Тепловая электростанция

Введение

Тепловая электростанция представляет собой электростанцию, преобразующую тепловую энергию в электрическую. При этом паровая турбина превращает тепло в механическую энергию, а промежуточную энергию - в электрическую энергию. Вода нагревается, превращаясь в пар, а далее используется для работы электрогенератора посредством вращения паровой турбины. Пройдя через турбину, в конденсаторе пар конденсируется и вновь возвращается в то место, где он был нагрет. Данный процесс называется циклом Ренкина. Конструктивно тепловые электростанции могут различаться. Это связано с применением различных источников тепла, например, ископаемого топлива, ядерной энергии, солнечной энергии, биотоплива и тепла, получаемого при сжигании отходов. Помимо производства электроэнергии, на некоторых тепловых электростанциях предполагается использование тепла для промышленных нужд, опреснения воды или централизованного теплоснабжения.К тепловым электростанциям относятся практически все работающие на угле и нефти электростанции, установки на ядерной, геотермальной, солнечной, тепловой энергии, сжигательные установки, а также многочисленные электростанции, которые работают на природном газе. Природный газ зачастую находит применение в газовых турбинах и котлах. Подавая горячий выхлопной газ через котлы-утилизаторы, можно использовать отходящее тепло газовой турбины в форме горячего выхлопного газа для выработки пара. Затем в парогазовых установках пар используется для приведения в действие паровой турбины, что повышает общую эффективность. К электростанциям на ископаемом топливе относятся те, которые используют уголь, природный газ или мазут для выработки электроэнергии. Также было построено несколько тепловых электростанций, которые работают на биомассе. Обычными электростанциями считаются неядерные тепловые электростанции, в особенности электростанции на ископаемом топливе, не использующие когенерацию.Коммерческие электростанции часто строятся в промышленных масштабах и предназначены для непрерывной работы. Чтобы вырабатывать электроэнергию переменного тока частотой 50 или 60 Гц, практически на всех электростанциях используются трехфазные электрогенераторы. Крупные предприятия или организации могут иметь в своем распоряжении собственные электростанции для теплоснабжения своих помещений, особенно если пар все еще вырабатывается для других целей. В течение большей части двадцатого века паровые электростанции применялись для питания силовых установок большинства кораблей. Как правило, в морских силовых установках использовались редукторы для соединения турбины с винтами судна. Электростанции этих судов также обеспечивают паром миниатюрные турбины, которые вращают генераторы для получения электроэнергии. Морские атомные электростанции используются исключительно на борту военных кораблей, за некоторыми исключениями. Было построено много турбоэлектрических кораблей, где паротурбина приводит в движение электрогенератор, от которого питается электродвигатель.Когенерационные установки, известные также как теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), вырабатывают и электроэнергию, и тепло, к примеру, пар и горячую воду, для технологических нужд или отопления помещений.1. ТЭЦ. Общие сведенияТеплоэлектроцентралью (ТЭЦ) называют вид тепловой электростанции, которая производит одновременно и электроэнергию, и тепловую энергию для нужд систем централизованного теплоснабжения (горячую воду и пар), в частности, для отопления и горячего водоснабжения промышленных и жилых объектов.По своей структуре ТЭЦ является конденсационной электростанцией (ГРЭС, КЭС). Принципиальное различие между ТЭЦ и КЭС заключается в соотношении вырабатываемой теплоты и электроэнергии, и в типе паровой турбины.Существует множество отборов пара, позволяющих отбирать пар с различными параметрами в зависимости от вида паровой турбины. На ТЭЦ часто устанавливаются когенерационные паровые турбины. С помощью когенерационных турбин возможен контроль количества отбираемого пара. Отбираемый пар скапливается в сетевых подогревателях и отдает свою энергию сетевой воде, которая затем направляется в пиковые водогрейные котлы и теплопункты. Отбор тепла пара может отключаться от когенерационной установки, в этом случае когенерационная установка производит только электроэнергию. Это позволяет ТЭЦ работать по двум различным графикам нагрузки:тепловой график: электрическая нагрузка в значительной степени зависит от тепловой нагрузки (в этом случае тепловая нагрузка имеет приоритет);электрический график: например, в летнее время электрическая нагрузка практически не зависит от тепловой, или тепловая нагрузка вообще отсутствует (в этом случае приоритет отдается электрической нагрузке).Поскольку остаточное тепло, не утилизированное в ОЭС, используется для отопления, выгодным является комбинирование функций выработки тепла и электроэнергии (когенерация). Это повышает расчетную эффективность в целом (от 35 до 43 % для ТЭЦ и от 30 % для КЭС). Однако, это не означает, что ТЭЦ более эффективна. КПД цикла ОЭС и удельное производство электричества на основе потребления тепла являются двумя наиболее наглядными показателями эффективности.Поскольку теплопередача на значительные расстояния является экономически и технически неэффективной, при проектировании теплоэлектроцентралей крайне важно учитывать близость расположения потребителей тепла в виде водяного пара и горячей воды.Когенерационные установки можно разделить на блочные и неблочные по способу соединения между собою котлов и турбин (с перекрестными связями). Для блочных ТЭЦ характерно попарное соединение котлов и турбин. Иногда используется двухблочная схема: на одну турбину приходится два котла. Обычно такие блоки имеют значительную электрическую мощность - от 100 до 300 МВт.Сшивка позволяет направлять пар от любых котлов к любым турбинам, что способствует повышению гибкости управления станцией. Тем не менее, это требует возведения огромных паропроводов по всей длине основной конструкции станции. Помимо этого, суммарная паропроизводительность всех турбин и котлов должна быть одинаковой (по давлению и температуре). Если на ТЭЦ в течение разных лет устанавливали основное оборудование с различными параметрами, то схем с перемычками может быть множество. Чтобы принудительно изменять параметры пара, можно использовать редукционно-охладительное устройство (РОУ).ТЭЦ с паровыми котлами, парогазовые установки и ядерные реакторы (атомные ТЭЦ) - все это примеры парогенерирующих установок. Существуют ТЭЦ, в которых вместо парогенераторов используются газовые турбины. Многие станции имеют несколько видов установок, поскольку ТЭЦ часто строятся, расширяются и реконструируются в течение десятилетий (из-за постепенного роста тепловой нагрузки). Вид топлива, используемого в паровых котлах ТЭЦ, также различен: уголь, мазут, газ.В зависимости от типа тепловой мощности выделяют турбины с регулируемым отбором пара когенерации (турбины российского производства обозначаются буквой "Т", к примеру, Т-110 / 120-130), с регулируемым отбором производственного пара ("Р"), с противодавлением ("П"). Как правило, предусмотрено 1-2 регулируемых отбора каждого типа, а число нерегулируемых отборов, которые используются для утилизации тепла в тепловом контуре турбины, может составлять любое количество (обычно не более девяти, как в случае с турбиной Т-250 / 300-240). Промышленные образцы имеют более высокое давление (с номинальным значением 1-2 МПа), по сравнению с когенерационными (примерно 0,05-0,3 МПа). Понятие "противодавление" означает, что в турбине отсутствует конденсатор, а значит, весь отработанный пар расходуется на удовлетворение производственных потребностей снабжаемых предприятий. Если отсутствует потребитель пара противодавления, то турбина работать не будет. При полной тепловой нагрузке отопительные турбины (тип "Т") могут работать в аналогичном режиме. При этом весь пар идет на отопительный отбор с поддержанием давления в конденсаторе несколько выше номинального (как правило, не выше 12-17 кПа). Для ряда турбин допускается работа в условиях "пониженного вакуума" - до 20 кПа и выше.Помимо этого, разрабатываются турбины со смешанными типами отбора, например, с регулируемым отбором тепла и продукта ("ПT"), регулируемым отбором и противодавлением ("ПР") и т.д.КПД ТЭЦ, представляющих собой источники комбинированного производства тепловой и электрической энергии, существенно выше, чем у ОЭС (до 75%). Это объясняется тем, что определенная часть пара, потребляемого в турбинах, используется для промышленного производства (технологии), теплоснабжения и горячего водоснабжения. Данный пар либо непосредственно идет на нужды промышленности и быта, либо его частично используют для подогрева воды в специальных котлах (подогревателях), от которых вода направляется потребителям по тепловым сетям.Ключевым фактором, отличающим ТЭЦ от КЭС с точки зрения технологии производства энергии, является специфика пароводяного контура. Предусматривается промежуточный отвод пара от турбины, а также такая технология отвода энергии, при которой большая ее часть распределяется посредством генераторного распределительного устройства (ГРУ). С помощью повышающих трансформаторов осуществляется связь на повышенном напряжении между ТЭЦ и остальными станциями энергосистемы. Недостающая мощность может передаваться из энергосистемы через те же трансформаторы в случае технического обслуживания генератора или аварийного отключения.Для повышения надежности работы ТЭЦ применяется секционирование шин. В случае повреждения шин и ремонта одной из секций, вторую секцию сохраняют в рабочем состоянии, и продолжают поставлять электроэнергию потребителям по электрифицированным линиям.Эти схемы используются для строительства промышленных ТЭЦ с генераторами общей мощностью до 60 МВт, предназначенных для обслуживания локальных нагрузок в 10-километровом радиусе. На крупных современных ТЭЦ общей мощностью 500-2500 МВт используются генераторы с мощностью до 250 МВт.Подобные ТЭЦ расположены за пределами городской черты, а передача электроэнергии осуществляется при напряжении 35-220 кВ. Здесь нет ГРУ, и все генераторы соединены в блоки посредством повышающих трансформаторов. Если локально, вблизи ТЭЦ, требуется подать питание на небольшую нагрузку, то отводы делаются от блоков между генератором и трансформатором. Также возможны комбинированные проекты станций, в которых ТЭЦ имеет ГРУ, а многочисленные генераторы подключены через блочные схемы.2. Оборудование ТЭЦОтопительное оборудование используется для подготовки теплоносителя к прохождению по тепловым сетям и для поступления использованного теплоносителя на ТЭЦ. При этом характер оборудования определяется профилем ТЭЦ и типом системы теплоснабжения.Основное тепловое оборудование ТЭЦ в системах водяного теплоснабжения чаще всего включает пароводяные подогреватели, сетевые насосы и установки для подготовки подпиточной воды, к которым среди прочего относятся водоочистные, деаэрационные установки, аккумуляторы электролита и горячей воды.График технологического расхода тепла определяется производственными характеристиками, режимом работы и прочими факторами. Сезонное потребление имеет место лишь в некоторых случаях. В большинстве промышленных производств разница в потреблении тепла на технологические нужды между зимой и летом незначительна. Небольшая разница существует только в том случае, если часть технологического пара расходуется на отопление, а также при более значительных потерях тепла в зимний период.Для потребителей тепла нормы количества тепла, затрачиваемого в различных видах производства на единицу продукции, определяются на основе различных эксплуатационных данных. Для второй категории потребителей тепловой энергии характерно большое постоянство потребления тепла в течение суток и сильная неравномерность потребления тепла в течение года - от минимума летом до максимума зимой. Тепловая мощность системы отопления находится в прямой зависимости от температуры наружного воздуха, определяемой климатическими и метеорологическими факторами. Теплоносители, используемые для отвода тепла от станции, включают пар и горячую воду, которые нагреваются в сетевых подогревателях паром от выхлопа турбины. Выбор теплоносителя и его технических характеристик основывается на потребностях технологии производства.Пар низкого давления, используемый для производства (например, после паровых молотов), в некоторых случаях может также использоваться для отопления и вентиляции. Чтобы избежать необходимости использования отдельной системы нагрева горячей воды, пар иногда используется для отопления промышленных зданий. Потребности в отоплении можно легко удовлетворить горячей водой, оставив на станции весь конденсат греющего пара. Подача пара на сторону для отопления просто нецелесообразна. Потребность в горячей воде для технологических нужд довольно низкая. Потребителями горячей воды являются в основном предприятия, использующие ее для горячей промывки и других аналогичных процедур, а загрязненная вода уже не возвращается на станцию.Пар из регулируемого отвода с давлением 1,17-2,45 бар нагревает горячую воду для целей отопления и вентиляции с помощью сетевых подогревателей на объекте. При таком давлении вода нагревается до температуры 100-120 °C. Однако при низкой температуре наружного воздуха выделение значительного количества тепла при такой температуре воды становится неэффективным, так как резко возрастает объем воды, протекающей в сети, а значит, и расход электроэнергии на ее перекачку. Поэтому в дополнение к основным подогревателям, работающим от регулируемого отвода, устанавливаются пиковые подогреватели, которые получают греющий пар под давлением 5,85-7,85 бар от отвода более высокого давления или непосредственно от котлов через редукционно-охлаждающую установку.Основное отопительное оборудование ТЭЦ в сетях парового теплоснабжения обычно включает в себя:систему баков и насосов для сбора, регулирования и перекачки конденсата;специальные паропреобразующие установки для получения вторичного пара из химически очищенной воды, применяемой для целей теплоснабжения;компрессорные установки для увеличения давления пара из отбора, если оно ниже, чем требуется для теплоснабжения;редукционно-охлаждающие установки для понижения температуры и давления свежего поступающего пара.В нашей стране на современных ТЭС, как правило, устанавливаются когенерационные турбины, имеющие большую единичную мощность в 50-250 МВт с высокими и сверхкритическими исходными параметрами (при давлении в 13 и 24 МПа). Предполагается два их основных типа: конденсационные с отбором пара (Т и ПТ) и с противодавлением (П).На данный момент в парке тепловых турбин действующих ТЭЦ имеется гораздо больше турбин, имеющих малую единичную мощность (меньше, чем 25 МВт) для низких и средних начальных давлений (от 2,9 до 6,0 МПа). Хотя их вклад в общую установленную мощность ТЭЦ, составлявшую в 1996 году менее 6%, неуклонно снижается.Вытяжные конденсационные турбины (типы Т и РТ) распространены повсеместно. Независимо от величины нагрузки когенерационной экстракции, эти турбины могут выдавать номинальную электрическую мощность. Однако, поскольку часть электроэнергии создается за счет конденсации, средний удельный расход тепла на 1 кВт/ч превышает таковой для турбин с противодавлением.Турбины с противодавлением создают электроэнергию комбинированным способом, поэтому их удельный расход тепла на 1 кВт-ч выработки ниже, чем у конденсационных турбин с отбором пара. Количество мощности, вырабатываемой этими турбинами, зависит от тепловой нагрузки, что является их недостатком. Поэтому такие турбины часто используются только для покрытия "базовой" составляющей тепловой кривой.Современные когенерационные установки часто используют водогрейные котлы, которые обычно работают на газе или мазуте, для обеспечения пиковых тепловых нагрузок. Чтобы покрывать пиковую тепловую нагрузку, на твердотопливных ТЭЦ целесообразно использовать паровые котлы низкого или среднего давления, пар которых используется для нагрева отопительной воды в пароводяных подогревателях. На промышленных тепловых электростанциях для этих целей часто используется пар, поступаемый из котлов-утилизаторов. Для его генерации используется тепло отходящих газов промышленных печей.Тепловое оборудование на тепловых электростанциях оснащено приборами учета тепла и автоматизированными устройствами управления. Последние поддерживают фиксированные характеристики теплоносителя. Тепловая установка может быть выполнены как блочная система с отдельными когенерационными турбинами или как централизованная система для всей ТЭЦ. Крупные когенерационные установки, такие как Т-250/300-240, Т-175/210-130, Т-100-130 и Т-50-130, в составе мощных ТЭЦ встроены непосредственно в турбоагрегат и являются одним целым с ним. По этой причине сетевые насосы и установки предварительного подогрева на подобных станциях компонуются поэтапно.Как правило, установки для восполнения водозабора и утечек воды из сети строят централизованно для всего объекта. Также распространены централизованные конденсатосборники, дроссельно-увлажнительные и компрессорные установки. Сейчас мощные ТЭЦ принято чаще всего оснащать блочными когенерационными отопительными установками поверхностного типа. Эти установки имеют горизонтальные водонагреватели, которые находятся прямо под цилиндрами турбины.Каждый подогреватель включает цельносварной корпус и горизонтальный пароводяной теплообменник. В составе пучка труб имеются прямые трубки с трубными решетками с обеих сторон. За исключением турбинных нагревателей 250 / 300-240, трубный пучок в нагревателях выполняется из латунных трубок. Во избежание осаждения меди на лопатках проточного тракта турбины, в подогревателях с турбинами Т-250 / 300-240, работающих при критических начальных параметрах пара, трубки изготавливают из нержавеющей стали Х18Н9Т. Для обеспечения большей герметичности соединений труб и трубных досок нагреватели дополнительно привариваются к трубкам.Если обратный конденсат, поступающий от внешнего потребителя, пригоден для питания парогенераторов, то мощность паропреобразователя определяется внешними потерями вторичного пара и внутренними потерями. Недостающее для внешнего потребителя количество пара, эквивалентное возврату конденсата, должно быт подано напрямую из отвода турбины через редуктор в байпас преобразователя пара, к примеру, от того же отвода турбины.Пар для технологических процессов часто несколько перегрет. Поскольку преобразователь пара генерирует насыщенный пар, для его перегрева используется пароперегреватель, использующий тепло от перегретого пара из отбора турбины. Паровой преобразователь сбрасывает значительное количество тепла в систему регенерации ТЭЦ при дренаже. Для его снижения, а также улучшения использования регенеративного отбора пара и условий работы питающих насосов предусмотрен дренажный охладитель.Если питательная вода парового конвертера подогревается паром отбора турбины при более низком давлении в подогревателе, то тепловая эффективность турбины может быть незначительно повышена. Для компенсации внутренних потерь пара и конденсата этот подогреватель может также использоваться в качестве конденсатора пара. В продувочном охладителе парогенератора питательная вода проходит предварительную химическую обработку и нагревается. Если обратный конденсат от потребителя оказывается неподходящим для питания парогенераторов, то нужно проверить возможность его применения для питания пара в преобразователях. Это может улучшить производительность и снизить стоимость химической обработки воды.Метод с прямой подачей пара из отбора турбины и опреснением лишней воды химическим путем является наиболее часто используемым из трех рассмотренных методов выделения тепла из пара. Турбины с конденсацией и отбором пара или с противодавлением могут применяться на тепловых электростанциях с тепловой нагрузкой. Турбины с противодавлением, с другой стороны, имеют ограниченное применение, поскольку сезонный спрос на тепло не предполагает производство тепла круглый год. В результате часто используются теплофикационные турбины с тепловым и конденсационным отбором тепла.Горячая вода обеспечивает тепло как для отопления, так и для коммунальных нужд. Вода внутри пароводяных теплообменников ТЭЦ нагревается преимущественно паром, отбираемым из тепловой турбины, и подается потребителям по трубам горячей воды. По прошествию охлаждения в ТЭЦ вода поступает на ТЭЦ. Тепловая сеть представляет собой систему труб холодной и горячей воды. Таким образом, вода, циркулирующая внутри тепловой сети, именуется сетевой водой, насосы называются сетевыми насосами, а пароводяные теплообменники называются сетевыми нагревателями.Регулирующая диафрагма устанавливается перед входом пара в первую ступень цилиндра низкого давления, если нижний когенерационный отбор осуществляется на выходе пара из цилиндра среднего давления турбины. Промежуточный, или когенерационный, отсек образуется ступенями турбины между двумя когенерационными вытяжками. Режим работы по тепловому графику (или режим нагрева) отличается минимальным (вентиляционным) движением пара через закрытую диафрагму. Этого достаточно для надежного охлаждения низконапорной части турбины. Если окна поворотной регулирующей диафрагмы открываются частично или полностью, то турбина переходит в режим работы по "электрическому" графику.На рис. 1 изображен общий вид горизонтального когенерационного подогревателя ПСГ-5000-3,5-8-1, который имеет площадь поверхности нагрева около 5000 м2 и является одной из ступеней подогрева греющей воды турбоагрегата Т-175 / 210-130.Со стороны пара расчетное рабочее давление составляет 0,35 МПа, в то время как со стороны воды оно составляет 0,8 МПа. Поверхность нагрева состоит из 7600 латунных трубок L-68 (68% меди, 32% цинка), имеющих диаметр 25/23 мм. Конденсатосборник диаметром 900 мм и длиной 8 мА установлен под нагревателем. Отвод конденсата производится насосом в регенеративные нагреватели турбоагрегата. Соединение между коллектором конденсатора и корпусом подогревателя выполняется в виде небольшого зазора. Это нужно для защиты турбины от разгона при быстром отключении электрической нагрузки и для закрытия запорного клапана. Когда давление в паровом пространстве подогревателя падает ниже давления насыщения конденсата внутри конденсатоотводчика, оно служит для замедления вскипания конденсата в конденсатоотводчике.Коэффициенты теплопередачи в когенерационных паровых подогревателях могут составлять 3-4 кВт/с при соответствующей чистоте поверхностей нагрева, высокой скорости движения воды (от 1,5 до 2 м/с) и надежном удалении из парового пространства конденсата и воздуха (3-4 кВт / с).Для достижения высокой скорости воды в трубках нагреватель делают четырехходовым: перегородки в задней и передней камерах создают ходы. Перегородки разделяют пучок труб на отдельные части, в соответствии с количеством ходов. Контактные поверхности перегородок и трубных решеток уплотнены асбестовыми либо свинцовыми прокладками для предотвращения перелива воды. Паровоздушная смесь выпускается через патрубки, расположенные на боковой поверхности корпуса. Чтобы компенсировать температурные деформации, на корпусе нагревателя устанавливают двухволновой линзовый компенсатор.В современных тепловых электростанциях большой мощности используются сетевые насосы двух ступеней. Задачей сетевых насосов 1-ой ступени является обеспечение достаточного давления сетевой воды на всасывании сетевых насосов 2-ой ступени. Сетевые насосы 2-ой ступени размещаются после сетевых подогревателей и отвечают за циркуляцию отопительной воды в системе отопления. На небольших ТЭЦ часто строятся теплоцентрали общего назначения, использующие отработанное тепло нескольких турбоагрегатов. Принципиальная схема данной установки показана на рис. 2.Недостатком функционирующих сетевых насосных установок является отсутствие устройств регулирования частоты вращения (гидромуфт или тиристорных преобразователей). В результате происходит значительный перерасход электроэнергии в переменных режимах, отличных от расчетного, к примеру, летом, из-за неоправданно высоких давлений, создаваемых этими насосными агрегатами при меньших расходах сетевой воды.На рисунке 3 изображен вертикальный пароводяной подогреватель сконструированный на Ленинградском металлургическом заводе. Трубная система этого подогревателя разделена на отдельные сегменты разделительными перегородками, которые имеются в водяных камерах. Поскольку в такой распределительной системе ходов температуры трубок в соседних ходах близки друг к другу, в трубках не отмечаются значительные тепловые напряжения.Вода закачивается в устройство и выкачивается из него с помощью патрубков, приваренных к верхней камере. Боковой патрубок транспортирует пар к корпусу. Конденсат выходит через отверстие, расположенное в нижней части корпуса. Специальные дренажные отверстия в нижней части боковой поверхности корпуса служат для очистки парового пространства и удаления воздуха. С техническими характеристиками серийных пароводяных поверхностных подогревателей, которые выпускаются Саратовским заводом энергетического машиностроения, можно ознакомиться в приложении 19.Для изготовления корпусов и трубных досок станционных пароводяных подогревателей применяется сталь. Поверхность нагрева часто делают из латунных трубок (марка Л-68).3. Сезонная работа ТЭЦТребуется дождаться, пока средняя температура за окном не превысит +8 °С в течение пяти дней, прежде чем объявлять об окончании отопительного сезона. В результате, когда городская администрация решает отключить отопление, температура воды на ТЭЦ уже находится в допустимом диапазоне. Ведь она прямо пропорциональна температуре окружающей среды. Город не может получать воду с температурой ниже +75 °С. Поскольку это значение не соответствует нормам СанПиНа, и в горячей воде могут появиться вредные бактерии. Но как произвести разделение на горячую воду для отопления и горячую воду для водоснабжения? Ведь вода в кране продолжает течь по мере остывания аккумуляторов. В подвале дома есть специальные защелки. Когда необходимо отключить подачу воды в дом, они закрываются. Это часто делается во время ремонта трубопровода или ближе к завершению отопительного сезона. Вследствие этого батареи становятся холодными. Почему же тогда в кране все еще есть горячая вода? Причина в том, что в городе имеется сложная система отопления и водоснабжения. Вот как это выглядит в Новосибирске. В жилом доме проложено несколько труб: горячая вода от ТЭЦ для отопления и холодная вода от Горводоканала для бытовых нужд. Эти две трубы проходят вместе в тепловом пункте, где труба ТЭЦ нагревает трубу Горводоканала. В результате холодная вода превращается в горячую, которая поступает в жилые дома через выход теплового пункта.Если необходимо компенсировать потери пара и конденсата, водопроводная вода может быть использована для конденсации пара из лабиринтных уплотнений турбин или, при необходимости, вторичного пара из выпарной установки. Коэффициент нагрева, или отношение максимального тепловыделения от выходов турбины к общему тепловыделению ТЭЦ, описывает распределение тепловой нагрузки между выходами турбины и водогрейными котлами. Для получения соответствующего значения коэффициента теплоснабжения используются технические и экономические соображения. Чем выше значение коэффициента, тем более комбинированной является выработка электрической и тепловой энергии и тем меньше общее потребление топлива.Количество тепла, поставляемого потребителям, может регулироваться двумя способами: количественно, путем регулирования расхода сетевой воды при сохранении разницы температур, и качественно, путем изменения температуры сетевой воды. Количество тепла, направляемого потребителю, регулируется в зависимости от среднесуточной температуры окружающей среды. Это регулирование связано с изменением гидравлического режима тепловых сетей, т.е. с изменением давления воды в прямой и обратной линиях, что приводит к распределению воды и тепла между отдельными потребителями. В результате этот подход часто используется в сочетании с качественным методом, а не в чистом виде. Качественный метод предполагает изменение количества нагретого пара, подаваемого в нагреватели.В когенерационных турбинах используется сопряженное регулирование давления во врем отбора и подачи свежего пара. При увеличении расхода тепла внешними потребителями и падении давления в пароотводящих линиях одновременно закрываются поворотные диафрагмы регулируемого отбора и увеличивается открытие регулирующих клапанов острого пара. При снижении расхода пара на внешних потребителей и повышении давления пара в отводящих линиях окна поворотной диафрагмы открываются шире, а клапаны острого пара закрываются. Совместное регулирование сокращает длительность переходных процессов, вызванных колебаниями потребления электроэнергии турбоагрегатом. В результате при закрытых клапанах в подвале отключается только система отопления. Вода продолжает поступать через систему подачи воды. Когенерационная установка непрерывно обеспечивает подачу воды. Она не включается и не выключается, а работает в пониженных режимах. Указанные условия работы являются минимальными: пониженная температура, пониженная скорость циркуляции воды и пониженное давление. Разница между летним и зимним функционированием блока ТЭЦ определяется этими тремя характеристиками.Пример разницы сезонных рабочих параметров Новосибирской ТЭЦ-5 Кроме того, в зимнем и летнем режимах работы различается количество рабочих блоков. Например, на Новосибирской ТЭЦ-5 зимой работает 4-6 энергоблоков, а летом - 2-4. Это связано с тем, что нагрузка станции снижается, и наименьшего количества работающих энергоблоков достаточно для нагрева воды в тепловых пунктах по городу.

Заключение

По сравнению с раздельным вырабатыванием электроэнергии на конденсационных электростанциях (ТЭС) и тепла на котельных, комбинированное получение двух видов энергии приводит к более экономичному использованию топлива. Небольшие котельные заменяются централизованными системами отопления, что позволяет экономить на топливе, сокращать выбросы и улучшать санитарные условия.Ископаемое топливо (на паро- и газотурбинных ТЭЦ) или делящееся (ядерное) топливо являются исходными источниками энергии для ТЭЦ. Наиболее распространенным видом ТЭЦ является паротурбинная ТЭЦ. Существуют промышленные когенерационные установки для обеспечения теплом предприятий, а также тепловые когенерационные установки для обеспечения теплом и горячей водой домов и общественных зданий. Отопление от когенерационных установок экономически более выгодно, чем отопление от индивидуальных или даже централизованных котельных, поскольку сетевая вода нагревается за счет отработанного пара, температура которого намного выше, чем у сетевой воды.В течение года тепловая нагрузка на тепловые когенерационные установки меняется. Часть тепла (от 40 до 50 %) поставляется потребителям пиковых водогрейных котлов в периоды повышенной нагрузки для снижения затрат на основное энергетическое оборудование. Коэффициент централизованного теплоснабжения ТЭЦ определяет процент тепла, поставляемого основным энергетическим оборудованием при максимальной нагрузке. Аналогично, паровые котлы среднего давления могут использоваться для покрытия пиков тепловой (паровой) промышленной нагрузки. Отбор тепла может осуществляться двумя способами: в открытом состоянии пар от турбин непосредственно подается потребителям, а в закрытом состоянии тепло отдается теплоносителю через теплообменники. Водный режим ТЭЦ играет большую роль при выборе проекта. На ТЭЦ используется твердое, жидкое или газообразное котельное топливо. Из-за близости к населенным пунктам на ТЭЦ часто используют мазут и, особенно, газ, которые выделяют меньше загрязняющих веществ. Поскольку тепловые электростанции часто расположены вдали от источников воды, на большинстве из них используется циркуляционная система подачи воды с искусственными охладителями, такими как градирни. Редко можно встретить прямоточное водоснабжение на тепловых электростанциях.К когенерационным станциям относятся газотурбинные электростанции (в них для привода электрогенераторов используются газовые турбины), электростанции комбинированного цикла (в них используются как паровые, так и газовые турбины) и атомные электростанции. ТЭЦ являются основным источником энергии в системе централизованного теплоснабжения нашей страны.

Список использованной литературы

1. Решение научно-практической конференции специалистов ФЭК России, РАО «ЕЭС России», АО–Энерго по теме «Вопросы формирования тарифов на электрическую тепловую энергию, производимую на ТЭЦ». – Жаворонки Московская. обл., 28–30 марта 2000. 2. Пиир, А. Э. Эффективность выработки тепла и электроэнергии на ТЭЦ / А. Э. Пиир, В. Б. Кунтыш // Энергетика… (Изв. вузов). – 1976. – № 12. – С. 127–131. 3. Формирование тарифов на ТЭЦ в рыночных условиях / В. А. Малофеев [и др.] // Теплоэнергетика. – 2003. – № 4. – С. 55–63. 4. Пиир, А. Э. Термодинамические закономерности производства тепла и работы в комбинированной установке / А. Э. Пиир, В. Б. Кунтыш // Проблемы экономии топливо энергетических ресурсов на промпредприятиях и ТЭС: межвуз. сб. тр. / СПб. ГТУРП. – 1995. – Ч. 2 – С. 37–44. 5. Гохштейн, Д. П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок / Д. П. Гохштейн. – М.: Энергия, 1969. – 367 с. 6. Пиир, А. Э. Термодинамические основы трансформации теплоты на ТЭЦ / А. Э. Пиир, В. Б. Кунтыш // Энергетика… (Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ). – 2003. – № 1. – С. 65–72.ПриложениеРис. 1. Горизонтальный теплофикационный подогреватель ПСГ-5000-3,5-8-1: 1 - корпус подогревателя; 2 - трубные доски; 3 - входная водяная камера; 4 - поворотная водяная камера; 5 - крышка входной водяной камеры; б - крышка поворотной водяной камеры; 7 - подвод пара; 8 - подвод сетевой воды; 9 - конденсатосбор-1ик; 10 - щелевой патрубок; 11 - линзовый компенсатор; 12 - солевой отсек; 13 - отвод паровоздушной смеси; 14 - анкерная связьРис. 2. Принципиальная схема двухступенчатой поверхностной пароводяной подогревательной установки: 1 - пиковый подогреватель; 2 - основной подогреватель; 3 - сетевой насос; 4 - конденсатный насос; 5 - охладитель конденсата; 6 - грязевик; 7 - водомер; 8 - подпиточный насос; 9 - регулятор подпиткиРис. 3. вертикальный пароводяной теплофикационный подогреватель: 1 - верхняя водяная камера; 2 - верхняя трубная доска; 3 - пароподводящий патрубок; 5 - нижняя трубная доска; 6 - нижняя водяная камера; 7 - спускная трубка для воды из водяной камеры; 8 - слив конденсата греющего пара; 9 - патрубок сетевой воды; 10 - пароотражательный лист; 11 - трубки; 12 - опорные лапы