Технологический процесс преобразования химической энергии

Топлива в электроэнергию на ТЭС

Любая конденсационная паротурбинная электростанция включает в себя четыре обязательных элемента (см. рис. 1.8):

Технологический процесс преобразования химической энергии - student2.ru

Рис. 1.8. Тепловая схема простейшей конденсационной электростанции:

ПГ – парогенератор; ПЕ – пароперегреватель; Т – турбина; К – конденсатор;

Г – электрический генератор;ПН – питательный насос

▪ энергетический котел (парогенератор), или просто котел, в который подводится питательная вода под большим давлением, топливо и атмосферный воздух для горения. В топке котла идет процесс горения – химическая энергия топлива превращается в тепловую и лучистую энергию. Питательная вода протекает по трубной системе, расположенной внутри котла. Сгорающее топливо является мощным источником теплоты, которая передается питательной воде. Последняя нагревается до температуры кипения и испаряется. Получаемый пар в этом же котле перегревается сверх температуры кипения. Этот пар с температурой 540 – 565 оС и давлением 13 или 24 МПа по одному или нескольким трубопроводам подается в паровую турбину;

▪ турбоагрегат, состоящий из паровой турбины, электрогенератора и возбудителя. Паровая турбина, в которой пар расширяется до очень низкого давления (примерно в 20 раз меньше атмосферного), преобразует потенциальную энергию сжатого и нагретого до высокой температуры пара в кинетическую и механическую энергию вращения ротора турбины. Турбина приводит электрогенератор, преобразующий механическую энергию вращения ротора генератора в электрический ток. Электрогенератор состоит из статора, в электрических обмотках которого генерируется ток, и ротора, представляющего собой вращающийся электромагнит, питание которого осуществляется от возбудителя (см. рис. 1.9);

Технологический процесс преобразования химической энергии - student2.ru

Рис. 1.9. Турбогенератор ТФ-110-2У3 (Южно-Кузбасская ГРЭС)

▪ конденсатор служит для конденсации пара, поступающего из турбины, и создания глубокого разрежения. Это позволяет очень существенно сократить затрату энергии на последующее сжатие образовавшейся воды и одновременно увеличить работоспособность пара, т.е. получить большую мощность от пара, выработанного котлом;

▪ питательный насос для подачи питательной воды в котел и создания высокого давления перед турбиной.

Таким образом, в паротурбинной установке (ПТУ) над рабочим телом совершается непрерывный цикл преобразования химической энергии сжигаемого топлива в электрическую энергию.

Кроме перечисленных элементов, реальная ПТУ дополнительно содержит большое число насосов, теплообменников и других аппаратов, необходимых для повышения ее эффективности.

Знакомство с основным оборудованием ТЭС

Паровая турбина

Паровая турбина — самая значимая и самая дорогая часть ТЭС. Неотъемлемой частью конденсационной турбины является конденсатор.

Общий вид турбины ЛМЗ (Ленинградский металлический завод) мощностью 800 МВт, установленной в машинном зале Углегорской ГРЭС (Украина), показан на рис. 1.10. На переднем плане виден возбудитель, за ним – электрогенератор, а на заднем плане — паровая турбина, закрытая металлическим кожухом. Кожух необходим, прежде всего, для обеспечения постоянного температурного режима изоляции турбины, исключающего ее коробление под действием сквозняков в машинном зале. Кроме того, кожух экранирует машинный зал от шума и обеспечивает необходимыйдизайн. Кожух имеет двери, через которые обслуживающий персонал имеет доступ внутрь для периодического осмотра и обслуживания турбины.

Общий вид турбины, расположенной в машинном зале ТЭЦ показан на рис.1.11. Здесь видно, что турбины располагаются поперек машзала.

На рис. 1.12. показана трехцилиндровая турбина на сборочном стенде без кожуха (каждая турбина в обязательном порядке после изготовления проходит контрольную сборку и опробование на холостых оборотах, разбирается, консервируется, упаковывается и отправляется для монтажа на ТЭС). Турбина выполняется многоцилиндровой (в данном случае трехцилиндровой).

Технологический процесс преобразования химической энергии - student2.ru

Рис. 1.10. Общий вид турбины мощностью 800 МВт, установленной в машзале ТЭС

Технологический процесс преобразования химической энергии - student2.ru

Рис.1.11. Общий вид турбогенератора, расположенного в машзале ТЭЦ

На переднем плане виден ЦВД 4, в который по паропроводам 3 подводится пар высокого давления из котла. Пройдя ЦВД, пар возвращается в котел для промежуточного перегрева. Это позволяет уменьшить влажность пара в конце процесса расширения в турбине и уменьшить эрозию рабочих лопаток каплями влаги; одновременно промежуточный перегрев позволяет на несколько процентов уменьшить удельный расход топлива.

После промежуточного перегрева пар по четырем паропроводам 6 (на рис. 1.12 видны только два паропровода, подводящие пар в верхнюю половину цилиндра) поступает в ЦСД 3. Пройдя ЦСД, пар с помощью двух выходных труб подается в две длинные ресиверные трубы 7, из которых пар направляется в ЦНД 9. Под ЦНД расположены конденсаторы, принимающие этот пар.

Технологический процесс преобразования химической энергии - student2.ru

Рис. 1.12. Трехцилиндровая турбина на сборочном стенде турбинного завода

1 – передний подшипник; 2 – регулирующий клапан; 3 – подводящий паропровод свежего пара; 4 – ЦВД; 5 – регулирующий клапан ЦСД; 6 – паропровод, подводящий пар из промежуточного пароперегревателя; 7 – ресиверные трубы ЦНД; 8 – предохранительные клапаны ЦНД; 9 – ЦНД; 10 – ЦСД

На рис. 1.13. показан двухпоточный ротор ЦНД в процессе обработки на токарном станке. Первые ступени имеют ленточные бандажи, а последние ступени – две проволочные связи. На рис. 1.14 показан ротор ЦВД.

Технологический процесс преобразования химической энергии - student2.ru

Рис. 1.13. Ротор двухпоточного цилиндра низкого давления (ЦНД) мощной турбины

Технологический процесс преобразования химической энергии - student2.ru

Рис. 1.14. Ротор высокого давления (РВД)

Технологический процесс преобразования химической энергии - student2.ru

Рис. 1.15. Установка ротора низкого давления (ЦНД)

Технологический процесс преобразования химической энергии - student2.ru

Рис. 1.16. Установка диафрагм высокого давления (ВД)

Технологический процесс преобразования химической энергии - student2.ru

Рис. 1.17. Установка внутреннего корпуса низкого давления (НД)

Наши рекомендации