Тепловые и атомные электрические станции
На тепловых электрических станциях электроэнергия вырабатывается вращающимся генератором, имеющим привод от теплового двигателя, чаще всего от паровой, реже – газовой турбины.
Коэффициент полезного действия современных ТЭС с паровыми турби-нами достигает 40 %, с газовыми турбинами - не превышает 34 %. На ТЭС с паротурбинным приводом возможно использование любого вида топлива; га-зотурбинные станции используют только жидкое и газообразное. Паровая тур-бина не столь маневренна, как газовая.
По виду отпускаемой энергии паротурбинные ТЭС на органическом топливе подразделяются на конденсационные электрические станции(КЭС)
и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). На конденсационных электрических станциях установлены турбоагрегаты конденсационного типа, они производят только электроэнергию. Теплоэлектроцентрали отпускают потребителям электрическую и тепловую энергию с паром и горячей водой.
Рисунок 1.2. Схема паросиловой установки для выработки электроэнер-гии (КЭС): ПК- паровой котел; Т- паровая турбина; ЭГ- электрогенератор;
К- конденсатор; Н – насос; охлаждающая вода показана стрелочками
Энергия топлива при сжигании в паровом котле (ПК) преобразуется в тепловую, которая используется для подогрева воды в котле и образования па-ра. Энергия водяного пара приводит во вращение турбину, соединенную с ро-тором электрогенератора. В генераторе механическая энергия превращается в электрическую.
Охлаждающая вода в результате прокачивания через конденсатор нагре-вается и затем сбрасывается обычно в водоем. Но имеется возможность исполь-зовать сбросную теплоту (q2) (которая составляет более половины всего коли-чества теплоты, затраченной в цикле) для отопления, горячего водоснабжения и различных технологических процессов.
Рисунок 1.3. Схема паросиловой установки для совместной выработки тепловой и электрической энергии (ТЭЦ)
Охлажденная вода, нагретая в конденсаторе, не выбрасывается в водоем, а прогоняется через отопительные приборы теплового потребителя (ТП) и, охлаждаясь в них, отдает полученную в конденсаторе теплоту. Это - ТЭЦ.
ТЭЦ связана с предприятием или жилым районом трубопроводами пара или горячей воды, и их чрезмерное удлинение вызывает повышенные тепловые потери. Поэтому ТЭЦ располагаются обычно непосредственно на предприятии, в жилом массиве или вблизи них.
КЭС связывают с потребителем только линии электропередачи, поэтому она может находиться вдали от потребителя, например, вблизи места добычи топлива.
Крупные КЭС, обеспечивающие электроэнергией целые промышленные районы, называются ГРЭС (государственные районные электростанции), их мощность составляет до 2/3 всей электрической мощности страны.(таблица 1.1).
Основой технологического процесса паротурбинной ТЭС является тер-модинамический цикл Ренкина для перегретого пара, который подробнее рассмотрен в лекции 4. Цикл Ренкина состоит из подвода теплоты (q1) в парогенератор, отвода теплоты в конденсаторе (q2) и процессов расширения пара в турбине и повышения давления воды в насосах. Соответственно этому циклу схема простейшей конденсационной электростанции (рисунок 1.2) включает в себя котельный агрегат с пароперегревателем (ПК), турбоагрегат (Т), конденсатор (К) и насосы (Н) для добавления питательной воды и перекачки конденсата из конденсатора в парогенератор (конденсатный и питательные насосы).