Основные принципы работы ТЭС
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное
агентство по образованию
Государственное
образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новосибирский
государственный технический университет»
РЕФЕРАТ
на тему «Основные принципы работы ТЭС»
по дисциплине «Введение в направление»
Проверил: Выполнил:
проф. Щинников П.А. студент
Михайлов Д.А.
группа АТЭ-51
Отметка о защите
________________
Новосибирск, 2008
Введение
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.[2] Тепловые электрические
станции, предназначенные только для производства электроэнергии, называют
конденсационными электрическими станциями (КЭС). Электростанции,
предназначенные для комбинированной выработки электрической энергии и отпуска
пара, а также горячей воды тепловому потребителю имеют паровые турбины с
промежуточными отборами пара или с противодавлением. На таких установках
теплота отработавшего пара частично или даже полностью используется для
теплоснабжения, вследствие чего потери теплоты с охлаждающей водой сокращаются.
Однако доля энергии пара, преобразованная в электрическую, при одних и тех же
начальных параметрах на установках с теплофикационными турбинами ниже, чем на
установках с конденсационными турбинами. Теплоэлектростанции, на которых
отработавший пар наряду с выработкой электроэнергии используется для теплоснабжения,
называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).[3]
Основные принципы работы ТЭС
На рис.1
представлена типичная тепловая схема конденсационной установки на органическом
топливе.
Рис.1
Принципиальная тепловая схема ТЭС
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 (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). 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 (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).[1]
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.2.
Рис.2
Технологическая схема пылеугольной ТЭС
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
– багерные насосы.
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).[1]
Заключение
В реферате представлены основные принципы работы ТЭС. 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.
Список 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.