Принцип работы теплоцентрали

 Тепло для отопления  и бытовых нужд отпускают с  горячей водой. Воду подогревают  в пароводяных теплообменниках  ТЭЦ в основном паром из  отборов теплофикационных турбин  и подают насосами по трубопроводам  горячей воды к потребителям; после охлаждения в отопительных  установках вода возвращается  на ТЭЦ. Система трубопроводов  горячей и охлажденной воды  образует тепловую сеть. Соответственно  воду, циркулирующую по тепловой  сети, называют сетевой водой,  насосы – сетевыми насосами, а  пароводяные теплообменники- сетевыми подогревателями.[2]  

 На сетевые подогревательные  установки подается пар из  верхнего и нижнего теплофикационных  отборов турбины. Выбор давления  пара в отопительных отборах  зависит от вида графиков температуры  сетевой воды и отопительной  нагрузки. Давление пара в верхнем  отборе регулируется обычно примерно  в пределах 0,06-0,25МПа, в нижнем - изменяется в пределах 0,05-0,20МПа.  Давление верхнего отбора регулируют  поворотной диафрагмой, устанавливаемой  за камерой нижнего отбора.  

 Если нижний теплофикационный  отбор осуществляют на отводе  пара  из цилиндра среднего давления турбины, то регулирующую диафрагму устанавливают перед входом пара в первую ступень цилиндра низкого давления. Ступени турбины между двумя теплофикационными отборами образуют так называемый промежуточный, или теплофикационный отсек.  

 Теплофикационный режим  (или режим работы по «тепловому»  графику) характеризуется минимальным  (вентиляционным) пропуском пара  через прикрытую диафрагму, достаточным  для надежного охлаждения деталей  части низкого давления турбины.  При частичном и полном открытии  окон поворотной регулирующей  диафрагмы турбина работает по  «электрическому» графику.  

 При наличии в конденсаторах  турбин теплофикационных пучков  вода предварительно нагревается  в них и затем сетевым насосом  первого подъема прокачивается  через сетевые подогреватели.  

 После сетевых подогревателей  насосами второго подъема вода  подается при низких температурах  наружного воздуха через пиковые  водогрейные котлы, которые можно  рассматривать как тепловой резерв  вне периодов пиковой отопительной  нагрузки, а при повышенных температурах- помимо них, в тепловую сеть.[2]  

 У каждой ступени  сетевых подогревателей устраивают  обводы воды, которые можно использовать  для регулирования ее температуры  за ступенями.  

 Сетевую воду можно  использовать для конденсации  пара из лабиринтных уплотнений  турбины или при необходимости  для конденсации вторичного пара  испарительной установки, если  таковая требуется для возмещения  потерь пара и конденсата.[3]  

 Распределение отопительной  нагрузки между отборами турбины  и водогрейными котлами характеризуется  коэффициентом теплофикации, т.е.  отношением максимального отпуска  тепла из отборов турбины к  полному отпуску тепла ТЭЦ.  Целесообразное значение коэффициента  теплофикации определяется на  основании технико-экономических  расчетов. Чем больше значение  коэффициента, тем больше комбинированная  выработка электрической и тепловой  энергии и тем меньше суммарный  расход топлива на эту выработку.[2]   

 Количество тепла, отпускаемое потребителям, можно регулировать двумя способами: количественным, т.е. изменением расхода сетевой воды при сохранении температурного перепада, и качественным, т.е. изменением температуры воды, отдаваемой в сеть.  

 Регулирование количества  отпускаемого потребителю тепла  производится в зависимости от  среднесуточной температуры наружного  воздуха. Такое регулирование  связано с изменением гидравлического  режима тепловых сетей, т.е.  изменением давления воды в  прямой и обратной магистралях,  вследствие чего распределение  количества воды, а следовательно, и тепла по отдельным потребителям нарушается. Поэтому этот способ применяется обычно не в чистом виде, а совместно с качественным.[1]   

 Качественный способ  заключается в изменении количества  греющего пара, подаваемого в  подогреватели. В теплофикационных  турбинах применяют связанное  регулирование давления в отборах  и подвода свежего пара: при  увеличении потребления тепла  внешними потребителями и снижении  давления в линиях отбора пара  одновременно прикрывают поворотные  диафрагмы регулируемых отборов  и увеличивается открытие регулирующих  клапанов свежего пара. При уменьшении  расхода пара на внешнего потребителя и повышении давления пара в линиях отбора одновременно увеличивается открытие окон в поворотной диафрагме и прикрываются регулирующие клапаны свежего пара. Связанное регулирование сокращает продолжительность переходных процессов, обуславливаемых изменением энергетических нагрузок турбоагрегата.[3]

   Заключение.  

 В реферате рассмотрен  принцип работы теплоцентрали,  который заключается в том,  что тепло вырабатывается на  ТЭЦ и по тепловым сетям  направляется потребителям.  

 Рассмотрены принцип  работы ТЭЦ, ее технологическая  схема. Описаны основные виды  теплоносителей, раскрыты некоторые  особенности отпуска тепла с  «паром» и «горячей водой». Рассмотрены  способы регулирования отпуска  тепла.

 
Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) –тепловая электростанция, вырабатывающая не только электрическую энергию, но и тепло, отпускаемое потребителям в виде пара и горячей воды. Использование в практических целях отработавшего тепла двигателей, вращающих электрические генераторы, является отличительной особенностью ТЭЦ и носит название теплофикация. Комбинированное производство энергии двух видов способствует более экономному использованию топлива по сравнению с раздельной выработкой электроэнергии на конденсационных электростанциях и тепловой энергии на местных котельных установках. Замена местных котельных, нерационально использующих топливо и загрязняющих атмосферу городов и посёлков, централизованной системой теплоснабжения способствует не только значительной экономии топлива, но и повышению чистоты воздушного бассейна, улучшению санитарного состояния населённых мест.

Наибольшее  распространение  ТЭЦ получили в  СССР. Первые теплопроводы были проложены  от электростанций Ленинграда и Москвы (1924,1928). С 30-х  гг. Началось проектирование и строительство  ТЭЦ мощностью 100—200 Мвт. К концу 1940 мощность всех действующих ТЭЦ  достигла 2 Гвт, годовой отпуск тепла — 108 Гдж, а протяжённость тепловых сетей — 650 км. В середине 70-х гг. суммарная электрическая мощность ТЭЦ составляет около 60 Гвт (при общей мощности электростанций ~ 220 и тепловых электростанций ~ 180 Гвт). Годовая выработка электроэнергии на ТЭЦ достигает 330 млрд. квт×ч, отпуск тепла — 4×109 Гдж; мощность отдельных новых ТЭЦ — 1,5—1,6 Гвт при часовом отпуске тепла до (1,6—2,0)×104 Гдж; удельная выработка электроэнергии при отпуске 1 Гдж тепла — 150—160 квт×ч. Удельный расход условного топлива на производство 1 квт×ч электроэнергии составляет в среднем 290 г (тогда как на ГРЭС — 370 г); наименьший среднегодовой удельный расход условного топлива на ТЭЦ около 200 г/квт×ч  (на лучших ГРЭС — около 300 г/квт×ч). Такой пониженный (по сравнению с ГРЭС) удельный расход топлива объясняется комбинированным производством энергии двух видов с использованием тепла отработавшего пара.

     В машинном  зале тепловой электростанции  установлен котел с водой. При сгорании топлива вода в котле нагревается до нескольких сот градусов и превращается в пар. Пар под давлением вращает лопасти турбины, турбина в свою очередь вращает генератор. Генератор вырабатывает электрический ток.Электрический ток поступает в электрические сети и поним доходит до городов и сел, поступает на заводы, в школы, дома, больницы. Передача электроэнергии от электростанций по линиям электропередачи осуществляется при напряжениях 110-500 киловольт, то есть значительно превышающих напряжения генераторов. Повышение напряжения необходимо для передачи электроэнергии на большие расстояния. Затем необходимо обратное понижение напряжения до уровня, удобного потребителю. Преобразование напряжения происходит в электрических подстанциях с помощью трансформаторов. Через многочисленные кабели, проложенные под землей, и провода, натянутые высоко над землей, ток бежит в дома людей. А тепло в виде горячей воды поступает из ТЭЦ по теплотрассам, также находящимся под землей.     Особенностью  теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) является то, что отработанный в турбине пар или горячая вода затем используются для отопления и горячего водоснабжения промышленной и коммунальной сферы. ТЭЦ строятся преимущественно в крупных городах, поскольку эффективная передача пара или горячей воды из-за высоких тепловых потерь в трубах возможна на расстоянии не более 20-25 км. Кроме того, чтобы уменьшить потери тепла, ТЭЦ необходимо дополнять небольшими подстанциями, которые должны размещаться вблизи от потребителя. При всех указанных недостатках ТЭЦ представляют собой установки по комбинированному производству электроэнергии и тепла, в связи с чем суммарный коэффициент полезного использования топлива повышается до 70-76%.

     Исходный  источник  энергии на ТЭЦ — органическое  топливо (на паро-турбинных и газотурбинных ТЭЦ) либо ядерное топливо (на атомных ТЭЦ). Большое распространение имеют (1976) паротурбинные ТЭЦ на органиче¬ском топливе, являющиеся наряду с конденсационными электростанциями основным видом тепловых паротурбинных электростанций (ТПЭС). Разли-чают ТЭЦ промышленного типа для снабжения тепломпромышленных предприятий, и отопительного типа — для отопления жилых и общественных зданий, а также для снабжения их горячей водой. Тепло от промышленных ТЭЦ передаётся на расстояние до нескольких км (преимущественно в виде тепла пара), от отопительных — на расстояние до 20—30 км (в виде тепла горячей воды).

Основное  оборудование паротурбинных  ТЭЦ  — турбоагрегаты, преобразу¬ющие  энергию рабочего вещества (пара) в электрическую энергию, и котлоагрегаты, вырабатывающие пар для турбин. В состав турбоагрегата входят паровая турбина и синхронный генератор. Паровые турбины, исполь¬зуемые на ТЭЦ, называются теплофикационными турбинами (ТТ). Среди них различают ТТ: с противодавлением, обычно равным 0,7—1,5 Мн/м2 (уста¬навливаются на ТЭЦ, снабжающих паром промышленные предприятия); с конденсацией и отборами пара под давлением 0,7— 1,5 Мн/м2 (для промыш¬ленных потребителей) и 0,05—0,25 Мн/м2 (для коммунально-бытовых по-требителей); с конденсацией и отбором пара (отопительным) под давлением 0,05—0,25 Мн/м2.

Отработавшее  тепло ТТ с противодавлением можно использовать полно-стью. Однако электрическая мощность, развиваемая такими турбинами, зави-сит непосредственно от величины тепловой нагрузки, и при отсутствии по-следней (как это, например, бывает в летнее время на отопительных ТЭЦ) они не вырабатывают электрической мощности. Поэтому ТТ с противодав¬лением применяют лишь при наличии достаточно равномерной тепловой нагрузки, обеспеченной на всё время действия ТЭЦ (то есть преимуще¬ственно на промышленных ТЭЦ).

У ТТ с конденсацией и отбором пара для снабжения теплом потребителей используется лишь пар отборов, а тепло конденсационного потока пара отда-ётся в конденсаторе охлаждающей воде и теряется. Для сокращения потерь тепла такие ТТ большую часть времени должны работать по "тепловому" графику, то есть с минимальным "вентиляционным" пропуском пара в кон-денсатор. В России разработаны ТТ с конденсацией и отбором пара, в кото-рых использование тепла конденсации предусмотрено: такие ТТ в условиях достаточной тепловой нагрузки могут работать как ТТ с противодавлением. ТТ с конденсацией и отбором пара получили на ТЭЦ преимущественное рас-пространение как универсальные по возможным режимам работы. Их ис-пользование позволяет регулировать тепловую и электрическую нагрузки практически независимо; в частном случае, при пониженных тепловых нагрузках или при их отсутствии, ТЭЦ может работать по "электрическому" графику, с необходимой, полной или почти полной электрической мощно-стью.

Электрическую мощность теплофикационных турбоагрегатов (В отличие от конденсационных) выбирают предпочтительно не по заданной шкале  мощностей, а по количеству расходуемого ими свежего пара. По-этому в СССР крупные теплофикационные турбоагре-гаты  унифицированы именно по этому параметру. Так, турбоагрегаты Р-100 с противодавлением, ПТ-135 с промышленными и отопительными отборами и Т-175 с отопительным отбором имеют одинаковый расход свежего пара (около 750 т/ч), но различную электрическую мощность (соответственно 100, 135 и 175 Мвт). Котлоагрегаты, вырабатывающие пар для таких турбин, имеют одинаковую производительность (около 800 т/ч). Такая унификация позволяет использовать на одной ТЭЦ турбоагрегаты различных типов с одинаковым тепловым оборудованием котлов и турбин. В СССР унифици-руются также котлоагрегаты, используемые для работы на ТПЭС различного назначения. Так, котлоагрегаты производительностью по пару 1000 т/ч ис-пользуют для снабжения паром как конденсационных турбин на 300 Мвт, так и самых крупных в мире ТТ на 250 Мвт.

Давление  свежего пара на ТЭЦ принято в  России равным ~ 13—14 Мн/м2 (преимущественно) и ~ 24—25 Мн/м2 (на наиболее крупных теплофикаци-онных энергоблоках — мощностью 250 Мвт). На ТЭЦ с давлением пара 13—14 Мн/м2, в отличие от ГРЭС, отсутствует промежуточный перегрев пара, так как на таких ТЭЦ он не даёт столь существенных технических и эконо-мических преимуществ, как на ГРЭС. Энергоблоки мощностью 250 Мвт на ТЭЦ с отопительной нагрузкой выполняют с промежуточным перегревом пара.

Тепловая  нагрузка на отопительных ТЭЦ неравномерна в течение года. В целях снижения затрат на основное энергетическое оборудование часть  тепла (40—50%) в периоды повышенной нагрузки подаётся потребите-лям от пиковых водогрейных котлов. Доля тепла, отпускаемого основным энергетическим оборудованием при наибольшей нагрузке, определяет вели-чину коэффициента теплофикации ТЭЦ (обычно равного 0,5—0,6). Подоб-ным же образом можно покрывать пики тепловой (паровой) промышленной нагрузки (около 10—20% от максимальной) пиковыми паровыми котлами невысокого давления. Отпуск тепла может осуществляться по двум схемам. При открытой схеме пар от турбин направляется непосредственно к потреби-телям. При закрытой схеме тепло к теплоносителю (пару, воде), транспорти-руемому к потребителям, подводится через теплообменники (паропаровые и пароводяные). Выбор схемы определяется в значительной мере водным ре-жимом ТЭЦ.

На ТЭЦ  используют твёрдое, жидкое или газообразное топливо. Вследствие большей близости ТЭЦ к населённым местам на них  шире (по сравне-нию с ГРЭС) используют более ценное, меньше загрязняющее атмо-сферу твёрдыми выбросами топливо — мазут и газ. Для защиты воздушного бассейна от загрязнения твёрдыми частицами используют (как и на ГРЭС) золоуловители (см. Газов очистка), для рассеивания в атмосфере твёрдых ча-стиц, окислов серы и азота сооружают дымовые трубы высотой до 200—250 м. ТЭЦ, сооружаемые вблизи потребителей тепла, обычно отстоят от источ-ников водоснабжения на значительном расстоянии. Поэтому на большинстве ТЭЦ применяют оборотную систему водоснабжения с искусственными охла-дителями — градирнями. Прямоточное водоснабжение на ТЭЦ встречается редко.