Cum funcționează CHP? Ce este o centrală termică și cum funcționează?Stație termică

Principiul de funcționare al unei centrale combinate de căldură și energie (CHP) se bazează pe proprietatea unică a vaporilor de apă - de a fi un lichid de răcire. În stare încălzită, sub presiune, se transformă într-o sursă puternică de energie care antrenează turbinele centralelor termice (CHP) - o moștenire a erei deja îndepărtate a aburului.

Prima centrală termică a fost construită la New York pe Pearl Street (Manhattan) în 1882. Un an mai târziu, Sankt Petersburg a devenit locul de naștere al primei stații termale rusești. În mod ciudat, chiar și în epoca noastră de înaltă tehnologie, centralele termice nu au găsit încă un înlocuitor cu drepturi depline: ponderea lor în sectorul energetic mondial este de peste 60%.

Și există o explicație simplă pentru aceasta, care conține avantajele și dezavantajele energiei termice. „Sângele” său este combustibil organic - cărbunele, păcură, șisturile petroliere, turba și gazele naturale sunt încă relativ accesibile, iar rezervele lor sunt destul de mari.

Marele dezavantaj este că produsele de ardere a combustibilului provoacă daune grave mediului. Da, iar depozitul natural va fi într-o zi complet epuizat, iar mii de centrale termice se vor transforma în „monumente” ruginite ale civilizației noastre.

Principiul de funcționare

Pentru început, merită să definiți termenii „CHP” și „CHP”. În termeni simpli, sunt surori. O centrală termică „curată” - o centrală termică este proiectată exclusiv pentru producerea de energie electrică. Celălalt nume este „centrală electrică în condensare” - IES.

Centrală combinată de căldură și energie - CHP - un tip de centrală termică. Pe lângă producerea de energie electrică, furnizează apă caldă la sistemul de încălzire centrală și pentru nevoile casnice.

Schema de funcționare a unei centrale termice este destul de simplă. Combustibilul și aerul încălzit - un oxidant - intră simultan în cuptor. Cel mai comun combustibil la centralele termice rusești este cărbunele zdrobit. Căldura de la arderea prafului de cărbune transformă apa care intră în cazan în abur, care este apoi furnizat sub presiune turbinei cu abur. Un flux puternic de abur îl face să se rotească, antrenând rotorul generatorului, care transformă energia mecanică în energie electrică.

Apoi, aburul, care și-a pierdut deja semnificativ indicatorii inițiali - temperatură și presiune - intră în condensator, unde după un „duș cu apă” rece devine din nou apă. Apoi pompa de condens îl pompează în încălzitoarele regenerative și apoi în dezaerator. Acolo, apa este eliberată de gaze - oxigen și CO 2, care pot provoca coroziune. După aceasta, apa este reîncălzită din abur și alimentată înapoi în cazan.

Furnizare de căldură

A doua, nu mai puțin importantă funcție a CHP este de a furniza apă caldă (abur) destinată sistemelor de încălzire centrală a localităților din apropiere și uz casnic. În încălzitoarele speciale, apa rece este încălzită la 70 de grade vara și 120 de grade iarna, după care este alimentată de pompele de rețea către o cameră de amestec comună și apoi furnizată consumatorilor printr-un sistem principal de încălzire. Sursele de apă ale centralei termice sunt reaprovizionate în mod constant.

Cum funcționează centralele termice pe gaz?

În comparație cu centralele termice pe cărbune, centralele termice cu turbine cu gaz sunt mult mai compacte și mai ecologice. Este suficient să spunem că o astfel de stație nu are nevoie de un cazan de abur. O unitate de turbină cu gaz este în esență același motor de avion cu turboreacție, unde, spre deosebire de acesta, curentul cu jet nu este emis în atmosferă, ci rotește rotorul generatorului. În același timp, emisiile de produse de ardere sunt minime.

Noi tehnologii de ardere a cărbunelui

Eficiența centralelor termice moderne este limitată la 34%. Marea majoritate a termocentralelor funcționează încă pe cărbune, ceea ce poate fi explicat destul de simplu - rezervele de cărbune de pe Pământ sunt încă enorme, astfel încât ponderea centralelor termice în volumul total de energie electrică produsă este de aproximativ 25%.

Procesul de ardere a cărbunelui a rămas practic neschimbat timp de multe decenii. Cu toate acestea, noi tehnologii au venit și aici.

Particularitatea acestei metode este că în loc de aer, oxigenul pur separat de aer este folosit ca agent oxidant atunci când arde praful de cărbune. Ca rezultat, o impuritate dăunătoare – NOx – este îndepărtată din gazele de ardere. Impuritățile dăunătoare rămase sunt filtrate prin mai multe etape de purificare. CO 2 rămas la ieșire este pompat în recipiente sub presiune ridicată și supus îngropării la o adâncime de până la 1 km.

metoda „captarea oxicombustibilului”.

Și aici, la arderea cărbunelui, oxigenul pur este folosit ca agent oxidant. Numai spre deosebire de metoda anterioară, în momentul arderii, se formează abur, determinând rotirea turbinei. Apoi se îndepărtează cenușa și oxizii de sulf din gazele de ardere, se efectuează răcirea și condensarea. Dioxidul de carbon rămas sub o presiune de 70 de atmosfere este transformat în stare lichidă și plasat sub pământ.

Metoda de precombustie

Cărbunele este ars în modul „normal” - într-un cazan amestecat cu aer. După aceasta, cenușa și SO2 - oxidul de sulf sunt îndepărtate. Apoi, CO 2 este îndepărtat folosind un absorbant lichid special, după care este eliminat prin îngropare.

Cinci dintre cele mai puternice centrale termice din lume

Campionatul aparține termocentralei chineze Tuoketuo cu o capacitate de 6600 MW (5 unități de putere x 1200 MW), ocupând o suprafață de 2,5 metri pătrați. km. Este urmat de „compatriotul” său - Centrala Termoelectrică Taichung cu o capacitate de 5824 MW. Primele trei sunt închise de cel mai mare din Rusia Surgutskaya GRES-2 - 5597,1 MW. Pe locul al patrulea se află Centrala Termoelectrică Belchatow din Polonia - 5354 MW, iar pe locul cinci este Centrala Energetică Futtsu CCGT (Japonia) - o centrală termică pe gaz cu o capacitate de 5040 MW.

Lumea modernă necesită o cantitate imensă de energie (electrică și termică), care este produsă la centralele electrice de diferite tipuri.

Omul a învățat să extragă energie din mai multe surse (combustibil cu hidrocarburi, resurse nucleare, căderea apei, vânt etc.) Cu toate acestea, până astăzi centralele termice și nucleare, despre care se va discuta, rămân cele mai populare și eficiente.

Ce este o centrală nucleară?

O centrală nucleară (CNP) este o instalație care utilizează reacția de degradare a combustibilului nuclear pentru a produce energie.

Încercările de a folosi o reacție nucleară controlată (adică controlată, previzibilă) pentru a genera electricitate au fost făcute de oamenii de știință sovietici și americani simultan - în anii 40 ai secolului trecut. În anii 50, „atomul pașnic” a devenit o realitate, iar centralele nucleare au început să fie construite în multe țări din întreaga lume.

Unitatea centrală a oricărei centrale nucleare este instalația nucleară în care are loc reacția. Când substanțele radioactive se degradează, se eliberează o cantitate imensă de căldură. Energia termică degajată este utilizată pentru încălzirea lichidului de răcire (de obicei apă), care, la rândul său, încălzește apa din circuitul secundar până se transformă în abur. Aburul fierbinte rotește turbinele, rezultând generarea de energie electrică.

Există o dezbatere continuă în întreaga lume cu privire la fezabilitatea utilizării energiei nucleare pentru a genera electricitate. Susținătorii centralelor nucleare vorbesc despre productivitatea lor ridicată, despre siguranța ultimei generații de reactoare și despre faptul că astfel de centrale nu poluează mediul. Oponenții susțin că centralele nucleare sunt potențial extrem de periculoase, iar funcționarea lor și, mai ales, eliminarea combustibilului uzat sunt asociate cu costuri enorme.

Ce este TES?

Cel mai tradițional și răspândit tip de centrale electrice din lume sunt centralele termice. Centralele termice (după cum înseamnă această abreviere) generează energie electrică prin arderea combustibililor cu hidrocarburi - gaz, cărbune, păcură.


Schema de funcționare a unei centrale termice este următoarea: atunci când arde combustibilul, se generează o cantitate mare de energie termică, cu ajutorul căreia se încălzește apa. Apa se transformă în abur supraîncălzit, care este furnizat turbogeneratorului. În rotație, turbinele pun în mișcare părțile generatorului electric, generând energie electrică.

La unele centrale termice, faza de transfer de căldură către lichidul de răcire (apă) este absentă. Acestea folosesc turbine cu gaz, în care turbina este rotită de gazele obținute direct din arderea combustibilului.

Un avantaj semnificativ al centralelor termice este disponibilitatea și ieftinitatea relativă a combustibilului. Totuși, stațiile termice au și dezavantaje. Aceasta este, în primul rând, o amenințare pentru mediu. Când combustibilul este ars, cantități mari de substanțe nocive sunt eliberate în atmosferă. Pentru a face centralele termice mai sigure, se folosesc o serie de metode, printre care: îmbogățirea combustibilului, instalarea de filtre speciale care captează compușii nocivi, utilizarea recirculării gazelor arse etc.

Ce este CHP?

Însuși numele acestui obiect seamănă cu cel precedent și, de fapt, centralele termice, ca și centralele termice, transformă energia termică a combustibilului ars. Dar, pe lângă electricitate, centralele combinate de căldură și energie electrică (CHP înseamnă) furnizează căldură consumatorilor. Centralele de cogenerare sunt deosebit de relevante în zonele cu climă rece, unde este necesar să se asigure căldură clădirilor rezidențiale și clădirilor industriale. Acesta este motivul pentru care există atât de multe centrale termice în Rusia, unde încălzirea centrală și alimentarea cu apă a orașelor sunt utilizate în mod tradițional.

Conform principiului de funcționare, termocentralele sunt clasificate ca centrale în condensare, dar spre deosebire de acestea, la centralele termice, o parte din energia termică generată este folosită pentru producerea de energie electrică, iar cealaltă parte este folosită pentru încălzirea lichidului de răcire, care este furnizat consumatorului.


CHP este mai eficientă în comparație cu centralele termice convenționale, deoarece vă permite să utilizați la maximum energia primită. La urma urmei, după rotirea generatorului electric, aburul rămâne fierbinte, iar această energie poate fi folosită pentru încălzire.

Pe lângă termocentrale, există centrale nucleare termice, care în viitor ar trebui să joace un rol principal în furnizarea de energie electrică și termică a orașelor din nord.

În același timp, în capul meu a apărut o întrebare: cum se „face” apa caldă și cum intră în robinetele apartamentelor noastre?

Desigur, toată energia orașului este „alimentată” de Fabrica de celuloză și hârtie din Arkhangelsk, mai exact la TPP-1, unde m-am dus să aflu de unde provine apa caldă și căldura din apartamentele noastre. Inginerul șef al fabricii de celuloză și hârtie din Arhangelsk, Andrei Borisovich Zubok, a fost de acord să mă ajute în căutarea mea și a răspuns la multe dintre întrebările mele.

Iată, apropo, desktopul inginerului șef al fabricii de celuloză și hârtie din Arkhangelsk - un monitor unde sunt afișate o mare varietate de date, un telefon cu mai multe canale care suna în mod repetat în timpul conversației noastre, un teanc de documente. ..

Andrey Borisovich mi-a spus cum funcționează „teoretic” TPP-1, principala centrală electrică a centralei și a orașului. Însăși abrevierea TPP - centrală termică - implică faptul că stația generează nu numai energie electrică, ci și căldură (apă caldă, încălzire), iar generarea de căldură este poate și mai mult o prioritate în climatul nostru rece.

Schema de funcționare a TPP-1:


Orice centrala termica incepe cu panoul de comanda principal, unde curge toate informatiile despre procesele care au loc in cazane, functionarea turbinelor etc.

Aici, funcționarea turbinelor, generatoarelor și cazanelor este vizibilă pe numeroase indicatoare și cadrane. De aici este controlat procesul de producție al stației. Și acest proces este foarte complex; pentru a înțelege totul, trebuie să studiezi mult.

Ei bine, în apropiere se află inima TPP-1 - cazane cu abur. Sunt opt ​​dintre ei la TPP-1. Acestea sunt structuri uriașe, a căror înălțime ajunge la 32 de metri. În ele are loc principalul proces de conversie a energiei, datorită căruia în casele noastre apar atât electricitatea, cât și apa caldă - producția de abur.

Dar în totul incepe cu combustibil. Cărbunele, gazul și turba pot acționa ca combustibil la diferite centrale electrice. La TPP-1, principalul combustibil este cărbunele, care este transportat aici de la Vorkuta pe calea ferată.

O parte din el este depozitată, cealaltă parte merge de-a lungul benzilor transportoare până la stație, unde cărbunele însuși este mai întâi zdrobit în praf și apoi alimentat prin „țevi de praf” speciale pentru cuptor cazan cu abur . Pentru a aprinde cazanul, se folosește păcură, iar apoi, pe măsură ce presiunea și temperatura crește, este transferată în praf de cărbune.

În exterior, centrala seamănă cu o încurcătură de țevi, supape și unele mecanisme. Este cald lângă cazan, deoarece aburul care iese din cazan are o temperatură de 540 de grade.

Există și un alt cazan la TPP-1 - un cazan modern Metso instalat acum câțiva ani cu un grătar Hybex. Această unitate de alimentare este controlată de o telecomandă separată.

Unitatea funcționează folosind o tehnologie inovatoare - arderea combustibilului într-un pat fluidizat cu bule (Hybex). Pentru producerea aburului, aici se ard combustibil de scoarță (270 mii tone pe an) și nămoluri de epurare (80 mii tone pe an), care este adus aici de la stațiile de epurare a apelor uzate.

Un cazan modern este, de asemenea, o structură uriașă, a cărei înălțime depășește 30 de metri.

Sau combustibilul din scoarță intră în cazan prin aceste transportoare.

Și de aici, după preparare, amestecul de combustibil intră direct în cuptorul cazanului.

Există un lift în noua clădire de cazane de la TPP-1. Dar nu există etaje în formă familiară unui oraș obișnuit - existăînălțimea marcajului de serviciu- deci liftul se deplasează de la marcaj la marcaj.

În stație lucrează peste 700 de oameni. Există suficientă muncă pentru toată lumea - echipamentul necesită întreținereși monitorizare constantă de către personal. Condițiile de lucru în stație sunt dificile- temperaturi ridicate, umiditate, zgomot, praf de cărbune.

Și aici muncitorii pregătesc un șantier pentru construcția unui nou cazan - construcția acestuia va începe anul viitor.

Aici se prepară apa pentru cazan. În modul automat, apa este dedurizată pentru a reduce impactul negativ asupra cazanului și paletelor turbinei (deja în momentul în care apa se transformă în abur).

Și aceasta este sala turbinelor - aici vine aburul de la cazane, aici învârte turbine puternice (sunt cinci în total).

Vedere laterală:

În această sală funcționează aburul: trecând prin supraîncălzitoare, aburul este încălzit la o temperatură de 545 de grade și intră în turbină, unde sub presiunea acesteia rotorul generatorului turbinei se rotește și, în consecință, se generează energie electrică.

Multe manometre.

Dar aici este - o turbină, unde aburul funcționează și „întoarce” generatorul. Aceasta este turbina nr. 7 și, în consecință, generatorul nr. 7.

Al optulea generator și a opta turbină. Puterea generatoarelor este diferită, dar în total sunt capabile să producă aproximativ 180 MW de energie electrică - această energie electrică este suficientă pentru nevoile stației în sine (care este de aproximativ 16%) și pentru nevoile de producție a generatoarelor. Fabrica de celuloză și hârtie din Arkhangelsk și pentru furnizarea de „consumatori terți” (aproximativ 5% din energia generată).

Împășirea țevilor este fascinantă.

Apa calda pentru incalzire (retea) se obtine prin incalzirea apei cu abur in schimbatoare de caldura (cazane). Este pompat în rețea de aceste pompe - sunt opt ​​dintre ele la TPP-1. Apa „pentru încălzire”, apropo, este special preparată și purificată și, la ieșirea din stație, îndeplinește cerințele pentru apă potabilă. Teoretic, această apă poate fi băută, dar totuși nu este recomandat să o bei din cauza prezenței unui număr mare de produse de coroziuneîn conductele de încălzire.

Și în aceste turnuri - secțiunea atelierului chimic al TPP-1,- apa este pregatita si adaugata in sistemul de incalzire, deoarece o parte din apa calda este consumata - trebuie completata.

Apoi apa încălzită (lichidul de răcire) curge prin conducte de diferite secțiuni transversale, deoarece TPP-1 încălzește nu numai orașul, ci și spațiile industriale ale fabricii.

Iar electricitatea „pleacă” din stațieprin dispozitive electrice de distribuție și transformatoare și este transmisă la sistemul de energie al centralei și orașului.

Desigur, există o conductă în stație - acea „fabrică de nor”. Există trei astfel de conducte la TPP-1. Cel mai înalt este de peste 180 de metri. După cum sa dovedit, conducta este într-adevăr o structură goală în care converg conductele de gaz de la diferite cazane.Înainte de a intra în coș, gazele de ardere sunt supuse unui sistem de îndepărtare a cenușii. La un cazan nou, acest lucru se întâmplă în precipitatorul electric.Gradul efectiv de purificare a gazelor arse este de 99,7%.La cazanele pe cărbune, curățarea se face cu apă - acest sistem este mai puțin eficient, dar totuși majoritatea „emisiilor” sunt captate.

Astăzi, renovările sunt în plină desfășurare la TPP-1: și dacă clădirea poate fi reparată oricând...

Prin urmare, reparațiile majore ale cazanelor sau turbinelor pot fi efectuate doar vara în perioadele de încărcare redusă. Apropo, tocmai de aceea se efectuează „testele hidraulice”. O creștere programată a sarcinii sistemelor de alimentare cu căldură este necesară, în primul rând, pentru a verifica fiabilitatea comunicațiilor cu utilitățile și, în al doilea rând, inginerii energetici au posibilitatea de a „scurge” lichidul de răcire din sistem și de a înlocui, de exemplu, o secțiune de teava. Repararea echipamentelor electrice este o întreprindere costisitoare care necesită calificări speciale și permisiunea specialiștilor.

În afara uzinei, apa caldă (cunoscută și ca lichid de răcire) curge prin conducte - trei „ieșiri” către oraș asigură funcționarea neîntreruptă a sistemului de încălzire al orașului. Sistemul este închis, apa circulă constant în el. În cea mai rece perioadă a anului - temperatura apei care iese din stație este de 110 grade Celsius, lichidul de răcire revine, după ce s-a răcit cu 20-30 de grade. Vara, temperatura apei este redusă - norma la ieșirea din stație este de 65 de grade Celsius.

Apropo, apa caldă și încălzirea sunt oprite nu la centralele termice, ci direct în case - acest lucru este realizat de companiile de management. Centrala termică „oprește” apa o singură dată - după teste hidraulice, pentru a face reparații. După reparații, inginerii energetici umplu treptat sistemul cu apă - orașul are mecanisme speciale pentru evacuarea aerului din sistem - la fel ca în bateriile dintr-o clădire rezidențială obișnuită.

Punctul final al apei calde este același robinet din oricare dintre apartamentele orașului, doar că acum nu există apă în el - teste hidraulice.

Acesta este cât de dificil este să „fai” ceva fără de care este dificil să-ți imaginezi viața unui oraș modern - apa caldă.

Centralele termice pot fi echipate cu turbine cu abur si gaz, cu motoare cu ardere interna. Cele mai comune sunt stațiile termice cu turbine cu abur, care la rândul lor sunt împărțite în: condensare (KES)— toți aburul în care, cu excepția micilor selecții pentru încălzirea apei de alimentare, este utilizat pentru a roti turbina și a genera energie electrică; centrale termice- centrale termice combinate (CHP), care sunt sursa de energie pentru consumatorii de energie electrica si termica si sunt situate in zona de consum al acestora.

Centrale electrice în condensare

Centralele electrice în condensare sunt adesea numite centrale electrice districtuale de stat (GRES). IES sunt situate în principal în apropierea zonelor de extracție a combustibilului sau a rezervoarelor utilizate pentru răcirea și condensarea aburului evacuat de la turbine.

Caracteristicile centralelor electrice în condensare

1. în cea mai mare parte, există o distanță semnificativă față de consumatorii de energie electrică, ceea ce impune necesitatea transmiterii energiei electrice în principal la tensiuni de 110-750 kV;
2. principiul bloc al construcției stației, care oferă avantaje tehnice și economice semnificative, constând în creșterea fiabilității în exploatare și facilitarea funcționării, precum și reducerea volumului lucrărilor de construcție și instalare.
3. Mecanismele si instalatiile care asigura functionarea normala a statiei constituie sistemul acesteia.

IES poate funcționa cu combustibil solid (cărbune, turbă), lichid (păcură, petrol) sau gaz.

Alimentarea cu combustibil și prepararea combustibilului solid constă în transportul acestuia de la depozite la sistemul de preparare a combustibilului. În acest sistem, combustibilul este adus într-o stare pulverizată în scopul injectării în continuare în arzătoarele cuptorului cazanului. Pentru a menține procesul de ardere, un ventilator special forțează aerul în focar, încălzit de gazele de evacuare, care sunt aspirate din focar de către un aspirator de fum.

Combustibilul lichid este furnizat arzătoarelor direct din depozit sub formă încălzită prin pompe speciale.

Prepararea combustibilului gazos constă în principal în reglarea presiunii gazului înainte de ardere. Gazul din câmp sau din instalația de stocare este transportat printr-o conductă de gaze către punctul de distribuție a gazelor (PIB) al stației. Distribuția gazului și reglarea parametrilor acestuia se efectuează la locul de fracturare hidraulică.

Procese în circuitul abur-apă

Circuitul principal abur-apă realizează următoarele procese:

1. Arderea combustibilului în focar este însoțită de degajarea de căldură, care încălzește apa care curge în conductele cazanului.
2. Apa se transformă în abur cu o presiune de 13...25 MPa la o temperatură de 540..560 °C.
3. Aburul produs în cazan este furnizat turbinei, unde efectuează lucrări mecanice - rotește arborele turbinei. Ca urmare, rotorul generatorului, situat pe un arbore comun cu turbina, se rotește și el.
4. Aburul evacuat în turbină cu o presiune de 0,003...0,005 MPa la o temperatură de 120...140°C intră în condensator, unde se transformă în apă, care este pompată în dezaerator.
5. În dezaerator sunt îndepărtate gazele dizolvate și în primul rând oxigenul, care este periculos din cauza activității sale corozive.Sistemul de alimentare cu apă în circulație asigură răcirea aburului din condensator cu apă dintr-o sursă externă (rezervor, râu, fântână arteziană) . Apa răcită, având o temperatură care nu depășește 25...36 °C la ieșirea din condensator, este evacuată în sistemul de alimentare cu apă.

Un video interesant despre funcționarea centralei termice poate fi vizionat mai jos:

Pentru a compensa pierderile de abur, apa de completare, care a suferit anterior purificare chimică, este furnizată sistemului principal de abur-apă printr-o pompă.

De remarcat că pentru funcționarea normală a instalațiilor abur-apă, în special cu parametrii de abur supercritic, calitatea apei furnizate cazanului este importantă, prin urmare condensul turbinei este trecut printr-un sistem de filtre de desalinizare. Sistemul de tratare a apei este conceput pentru a purifica apa de machiaj și a condensului și pentru a elimina gazele dizolvate din aceasta.

La stațiile care utilizează combustibil solid, produsele de ardere sub formă de zgură și cenușă sunt îndepărtate din cuptorul cazanului printr-un sistem special de îndepărtare a zgurii și a cenușii echipat cu pompe speciale.

Când ardeți gaz și păcură, un astfel de sistem nu este necesar.

Există pierderi semnificative de energie la IES. Pierderile de căldură sunt deosebit de mari în condensator (până la 40..50% din cantitatea totală de căldură eliberată în cuptor), precum și cu gazele de eșapament (până la 10%). Eficiența IES modernă cu parametrii de presiune și temperatură ridicată a aburului ajunge la 42%.

Partea electrică a IES reprezintă un set de echipamente electrice principale (generatoare, ) și echipamente electrice pentru nevoi auxiliare, inclusiv bare colectoare, comutație și alte echipamente cu toate conexiunile realizate între ele.

Generatoarele stației sunt conectate în blocuri cu transformatoare superioare fără dispozitive între ele.

În acest sens, la IES nu se construiește un aparat de comutație de tensiune a generatorului.

Aparatele de distribuție pentru 110-750 kV, în funcție de numărul de conexiuni, tensiune, puterea transmisă și nivelul de fiabilitate necesar, se realizează conform schemelor standard de conexiuni electrice. Conexiunile încrucișate între blocuri au loc numai în aparatele de comutare de cel mai înalt nivel sau în sistemul de alimentare, precum și pentru combustibil, apă și abur.

În acest sens, fiecare unitate de putere poate fi considerată ca o stație autonomă separată.

Pentru a asigura energie electrică pentru nevoile proprii ale stației, se fac robinete de la generatoarele fiecărui bloc. Tensiunea generatorului este utilizată pentru a alimenta motoare electrice puternice (200 kW sau mai mult), în timp ce un sistem de 380/220 V este utilizat pentru a alimenta motoare de putere mică și instalații de iluminat. Circuitele electrice pentru nevoile proprii ale stației pot fi diferite.

Un alt videoclip interesant despre munca unei centrale termice din interior:

Centrale combinate termice și electrice

Centralele combinate de căldură și energie, fiind surse de generare combinată de energie electrică și termică, au un CES semnificativ mai mare (până la 75%). Acest lucru se explică prin aceasta. acea parte a aburului evacuat în turbine este utilizată pentru nevoile de producție industrială (tehnologie), încălzire și alimentare cu apă caldă.

Acest abur este fie furnizat direct pentru nevoi industriale și casnice, fie parțial utilizat pentru preîncălzirea apei în cazane speciale (încălzitoare), din care apa este trimisă prin rețeaua de încălzire către consumatorii de energie termică.

Principala diferență între tehnologia de producere a energiei în comparație cu IES este specificul circuitului abur-apă. Furnizarea de extracție intermediară a aburului din turbină, precum și în metoda de livrare a energiei, conform căreia partea principală a acestuia este distribuită la tensiunea generatorului printr-un aparat de comutație al generatorului (GRU).

Comunicarea cu alte centrale electrice se realizează la tensiune crescută prin transformatoare superioare. În timpul reparațiilor sau opririi de urgență a unui generator, puterea lipsă poate fi transferată de la sistemul de alimentare prin aceleași transformatoare.

Pentru a crește fiabilitatea funcționării CHP, este prevăzută secționarea barelor colectoare.

Astfel, în cazul unui accident asupra anvelopelor și al reparației ulterioare a uneia dintre secțiuni, a doua secțiune rămâne în funcțiune și asigură energie consumatorilor prin liniile sub tensiune rămase.

Conform unor astfel de scheme, cele industriale sunt construite cu generatoare de până la 60 MW, concepute pentru a alimenta sarcini locale pe o rază de 10 km.

Cele mari moderne folosesc generatoare cu o putere de până la 250 MW cu o putere totală a stației de 500-2500 MW.

Acestea sunt construite în afara limitelor orașului, iar electricitatea este transmisă la o tensiune de 35-220 kV, nu este asigurat GRU, toate generatoarele sunt conectate în blocuri cu transformatoare superioare. Dacă este necesar să se furnizeze energie unei mici sarcini locale în apropierea sarcinii blocului, între generator și transformator sunt prevăzute robinete de la blocuri. Sunt posibile și scheme de stații combinate, în care există un tablou principal și mai multe generatoare conectate conform schemelor bloc.

Centralele termice moderne au predominant o structură în bloc. Centrala termică luată în considerare este realizată conform unui design bloc cu conexiuni transversale pentru abur și apă de alimentare. O centrală de cogenerare cu o structură în bloc este alcătuită din unități de putere separate. Fiecare unitate de putere include unitățile principale - turbină și cazan - și echipamente auxiliare asociate direct.

Utilizarea unei diagrame bloc este asociată cu următoarele caracteristici de operare:

1. La centralele termice și electrice de bloc nu există rezervă de cazan, care este compensată de o rezervă de urgență în sistemul de alimentare. Oprirea cazanului înseamnă pierderea puterii de la unitatea de alimentare.

2. Situațiile de urgență sunt localizate în cadrul unității de alimentare, fără a afecta unitățile învecinate.

3. Simplificarea circuitului termic și a comunicațiilor, absența liniilor de legătură, reducerea numărului de elemente de fitinguri îl fac mai ușor și mai fiabil.

4. Datorită relației strânse dintre boiler și turbină, unitatea este controlată dintr-un singur centru, care este panoul de comandă bloc.

5. Fiecare unitate de putere ulterioară a unei centrale termice poate fi făcută diferită de cea anterioară folosind soluții mai progresive.

6. Schema bloc duce la o pornire bloc, adică la pornirea simultană a cazanului și a turbinei folosind parametrii de abur glisați.

Echipamentul principal al unei centrale termice este o turbină, boiler și generator. Unitățile seriale sunt standardizate în funcție de indicatorii relevanți: putere, parametrii de abur, productivitate, tensiune și curent etc. La alegere, se acordă preferință unităților standard. Alegerea unităților este influențată semnificativ de proiectarea termică a centralei electrice.

La selectarea echipamentului principal al unei centrale termice și electrice bloc, trebuie îndeplinite următoarele cerințe:

1. Tipul și cantitatea de echipamente de capital trebuie să corespundă puterii specificate a centralei electrice și modului de funcționare prevăzut. Opțiunile posibile pentru valorile unității de putere și parametrii de abur sunt comparate în funcție de indicatori tehnici și economici, cum ar fi costurile specifice de capital, costurile cu energia și consumul specific de combustibil echivalent.

2. Limitările puterii blocurilor selectate sunt impuse de puterea sistemului de alimentare.

3. Unitățile concepute pentru a regla sarcina sistemului (vârf și jumătate de vârf) sunt supuse unor restricții suplimentare privind parametrii de putere și abur.

4. Alegerea echipamentelor principale pentru centralele termice de tip bloc consta in selectarea blocurilor care includ toate unitatile principale si echipamentele auxiliare.

5. Tipul cazanului cu abur trebuie să corespundă tipului de combustibil alocat pentru centrala proiectată.

6. Productivitatea cazanului de abur al unității de cogenerare este selectată astfel încât debitul nominal de abur către turbină să fie asigurat împreună cu consumul pentru nevoi proprii și o rezervă de 3%.

7. Numărul de cazane este ales egal cu numărul de turbine - acest lucru face posibilă a avea aceeași lungime de construcție a cazanului și a compartimentelor turbinei.

8. La extinderea unei centrale termice în vederea creșterii capacității de încălzire se au în vedere două variante: fie montarea unei turbine de tip T, fie creșterea numărului de cazane de apă caldă.

La CHPP-2 au fost construite trei blocuri, pe care au fost instalate următoarele echipamente tehnologice pentru acoperirea sarcinilor termice și electrice:

1. Unități turbo:

Blocuri Nr. 1,2 – turbină tip PT-80-130/13;

Bloc nr 3 – turbină tip T-100/120-13.

Pentru centralele industriale de încălzire se folosesc turbine de condensare de tip PT cu două extrageri controlate de abur. Întrucât sarcina de încălzire predomină la centrala termică luată în considerare, pe lângă turbinele PT, este instalată o turbină de tip T cu extracție de căldură. În Tabelul 1.1 prezentăm caracteristicile tehnice ale turbinelor.

Tabelul 1.1 – Caracteristicile tehnice ale turbinelor centralei termice luate în considerare

2. Unități de cazane. La centrala termică în cauză sunt instalate următoarele centrale termice:

Pentru toate unitatile - centrale termice tip TGM-96b (trei bucati) cu o capacitate de abur de 480 t/ora;

Trei cazane de încălzire a apei de vârf de tip PTVM-100 cu o capacitate de 100 G cal/oră;

Două cazane de încălzire a apei de vârf de tip KVGM-180 cu o capacitate de 1180 G cal/oră.

Cazanele de rezervă nu sunt instalate la centralele de cogenerare în bloc. La centralele termice, cazanele de apă caldă sunt instalate ca rezervă. Se presupune că numărul lor este de cel puțin două, iar puterea totală este de așa natură încât atunci când un cazan de energie este oprit, celelalte, împreună cu cazanele de apă caldă, asigură sarcina medie de încălzire a lunii cele mai reci. Pentru schema bloc adoptată a CHP, cazanele TGM-96b asigură debitul maxim de abur către turbina PT-80/13-130 cu o marjă de 2,1%, iar pentru turbinele T-100/1220 130-3 asigură doar debitul nominal de abur al turbinei fără marjă. Debitul maxim de abur al turbinei de 485 t/oră nu este acoperit. În Tabelul 1.2 prezentăm caracteristicile tehnice ale cazanelor.

Tabel 1.2 – Caracteristicile tehnice ale cazanelor centralei de cogenerare în cauză

Fiecare dintre unitățile CHPP-2 în regim nominal produce 80 MW de energie electrică, precum și căldură cu apă de rețea (pentru încălzire și alimentare cu apă caldă) - 100 Gcal/oră. Din blocurile nr. 1, 2 se poate produce abur pentru întreprinderi industriale - 80 Gcal/oră. Cazanele cu apă caldă de vârf pot produce o putere termică totală de 660 Gcal/oră. Deoarece CHPP-2 este o centrală electrică combinată, produce energie electrică și căldură în cantități diferite, în funcție de condițiile climatice și de instrucțiunile autorităților de reglementare.

În anumite condiții, o centrală termică poate produce numai energie electrică (în regim de condensare) sau, dimpotrivă, poate furniza cantitatea maximă de energie termică din turbine și energie electrică suplimentară. În funcție de situația combustibilului, căldura suplimentară poate fi furnizată de la cazanele de apă de vârf.

DIAGRAMA TERMICA A CHPP. COMBUSTIBIL

Schema tehnologică a unei centrale termice prezintă un lanț de procese tehnologice de la livrarea combustibilului până la producerea de energie electrică.

Schema tehnologică este realizată după principiul blocului (Fig. 1.1).

Orez. 1.1 – Schema tehnologică a unei centrale termice (Desemnări: G – generator; T – transformator; TSN – transformator auxiliar; TX – economie de combustibil; GVT – cale gaz-aer)

Să luăm în considerare funcționarea circuitului: aburul de la cazanul 1 intră prin supraîncălzitorul 2 într-o turbină formată dintr-un cilindru de înaltă presiune 3 și un cilindru de joasă presiune 4. Aburul evacuat este condensat în condensatorul 5 cu apă furnizată de la răcire. turnul 14 de către pompa de circulație 13, iar apoi condensul este furnizat de pompa de condens 6 către încălzitoarele de joasă presiune (LPH) 7 cu o pompă de scurgere de la condensatorul HDPE 8. În HDPE, condensul este încălzit și intră în dezaeratorul 9 Apa de completare dintr-un rezervor natural este alimentată de o pompă tehnică de alimentare cu apă 16 către stația de tratare a apei (tratare chimică a apei) 15, după tratament special, în care intră și în dezaeratorul 9. Apa de alimentare, eliberată de oxigen și dioxidul de carbon din dezaerator, este alimentat cazanului 1 prin pompa de alimentare 10. În același timp, trece prin încălzitoarele de înaltă presiune (HPH) 11 și economizorul 12, unde este încălzit cu aburul prelevat din turbină și gazele care ies din turbină. cazan.

Pentru nevoi industriale, există o extracție a aburului din turbina 22, condensul este returnat de la consumatorii de proces prin pompa 23. Pentru încălzirea apei din rețea (pentru încălzire și alimentare cu apă caldă), se folosește extracția de termoficare, aburul din care este trimis în rețea. încălzitoare de apă 17. În regim de funcționare de vârf Pentru încălzirea apei din rețea se folosesc cazane de apă caldă 18 și cazane de vârf 24, cu pompe de scurgere 25. Pentru asigurarea circulației apei în rețeaua de încălzire se folosesc pompe de rețea ale 1 și 2 19 ascensoare. . Pentru a acoperi pierderile de apă din rețea, se utilizează o pompă de alimentare a rețelei de încălzire 21.

În realitate, schema tehnologică a unei centrale termice este mult mai complicată, deoarece în diagrama prezentată în figura 1.1, același tip de echipament este reprezentat o singură dată, indiferent de numărul de unități auxiliare și principale instalate la centrală. Numărul de unități de lucru și de rezervă depinde de tipul și puterea stației, de locul mecanismelor în procesul tehnologic și de alți factori.

În centralele electrice, parametrii necesari ai fluidului de lucru sunt obținuți folosind energia combustibilului. Combustibilii energetici sunt înțeleși ca substanțe care, în anumite condiții, eliberează o cantitate semnificativă de căldură, care este fezabil din punct de vedere economic de utilizat ca sursă de energie.

Cazanele de energie și apă caldă de la CHPP-2 sunt cazane de motorină. Combustibilul principal pentru centrală este gazul natural, iar combustibilul de rezervă este păcură din clasele M100 și M40.

Păcură este un reziduu ridicat de distilare a uleiului greu, obținut în urma distilării fracțiilor ușoare (benzină, kerosen, nafta etc.) și este utilizat în sectorul energetic în primul rând ca combustibil lichid. Păcură este clasificată în funcție de vâscozitate și conținut de compuși cu sulf în conținut scăzut de sulf (S<0,5%), сернистые (S=0,5¸2%) и высокосернистые (S>2%).

La centralele termice combustibilul este preparat special înainte de ardere, ceea ce asigură funcționarea fiabilă și economică a dispozitivelor de ardere și a întregului cazan. Natura operațiunilor pregătitoare depinde de tipul de combustibil.

Gazul natural furnizat prin conducte de gaz are o presiune semnificativ mai mare decât cea necesară în timpul arderii. Prin urmare, la stațiile de distribuție a gazelor (GDS) sau punctele (GRP) ale centralei electrice, presiunea gazului este mai întâi redusă și, de asemenea, purificată de impuritățile mecanice și umiditate. Prepararea combustibilului gazos este cea mai simplă și necesită suprafețe mici și costuri materiale.

Arderea combustibilului lichid (pacură) are loc după ce acesta se evaporă. Viteza de evaporare a lichidului și, prin urmare, de ardere, este mai mare, cu cât suprafața sa specifică este mai mare, adică suprafața pe unitate de masă de combustibil. Pentru a obține o suprafață specifică mare de combustibil lichid, acesta este pulverizat în particule mici. Pentru o atomizare de înaltă calitate și un transport fiabil prin conducte, pacura de calitate M100 și M40 sunt preîncălzite la 95-135. În plus, păcura, ca și combustibilul gazos, este purificată de impuritățile mecanice, iar presiunea acestuia este și ea crescută, în funcție de tipul dispozitivelor de atomizare - arzătoare - la anumite valori.