1.3. Типи тес і аес.

Для приводу електрогенераторів на ТЕС застосовують, як правило, парові турбіни потужністю до 1200 МВт і газові турбіни потужністю до 100-150 МВт.

Паротурбінні електростанції, що виробляють один вид енергії - електричну, оснащують турбінами конденсаційного типу і називають конденсаційними електростанціями (КЕС). Ці станції називають скорочено ДРЕС (державні районні електростанції). Атомні конденсаційні електростанції називаються скорочено АЕС. Електростанції, що виробляють два види енергії - електричну і теплову називають теплоелектроцентралями: на органічному паливі - ТЕЦ, на ядерному паливі - АТЕЦ.

Централізоване теплопостачання споживачів з використанням теплоти пари, що відпрацювала, і виробленням електроенергії на базі теплового споживання називається теплофікацією.

Сьогодні теплові електростанції мають переважно блокову структуру. До складу кожного енергоблока входять основні агрегати – турбіна, котел і пов'язане з ними безпосередньо допоміжне обладнання. Турбіна разом з котлом утворює моноблок: один котел та одна турбіна.

Застосування дубль-блоків, у яких два котла обслуговували одну турбіну, не виправдало себе економічно за умовами експлуатації. Перехід до блокової структури зумовлений в основному застосуванням промперегріва пари і необхідністю спрощення схеми головних паропроводів і трубопроводів живильної води, а також вимогами забезпечення чіткої системи автоматизації і регулювання основних агрегатів і їх допоміжного обладнання.

Енергоблоки АЕС мають по два турбоагрегати на один реактор (спочатку навіть по три). Зараз їх виконують переважно у вигляді моноблоків.

На АЕС України застосовують ядерні реактори на теплових нейтронах. Після зупинки у 2000 р останнього реактора типу РБМК на Чорнобильській АЕС у експлуатації залишилися тільки реактори типу ВВЕР з турбінами на насиченій водяній парі з початковим тиском 6 МПа.

По використанню потужності і участі в покритті графіка електричного навантаження електростанції поділяють на:

- базові - з річним числом використання установленої потужності > 5000 год.;

- півпікові - 3000-4000 год.;

- пікові - < 1500 год.

До базових відносяться насамперед АЕС, найбільш сучасні і могутні КЕС, в значній мірі ТЕЦ, а також ГЕС без регулювання стоку води.

Для покриття піка навантаження доцільно використати газотурбінні установки. Для цього використовуються також гідроелектростанції (ГЭС) з регульованим стоком води. Споруджуються ГАЕС.

Ведуться роботи по створенню повітряних акумулюючих установок, що нагнітають повітря під тиском до 6 МПа в підземні ємкості в нічні години, а вдень, в години пікового споживання, використовують це повітря для виробництва електроенергії в повітряних або газових турбінах.

У півпіковій області можуть працювати енергоблоки до 300 МВт. Робота АЕС в цій області зустрічає значні труднощі.

Тема 2. Схеми паротурбінних енергетичних установок електростанцій

2.1. Схеми конденсаційних електростанцій на органічному і ядерному паливі.

Конденсаційні електростанції на органічному паливі будуються на високі початкові параметри пари і низький кінцевий тиск, що дозволяє мати максимальний ККД.

Промперегрів пари також дозволяє підвищити ККД, тому всі сучасні ТЕС мають промперегрів. На рис. 2.1. представлена типова теплова схема конденсаційної установки на органічному паливі без та з промперегрівом пари.

Рис.2.1.Типові теплові схеми паротурбінних конденсаційних установок на органічному паливі без проміжного перегріву пари (а) і з проміжним перегрівом (б).

Технологічна схема такої електростанції, працюючої на вугільному пилу набагато складніша, як і на будь-якому іншому паливі.

Рис.2.2.Технологічна схема пиловугільної електростанції.

Розглянемо таку схему для електростанції на вугіллі рис 2.2. Паливо в залізничних вагонах поступає до розвантажувальних пристроїв 2, звідки за допомогою стрічкових транспортерів 4 - на склад 3, зі складу паливо йде в дробильну установку 5. Звідти паливо поступає в бункер сирого вугілля, звідти через живильник - в пиловугільні млини 7. Вугільний пил пневматично транспортується через сепаратор 8 і циклон 9 в бункер вугільного пилу 10, а звідти живильниками 11 подається до пальників.

Гази, що утворюються при горінні в топочній камері, проходять послідовно газоходи парогенератора (котлоагрегата), де віддають тепло пароперегрівачу (первинному і вторинному), водяному економайзеру і підігрівачу повітря, очищаються від золи в золозадержувачах (електрофільтрах) 15 і через димар димососами 16 викидаються в атмосферу.

Шлак і зола, що випадають під топочною камерою, підігрівачем повітря і золозадержувачами, змиваються водою і по каналах поступають до багерних насосів 33, які перекачують їх на золовідвали.

Повітря, необхідне для горіння, подається у підігрівачі повітря котла вентилятором 14. Забирається повітря звичайно вгорі або зовні котельного відділення.

Втрати пари і конденсату компенсуються хімічно знесоленою водою, яка подається в лінію конденсату за конденсатором турбіни.

Охолоджуюча вода подається в конденсатор з джерела водопостачання циркуляційними насосами 25. Підігріта вода скидається в те ж джерело на відстані від місця відбирання, достатній для того, щоб підігріта вода не підмішувалася до тієї, що забирається.

У схемах може передбачатися невелика мережева підігрівальна установка для теплофікації електростанції і прилеглого селища. Пара до мережевих підігрівачів 29 подається з відборів турбіни.

Вироблена електроенергія відводиться від електрогенератора до зовнішніх споживачів через підвищуючі трансформатори.

Для постачання електроенергією електродвигунів, приладів освітлення електростанції є електророзподільний пристрій власних потреб.

Електростанції на органічному паливі завжди використовують перегріту пару. Температура перегріву визначається конструкційними матеріалами. У цей час температура пари перед турбіною звичайно приймається біля 540 ⁰С (при тиску до 23,5 МПа).

На АЕС застосовується в основному насичена пара. Це пояснюється тим, що в ряді випадків перегрів пари безпосередньо в ядерному реакторі дуже ускладнює конструкцію реактора і схему установки, вимагає істотних додаткових капітальних витрат.

Схеми АЕС можуть бути одно-, двох і три контурними (рис. 2.3.).

Рис.2.3.Одноконтурна (а), двоконтурна (б), триконтурна (в) схеми АЕС. 1-реактор; 2-проміжний теплообмінник; 3-ПГ; 4-турбогенератор; 5-конденсатор;6-насос; 7-циркуляційний насос другого контуру; 8-циркуляційний насос першого контуру.

Одноконтурна схема найбільш проста. Однак пара, що утворюється в реакторі стає радіоактивною. Тому велика частина обладнання контуру повинна мати захист від випромінювання. У процесі роботи електростанції в паропроводах, турбіні і інших елементах обладнання можуть скупчуватися радіоактивні речовини, що виносяться з реактора, які мають наведену активність. Це ускладнює контроль над обладнанням і його ремонт.

По 2-х і 3-и контурним схемам відведення тепла з реактора здійснюється теплоносієм, який потім передає це тепло робочій середі безпосередньо або через теплоносій промконтура.

На електростанціях, працюючих по 2-х і 3-и контурним схемам, робоча середа і теплоносій другого контура неактивні, що істотно полегшує експлуатацію. Однак капітальні витрати в цьому випадку значно вищі.

Декілька слів про технологічну схему АЕС. Ядерне пальне, що знаходиться в ТВЕЛах, доставляється в контейнерах на електростанцію і за допомогою перевантажувальної машини встановлюється в активній зоні. Касети з паливом, що вигоріло, вміщуються в басейн, де витримуються протягом певного часу. Коли радіоактивність помітно спадає, касети в контейнерах вивозяться на переробляючі заводи. Схема турбоустановки АЕС в основному не відрізняється від схеми звичайної ТЕС з органічним паливом.