Типы тепловых электростанций

А.Ш. НИЗАМОВА

Р.Р.Вилданов

ВВЕДЕНИЕ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКУ

Типы тепловых электростанций - student2.ru

КГЭУ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

А.Ш. НИЗАМОВА

Р.Р.ВИЛДАНОВ

ВВЕДЕНИЕ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКУ

Учебное пособие

по курсу

«Введение в специальность»

Допущено УМО по образованию в области энергетики и электротехники

в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по направлению 140100 – Теплоэнергетика и теплотехника

Казань 2014

УДК 621.311.22

ББК 31.361:31.37:31.47

Н61

Рецензенты:

начальник ПТО ОАО «Генерирующая компания» кандидат технических наук,

Ю.Я. Галицкий;

кандидат технических наук, доцент Казанского государственного

энергетического университета Н.Г. Шагиев

	Низамова А.Ш., Вилданов Р.Р.
Н61	Введение в теплоэнергетику: Учеб. пособие / А.Ш. Низамова. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2011. – 256 с.
	ISBN 5-89873-133-4
	В предлагаемом вниманию читателя учебном пособии представлен лекционный и практический учебно-программный материал, разъясняющий устройство и функционирование Тепловой электрической станции, работающей на органическом топливе, также изложены основы теплотехнических дисциплин и предложены тесты для самоконтроля полученных знаний. Предназначено для студентов специальности 140100.65 «Тепловые электрические станции» и других электро- и теплоэнергетических специальностей, которые по программе обучения в вузе должны получить представление о работе современной тепловой электростанции.

УДК 621.311.22

ББК 31.361:31.37:31.47

ISBN 5-89873-133-4

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие…………………………………………………………………… 5

Раздел I. Устройство и функционирование современной ТЭС,

работающей на органическом топливе……………………………………. 6

1.1. Типы тепловых электростанций ………………………………. 6

1.2. Технологический процесс преобразования химической

энергии топлива в электроэнергию на ТЭС………………………………… 12

1.3. Знакомство с основным оборудованием ТЭС………………. 14

1.3.1. Паровая турбина………………………………………………. 14

1.3.2. Общие сведения о котельных агрегатах…………………….. 19

Раздел II. Понятие энергетики, электроэнергетики, теплоэнергетики,

теплофикации, теплоснабжения…………………………………………… 24

Раздел III. Энергетические ресурсы……………………………………… 26

3.1. Возобнавляемые и невозобнавляемые источники энергии.

Потребление, запасы отдельных видов энергии……………………………. 26

3.2. Перспективы использования твердого топлива.

Основные месторождения ископаемого твердого топлива РФ…………… 29

3.3. Перспективы развития нефтяного комплекса и систем

газоснабжения. Месторождения нефти и газа……………………………… 36

3.4. Основные технические характеристики топлив………………. 41

3.4.1. Основные технические характеристики мазута……………… 41

3.4.2. Основные технические характеристики газа………………… 43

3.4.3. Основные характеристики твердого топлива………………… 44

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемое учебное пособие дает студентам первого курса, обучающихся по специальности «Тепловые электрические станции» общее представление о работе Тепловой электрической станции, знакомит с устройством и функционированием электростанции в самом доступном и элементарном изложении, дает основные понятия о свойствах рабочего тела и его особенностях. Целью учебного пособия является подготовка студентов к изучению серьезных общетехнических дисциплин, таких как «Термодинамика», «Гидрогазодинамика» и в дальнейшем общепрофессиональных и специальных дисциплин «Технология централизованного производства электрической энергии и теплоты», «Тепловые и атомные электрические станции» и т.д.

Раздел I. УСТРОЙСТВО И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ

СОВРЕМЕННОЙ ТЭС, РАБОТАЮЩЕЙ НА ОРГАНИЧЕСКОМ ТОПЛИВЕ

Ñ	Ключевые понятия

§ Тепловая электростанция.

§ Химическая энергия топлива, электрическая энергия.

§ Паровая турбина, котельный агрегат.

Типы тепловых электростанций

Тепловой электрической станцией называется комплекс оборудования и устройств, преобразующих энергию топлива в электрическую и (в общем случае) тепловую энергию.

Тепловые электростанции характеризуются большим разнообразием и их можно классифицировать по различным признакам.

1. По назначению и виду отпускаемой энергии электростанции разделяются на районные и промышленные.

Районные электростанции – это самостоятельные электростанции общего пользования, которые обслуживают все виды потребителей района (промышленные предприятия, транспорт, население и т.д.). Районные конденсационные электростанции, вырабатывающие в основном электроэнергию, часто сохраняют за собой историческое название – ГРЭС (государственные районные электростанции). Районные электростанции, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию (в виде пара или горячей воды), называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Как правило, ГРЭС и районные ТЭЦ имеют мощность 1 млн. кВт.

Промышленные электростанции – это электростанции, обслуживающие тепловой и электрической энергией конкретные производственные предприятия или их комплекс, например завод по производству химической продукции. Промышленные электростанции входят в состав тех промышленных предприятий, которые они обслуживают. Их мощность определяется потребностями промышленных предприятий в тепловой и электрической энергии и, как правило, она существенно меньше, чем районных ТЭС. Часто промышленные электростанции работают на общую электрическую сеть, но не подчиняются диспетчеру энергосистемы.

Ниже рассматриваются только районные электростанции.

2. По виду используемого топлива тепловые электростанции разделяются на электростанции, работающие на органическом топливе и ядерном горючем.

За конденсационными электростанциями, работающими на органическом топливе, во времена, когда еще не было атомных электростанций (АЭС), исторически сложилось название тепловых (ТЭС – тепловая электрическая станция). Именно в таком смысле ниже будет употребляться этот термин, хотя и ТЭЦ, и АЭС, и газотурбинные электростанции (ГТЭС), и парогазовые электростанции (ПГЭС) также являются тепловыми электростанциями, работающими на принципе преобразования тепловой энергии в электрическую.

В качестве органического топлива для ТЭС используют газообразное, жидкое и твердое топливо. Большинство ТЭС России, особенно в европейской части, в качестве основного топлива потребляют природный газ, а в качестве резервного топлива – мазут, используя последний ввиду его дороговизны только в крайних случаях; такие ТЭС называют газомазутными. Во многих регионах, в основном в азиатской части России, основным топливом является энергетический уголь – низкокалорийный уголь или отходы высококалорийного каменного угля (антрацитовый штыб – АШ). Поскольку перед сжиганием такие угли размалываются в специальных мельницах до пылевидного состояния, то такие ТЭС называют пылеугольными.

3. По типу теплосиловых установок, используемых на ТЭС для преобразования тепловой энергии в механическую энергию вращения роторов турбоагрегатов, различают паротурбинные, газотурбинные и парогазовые электростанции.

Основой паротурбинных электростанций являются паротурбинные установки (ПТУ), которые для преобразования тепловой энергии в механическую используют самую сложную, самую мощную и чрезвычайно совершенную энергетическую машину – паровую турбину. ПТУ – основной элемент ТЭС, ТЭЦ и АЭС.

Газотурбинные тепловые электростанции (ГТЭС) оснащаются газотурбинными установками (ГТУ), работающими на газообразном или, в крайнем случае, жидком (дизельном) топливе. Поскольку температура газов за ГТУ достаточно высока, то их можно использовать для отпуска тепловой энергии внешнему потребителю. Такие электростанции называют ГТУ-ТЭЦ. В настоящее время в России функционирует одна ГТЭС (ГРЭС-3 им. Классона, г. Электрогорск Московской обл.) мощностью 600 МВт и одна ГТУ-ТЭЦ (в г. Электросталь Московской обл.).

Парогазовые тепловые электростанции комплектуются парогазовыми установками (ПГУ), представляющими комбинацию ГТУ и ПГУ, что позволяет обеспечить высокую экономичность. ПГУ-ТЭС могут выполняться конденсационными (ПГУ-КЭС) и с отпуском тепловой энергии (ПГУ-ТЭЦ). В России имеется только одна работающая ПГУ-ТЭЦ (ПГУ-450Т) мощностью 450 МВт. На Невинномысской ГРЭС работает энергоблок ПГУ-170 мощностью 170 МВт, а на Южной ТЭЦ Санкт-Петербурга – энергоблок ПГУ-300 мощностью 300 МВт.

4. По технологической схеме паропроводов ТЭС делятся на блочные ТЭС и на ТЭС с поперечными связями.

Блочные ТЭС состоят из отдельных, как правило, однотипных энергетических установок – энергоблоков. В энергоблоке каждый котел подает пар только для своей турбины, из которой он возвращается после конденсации только в свой котел. По блочной схеме строят все мощные ГРЭС и ТЭЦ, которые имеют так называемый промежуточный перегрев пара. Работа котлов и турбин на ТЭС с поперечными связями обеспечивается по-другому: все котлы ТЭС подают пар в один общий паропровод (коллектор) и от него питаются все паровые турбины ТЭС. По такой схеме строятся КЭС без промежуточного перегрева и почти все ТЭЦ на докритические начальные параметры пара.

5.По уровню начального давления различают ТЭС докритического давления и сверхкритического давления (СКД).

Критическое давление – это 22,1 МПа (225,6 ат). В российской теплоэнергетике начальные параметры стандартизованы: ТЭС и ТЭЦ строятся на докритическое давление 8,8 и 12,8 МПа (90 и 130 ат), и на СКД – 23,5 МПа (240 ат). ТЭС на сверхкритические параметры по техническим причинам выполняются с промежуточным перегревом и по блочной схеме. Часто ТЭС или ТЭЦ строят в несколько этапов – очередями, параметры которых улучшаются с вводом каждой новой очереди.

Типы тепловых электростанций - student2.ru