К лекции_3(расширенная)_ по дисциплине _ТЭС и АЭС_. Лекция устройство и функционирование современной кэслектор доцент Каф. Тэс потапкина Елена НиколаевнаЛекционный курс тэс и аэс
 Скачать 1.45 Mb.
|
|
ЛЕКЦИЯ 3. УСТРОЙСТВО И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СОВРЕМЕННОЙ КЭС Лектор доцент Каф. ТЭС Потапкина Елена Николаевна Лекционный курс «ТЭС и АЭС» 3.1.Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на КЭС Любая конденсационная паротурбинная электростанция включает в себя четыре обязательных элемента (см. слайд 3): 1 )энергетический котел, 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. Питательная вода нагревается до температур вскипания и испаряется. Получаемый пар в этом же котле перегревается сверх температуры кипения. Этот пар с температурой 540 0 С и давлением 13 ÷ 24 МПа по одному или нескольким паропроводам подается в паровую турбину; 2 )турбоагрегат, состоящий из паровой турбины, электрогенератора и возбудителя. Паровая турбина, в которой пар расширяется до очень низкого давления (примерно в 20 раз ниже атмосферного), преобразует потенциальную энергию сжатого и нагретого до высокой температуры пара в кинетическую энергию вращения ротора турбины. Турбина приводит электрогенератор, преобразующий кинетическую 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; 3 )конденсатор служит для конденсации пара, поступающего из турбины, и создания глубокого разряжения. Это позволяет очень существенно сократить затраты энергии на последующее сжатие образовавшейся воды и одновременно увеличить работоспособность пара, т.е. получить большую мощность от пара, выработанного котлом; 4) питательный насос для подачи питательной воды в котел и создания высокого давления перед турбиной. 3.1.Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на КЭС (продолжение раздела) Слайд 3. Схема простейшей конденсационной станции (КЭС) с ПТУ 3.1.Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на КЭС (продолжение раздела) Таким образом, в ПТУ над рабочим телом совершается непрерывный цикл преобразования химической энергии сжигаемого топлива в электрическую энергию. Рассмотрим технологический процесс производства электроэнергии на конденсационной электростанции (слайд 5). Основным элементом рассматриваемой электростанции является котельная установка, производящая пар высоких параметров; паротурбинная установка, преобразующая теплоту пара в механическую энергию вращения ротора турбоагрегата, и электрические устройства (электрогенератор, трансформатор) обеспечивающие выработку электроэнергии. Основным элементом котельной установки является котел. Газ для работы котла подается от газораспределительной станции, подключенной к магистральному газопроводу, к газораспределительному пункту (ГРП) поз.1. Здесь его давление понижается до нескольких атмосфер и он подается к горелкам поз.2, расположенным в поде котла (поэтому горелки называются подовыми). Котел представляет собой (вариант) П-образную конструкцию с газоходами прямоугольного сечения. Левая часть котла называется топкой. Внутренняя часть топки свободна, и в ней происходит горение топлива (газа). Для этого к горелкам специальным дутьевым вентилятором поз. 28 непрерывно подается горячий воздух, нагретый в воздухоподогревателе поз.25. 2.3. Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на КЭС Слайд 5.Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на КЭС Принципиальная схема производства электроэнергии на ТЭС с паротурбинной установкой на органическом топливе (газе) : 1- газораспределительный пункт (ГРП); 2-подовые горелки; 3 – подогреватели низкого давления (ПНД); 4,6−конденсатные насосы 2 и 1 ступеней; 5−блочная обессоливающая установка; 7−питательный насос; 8−деаэратор; 9-циркуляционный насос; 10-аванкамера; 11-градирня; 12−конденсатор турбины;13-возбудитель электрогенератора; 14−электрогенератор; 15,16,17−цилиндры низкого, среднего и высокого давления турбины (ЦНД, ЦСД, ЦВД); 18−подогреватели высокого давления (ПВД);19-экраны; 20,21,22−потолочный,ширмовый и конвективный пароперегреватели; 23−промежуточный пароперегреватель ; 24-экономайзер; 25-вращающийся РВП; 26-дымовая труба; 27-дымосос; 28-дутьевой вентилятор; 29-дымосос газов рециркуляции; 30-мазутный резервуар ; 31-ж/д состав с мазутом; 32-приемная емкость с мазутом; 33-насосы перекачки мазута; 34-подогреватели мазута 3.1.Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на КЭС (продолжение раздела) На слайде 7 показан так называемый вращающийся воздухоподогреватель, теплоаккумулирующая набивка которого на первой половине оборотов обогревается уходящими дымовыми газами, а на второй половине оборота она нагревает поступающий из атмосферы воздух. При горении топлива образуется факел, представляющий собой мощный источник лучистой энергии факела. Стены топки облицованы экранами поз.19-трубами, к которым подается питательная воза из экономайзера поз. 24. Пространство за топкой котла достаточно густо заполнено трубами, внутри которых движется пар или вода. Снаружи эти трубы омываются горячими дымовыми газами, постепенно остывающими при движении к дымовой трубе поз.26. Сухой насыщенный пар поступает в основной пароперегреватель, состоящий из потолочного поз.20, ширмового поз.21 и конвективного поз.22 элементов. В основном пароперегревателе повышается его температура и потенциальная энергия. Пар высоких параметров после конвективного пароперегревателя покидает котел и поступает по паропроводу к паровой турбине. Мощная паровая турбина обычно состоит из нескольких как бы отдельных турбин – цилиндров. К первому цилиндру – цилиндру высокого давления (ЦВД) поз.17 пар подводится непосредственно после котла (для турбин СКД – Р0=23,5 МПа, 540 гр.С). На выходе из ЦВД давление пара составляет 3,0 ÷ 3,5МПа, а температура 300 ÷ 340 0 С. Если бы пар продолжил расширяться в турбине дальше от этих параметров до давления в конденсаторе, то он был бы настолько влажным, что длительная работа турбины была бы невозможной из-за эрозионного износа ее деталей в последнем цилиндре. Поэтому из ЦВД пар возвращается в котел в так называемый промежуточный пароперегреватель поз.23, где его температура повышается (540 гр.С). Полученный пар направляется в цилиндр среднего давления (ЦСД) поз.16, а после ЦСД – в цилиндр низкого давления (ЦНД) поз.15. После расширения в ЦСД давление пара равно 0,2- 0,3 МПа. 3.1. Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на КЭС (продолжение раздела) Слайд 7. Регенеративный воздухоподогреватель: а- общий вид аппарата; б- пластины механической набивки;1-вал; 2,3- нижняя и верхняя опоры; 4-секция ротора; 5-верхнее периферийное уплотнение; 4-секция ротора; 5-верхнее периферийное уплотнение; 6- зубья привода; 7-наружная металлическая набивка 3.1. Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на КЭС (продолжение раздела) Таким образом, расширяясь в турбине, пар вращает ее ротор, соединенный с ротором электрического генератора поз.14, в статорных обмотках которого образуется электрический ток. Трансформатор повышает его напряжение для уменьшения в линиях электропередачи, передает часть выработанной электроэнергии на питание собственных нужд ТЭС, а остальную электроэнергию отпускает в энергосистему. Пар, покидающий ЦНД турбины, поступает в конденсатор поз.12 – теплообменник, по трубкам которого непрерывно протекает охлаждающая вода. Пар в конденсаторе конденсируется и стекает вниз. Образующийся конденсат конденсатными насосами поз.6 и 4, через БОУ поз.5, подается через группу регенеративных подогревателей низкого давления (ПНД) поз.3 в деаэратор (Д) поз.8. В ПНД температура конденсата повышается за счет теплоты конденсации пара, отбираемого из отборов турбины. В деаэраторе происходит удаление коррозионно- агрессивных газов, которые могут вызвать нарушение работы котла. Из деаэратора питательная вода питательным насосом поз.7 подается в группу подогревателей высокого давления (ПВД) поз.18. Газообразные продукты сгорания топлива, отдав основную теплоту питательной воде, поступают на трубы экономайзера поз.24 и воздухоподогревателя поз.25, на которых они охлаждаются до температуры 140 ÷ 160 0 С. Дымовая труба поз.26 создает разряжение в топке и в газоходах котла; кроме того, они рассеивают вредные продукты сгорания в верхних слоях атмосферы, не допуская их высоких концентраций в нижних слоях. На слайде 8. представлена принципиальная тепловая схема паротурбинной установки КЭС на СКД. 3.1. Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на КЭС (продолжение раздела) Слайд 8. Принципиальная тепловая схема паротурбинной установки ТЭС на органическом топливе (газе) на СКД: 3 – подогреватели низкого давления (ПНД); 4,6−конденсатные насосы 2 и 1 ступеней; 5−блочная обессоливающая установка; 7−питательный насос; 8−деаэратор; 12−конденсатор турбины;14−электрогенератор; 15,16,17−цилиндры низкого, среднего и высокого давления турбины (ЦНД, ЦСД, ЦВД); 18−подогреватели высокого давления (ПВД); 20,21,22−потолочный,ширмовый и конвективный пароперегреватели; 23−промежуточный пароперегреватель Слайд 10. Внешний вид градирен (производственный объект -ТЭЦ МЭИ) 3.1. Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на ТЭС (продолжение раздела) 3.2. Показатели тепловой экономичности конденсационной ТЭС 3.3. Промежуточный перегрев пара и регенеративный подогрев питательной воды на КЭС Промежуточный перегрев пара на КЭС условно на слайде 5 показан поз.23. Означает это следующее. Пар после расширения в цилиндре высокого давления (ЦВД) паровой турбины возвращается в газоходы котла, где осуществляется перегрев пара, уже частично отработавшего в турбине, до начальной температуры процесса t 0 С этой температурой пар поступает на вход паровой турбины, то есть в ЦВД. Регенеративный подогрев в ПВД и ПНД ‒ это основной и очень выгодный способ повышения КПД ТЭС. Пар который расширился в турбине от входа до точки отбора, выработал определенную мощность, а поступив в регенеративный подогреватель передел свое тепло конденсации питательной воде (а не охлаждающей), повысив ее температуру и тем самым сэкономив топливо в котле. Температура питательной воды перед колом может составлять 240‒280 0 С 3.3. Главный корпус ТЭС Основным строительным сооружением ТЭС является главный корпус, поперечный разрез которого представлен на слайд 14. Он состоит из трех отделений: турбинного поз.1, деаэраторного поз.6 и котельного поз.8. Турбинное отделение включает в себя рамный фундамент – железобетонное сооружение, состоящее из нижней фундаментальной плиты, установленной на грунт, вертикальных колон и верхней фундаментальной плиты, опирающейся на колонны. Паровая турбина поз. 5 и электрогенератор поз. 2 установлены на фундаменте (отметка 13,5 м), в нижней части которого располагаются конденсатор поз. 19, а также трубопроводы и подогреватели регенеративной системы турбоустановки. Котельное отделение рассматриваемой ТЭС находится в правой части главного корпуса. Здесь размещаются паровые котлы поз.10. За стеной котельного отделения на открытом воздухе располагаются воздухоподогреватели поз.11, дымососы поз.13 и дымовая труба поз.12. Между турбинным и котельным отделением размещают деаэраторное отделение поз.6. На деаэраторной этажерке (26,1 м) размещают деаэраторы поз.7. Конденсат, подвергаемый деаэрации, и пар для его нагрева деаэраторы получают из турбинного отделения. Из деаэраторов питательная вода поступает к питательному насосу и затем в ПВД (а из них – в котлы). В деаэраторном отделении на высотной отметке машинного зала располагают щиты управления котлами и турбинами со всеми необходимыми приборами и автоматикой. Здесь находятся операторы, управляющие работой ТЭС. Слайд 14. Главный корпус паротурбинной электростанции: 1 − машинный зал ; 2 − электрогенератор; 3 − подъемный кран для монтажных и ремонтных работ; 4 − ЦНД паровой турбины; 5 − конденсатное помещение; 6 − деаэраторная этажерка; 7 − деаэратор; 8 − котельное отделение; 9 − подъемный кран для обслуживания котла; 10 − котел; 11 −воздухоподогреватель ; 12 − дымовая труба ; 13 − дымосос; 14 − вентилятор рециркуляции горючих газов ; 15 − забор возхдуха ; 16 − помещение блочного щита управления ; 17 − паропроводы ; 18 − конденсатные насосы ; 19 − конденсатор ; 20 − возбудитель электрогенератора |