, обрат­ный клапан, расходомерная диафрагма. Обратные клапаны препятст­вуют упуску воды из парообразующих поверхностей в случае аварий- } ного прекращения питания котла. Основной поток питательной воды 1 поступает в водяной экономайзер. Часть воды от перемычки, соеди- j няющей обе магистрали, направляется на пароохладитель 2. Пройдя 1 пароохладитель, вода вновь возвращается в линию питания перед вхо- ] дом в экономайзер.

Водяной экономайзер двухступенчатый, кипящего типа. Каждая ступень экономайзера образована 35 змеевиками стальных труб диа­метром 32x3 мм, расположенными в газоходе горизонтально в шах­матном порядке. Обе ступени являются двухходовыми по воде. Двух­ходовое выполнение ступеней позволяет увеличить скорость воды до 0,5 м/с и сбивать потоком пузырьки агрессивных газов, выделяющиеся при нагревании воды и скапливающиеся у верхней образующей труб. Для создания двухходовой схемы каждый из четырех коллекторов эко­номайзера разделен глухой перегородкой пополам.

Из водяного экономайзера кипящая вода направляется по двум трубам 83x4 мм в барабан. Во время пуска котла включается линия рециркуляции 4, связывающая барабан с входом в водяной экономай­зер. При этом образуется контур циркуляции "барабан - экономайзер", исключающий испарение воды в экономайзере при отсутствии подпит­ки котла.

Воздухоподогреватель котла (рис. 2.8) - трубчатый, двухступенча­тый. Ступени воздухоподогревателя расположены поочередно со сту­пенями водяного экономайзера в опускной шахте котла. Такое распо­ложение поверхностей нагрева ("в рассечку") позволяет нагреть воздух до высокой температуры - 250...300 °С, необходимой при сжигании угольной пыли.

Холодный воздух при температуре примерно 30 С забирается из верхней части котельного цеха и под давлением, создаваемым дутье­вым вентилятором, направляется в две ступени воздухоподогревателя, а оттуда - к горелкам котла. При двухступенчатом подофеве воздуха вторая ступень воздухоподофевателя размещается в области высоких температур газов, что позволяет увеличить температурный напор на горячем конце воздухоподфевателя. Это в свою очередь дает возмож­ность обеспечить относительно низкую температуру уходящих газов -128°С. Каждая ступень состоит из 1568 стальных труб диаметром 40x1,5 мм, закрепленных концами в массивных трубных досках, пере­крывающих сечение газохода. Дымовые газы проходят внутри труб, а нагреваемый воздух омывает трубки снаружи, делая в каждой ступени

духоподогревателя по два хода. Длина труб первой ступени возду- под0 гревателя - 2,5 м, длина труб второй ступени - 3,8 м. ПроДУ кты горения, пройдя топку, горизонтальный и опускной га­зоходы с расположенными в них конвективными поверхностями, по­ступают в отводящий короб. По нему газы проходят вертикально вверх вдоль задней стены котельного цеха, затем поступают к дымососу и далее _ в дымовую трубу. Участок газового тракта от топки до дымосо­са находится под разрежением, создаваемым дымососом. Участок воз­душного тракта от дутьевого вентилятора до горелок находится под давлением, создаваемым вентилятором.

Дутьевой вентилятор производительностью 40 000 м /ч создает давление 2,8 кПа, потребляемая мощность 75 кВт, частота вращения рабочего колеса 980 об/мин.

Дымосос имеет следующие характеристики: производительность з 46 000 м /ч; давление 1,5 кПа; мощность 60 кВт; частота вращения -

730 об/мин.

2.4. Теплотехнический контроль и автоматическое регулиро­вание котлов

Каждый котел имеет индивидуальный щит управления, на котором расположены приборы теплотехнического контроля, регуляторы и сис­тема аварийной защиты.

На оперативном щите размещены основные приборы, отражающие работу котла. К ним относятся: расход, температура и давление пара, уровень в барабане котла, расход и давление газа. Для показателей, характеризующих экономичность работы котла, и для наиболее ответ­ственных параметров применяются самопишущие регистрирующие приборы.

На щите регуляторов смонтированы собственно регулирующие приборы, а датчики и исполнительные механизмы расположены по месту, вблизи оборудования.

Щит аварийной защиты является самостоятельным (котел № 2) или совместным с оперативным щитом. Здесь расположены приборы защи­ты и световые табло, надпись на которых высвечивается одновременно с подачей звукового сигнала.

Паровой котел является одним из наиболее сложных объектов ре­гулирования, поэтому он имеет несколько самостоятельных или свя­занных автоматических систем регулирования. Каждая локальная сис­тема регулирования, имеет следующую структуру (рис.2.13). Первич­ный прибор - датчик (Д) служит для измерения регулируемой величи-

ны и преобразования ее в электрический сигнал с унифицированной шкалой (0-20 мА). В качестве первичных приборов применяются тер­мопары, термометры сопротивления, дифманометры и пр. Сигналы от датчиков поступают на регулятор (Р), где они суммируются, сравни­ваются с заданным значением, подаваемым от задатчша ручного управления (ЗУ,), усиливаются и в виде выходного сигнала поступают на исполнительный механизм. Исполнительный механизм включает колонку дистанционного управления (КДУ) с сервомотором и пуско­вым устройством (магнитным пускателем МП). При подаче сигнала замыкаются цепи магнитного пускателя, и сервомотор КДУ начинает перемешать регулирующий клапан (РК) в направлении, которое приво­дит к восстановлению параметра регулирования. На КДУ устанавлива­ется также потенциометрический датчик указателя положения регули­рующего органа (УЦ|. В качестве регулирующих органов применяются задвижки, клапаны, поворотные заслонки, шиберы и т.п.

Регулятор Р связан с КДУ цепью, в которую включен переключа­тель (ПУ) и ключ управления (КУ). Переключатель имеет два положе­ния - "дистанционное" или "автоматическое" управление. Если он сто­ит в положении "дистанционное", то ключом КУ с пульта можно управлять регулирующим клапаном. В противном случае управление осуществляется автоматически.

Рис. 2.13. Функциональная схема регулятора

Д-датчики; Р-регулятор: ЗУ~задатчик ручного управления: ПУ-переключа-тель управления: КУ-ключ управления; МП-магнитный пускатель; КДУ-ко-1 лонка дистанционного управления: УП-указатель положения регулирующего! органа; РК-регулирующий клапан

Схема автоматического регулирования котла № 2 приведена на пис 2.14. При работе нескольких котлов на общую магистраль согла­сование их работы осуществляется корректирующим регулятором (КР)- который поддерживает заданное давление пара в магистрали. Датчиком для КР служит чувствительный манометр (ЧМ).

Рис.2.14. Принципиальная схема регулирования котла № 2

ДМ-дифференциальный манометр: ЧМ-чувствительный манометр: Т-термо-пара; ДТ-дифференциальный тягометр; ДЛ-дифференциатор: КР-корректи-РУЮщий регулятор; РТ-регулятор топлива: РВ-регулятор воздуха; РР-регуля- 1о Р тяги; РП-регулятор питания; РТП-регулятор температуры: РПр-регулятор "" "прерывной продувки; ЗУ-задатчик ручного управления; ПУ-выключатель: РК-регулируюший клапан

Система регулирования котла № 2 включает следующие регулято­ры: подачи топлива (тепловой нагрузки)-РТ; подачи воздуха-РВ; раз­режения в топке-РР; питания котла-РП; температуры перегретого пара -РТП; непрерывной продувки-РПр.

Регулятор топлива РТ изменяет расход газа в зависимости от паро-производительности котла, поддерживая тем самым постоянное давле­ние пара. Регулятор получает три сигнала: по расходу пара от котла, по скорости изменения давления в барабане и сигнал от корректирующего регулятора КР. С помощью переключателя ПУ можно отключить КР; в этом случае регулятор топлива РТ поддерживает постоянной нагрузку только данного котла. Сигнал по скорости изменения давления в бара­бане (получаемый с помощью дифференциатора ДЛ) улучшает качест­во регулирования в переходных режимах, так как он быстрее реагирует на изменение тепловой нагрузки (еще до наступления заметного откло­нения давления пара). При изменении нагрузки котла регулятор топли­ва с помощью исполнительного механизма воздействует на поворот­ную заслонку на газовой магистрали.

Регулятор подачи воздуха РВ поддерживает заданное соотношение между расходом газа и воздуха для обеспечения оптимального процес­са горения. На регулятор поступают два сигнала: по расходу газа и по гидравлическому сопротивлению воздухоподогревателя с воздушной стороны, которое характеризует расход воздуха. Для изменения соот­ношения между топливом и воздухом служит задатчик ручного управ­ления ЗУ. Исполнительный механизм регулятора воздействует на на­правляющий аппарат во всасывающем коробе дутьевого вентилятора и тем самым изменяет подачу воздуха.

Регулятор разрежения РР (регулятор тяги) обеспечивает соответст­вие между подачей воздуха и удалением продуктов сгорания. Основ­ным сигналом такого соответствия служит разрежение в верхней части топки котла (2-3 мм вод. ст.). Помимо основного сигнала от диффе­ренциального тягомера ДТ, измеряющего разрежение в топке, к регу­лятору подводится дополнительный сигнал от регулятора воздуха РВ, который подается только в момент включения регулятора воздуха. Этим обеспечивается синхронность в работе двух регуляторов. Регуля­тор разрежения воздействует на направляющий аппарат дымососа.

Автоматическое регулирование питания котла РП должно обеспе­чивать подачу в барабан питательной воды в соответствии с количест­вом вырабатываемого насыщенного пара. При этом уровень воды в барабане должен оставаться неизменным или колебаться в допустимых пределах. Регулятор питания РП выполнен трехимпульсным. Он полу­чает сигналы по уровню в барабане котла, по расходу пара и по расхо­ду питательной воды. Датчиком каждого сигнала является дифмано-

дМ. Сигналы датчиков суммируются, усиливаются и передаются >з исполнительный механизм на регулирующий клапан питания. г |ГНвЛ п0 УРО вню в барабане котла всегда действует в сторону, енМ иаюшую отклонение уровня от заданного значения. Действие сигнала по расходу пара направлено на сохранение материального ба­ланса "расход пара - расход воды". Сигнал по расходу питательной воды является стабилизирующим. Он действует на поддержание соот­ношения "подача воды - расход пара", и при возмущении по расходу воды оказывает действие на регулирующий клапан еще до того, как изменится уровень в барабане. На котле установлены два ре^лятора питания (по числу трубопроводов питательной воды).

Регулятор температуры перегретого пара РТП поддерживает за­данную температуру за котлом путем изменения расхода воды на паро­охладитель. Он получает два сигнала: основной - по отклонению тем­пературы пара на выходе из пароперегревателя и дополнительный - по скорости изменения температуры пара за пароохладителем. Дополни­тельный сигнал, поступающий на регулятор от дифференциатора ДЛ. позволяет преодолевать тепловую инерцию пароперегревателя и по­вышать точность регулирования. Исполнительный механизм РТП воз­действует на регулирующий клапан на линии подачи воды к пароохла­дителю.

Регулятор непрерывной продувки РПр предназначен для поддер­жания заданного солесодержания котловой воды в выносных циклонах. На регулятор поступают два сигнала: по расходу перегретого пара и по расходу продувочной воды. При изменении нагрузки котла величина продувки изменяется пропорционально расходу пара. Исполнительный механизм регулятора воздействует на регулирующий клапан непрерыв­ной продувки.

При пуске котла автоматика котла отключается, и пусковые опера­ции осуществляются персоналом с пульта управления или по месту.

2.5. Общие сведения по эксплуатации котлов

В зависимости от условий работы ТЭЦ оборудование котельного отделения работает в базовом (номинальном) режиме, при частичной нагрузке, а также в режимах пусков и остановов. Основная задача опе­ративного персонала - поддержание экономичной работы котла, на-олюдение за правильностью работы систем автоматического регулиро­вания в соответствии с режимной картой. Режимная карта выполняет- Ся в виде графика или таблицы. Она указывает значения параметров и ха рактеристик котла, обеспечивающих его максимальную экономич­ность при различных нагрузках. Режимная карта составляется по ре-

зультатам специальных испытаний, выполняемых наладочными орга­низациями, и является основным документом, по которому ведется контроль за котлом.

Важнейшими задачами персонала при обслуживании котла явля­ются:

Поддержание заданной паропроизводительности (нагрузки) котла;

Поддержание номинальной температуры и давления перегретого пара;

Равномерное питание котла водой и поддержание нормального уровня в барабане;

Поддержание нормального солесодержания насыщенного пара.

Одним из наиболее ответственных режимов является пуск котла. Различают пуски из холодного и горячего состояния, отличающиеся продолжительностью. Пуск котла из холодного состояния, включаю­щий его прогрев и подъем параметров пара до номинальных значений, занимает примерно 4,0-4,5 ч.

Перед пуском котла необходимо убедиться в исправности поверх­ностей нагрева, обмуровки, газоходов, произвести внешний осмотр всего котла, трубопроводов, арматуры, проверить исправность вспомо­гательного оборудования, контрольно-измерительных приборов.

После выполнения всех указанных операций собирается растопоч­ная схема в соответствии с инструкцией (закрываются продувочные и дренажные вентили коллекторов экранов, открываются дренажи паро­провода, воздушники и т. п.).

Основной операцией перед растопкой является заполнение котла водой из питательной магистрали до растопочного уровня в барабане. После заполнения котла проверяют, не снижается ли уровень воды в барабане. Снижение уровня указывает на неплотность в трубной сис­теме, которая должна быть устранена.

Подача газа к горелкам осуществляется поэтапно в зависимости от начальною состояния газопроводной сети. Если общий газопровод ра­нее был включен для смежных котлов, то необходимо заполнить газом только участок газопровода пускаемого котла. Для удаления из участка газопровода взрывоопасной смеси открывают продувочные свечи и ведут продувку до полного удаления воздуха (по химанализу). Вклю­чают дутьевой вентилятор, затем дымосос для вентиляции топки и га­зоходов в течение 10-15 мин.

Перед розжигом горелок проверяется отсутствие газа в топке с по­мощью метанометра. При соблюдении норм на отсутствие метана роз­жиг котла производится следующим образом. На всех горелках закры­вают воздушные шиберы, дистанционно включают электрозапальник и,

Н но приоткрывая газовую задвижку перед горелкой, подают газ. Пои)Т0М не °б х °Димо следить, чтобы газ сразу же загорелся, и одно-пеменно открывать шибер подачи воздуха. Постепенно увеличивают подачу газа и воздуха, следя за факелом и не допуская его отрыва от горелки. При устойчивом горении закрывают кран на свече, удаляют запальник. Разрежение вверху топки поддерживают на уровне 3 мм вод ст - Через 10-15 мин зажигают в том же порядке следующую го­релку и производят подъем давления пара в котле.

После розжига горелок сразу же открывают линию из пароперегре­вателя на растопочный сепаратор и открывают вентиль на линии ре­циркуляции питательной воды.

Процесс повышения давления и температуры в поверхностях на­грева котла ограничивается температурной неравномерностью в бара­бане, главным образом, перепадом температур между верхней и ниж­ней образующими (не более 40 °С). Продолжительность растопки котла определяется допустимой скоростью повышения температуры металла, которая составляет для барабана 1,5-2.0 С в минуту, а для паропрово­дов от котла до магистрали 2...3 С в минуту.

Включение котла в общую паровую магистраль разрешается, когда разность давлений в магистрали и за котлом составит не более 0.05-0,1 МПа. а температура пара достигнет 360 С.

При увеличении нагрузки котла сначала изменяют тягу, затем по­дачу воздуха и потом постепенно прибавляют газ. До нагрузки, состав­ляющей 50 % от номинальной (15-25 т/ч), операции выполняют вруч­ную, затем подключают систему автоматического регулирования.

Похожая информация.

Электроэнергию производят на электростанциях за счет использования энергии, скрытой в различных природных ресурсах. Как видно из табл. 1.2 это происходит в основном на тепловых (ТЭС) и атомных электростанциях (АЭС), работающих по тепловому циклу.

Типы тепловых электростанций

По виду генерируемой и отпускаемой энергии тепловые электростанции разделяют на два основных типа: конденсационные (КЭС), предназначенные только для производства электроэнергии, и теплофикационные, или теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Конденсационные электрические станции, работающие на органическом топливе, строят вблизи мест его добычи, а теплоэлектроцентрали размещают вблизи потребителей тепла – промышленных предприятий и жилых массивов. ТЭЦ также работают на органическом топливе, но в отличие от КЭС вырабатывают как электрическую, так и тепловую энергию в виде горячей воды и пара для производственных и теплофикационных целей. К основным видам топлива этих электростанций относятся: твердое – каменные угли, антрацит, полуантрацит, бурые угли, торф, сланцы; жидкое – мазут и газообразное – природный, коксовый, доменный и т.п. газ.

Таблица 1.2. Выработка электроэнергии в мире

Атомные электростанции преимущественно конденсационного типа используют энергию ядерного топлива.

В зависимости от типа теплосиловой установки для привода электрогенератора электростанции подразделяются на паротурбинные (ПТУ), газотурбинные (ГТУ), парогазовые (ПГУ) и электростанции с двигателями внутреннего сгорания (ДЭС).

В зависимости от длительности работы ТЭС в течение года по покрытию графиков энергетических нагрузок, характеризующихся числом часов использования установленной мощностиτ у ст , электростанции принято классифицировать на: базовые (τ у ст > 6000 ч/год); полупиковые (τ у ст = 2000 – 5000 ч/год); пиковые (τ у ст < 2000 ч/год).

Базовыми называют электростанции, несущие максимально возможную постоянную нагрузку в течение большей части года. В мировой энергетике в качестве базовых используют АЭС, высокоэкономические КЭС, а также ТЭЦ при работе по тепловому графику. Пиковые нагрузки покрывают ГЭС, ГАЭС, ГТУ, обладающие маневренностью и мобильностью, т.е. быстрым пуском и остановкой. Пиковые электростанции включаются в часы, когда требуется покрыть пиковую часть суточного графика электрической нагрузки. Полупиковые электростанции при уменьшении общей электрической нагрузки либо переводятся на пониженную мощность, либо выводятся в резерв.

По технологической структуре тепловые электростанции подразделяются на блочные и неблочные. При блочной схеме основное и вспомогательное оборудование паротурбинной установки не имеет технологических связей с оборудованием другой установки электростанции. Для электростанций на органическом топливе при этом к каждой турбине пар подводится от одного или двух соединенных с ней котлов. При неблочной схеме ТЭС пар от всех котлов поступает в общую магистраль и оттуда распределяется по отдельным турбинам.

На конденсационных электростанциях, входящих в крупные энергосистемы, применяются только блочные системы с промежуточным перегревом пара. Неблочные схемы с поперечными связями по пару и воде применяются без промежуточного перегрева.

Принцип работы и основные энергетические характеристики тепловых электростанций

Электроэнергию на электростанциях производят за счет использования энергии, скрытой в различных природных ресурсах (уголь, газ, нефть, мазут, уран и др.), по достаточно простому принципу, реализовывая технологию преобразования энергии. Общая схема ТЭС (см. рис. 1.1) отражает последовательность такого преобразования одних видов энергии в другие и использования рабочего тела (вода, пар) в цикле тепловой электростанции. Топливо (в данном случае уголь) сгорает в котле, нагревает воду и превращает ее в пар. Пар подается в турбины, преобразующие тепловую энергию пара в механическую энергию и приводящие в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию (см. раздел 4.1).

Современная тепловая электростанция – это сложное предприятие, включающее большое количество различного оборудования. Состав оборудования электростанции зависит от выбранной тепловой схемы, вида используемого топлива и типа системы водоснабжения.

Основное оборудование электростанции включает: котельные и турбинные агрегаты с электрическим генератором и конденсатором. Эти агрегаты стандартизованы по мощности, параметрам пара, производительности, напряжению и силе тока и т.д. Тип и количество основного оборудования тепловой электростанции соответствуют заданной мощности и предусмотренному режиму её работы. Существует и вспомогательное оборудование, служащее для отпуска теплоты потребителям и использования пара турбины для подогрева питательной воды котлов и обеспечения собственных нужд электростанции. К нему относится оборудование систем топливоснабжения, деаэрационно-питательной установки, конденсационной установки, теплофикационной установки (для ТЭЦ), систем технического водоснабжения, маслоснабжения, регенеративного подогрева питательной воды, химводоподготовки, распределения и передачи электроэнергии (см. раздел 4).

На всех паротурбинных установках применяется регенеративный подогрев питательной воды, существенно повышающий тепловую и общую экономичность электростанции, поскольку в схемах с регенеративным подогревом потоки пара, отводимые из турбины в регенеративные подогреватели, совершают работу без потерь в холодном источнике (конденсаторе). При этом для одной и той же электрической мощности турбогенератора расход пара в конденсаторе снижается и в результате к.п.д. установки растет.

Тип применяемого парового котла (см. раздел 2) зависит от вида топлива, используемого на электростанции. Для наиболее распространённых топлив (ископаемые угли, газ, мазут, фрезторф) применяются котлы с П-, Т-образной и башенной компоновкой и топочной камерой, разработанной применительно к тому или иному виду топлива. Для топлив с легкоплавкой золой используются котлы с жидким шлакоудалением. При этом достигается высокое (до 90%) улавливание золы в топке и снижается абразивный износ поверхностей нагрева. Из этих же соображений для высокозольных топлив, таких как сланцы и отходы углеобогащения, применяются паровые котлы с четырехходовой компоновкой. На тепловых электростанциях используются, как правило, котлы барабанной или прямоточной конструкции.

Турбины и электрогенераторы согласуются по шкале мощности. Каждой турбине соответствует определенный тип генератора. Для блочных тепловых конденсационных электростанций мощность турбин соответствует мощности блоков, а число блоков определяется заданной мощностью электростанции. В современных блоках используются конденсационные турбины мощностью 150, 200, 300, 500, 800 и 1200 МВт с промежуточным перегревом пара.

На ТЭЦ применяются турбины (см. подраздел 4.2) с противодавлением (типа Р), с конденсацией и производственным отбором пара (типа П), с конденсацией и одним или двумя теплофикационными отборами (типа Т), а также с конденсацией, промышленным и теплофикационными отборами пара (типа ПТ). Турбины типа ПТ также могут иметь один или два теплофикационных отбора. Выбор типа турбины зависит от величины и соотношения тепловых нагрузок. Если преобладает отопительная нагрузка, то в дополнение к турбинам ПТ могут быть установлены турбины типа Т с теплофикационными отборами, а при преобладании промышленной нагрузки – турбины типов ПР и Р с промышленным отбором и противодавлением.

В настоящее время на ТЭЦ наибольшее распространение имеют установки электрической мощностью 100 и 50 МВт, работающие на начальных параметрах 12,7 МПа, 540–560°С. Для ТЭЦ крупных городов созданы установки электрической мощностью 175–185 МВт и 250 МВт (с турбиной Т-250-240). Установки с турбинами Т-250-240 являются блочными и работают при сверхкритических начальных параметрах (23,5 МПа, 540/540°С).

Особенностью работы электрических станций в сети является то, что общее количество электрической энергии, вырабатываемой ими в каждый момент времени, должно полностью соответствовать потребляемой энергии. Основная часть электрических станций работает параллельно в объединенной энергетической системе, покрывая общую электрическую нагрузку системы, а ТЭЦ одновременно и тепловую нагрузку своего района. Есть электростанции местного значения, предназначенные для обслуживания района и не подсоединенные к общей энергосистеме.

Графическое изображение зависимости электропотребления во времени называютграфиком электрической нагрузки . Суточные графики электрической нагрузки (рис.1.5) меняются в зависимости от времени года, дня недели и характеризуются обычно минимальной нагрузкой в ночной период и максимальной нагрузкой в часы пик (пиковая часть графика). Наряду с суточными графиками большое значение имеют годовые графики электрической нагрузки (рис. 1.6), которые строятся по данным суточных графиков.

Графики электрических нагрузок используются при планировании электрических нагрузок электростанций и систем, распределении нагрузок между отдельными электростанциями и агрегатами, в расчетах по выбору состава рабочего и резервного оборудования, определении требуемой установленной мощности и необходимого резерва, числа и единичной мощности агрегатов, при разработке планов ремонта оборудования и определении ремонтного резерва и др.

При работе с полной нагрузкой оборудование электростанции развивает номинальную или максимально длительную мощность (производительность), которая является основной паспортной характеристикой агрегата. На этой наибольшей мощности (производительности) агрегат должен длительно работать при номинальных значениях основных параметров. Одной из основных характеристик электростанции является ее установленная мощность, которая определяется как сумма номинальных мощностей всех электрогенераторов и теплофикационного оборудования с учетом резерва.

Работа электростанции характеризуется также числом часов использования установленной мощности , которое зависит от того, в каком режиме работает электростанция. Для электростанций, несущих базовую нагрузку, число часов использования установленной мощности составляет 6000–7500 ч/год, а для работающих в режиме покрытия пиковых нагрузок – менее 2000–3000 ч/год.

Нагрузку, при которой агрегат работает с наибольшим к.п.д., называют экономической нагрузкой. Номинальная длительная нагрузка может быть равна экономической. Иногда возможна кратковременная работа оборудования с нагрузкой на 10–20% выше номинальной при более низком к.п.д. Если оборудование электростанции устойчиво работает с расчетной нагрузкой при номинальных значениях основных параметров или при изменении их в допустимых пределах, то такой режим называется стационарным.

Режимы работы с установившимися нагрузками, но отличающимися от расчетных, или с неустановившимися нагрузками называют нестационарными или переменными режимами. При переменных режимах одни параметры остаются неизменными и имеют номинальные значения, другие – изменяются в определенных допустимых пределах. Так, при частичной нагрузке блока давление и температура пара перед турбиной могут оставаться номинальными, в то время как вакуум в конденсаторе и параметры пара в отборах изменятся пропорционально нагрузке. Возможны также нестационарные режимы, когда изменяются все основные параметры. Такие режимы имеют место, например, при пуске и остановке оборудования, сбросе и набросе нагрузки на турбогенераторе, при работе на скользящих параметрах и называются нестационарными.

Тепловая нагрузка электростанции используется для технологических процессов и промышленных установок, для отопления и вентиляции производственных, жилых и общественных зданий, кондиционирования воздуха и бытовых нужд. Для производственных целей обычно требуется пар давлением от 0,15 до 1,6 МПа. Однако, чтобы уменьшить потери при транспортировке и избежать необходимости непрерывного дренирования воды из коммуникаций, с электростанции пар отпускают несколько перегретым. На отопление, вентиляцию и бытовые нужды ТЭЦ подает обычно горячую воду с температурой от 70 до 180°С.

Тепловая нагрузка, определяемая расходом тепла на производственные процессы и бытовые нужды (горячее водоснабжение), зависит от наружной температуры воздуха. В условиях Украины летом эта нагрузка (так же как и электрическая) меньше зимней. Промышленная и бытовая тепловые нагрузки изменяются в течение суток, кроме того, среднесуточная тепловая нагрузка электростанции, расходуемая на бытовые нужды, меняется в рабочие и выходные дни. Типичные графики изменения суточной тепловой нагрузки промышленных предприятий и горячего водоснабжения жилого района приведены на рис 1.7 и 1.8.

Эффективность работы ТЭС характеризуется различными технико-экономическими показателями, одни из которых оценивают совершенство тепловых процессов (к.п.д., расходы теплоты и топлива), а другие характеризуют условия, в которых работает ТЭС. Например, на рис. 1.9 (а ,б ) приведены примерные тепловые балансы ТЭЦ и КЭС.

Как видно из рисунков, комбинированная выработка электрической и тепловой энергии обеспечивает значительное повышение тепловой экономичности электростанций благодаря уменьшению потерь теплоты в конденсаторах турбин.

Наиболее важными и полными показателями работы ТЭС являются себестоимости электроэнергии и теплоты.

Тепловые электростанции имеют как преимущества, так и недостатки в сравнении с другими типами электростанций. Можно указать следующие достоинства ТЭС:

• относительно свободное территориальное размещение, связанное с широким распространением топливных ресурсов;
• способность (в отличие от ГЭС) вырабатывать энергию без сезонных колебаний мощности;
• площади отчуждения и вывода из хозяйственного оборота земли под сооружение и эксплуатацию ТЭС, как правило, значительно меньше, чем это необходимо для АЭС и ГЭС;
• ТЭС сооружаются гораздо быстрее, чем ГЭС или АЭС, а их удельная стоимость на единицу установленной мощности ниже по сравнению с АЭС.
• В то же время ТЭС обладают крупными недостатками:
• для эксплуатации ТЭС обычно требуется гораздо больше персонала, чем для ГЭС, что связано с обслуживанием весьма масштабного по объему топливного цикла;
• работа ТЭС зависит от поставок топливных ресурсов (уголь, мазут, газ, торф, горючие сланцы);
• переменность режимов работы ТЭС снижают эффективность, повышают расход топлива и приводят к повышенному износу оборудования;
• существующие ТЭС характеризуются относительно низким к.п.д. (в основном до 40%);
• ТЭС оказывают прямое и неблагоприятное воздействие на окружающую среду и не являются эколигически «чистыми» источниками электроэнергии.
• Наибольший ущерб экологии окружающих регионов приносят электростанции, работающие на угле, особенно высокозольном. Среди ТЭС наиболее «чистыми» являются станции, использующие в своем технологическом процессе природный газ.

По оценкам экспертов, ТЭС всего мира выбрасывают в атмосферу ежегодно около 200–250 млн. тонн золы, более 60 млн. тонн сернистого ангидрида, большое количество оксидов азота и углекислого газа (вызывающего так называемый парниковый эффект и приводящего к долгосрочным глобальным климатическим изменениям), поглощая большое количество кислорода. Кроме того, к настоящему времени установлено, что избыточный радиационный фон вокруг тепловых электростанций, работающих на угле, в среднем в мире в 100 раз выше, чем вблизи АЭС такой же мощности (уголь в качестве микропримесей почти всегда содержит уран, торий и радиоактивный изотоп углерода). Тем не менее, хорошо отработанные технологии строительства, оборудования и эксплуатации ТЭС, а также меньшая стоимость их сооружения приводят к тому, что на ТЭС приходится основная часть мирового производства электроэнергии. По этой причине совершенствованию технологий ТЭС и снижению отрицательного влияния их на окружающую среду во всем мире уделяется большое внимание (см. раздел 6).

Вместе с тем в голове появился вопрос: а как все-таки "делается" горячая вода, и как она попадает в краны в наших квартирах?

Конечно, вся городская энергетика "запитана" на Архангельский ЦБК, точнее на ТЭС-1, куда я и направился, чтобы узнать откуда берется горячая вода и тепло в наших квартирах. Помочь в моем поиске согласился главный энергетик Архангельского ЦБК Андрей Борисович Зубок, ответивший на множество моих вопросов.

Вот, кстати, рабочий стол - главного энергетика Архангельского ЦБК - монитор, куда выводятся самые разнообразные данные, многоканальный телефон, который неоднократно звонил в ходе нашей беседы, стопка документов...

Андрей Борисович рассказал мне, как "в теории" работает ТЭС-1, главная энергетическая установка комбината и города. Сама аббревиатура ТЭС - тепло-электро станция - подразумевает собой, что станция вырабатывает не только электричество, но и тепло (горячая вода, отопление), причем, выработка тепла возможно даже более приоритетна в нашем холодном климате.

Схема работы ТЭС-1:


Любая тепло-электростанция начинается с главного щита управления, куда стекается вся информация о процессах, происходящих в котлах, о работе турбин и т.д.

Здесь на многочисленных индикаторах и циферблатах видна работа турбин, генераторов и котлов. Отсюда управляют производственным процессом станции. А процесс этот весьма сложный = чтобы разобраться во всем, нужно не мало учиться.

Ну а рядом - находится сердце ТЭС-1 - паровые котлы. Их на ТЭС-1 восемь. Это огромные сооружения, высота которых достигает 32 метров. Именно в них и происходит главный процесс преобразования энергии, благодаря которому и появляется и электричество, и горячая вода в наших домах - выработка пара.

Но всё начинается с топлива. В роли топлива на разных электростанциях могут выступать уголь, газ, торф. На ТЭС-1 основное топливо - это уголь, который везут сюда из Воркуты по железной дороге.

Часть его складируется, другая часть идёт по конвейерам на станцию, где сам уголь сначала измельчается до пыли и потом подаётся по специальным "пылепроводам" в топку парового котла. Для розжига котла используют мазут, а потом по мере увеличения давления и температуры переводят его на угольную пыль.

Внешне котел напоминает сплетение труб, вентелей и каких-то механизмов. Рядом с котлом жарко, ведь пар на выходе из котла имеет температуру в 540 градусов.

Есть на ТЭС-1 и другой котел - современный, установленный несколько лет назад котел Metso с решеткой Hybex. Управление этим энергоагрегатом выведено на отдельный пульт.

Агрегат работает по инновационной технологии — сжигание топлива в пузырьковом кипящем слое (Hybex). Для получения пара здесь сжигают кородревесное топливо (270 тыс. тонн в год) и осадок сточных вод (80 тыс. тонн в год), его привозят сюда с очистных сооружений.

Современный котел - это тоже огромное сооружение, высота которого более 30 метров.

Ил и кородревесное топливо попадают в котел по этим транспортерам.

А отсюда, уже после подготовки топливная смесь попадает непосредственно в топку котла.

В здании нового котла на ТЭС-1 есть лифт. Вот только этажей в привычном для обычного горожанина виде здесь нет - есть высота отметки обслуживания - вот и лифт движется от отметки к отметке.

На станции работает больше 700 человек. Работы хватает всем - оборудование требует обслуживания и постоянного контроля за ним со стороны персонала. Условия работы на станции непростые - высокие температуры, влажность, шум, угольная пыль.

А здесь рабочие готовят площадку под строительство нового котла - его возведение начнется уже в будущем году.

Здесь готовится вода для котла. В автоматическом режиме воду умягчают для того, чтобы снизить отрицательное воздействие на котел и лопатки турбины (уже в то время когда вода превратится в пар).

А это турбинный зал - сюда приходит пар из котлов, здесь он крутит мощные турбины (всего их пять).

Вид со стороны:

В этом зале пар работает: проходя через пароперегреватели, пар нагревается до температуры 545 градусов и поступает в турбину, где под его давлением вращается ротор турбогенератора и, соответственно, вырабатывается электроэнергия.

Множество манометров.

А вот она - турбина, где и работает пар и "крутит" генератор. Это турбина №7 и, соответственно, генератор №7.

Восьмой генератор и восьмая турбина. Мощности генераторов разные, но в сумме они способны выдавать около 180 МВт электроэнергии - этого электричества хватает и на нужды самой станции (а это около 16%), и на нужды производств Архангельского ЦБК, и на обеспечение "сторонних потребителей" (в город уходит около 5% выработанной энергии).

Переплетение труб завораживает.

Горячая вода для отопления (сетевая) получается путем нагревания воды паром в теплообменниках (бойлерах). В сеть она закачивается вот такими насосами - их на ТЭС-1 восемь. Вода "для отопления", к слову, специально подготавливается и очищается и на выходе со станции соответствует требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Теоретически эту воду можно пить, но все-таки пить ее не рекомендуется из-за наличия большого количества продуктов коррозии в трубах тепловых сетей .

А в этих башнях - участке химического цеха ТЭС-1, - готовится вода, которую добавляют в теплосистему, ведь часть горячей воды расходуется - ее необходимо пополнять.

Дальше нагретая вода (теплоноситель) следует по трубопроводам различного сечения, ведь ТЭС-1 отапливает не только город, но и производственные помещения комбината.

А электричество "выходит" со станции через через распределительные электрические устройства и трансформаторы и передается в энергосистему комбината и города.

Конечно, на станции есть труба - та самая "фабрика облаков". На ТЭС-1 таких труб три. Самая высокая - более 180 метров. Как оказалось труба - это действительно пустотелая конструкция, куда сходятся газоходы от различных котлов. Перед попаданием в трубу дымовые газы проходят систему очистки от золы. На новом котле это происходит в электрофильтре. Эффективная степень очистки дымовых газов составляет 99.7%. На угольных котлах очистка производится водой,- эта система менее эффективна, но все равно большая часть «выбросов» улавливается.

Сегодня на ТЭС-1 полным ходом идут ремонты: и если здание можно отремонтировать в любое время...

То производить капитальный ремонт котлов или турбин можно только летом в период пониженных нагрузок. Кстати, именно для этого и проводят "гидравлические испытания". Программное повышение нагрузки на системы теплоснабжения необходимо, во-первых, для проверки надежности коммунальных коммуникаций, а, во-вторых, энергетики имеют возможность "слить" теплоноситель из системы и заменить, например, участок трубы. Ремонт энергетического оборудования - дорогостоящее мероприятие, требующее особой квалификации и допуска от специалистов.

За пределами комбината горячая вода (она же теплоноситель) течет по трубам - три "выхода" в город обеспечивают бесперебойную работу отопительной системы города. Система замкнута, вода в ней постоянно циркулирует. В самое холодное время года - температура воды на выходе со станции составляет 110 градусов Цельсия, возвращается теплоноситель, остыв на 20-30 градусов. Летом температуру воды снижают - нормативно на выходе со станции она составляет 65 градусов Цельсия.

Кстати, отключают горячую воду и отопление не на ТЭС, а непосредственно в домах - этим занимаются управляющие компании. ТЭС "отключает" воду лишь однажды - после гидравлических испытаний, чтобы произвести ремонт. После ремонтов энергетики постепенно заполняют систему водой - в городе есть специальные механизмы для спуска воздуха из системы - совсем как в батареях в обычном жилом доме.

Конечный пункт горячей воды - тот самый кран в любой из городских квартир, вот только сейчас воды в нем нет - гидравлические испытания.

Вот так непросто "делается" то, без чего трудно представить жизнь современного горожанина - горячая вода.

На тепловых электростанциях люди получают практически всю необходимую энергию на планете. Люди научились получать электрический ток иным образом, но все еще не принимают альтернативные варианты. Пусть им невыгодно использовать топливо, они не отказываются от него.

В чем секрет тепловых электростанций?

Тепловые электростанции неслучайно остаются незаменимыми. Их турбина вырабатывает энергию простейшим способом, используя горение. За счет этого удается минимизировать расходы на строительство, считающиеся полностью оправданными. Во всех странах мира находятся такие объекты, поэтому можно не удивляться распространению.

Принцип работы тепловых электростанций построен на сжигании огромных объемов топлива. В результате этого появляется электроэнергия, которая сначала аккумулируется, а потом распространяется по определенным регионам. Схемы тепловых электростанций почти остаются постоянными.

Какое топливо используется на станции?

Каждая станция использует отдельное топливо. Оно специально поставляется, чтобы не нарушался рабочий процесс. Этот момент остается одним из проблематичных, так как появляются транспортные расходы. Какие виды использует оборудование?

• Уголь;
• Горючие сланцы;
• Торф;
• Мазут;
• Природный газ.

Тепловые схемы тепловых электростанций строятся на определенном виде топлива. Причем в них вносятся незначительные изменения, обеспечивающие максимальный коэффициент полезного действия. Если их не сделать, основной расход будет чрезмерным, поэтому не оправдает полученный электрический ток.

Типы тепловых электростанций

Типы тепловых электростанций - важный вопрос. Ответ на него расскажет, каким образом появляется необходимая энергия. Сегодня постепенно вносятся серьезные изменения, где главным источником окажутся альтернативные виды, но пока их применение остается нецелесообразным.

1. Конденсационные (КЭС);
2. Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ);
3. Государственные районные электростанции (ГРЭС).

Электростанция ТЭС потребует подробного описания. Виды различны, поэтому только рассмотрение объяснит, почему осуществляется строительство такого масштаба.

Конденсационные (КЭС)

Виды тепловых электростанций начинаются с конденсационных. Такие ТЭЦ применяются исключительно для выработки электроэнергии. Чаще всего она аккумулируется, сразу не распространяясь. Конденсационный метод обеспечивает максимальный КПД, поэтому подобные принципы считаются оптимальными. Сегодня во всех странах выделяют отдельных объекты крупного масштаба, обеспечивающие обширные регионы.

Постепенно появляются атомные установки, заменяющие традиционное топливо. Только замена остается дорогостоящим и длительным процессом, так как работа на органическом топливе отличается от иных способов. Причем отключение ни одной станции невозможно, ведь в таких ситуациях целые области остаются без ценной электроэнергии.

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)

ТЭЦ используются сразу для нескольких целей. В первую очередь они используются для получения ценной электроэнергии, но сжигание топлива также остается полезным для выработки тепла. За счет этого теплофикационные электростанции продолжают применяться на практике.

Государственные районные электростанции

Общие сведения о современных тепловых электростанциях не отмечают ГРЭС. Постепенно они остаются на заднем плане, теряя свою актуальность. Хотя государственные районные электростанции остаются полезными с точки зрения объемов выработки энергии.

Разные виды тепловых электростанций дают поддержку обширным регионам, но все равно их мощность недостаточна. Во времена СССР осуществлялись крупномасштабные проекты, которые сейчас закрываются. Причиной стало нецелесообразное использование топлива. Хотя их замена остается проблематичной, так как преимущества и недостатки современных ТЭС в первую очередь отмечают большие объемы энергии.

Какие электростанции являются тепловыми? Их принцип построен на сжигании топлива. Они остаются незаменимыми, хотя активно ведутся подсчеты по равнозначной замене. Тепловые электростанции преимущества и недостатки продолжают подтверждать на практике. Из-за чего их работа остается необходимой.