Разновидности ТЭС

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РЕФЕРАТ

по дисциплине Общая энергетика

РАЗНОВИДНОСТИ ТЭС

Выполнил:

Даскал Н.В.

Проверил:

Крежевский Ю.С.

Ульяновск, 2012 год

Содержание

Введение

1. Основные принципы работы ТЭС

2. Типы ТЭС и их особенности

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Электрической станцией называется энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в электрическую. Наиболее распространены тепловые электрические станции (ТЭС), использующие тепловую энергию, выделяемую при сжигании органического топлива (твердого, жидкого и газообразного).

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.

Высокий технический уровень энергетики может быть обеспечен только при гармоничной структуре генерирующих мощностей: в энергосистеме должны быть и АЭС, вырабатывающие дешевую электроэнергию, но имеющие серьезные ограничения по диапазону и скорости изменения нагрузки, и ТЭЦ, отпускающие тепло и электроэнергию, количество которой зависит от потребностей в тепле, и мощные паротурбинные энергоблоки, работающие на тяжелых топливах, и мобильные автономные ГТУ, покрывающие кратковременные пики нагрузки.

1. Основные принципы работы ТЭС

На рис. 1.1 представлена типичная тепловая схема конденсационной установки на органическом топливе.

Рис. 1.1 - Принципиальная тепловая схема ТЭС:

Где:

1 - паровой котёл;

2 - турбина;

3 - электрогенератор;

4 - конденсатор;

5 - конденсатный насос;

6 - подогреватели низкого давления;

7 - деаэратор;

8 - питательный насос;

9 - подогреватели высокого давления;

10 - дренажный насос.

Эту схему называют схемой с промежуточным перегревом пара. Как известно из курса термодинамики, тепловая экономичность такой схемы при одних и тех же начальных и конечных параметрах и правильном выборе параметров промежуточного перегрева выше, чем в схеме без промежуточного перегрева.

Рассмотрим принципы работы ТЭС.

Топливо и окислитель, которым обычно служит подогретый воздух, непрерывно поступают в топку котла. 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, назначение которой превращать тепловую энергию 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 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. Здесь пар с помощью охлаждающей воды, прокачиваемой по расположенным внутри конденсатора трубкам, превращается в воду, которая конденсатным насосом через регенеративные подогреватели подаётся в деаэратор.

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 через подогреватели подаётся в котельную установку. Конденсат греющего пара, образующийся в подогревателях, перепускается каскадно в деаэратор, а конденсат греющего пара подогревателей подаётся дренажным насосом в линию, по которой протекает конденсат из конденсатора.

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.

Технологическая схема такой электростанции, работающей на углях, показана на рис. 1.2.

Рис. 1.2 - Технологическая схема пылеугольной ТЭС:

Где:

1 - железнодорожные вагоны;

2 - разгрузочные устройства;

3 - склад;

4 - ленточные транспортёры;

5 - дробильная установка;

6 - бункера сырого угля;

7 - пылеугольные мельницы;

8 - сепаратор;

9 - циклон;

10 - бункер угольной пыли;

11 - питатели;

12 - мельничный вентилятор;

13 - топочная камера котла;

14 - дутьевой вентилятор;

15 - золоуловители;

16 - дымососы;

17 - дымовая труба;

18 - подогреватели низкого давления;

19 - подогреватели высокого давления;

20 - деаэратор;

21 - питательные насосы;

22 - турбина;

23 - конденсатор турбины;

24 - конденсатный насос;

25 - циркуляционные насосы;

26 - приемный колодец;

27 - сбросной колодец;

28 - химический цех;

29 - сетевые подогреватели;

30 - трубопровода;

31 - линия отвода конденсата;

32 - электрическое распределительное устройство;

33 - насосы.

Топливо в железнодорожных вагонах поступает к разгрузочным устройствам, откуда с помощью ленточных транспортёров направляется на склад, со склада топливо подаётся в дробильную установку. Имеется возможность подавать топливо в дробильную установку и непосредственно от разгрузочных устройств. Из дробильной установки топливо поступает в бункера сырого угля, а оттуда через питатели - в пылеугольные мельницы.

Угольная пыль пневматически транспортируется через сепаратор и циклон в бункер угольной пыли, а оттуда питателями к горелкам. Воздух из циклона засасывается мельничным вентилятором и подаётся в топочную камеру котла.

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 газы очищаются от летучей золы и через дымовую трубу дымососами выбрасываются в атмосферу. Шлак и зола, выпадающие под топочной камерой, воздухоподогревателем и золоуловителями, смываются водой и по каналам поступают к насосам, которые перекачивают их на отвалы.

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

Перегретый пар от парового котла поступает к турбине.

Конденсат из конденсатора турбины подаётся конденсатными насосами через регенеративные подогреватели низкого давления в деаэратор, а оттуда питательными насосами через подогреватели высокого давления 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 водоснабжения циркуляционными насосами. Подогретая вода сбрасывается в сбросной колодец 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.

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

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.

2. Типы ТЭС и их особенности

На рис. 2.1 представлена классификация тепловых электрических станций на органическом топливе.

Тепловые электростанции характеризуются большим разнообразием и их можно классифицировать по различным признакам.

1. По назначению и виду отпускаемой энергии электростанции разделяются на районные и промышленные.

Районные электростанции - это самостоятельные электростанции общего пользования, которые обслуживают все виды потребителей района (промышленные предприятия, транспорт, население и т. д.). Районные конденсационные электростанции, вырабатывающие в основном электроэнергию, часто сохраняют за собой историческое название - ГРЭС (государственные районные электростанции). Районные электростанции, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию (в виде пара или горячей воды), называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Как правило, ГРЭС и районные ТЭЦ имеют мощность более 1 млн. кВт.

Промышленные электростанции - это электростанции, обслуживающие тепловой и электрической энергией конкретные производственные предприятия или их комплекс, например завод по производству химической продукции. Промышленные электростанции входят в состав тех промышленных предприятий, которые они обслуживают. Их мощность определяется потребностями промышленных предприятий в тепловой и электрической энергии и, как правило, она существенно меньше, чем районных ТЭС. Часто промышленные электростанции работают на общую электрическую сеть, но не подчиняются диспетчеру энергосистемы.

2. По виду используемого топлива тепловые электростанции разделяются на электростанции, работающие на органическом топливе и ядерном горючем.

За конденсационными электростанциями, работающими на органическом топливе, во времена, когда еще не было атомных электростанций (АЭС), исторически сложилось название тепловых (ТЭС - тепловая электрическая станция). Именно в таком смысле ниже будет употребляться этот термин, хотя и ТЭЦ, и АЭС, и газотурбинные электростанции (ГТЭС), и парогазовые электростанции (ПГЭС) также являются тепловыми электростанциями, работающими на принципе преобразования тепловой энергии в электрическую.

В качестве органического топлива для ТЭС используют газообразное, жидкое и твердое топливо. Большинство ТЭС России, особенно в европейской части, в качестве основного топлива потребляют природный газ, а в качестве резервного топлива - мазут, используя последний ввиду его высокой стоимости только в крайних случаях, такие ТЭС называют газо-мазутными. Во многих регионах, в основном в азиатской части России, основным топливом является энергетический уголь - низкокалорийный уголь или отходы добычи высококалорийного каменного угля (антрацитовый штыб - АШ). Поскольку перед сжиганием такие угли размалываются в специальных мельницах до пылевидного состояния, то такие ТЭС называют пылеугольными.

3. По типу теплосиловых установок, используемых на ТЭС для преобразования тепловой энергии в механическую энергию вращения роторов турбоагрегатов, различают паротурбинные, газотурбинные и парогазовые электростанции.

Основой паротурбинных электростанций являются паротурбинные установки (ПТУ), которые для преобразования тепловой энергии в механическую используют самую сложную, самую мощную и чрезвычайно совершенную энергетическую машину - паровую турбину. ПТУ - основной элемент ТЭС, ТЭЦ и АЭС.

ПТУ, имеющие в качестве привода электрогенераторов конденсационные турбины и не использующие тепло отработавшего пара для снабжения тепловой энергией внешних потребителей, называются конденсационными электростанциями.

ПТУ оснащённые теплофикационными турбинами и отдающие тепло отработавшего пара промышленным или коммунально-бытовым потребителям, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).

Газотурбинные тепловые электростанции (ГТЭС) оснащаются газотурбинными установками (ГТУ), работающими на газообразном или, в крайнем случае, жидком (дизельном) топливе. Поскольку температура газов за ГТУ достаточно высока, то их можно использовать для отпуска тепловой энергии внешнему потребителю. Такие электростанции называют ГТУ-ТЭЦ. В настоящее время в России функционирует одна ГТЭС (ГРЭС-3 им. Классона, г. Электрогорск Московской обл.) мощностью 600 МВт и одна ГТУ-ТЭЦ (в г. Электросталь Московской обл.).

Традиционная современная газотурбинная установка (ГТУ) - это совокупность воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины, а также вспомогательных систем, обеспечивающих ее работу. Совокупность ГТУ и электрического генератора называют газотурбинным агрегатом.

Парогазовые тепловые электростанции комплектуются парогазовыми установками (ПГУ), представляющими комбинацию ГТУ и ПТУ, что позволяет обеспечить высокую экономичность. ПГУ-ТЭС могут выполняться конденсационными (ПГУ-КЭС) и с отпуском тепловой энергии (ПГУ-ТЭЦ). В настоящее время в России работает четыре новых ПГУ-ТЭЦ (Северо-Западная ТЭЦ Санкт-Петербурга, Калининградская, ТЭЦ-27 ОАО «Мосэнерго» и Сочинская), построена также теплофикационная ПГУ на Тюменской ТЭЦ. В 2007 г. введена в эксплуатацию Ивановская ПГУ-КЭС.

Блочные ТЭС состоят из отдельных, как правило, однотипных энергетических установок - энергоблоков.

В энергоблоке каждый котел подает пар только для своей турбины, из которой он возвращается после конденсации только в свой котел. По блочной схеме строят все мощные ГРЭС и ТЭЦ, которые имеют так называемый промежуточный перегрев пара. Работа котлов и турбин на ТЭС с поперечными связями обеспечивается по другому: все котлы ТЭС подают пар в один общий паропровод (коллектор) и от него питаются все паровые турбины ТЭС. По такой схеме строятся КЭС без промежуточного перегрева и почти все ТЭЦ на до критические начальные параметры пара.

4. По уровню начального давления различают ТЭС до критического давления, сверхкритического давления (СКД) и супер сверхкритических параметров (ССКП).

Критическое давление - это 22,1 МПа (225,6 ат). В российской теплоэнергетике начальные параметры стандартизованы: ТЭС и ТЭЦ строятся на до критическое давление 8,8 и 12,8 МПа (90 и 130 ат), и на СКД - 23,5 МПа (240 ат). ТЭС на сверхкритические параметры по техническим причинам выполняется с промежуточным перегревом и по блочной схеме. К супер сверхкритическим параметрам условно относят давление более 24 МПа (вплоть до 35 МПа) и температуру более 5600С (вплоть до 6200С), использование которых требует новых материалов и новых конструкций оборудования. Часто ТЭС или ТЭЦ на разный уровень параметров строят в несколько этапов - очередями, параметры которых повышаются с вводом каждой новой очереди.

Рис. 2.1 - Типы тепловых электростанций на органическом топливе:

Заключение

электрический конденсационный энергетика

В данном реферате рассмотрены основные принципы работы ТЭС, виды современных тепловых электрических станций, представлена их классификация. Рассмотрена тепловая схема электростанции на примере работы конденсационной электрической станции, а так же технологическая схема на примере электростанции работающей на углях. Показаны технологические принципы производства электрической энергии и теплоты. Определены основные критерии разделения теплоэлектростанций. Отмечены особенности всех станций, а также представлены принципиальные схемы конденсационной станции (КЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

Список используемой литературы

1. Стерман Л.С. Тепловые и атомные электрические станции: Учебник для вузов / Л.С. Стерман, В.М. Лавыгин, С.Г. Тишин. - М.: Энергоатомиздат, 1995. - 416 с.

2. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции: Учебник для вузов / под ред. В.Я. Гиршфельда. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 328 с.

3. Елизаров Д.П. Теплоэнергетические установки электростанций: Учебник для вузов / Д.П. Елизаров. - М.: Энергоиздат, 1982. - 264 с.

4. Трухний А.Д. Основы современной энергетики: учебник для вузов: в 2т./ под общей редакцией чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008. - 472 с.

5. Баскаков А.П., Берг Б.В., Витт О.К. и др. Теплотехника: Учебник для вузов / под ред. А.П. Баскакова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 224 с.

6. Буров В.Д., Дорохов Е.В., Елизаров Д.П. и др. Тепловые электрические станции: Учебник для вузов / под ред. В.М. Лавыгина, А.С. Седлова, С.В. Цанева. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007. - 466 с.

Размещено на Allbest.ru