ТЭС - это что такое? ТЭС и ТЭЦ: различия. Тепловые электрические станции. структура тэс, основные элементы. парогенератор. паровая турбина. конденсатор

ТЭС – электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива (рис.Д.1).

Различают тепловые паротурбинные электростанции (ТПЭС), газотурбинные (ГТЭС) и парогазовые (ПГЭС). Подробнее остановимся на ТПЭС.

Рис.Д.1 Схема ТЭС

На ТПЭС тепловая энергия используется в парогенераторе для получения водяного пара высокого давления, приводящего во вращение ротор паровой турбины, соединённый с ротором электрического генератора. В качестве топлива на таких ТЭС используют уголь, мазут, природный газ, лигнит (бурый уголь), торф, сланцы. Их КПД достигает 40%, мощность – 3 ГВт. ТПЭС, имеющие в качестве привода электрогенераторов конденсационные турбины и не использующие тепло отработавшего пара для снабжения тепловой энергией внешних потребителей, называют конденсационными электростанциями (официальное название в РФ – Государственная районная электрическая станция, или ГРЭС). На ГРЭС вырабатывается около 2/3 электроэнергии, производимой на ТЭС.

ТПЭС оснащенные теплофикационными турбинами и отдающие тепло отработавшего пара промышленным или коммунально-бытовым потребителям, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ); ими вырабатывается около 1/3 электроэнергии, производимой на ТЭС.

Известны четыре типа угля. В порядке роста содержания углерода, а тем самым и теплотворной способности эти типы располагаются следующим образом: торф, бурый уголь, битуминозный (жирный) уголь или каменный уголь и антрацит. В работе ТЭС используют в основном первые два вида.

Уголь не является химически чистым углеродом, также в нем содержится неорганический материал (в буром угле углерода до 40%), который остается после сгорания угля в виде золы. В угле может содержаться сера, иногда в составе сульфида железа, а иногда в составе органических компонентов угля. В угле обычно присутствуют мышьяк, селен, а также радиоактивные элементы. Фактически уголь оказывается самым грязным из всех видов ископаемого топлива.

При сжигании угля образуются диоксид углерода, оксид углерода, а также в больших количествах оксиды серы, взвешенные частицы и оксиды азота. Оксиды серы повреждают деревья, различные материалы и оказывают вредное влияние на людей.

Частицы, выбрасываемые в атмосферу при сжигании угля на электростанциях, называются «летучей золой». Выбросы золы строго контролируются. Реально попадает в атмосферу около 10% взвешенных частиц.

Работающая на угле электростанция мощностью 1000 МВт сжигает 4-5 млн. т угля в год.

Поскольку в Алтайском крае отсутствует добыча угля, то будем считать, что его привозят из других регионов, и для этого прокладывают дороги, тем самым, изменяя природный ландшафт.

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

Электрическая станция - энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в электрическую. Тип электрической станции определяется прежде всего видом природной энергии. Наибольшее распространение получили тепловые электрические станции (ТЭС), на которых используется тепловая энергия, выделяемая при сжигании органического топлива (уголь, нефть, газ и др.). На тепловых электростанциях вырабатывается около 76 % электроэнергии, производимой на нашей планете. Это обусловлено наличием органического топлива почти во всех районах нашей планеты; возможностью транспорта органического топлива с места добычи на электростанцию, размещаемую близ потребителей энергии; техническим прогрессом на тепловых электростанциях, обеспечивающим сооружение ТЭС большой мощностью; возможностью использования отработавшего тепла рабочего тела и отпуска потребителям, кроме электрической, также и тепловой энергии (с паром или горячей водой) и т.п. .

Основные принципы работы ТЭС (приложение В). Рассмотрим принципы работы ТЭС. Топливо и окислитель, которым обычно служит подогретый воздух, непрерывно поступают в топку котла (1). В качестве топлива используется уголь, торф, газ, горючие сланцы или мазут. Большинство ТЭС нашей страны используют в качестве топлива угольную пыль. За счёт тепла, образующегося в результате сжигания топлива, вода в паровом котле нагревается, испаряется, а образовавшийся насыщенный пар поступает по паропроводу в паровую турбину (2), предназначенную для превращения тепловой энергии пара в механическую энергию.

Все движущиеся части турбины жёстко связаны с валом и вращаются вместе с ним. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору следующим образом. Пар высокого давления и температуры, имеющий большую внутреннюю энергию, из котла поступает в сопла (каналы) турбины. Струя пара с высокой скоростью, чаще выше звуковой, непрерывно вытекает из сопел и поступает на рабочие лопатки турбины, укрепленные на диске, жёстко связанном с валом. При этом механическая энергия потока пара превращается в механическую энергию ротора турбины, а точнее говоря, в механическую энергию ротора турбогенератора, так как валы турбины и электрического генератора (3) соединены между собой. В электрическом генераторе механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.

После паровой турбины водяной пар, имея уже низкое давление и температуру, поступает в конденсатор (4). Здесь пар с помощью охлаждающей воды, прокачиваемой по расположенным внутри конденсатора трубкам, превращается в воду, которая конденсатным насосом (5) через регенеративные подогреватели (6) подаётся в деаэратор (7).

Деаэратор служит для удаления из воды растворённых в ней газов; одновременно в нём, так же как в регенеративных подогревателях, питательная вода подогревается паром, отбираемым для этого из отбора турбины. Деаэрация проводится для того, чтобы довести до допустимых значений содержание кислорода и углекислого газа в ней и тем самым понизить скорость коррозии в трактах воды и пара.

Деаэрированная вода питательным насосом (8) через подогреватели (9) подаётся в котельную установку. Конденсат греющего пара, образующийся в подогревателях (9), перепускается каскадно в деаэратор, а конденсат греющего пара подогревателей (6) подаётся дренажным насосом (10) в линию, по которой протекает конденсат из конденсатора (4) .

Наиболее сложной в техническом плане является организация работы ТЭС на угле. Вместе с тем доля таких электростанций в отечественной энергетике высока (~30%) и планируется её увеличение (приложение Г).

Топливо в железнодорожных вагонах (1) поступает к разгрузочным устройствам (2), откуда с помощью ленточных транспортёров (4) направляется на склад (3), со склада топливо подаётся в дробильную установку (5). Имеется возможность подавать топливо в дробильную установку и непосредственно от разгрузочных устройств. Из дробильной установки топливо поступает в бункера сырого угля (6), а оттуда через питатели - в пылеугольные мельницы (7). Угольная пыль пневматически транспортируется через сепаратор (8) и циклон (9) в бункер угольной пыли (10), а оттуда питателями (11) к горелкам. Воздух из циклона засасывается мельничным вентилятором (12) и подаётся в топочную камеру котла (13).

Газы, образующиеся при горении в топочной камере, после выхода из неё проходят последовательно газоходы котельной установки, где в пароперегревателе (первичном и вторичном, если осуществляется цикл с промежуточным перегревом пара) и водяном экономайзере отдают теплоту рабочему телу, а в воздухоподогревателе - подаваемому в паровой котёл воздуху. Затем в золоуловителях (15) газы очищаются от летучей золы и через дымовую трубу (17) дымососами (16) выбрасываются в атмосферу.

Шлак и зола, выпадающие под топочной камерой, воздухоподогревателем и золоуловителями, смываются водой и по каналам поступают к багерным насосам (33), которые перекачивают их на золоотвалы.

Воздух, необходимый для горения, подаётся в воздухоподогреватели парового котла дутьевым вентилятором (14). Забирается воздух обычно из верхней части котельной и (при паровых котлах большой производительности) снаружи котельного отделения.

Перегретый пар от парового котла (13) поступает к турбине (22).

Конденсат из конденсатора турбины (23) подаётся конденсатными насосами (24) через регенеративные подогреватели низкого давления (18) в деаэратор (20), а оттуда питательными насосами (21) через подогреватели высокого давления (19) в экономайзер котла.

Потери пара и конденсата восполняются в данной схеме химически обессоленной водой, которая подаётся в линию конденсата за конденсатором турбины.

Охлаждающая вода подаётся в конденсатор из приемного колодца (26) водоснабжения циркуляционными насосами (25). Подогретая вода сбрасывается в сбросной колодец (27) того же источника на некотором расстоянии от места забора, достаточном для того, чтобы подогретая вода не подмешивалась к забираемой. Устройства для химической обработки добавочной воды находятся в химическом цехе (28).

В схемах может быть предусмотрена небольшая сетевая подогревательная установка для теплофикации электростанции и прилегающего посёлка. К сетевым подогревателям (29) этой установки пар поступает от отборов турбины, конденсат отводится по линии (31). Сетевая вода подводится к подогревателю и отводится от него по трубопроводам (30).

Выработанная электрическая энергия отводится от электрического генератора к внешним потребителям через повышающие электрические трансформаторы.

Для снабжения электроэнергией электродвигателей, осветительных устройств и приборов электростанции имеется электрическое распределительное устройство собственных нужд (32) .

Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) -- разновидность тепловой электростанции, которая производит не только электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов). Главное отличие ТЭЦ состоит в возможности отобрать часть тепловой энергии пара, после того, как он выработает электрическую энергию. В зависимости от вида паровой турбины, существуют различные отборы пара, которые позволяют забирать из нее пар с разными параметрами. Турбины ТЭЦ позволяют регулировать количество отбираемого пара. Отобранный пар конденсируется в сетевых подогревателях и передает свою энергию сетевой воде, которая направляется на пиковые водогрейные котельные и тепловые пункты. На ТЭЦ есть возможность перекрывать тепловые отборы пара. Это дает возможность работать ТЭЦ по двум графикам нагрузки:

· электрическому -- электрическая нагрузка не зависит от тепловой, либо тепловая нагрузка вовсе отсутствует (приоритет -- электрическая нагрузка).

При строительстве ТЭЦ необходимо учитывать близость потребителей тепла в виде горячей воды и пара, так как передача тепла на большие расстояния экономически нецелесообразна.

На ТЭЦ используют твёрдое, жидкое или газообразное топливо. Вследствие большей близости ТЭЦ к населённым местам на них используют более ценное, меньше загрязняющее атмосферу твёрдыми выбросами топливо -- мазут и газ. Для защиты воздушного бассейна от загрязнения твёрдыми частицами используют золоуловители, для рассеивания в атмосфере твёрдых частиц, окислов серы и азота сооружают дымовые трубы высотой до 200--250 м. ТЭЦ, сооружаемые вблизи потребителей тепла, обычно отстоят от источников водоснабжения на значительном расстоянии. Поэтому на большинстве ТЭЦ применяют оборотную систему водоснабжения с искусственными охладителями -- градирнями. Прямоточное водоснабжение на ТЭЦ встречается редко.

На газотурбинных ТЭЦ в качестве привода электрических генераторов используют газовые турбины. Теплоснабжение потребителей осуществляется за счёт тепла, отбираемого при охлаждении воздуха, сжимаемого компрессорами газотурбинной установки, и тепла газов, отработавших в турбине. В качестве ТЭЦ могут работать также парогазовые электростанции (оснащенные паротурбинными и газотурбинными агрегатами) и атомные электростанции.

ТЭЦ -- основное производственное звено в системе централизованного теплоснабжения (приложение Д, Е) .

В зависимости от мощности и технологических особенностей электростанций допускается упрощение производственной структуры электростанций: сокращение числа цехов до двух – теплосилового и электрического на электростанциях небольшой мощности, а также электростанциях, работающих на жидком и газообразном топливе, объединение нескольких электростанций под руководством общей дирекции с превращением отдельных электростанций в цехи.

На энергопредприятиях существует три вида руководства: административно-хозяйственное, производственно-техническое и оперативно-диспетчерское. В соответствии с этим построены и органы управления, носящие названия отделов или служб, укомплектованных работниками соответствующей квалификацией.

Административно-хозяйственное руководство генеральный директор осуществляет через главного инженера, являющегося его первым заместителем. (Генеральный директор может иметь заместителей по административно-хозяйственной части, финансовой деятельности, капитальному строительству и др.). Сюда относятся функции по планированию и осуществлению технической политики, внедрению новой техники, наблюдения за бесперебойной эксплуатацией, за своевременным и качественным ремонтом и т. п.

Оперативное управление предприятиями осуществляется через диспетчерскую службу. Дежурному диспетчеру в оперативном отношении подчинены все нижестоящие дежурные на энергопредприятиях. Здесь проявляется одна из особенностей управления энергопредприятиями, заключающаяся в том, что дежурный персонал находится в двойном подчинении: в оперативном отношении он подчинен вышестоящему дежурному, а в административно-техническом – своему линейному руководителю.

Диспетчерская служба на основе утвержденного плана производства энергии и ремонта оборудования разбрасывает режим работы, исходя из требований надежности и экономичности и с учетом обеспеченности топливно-энергетическими ресурсами, намечает мероприятия по повышению надежности и экономичности.

Функции отдельных работников определяются функциями соответствующих органов – отделов и служб. Количество работников регламентируется объемом выполняемых функций, зависящих в основном от типа и мощности станции, рода топлива и других показателей, находящих свое выражение в категории, присваиваемой предприятию.

Административно-хозяйственным руководителем станции является директор, который в пределах предоставленных ему прав распоряжается всеми средствами и имуществом электростанции, руководит работой коллектива, соблюдение финансовой, договорной, технической и трудовой дисциплины на станции. В непосредственном подчинении директора находится один из основных отделов станции – планово-экономический отдел (ПЭО).

В ведении ПЭО находятся две основные группы вопросов: планирование производства и планирование труда и заработной платы. Основной задачей планирования производства является разработка перспективных и текущих планов эксплуатации ТЭС и контроль за выполнением плановых показателей эксплуатации. Для правильной организации и планирования труда и заработанной платы на ТЭС отдел периодически фотографирование рабочего дня основного эксплуатационного персонала и хронометраж работы персонала топливно-транспортного и ремонтно-механического цехов.

Бухгалтерия ТЭС осуществляет учет денежных и материальных средств станции (группа – производства); расчеты по заработной плате персонала (расчетная часть), текущее финансирование (банковские операции), расчеты по договорам (с поставщиками и пр.), составление бухгалтерской отчетности и балансов; контроль за правильным расходованием средств и соблюдением финансовой дисциплины.

На крупных станциях для руководства административно-хозяйственным отделом и отделами материально-технического снабжения, кадров и капитального строительства предусматриваются должности специальных заместителей директора (кроме первого заместителя главного инженера) по административно-хозяйственным вопросам и по капитальному строительству и помощника директора по кадрам. На станциях большой мощности эти отделы (или группы), так же как бухгалтерия, подчиняются непосредственно директору.

В ведении отдела материально-технического снабжения (МТС) находится снабжение станции всеми необходимыми эксплуатационными материалами (кроме основного сырья – топлива), запасными частями и материалами и инструментом для ремонта.

Отдел кадров занимается вопросами подбора и изучения кадров, оформляет прием и увольнение работников.

Отдел капитального строительства ведет капитальное строительства на станции или контролирует ход строительства (если строительство ведется подрядным способом), а также руководит строительством жилых домов станции.

Техническим руководителем ТЭС является первый заместитель директора станции – главный инженер . Главный инженер ведает техническими вопросами, организует разработку и внедрение передовых методов труда, рационального использования оборудования, экономного расходования топлива, электроэнергии, материалов. Под руководством главного инженера осуществляется ремонт оборудования. Он возглавляет квалификационную комиссию по проверке технических знаний и подготовленности инженерно-технических работников электростанции. В непосредственном подчинении главного инженера находится производственно-технический отдел станции.

Производственно-технический отдел (ПТО) ТЭС разрабатывает и осуществляет мероприятия по совершенствованию производства, производит эксплуатационно-наладочные испытания оборудования; разрабатывает совместно с ПЭО годовые и месячные технические планы цехов и плановые задания по отдельным агрегатам; изучает причины аварий и травматизма, ведет учет и анализ расхода топлива, воды, пара, электроэнергии и разрабатывает мероприятия по сокращению этих расходов; составляет техническую отчетность ТЭС, контролирует выполнение графика ремонта; составляет заявки на материалы, запасные части.

В составе ПТО обычно выделяются три основные группы: технического (энергетического) учета, наладки и испытаний, ремонтно-конструк-торская.

Группа технического учета на основании показаний приборов-водомеров, параметров, электросчетчиков – определяет выработку электроэнергии и отпуск тепла, расход пара и тепла, анализирует эти данные и их отклонения от плановых величин; составляет ежемесячные отчеты о работе электростанций.

В ведении группы наладки и испытаний – наладки и испытание нового оборудования и оборудования, поступающие из ремонта.

В ведении ремонтно-конструкторской группы находится капитальный и текущий ремонт станционного оборудования и разработка конструктивных изменений (улучшений) отдельных узлов оборудования, а также вопросы упрощения тепловых схем ТЭС.

Организационно-производственная структура тепловой электростанции (схема управления производством) может быть цеховой или блочной.

Наиболее распространенной была до настоящего времени цеховая схема управления. При цеховой схеме энергетическое производство делится на следующие фазы: подготовка и внутристанционный транспорт топлива (подготовительная фаза); превращение химической энергии топлива в механическую энергию пара; превращение механической энергии пара в электроэнергию.

Управление отдельными фазами энергетического процесса осуществляется соответствующими цехами электростанции: топливно-транспортным (первая, подготовительная фаза), котельным (вторая фаза), турбинным (третья фаза), электротехническим (четвертая фаза).

Перечисленные выше цехи ТЭС, а также химический цех относятся к основным, так как они непосредственно участвуют в технологическом процессе основного производства электростанции.

Кроме основного производства (для которого и создается данное предприятие), рассматривают вспомогательные производства. К вспомогательным цехам на ТЭС относят:

Цех тепловой автоматики и измерений (ТАИЗ), в ведении которого находятся приборы теплового контроля и авторегуляторы тепловых процессов станции (со всеми вспомогательными устройствами и элементами), а также надзор за состоянием весового хозяйства цехов и станций (кроме вагонных весов);

Механический цех , в ведении которого находятся общестанционные мастерские, отопительные и вентиляционные установки производственных и служебных зданий, пожарный и питьевой водопроводы и канализация, если ремонт станционного оборудования осуществляется самой ТЭС то механический цех превращается в ремонтно-механический и в его функции входит проведение планово-предупредительных ремонтов оборудования всех цехов станции;

Ремонтно-строительный цех, который осуществляет эксплуатационный надзор за производственными служебными зданиями и сооружениями и их ремонт и ведет работы по содержанию в надлежащем состоянии дорог и всей территории электростанции.

Все цехи станции (основные и вспомогательные) в административно-техническом отношении подчиняются непосредственно главному инженеру.

Каждый цех возглавляется начальником цеха. По всем производственно-техническим вопросам он подчиняется главному инженеру ТЭС, а по административно-хозяйственным – директору станции. Начальник цеха организует работу коллектива цеха по выполнению плановых показателей, распоряжается средствами цеха, имеет право поощрения и наложения дисциплинарных взысканий на работников цеха.

Отдельные участки цеха возглавляются мастерами. Мастер является руководителем участка, отвечающим за выполнение плана, расстановку и использование работников, использование и сохранность оборудования, расходования материалов, фондов заработанной платы, охрану труда и технику безопасности, правильное нормирование труда и прочие задачи, стоящие перед мастером, требуют от него не только технической подготовки, но и знания экономики производства, его организации; он должен разбираться в экономических показателях работы своего участка, цеха, предприятия в целом. Мастера непосредственно руководят работой бригадиров и бригад рабочих.

Энергетическое оборудование цехов обслуживается цеховым эксплуатационным дежурным персоналом, организованным в сменные бригады (вахты). Работой каждой вахты руководят дежурные начальники смен основных цехов, подчиняющиеся дежурному инженеру станции (ДИС)

ДИС ТЭС осуществляет оперативное руководство всем дежурным эксплуатационным персоналом станции в течении смены. Дежурный инженер в административно-техническом отношении подчиняется главному инженеру ТЭС, но оперативно он подчинен только дежурному диспетчеру энергосистемы и выполняет все его распоряжения по оперативному управлению производственным процессом ТЭС. В оперативном отношении ДИС является единоначальником станции в течении соответствующей смены, и его распоряжения безоговорочно выполняются именным дежурным персоналом станции через соответствующих начальников смен основных цехов. Помимо ведения режима, ДИС немедленно реагирует на все неполадки в цехах и принимает меры к их устранению для предотвращения аварий и брака в работе электростанций.

Другой формой организационной структуры является блочная схема .

Основным первичным производственным подразделением блочной электростанции является не цех, а комплексный энергетический агрегат (блок), включающий оборудование, осуществляющее не одну, а несколько последовательных фаз, энергетического процесса (например, от сжигания топлива в топке котла до производства электроэнергии генератором парового турбоагрегата) и не имеющее поперечных связей с другими агрегатами - блоками. Энергетические блоки могут включать один турбоагрегат и один полностью обеспечивающий его паром котел (моноблок) или турбоагрегат и два котла равной производительности (дубль-блок).

При блочной схеме отсутствует раздельное управление различными видами основного оборудования (котлы, турбины), т.е. «горизонтальная» схема управления. Управление оборудованием осуществляется по «вертикальной» схеме (котел-турбоагрегат) дежурным персоналом блока.

Общее руководство электростанцией и контроль за работой оборудования и эксплуатационного персонала сосредотачивается в службе эксплуатации, подчиненной заместителю главного инженера по эксплуатации.

Предусматривается наличие цеха централизованного ремонта (ЦНР), выполняющего ремонт всего оборудования станции, подчиненного заместителю главного инженера по ремонту.

Оперативное управление станцией осуществляется сменными дежурными инженерами станции, подчиняющимися в административно-техническом отношении – заместителю главного инженера по эксплуатации, а в оперативном – дежурному диспетчеру энергосистемы.

В отличии от станции с цеховой структурой основным первичным производственным подразделением блочной станции, как отмечалось выше, является один ил два сдвоенных блока, управляемых с одного щита управления. Обслуживающий персонал одного щита управления (на один или два блока) включает дежурного начальника блока или блочной системы (двух блоков), трехсменных помощников начальника блочной системы (щитового, по турбинному и по котельному оборудованию); дежурных мастеров (по турбинному и котельному оборудованию), двух обходчиков вспомогательного оборудования (турбо – и котлоагрегаты). Кроме того, начальнику блочной системы подчинены обходчики по багерной насосной, золоудалению, гидросооружениями, береговой насосной и вспомогательные рабочие.

Начальник блочной системы является оперативным руководителем управления работой оборудования блока и двух (сдвоенных) блоков, отвечающим за его безаварийную и экономичную работу в соответствии с правилами технической эксплуатации. Один из его помощников дежурит на блочном щите управления и ведет вахтенный журнал. Два других помощника контролируют в течении своей смены работу котельного и турбинного оборудования.

Дежурные мастера с помощью обходчиков контролируют на месте техническое состояние котельного и турбинного оборудования и устраняют выявленные дефекты. Обходчик багерной насосной совместно со вспомогательными рабочими обслуживает систему золоудаления. Обходчик гидросооружений обслуживает систему водоснабжения.

В самостоятельное производственное подразделение выделяется топливно-транспортное хозяйство станции, руководимое начальником смены топливоснабжения.

Непосредственно подчиняются дежурному инженеру станции инженер-электрик, инженер - КИП и автоматики, мастер-химик и мастер по маслохозяйству.

Кроме дежурного (сменного) персонала, в службу эксплуатации включается станционные лаборатории: теплоизмерительная и лабораторная контроля за металлом, электролаборатория (включая связь), химическая лаборатория.

Применяемая в настоящее время организационная структура блочных электростанций большой мощности может быть названа блочно-цеховой схемой , так как наряду с созданием энергетических котлотурбинных блоков сохраняется цеховое деление станции и централизация управления всеми станционными блоками «котел-турбина» в объединенном котлотурбинном цехе.

Кроме котлотурбинного цеха (КТЦ) в организационную структуру станции включаются: топливно-транспортный цех (с участием теплоснабжения и подземных коммуникаций); химический цех (с химической лабораторией); цех топливной автоматики и измерений (с теплоизмерительной лабораторией); цех наладки и испытаний котлотурбинного оборудования; цех централизованного ремонта оборудования (с механической мастерской).

Для станций мощностью 800 МВт и более предусматривается отдельный пылеприготовительный цех. На станциях мощностью более 1000 МВт, сжигающих многозольное топливо и имеющих сложный комплекс гидротехнических сооружений, в организационную структуру включается гидротехнический цех.

В ведении котлотурбинного цеха (КТЦ) находится техническая эксплуатация всего котельного и турбинного оборудования станции (включая все вспомогательное оборудование) и оперативное управление всеми энергетическими (котлотурбинными блоками).

Начальнику смены КТЦ подчиняются начальники смен сдвоенных энергоблоков, управление которыми осуществляется с общего (на два блока) щита.

В состав топливно-транспортного цеха входят: топливный склад, железнодорожные пути и подвижной состав, разгрузочной сарай, вагоноопрокидователи, вагонные весы и тракты топливоподачи.

Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара.

Первая тепловая электростанция была построена в Нью-Йорке на Перл-Стрит (Манхэттен) в 1882 году. Родиной первой российской тепловой станции, спустя год, стал Санкт-Петербург. Как это ни странно, но даже в наш век высоких технологий ТЭС так и не нашлось полноценной замены: их доля в мировой энергетике составляет более 60 %.

И этому есть простое объяснение, в котором заключены достоинства и недостатки тепловой энергетики. Ее «кровь» — органическое топливо – уголь, мазут, горючие сланцы, торф и природный газ по-прежнему относительно доступны, а их запасы достаточно велики.

Большим минусом является то, что продукты сжигания топлива причиняют серьезный вред окружающей среде. Да и природная кладовая однажды окончательно истощится, и тысячи ТЭС превратятся в ржавеющие «памятники» нашей цивилизации.

Принцип работы

Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.

Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.

Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО 2 , которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел.

Теплоснабжение

Вторая, не менее важная функция ТЭЦ – обеспечение горячей водой (паром), предназначенной для систем центрального отопления близлежащих населенных пунктов и бытового использования. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и 120 градусов зимой, после чего сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и далее по системе тепломагистралей поступает к потребителям. Запасы воды на ТЭЦ постоянно пополняются.

Как работают ТЭС на газе

По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.

Новые технологии сжигания угля

КПД современных ТЭЦ ограничен 34 %. Абсолютное большинство тепловых электростанций до сих пор работают на угле, что объясняется весьма просто — запасы угля на Земле по-прежнему громадны, поэтому доля ТЭС в общем объеме выработанной электроэнергии составляет около 25 %.

Процесс сжигания угля многие десятилетия остается практически неизменным. Однако и сюда пришли новые технологии.

Особенность данного метода состоит в том, что вместо воздуха в качестве окислителя при сжигании угольной пыли используется выделенный из воздуха чистый кислород. В результате, из дымовых газов удаляется вредная примесь – NОx. Остальные вредные примеси отфильтровываются в процессе нескольких ступеней очистки. Оставшийся на выходе СО 2 закачивается в емкости под большим давлением и подлежит захоронению на глубине до 1 км.

Метод «oxyfuel capture»

Здесь также при сжигании угля в качестве окислителя используется чистый кислород. Только в отличие от предыдущего метода в момент сгорания образуется пар, приводящий турбину во вращение. Затем из дымовых газов удаляются зола и оксиды серы, производится охлаждение и конденсация. Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.

Метод «pre-combustion»

Уголь сжигается в «обычном» режиме – в котле в смеси с воздухом. После этого удаляется зола и SO 2 – оксид серы. Далее происходит удаление СО 2 с помощью специального жидкого абсорбента, после чего он утилизируется путем захоронения.

Пятерка самых мощных теплоэлектростанций мира

Первенство принадлежит китайской ТЭС Tuoketuo мощностью 6600 МВт (5 эн/бл. х 1200 МВт), занимающей площадь 2,5 кв. км. За ней следует ее «соотечественница» — Тайчжунская ТЭС мощностью 5824 МВт. Тройку лидеров замыкает крупнейшая в России Сургутская ГРЭС-2 – 5597,1 МВт. На четвертом месте польская Белхатувская ТЭС – 5354 МВт, и пятая – Futtsu CCGT Power Plant (Япония) – газовая ТЭС мощностью 5040 МВт.

У этой паровой турбины хорошо видны лопатки рабочих колес.

Тепловая электростанция (ТЭЦ) использует энергию, высвобождающуюся при сжигании органического топлива - угля, нефти и природного газа - для превращения воды в пар высокого давления. Этот пар, имеющий давление около 240 килограммов на квадратный сантиметр и температуру 524°С (1000°F), приводит во вращение турбину. Турбина вращает гигантский магнит внутри генератора, который вырабатывает электроэнергию.

Современные тепловые электростанции превращают в электроэнергию около 40 процентов теплоты, выделившейся при сгорании топлива, остальная сбрасывается в окружающую среду. В Европе многие тепловые электростанции используют отработанную теплоту для отопления близлежащих домов и предприятий. Комбинированная выработка тепла и электроэнергии увеличивает энергетическую отдачу электростанции до 80 процентов.

Паротурбинная установка с электрогенератором

Типичная паровая турбина содержит две группы лопаток. Пар высокого давления, поступающий непосредственно из котла, входит в проточную часть турбины и вращает рабочие колеса с первой группой лопаток. Затем пар подогревается в пароперегревателе и снова поступает в проточную часть турбины, чтобы вращать рабочие колеса с второй группой лопаток, которые работают при более низком давлении пара.

Вид в разрезе

Типичный генератор тепловой электростанции (ТЭЦ) приводится во вращение непосредственно паровой турбиной, которая совершает 3000 оборотов в минуту. В генераторах такого типа магнит, который называют также ротором, вращается, а обмотки (статор) неподвижны. Система охлаждения предупреждает перегрев генератора.

Выработка энергии при помощи пара

На тепловой электростанции топливо сгорает в котле, с образованием высокотемпературного пламени. Вода проходит по трубкам через пламя, нагревается и превращается в пар высокого давления. Пар приводит во вращение турбину, вырабатывая механическую энергию, которую генератор превращает в электричество. Выйдя из турбины, пар поступает в конденсатор, где омывает трубки с холодной проточной водой, и в результате снова превращается в жидкость.

Мазутный, угольный или газовый котел

Внутри котла

Котел заполнен причудливо изогнутыми трубками, по которым проходит нагреваемая вода. Сложная конфигурация трубок позволяет существенно увеличить количество переданной воде теплоты и за счет этого вырабатывать намного больше пара.