3.1.2. Технологічні схеми тес
Технологічний процес перетворення вихідної сировини (палива) на кінцевий продукт (електрику) відбивається на технологічних схемах електростанцій.
Технологічна схема ТЕС, що працює на вугіллі, показана на малюнку 3.4. Вона є складним комплексом взаємозалежних трактів і систем: систему пилоприготування; систему паливоподачі та розпалювання палива (паливний тракт); систему шлакозоловидалення; газоповітряний тракт; систему пароводяного тракту, що включає пароводяний котел і турбінну установку; систему приготування та подачі додаткової води на поповнення втрат поживної води; систему технічного водопостачання, що забезпечує охолодження пари; систему мережевих водопідігрівальних установок; електроенергетичну систему, що включає синхронний генератор, що підвищує трансформатор, високовольтний розподільний пристрій та ін.
Нижче наведено коротку характеристику основних систем і трактів технологічної схеми ТЕС на прикладі ТЕЦ, що працює на вугіллі.
Мал. 3.3. Технологічна схема пилокутної електростанції
1.Система пилоприготування. Паливний тракт. Доставка твердого палива здійснюється залізницею у спеціальних напіввагонах1(див. рис. 3.4). Напіввагони з вугіллям зважують на залізничних терезах. У зимовий час напіввагони з вугіллям пропускають через тепляк, що розморожує, в якому здійснюється підігрів стінок напіввагону підігрітим повітрям. Далі напіввагон заштовхується в розвантажувальний пристрій - вагоноперекидач2, в якому він повертається навколо поздовжньої осі на кут близько 180 0; вугілля скидається на грати, що перекривають приймальні бункери. Вугілля з бункерів подається живильниками на транспортер4, яким він надходить чи вугільний склад3, або через дробильне відділення5в бункери сирого вугілля котельні6, які можуть також доставлятися з вугільного складу.
З дробильної установки паливо надходить у бункер сирого вугілля6, а звідти через живильники - до пилокутних млинів7. Вугільний пил пневматично транспортується через сепаратор8і циклон9у бункер вугільного пилу10, а звідти живильниками11подається до пальників. Повітря з циклону засмоктується млиновим вентилятором12і подається в камеру топки котла13.
Весь цей паливний тракт разом із вугільним складом відноситься до системи паливоподачі, яку обслуговує персонал паливно-транспортного цеху ТЕС.
Пилокутні котли обов'язково мають також паливо, зазвичай мазут. Мазут доставляється в залізничних цистернах, де він перед зливом розігрівається парою. За допомогою насосів першого та другого підйому він подається до мазутних форсунок. Паливом може бути також природний газ, що надходить з газопроводу через газорегулювальний пункт до газових пальників.
На ТЕС, що спалюють газомазутне паливо, паливне господарство значно спрощується порівняно з пилокутними ТЕС. Стають непотрібними вугільний склад, дробильне відділення, система транспортера, бункера сирого вугілля та пилу, а також системи золоуловлювання та золошлаковидалення.
2. Газоповітряний тракт. Система шлакозоловидалення.Повітря, необхідне для горіння, подається в воздухоподо–
нагрівачі парового котла дуттьовим вентилятором14. Забирається повітря зазвичай з верхньої частини котельні та (при парових котлах великої продуктивності) зовні котельного відділення.
Шлак і зола, що випадають під камерою топки, повітропідігрівачем ізолоуловлювачами, що змиваються водою і по каналах надходять до багерних насосів33, які перекачують їх у золовідвали.
3. Пароводяний тракт.Перегріта в пароперегрівачі пара від парового котла13по паропроводам і системі сопел надходить до турбіни22.
Пароводяний тракт ТЕС є найбільш складним і відповідальним, оскільки в цьому тракті мають місце найвищі температури металу та найвищі тиски пари та води.
Для забезпечення функціонування пароводяного тракту необхідні система приготування та подачі додаткової води на поповнення втрат робочого тіла, а також система технічного водопостачання ТЕС для подачі води, що охолоджує, в конденсатор турбіни.
4. Система приготування та подачі додаткової води.Додаткова вода виходить в результаті хімічного очищення сирої води, що здійснюється в спеціальних іонообмінних фільтрах хімводоочищення.
Втрати пари та конденсату внаслідок витоків у пароводяному тракті заповнюються в даній схемі хімічно знесоленою водою, яка подається з бака знесоленої води насосом, що перекачує, в лінію конденсату за конденсатором турбіни.
Пристрої для хімічної обробки додаткової води знаходяться в хімічному цеху28(цеху хімводоочищення).
5. Система охолодження пари.Охолодна вода подається в конденсатор з приймального колодязя водопостачання26циркуляційними насосами25. Підігріта в конденсаторі вода, що охолоджує, скидається в збірний колодязь27того ж джерела води на деякій відстані від місця забору, достатньому для того, щоб підігріта вода не підмішувалася до забирається.
У багатьох технологічних схемах ТЕС вода, що охолоджує, прокачується через трубки конденсатора циркуляційними насосами.25і потім надходить у баштовий охолоджувач (градирню), де за рахунок випаровування вода охолоджується на той же перепад температур, на який вона нагрілася в конденсаторі. Система водопостачання із градирнями застосовується переважно на ТЕЦ. На КЕС застосовується система водопостачання з ставками-охолоджувачами. При випарному охолодженні води випар приблизно дорівнює кількості конденсується в конденсаторах турбін пари. Тому потрібне підживлення систем водопостачання, зазвичай водою з річки.
6.Система мережевих водопідігрівальних установок.У схемах може бути передбачена невелика мережна підігрівальна установка для теплофікації електростанції та прилеглого селища. До мережевих підігрівачів29цієї установки пара надходить від відборів турбіни, конденсат відводиться по лінії31. Мережева вода підводиться до підігрівача і відводиться від нього трубопроводами30.
7.Електроенергетична система.Електричний генератор, що обертається паровою турбіною, виробляє змінний електричний струм, який через трансформатор, що підвищує, йде на збірні шини відкритого розподільчого пристрою (ОРП) ТЕС. До висновків генератора через трансформатор потреб приєднані також шини системи потреб. Таким чином, споживачі власних потреб енергоблока (електродвигуни агрегатів власних потреб – насосів, вентиляторів, млинів тощо) живляться від генератора енергоблоку. Для постачання електроенергією електродвигунів, освітлювальних пристроїв та приладів електростанції є електричний розподільний пристрій власних потреб32.
У особливих випадках (аварійні ситуації, скидання навантаження, пуск та зупинки) харчування власних потреб забезпечується через резервний трансформатор шин ОРУ. Надійне електроживленняелектродвигунів агрегатів власних потреб забезпечує надійність функціонування енергоблоків та ТЕС загалом. Порушення електроживлення власних потреб призводить до відмов та аварій.
Принципова відмінність технологічної схеми газотурбінної енергетичної установки (ГТУ) від паротурбінної полягає в тому, що ГТУ хімічна енергія палива перетворюється на механічну в одному агрегаті - газовій турбіні, внаслідок чого відпадає необхідність у паровому котлі.
Газотурбінна установка (рис. 3.5) складається з камери згоряння КС, газової турбіни ГТ, повітряного компресора і електричного генератора Г. Компресор К засмоктує атмосферне повітря, стискає його в середньому до 6-10 кг/см 2 і подає в камеру згоряння КС. У камеру згоряння потрапляє і паливо (наприклад, солярове масло, природний чи промисловий газ), яке згоряє серед стисненого повітря.
Мал. 3.4. Спрощена технологічна схема газотурбінної
електростанції на рідкому чи газовому паливі: Т – паливо; В –
повітря; КС – камера згоряння; ГТ – газова турбіна; К – повітряний компресор; Г – електричний генератор
Гарячі гази з температурою 600–800 °З камери згоряння надходять у газову турбіну ГТ. Проходячи через турбіну, вони розширюються до атмосферного тиску і, рухаючись із великою швидкістю між лопатками, обертають вал турбіни. Гази, що відпрацювали, через вихлопну трубу йдуть в атмосферу. Значна частина потужності газової турбіни витрачається обертання компресора та інших допоміжних пристроїв.
Основними перевагами газотурбінних установок у порівнянні з паротурбінними є:
1) відсутність котельної установки та хімводоочищення;
2) значно менша потреба в охолодній воді, що дає можливість застосовувати ГТУ урайони з обмеженими водними ресурсами;
3) значно менша кількість експлуатаційного персоналу;
4) швидкий пуск у хід;
5) нижча вартість вироблюваної електроенергії.