3.1.2. Технологични схеми на ТЕЦ
Технологичният процес на превръщане на суровината (гориво) в краен продукт (електроенергия) се отразява в технологичните схеми на електроцентралите.
Технологична схема на топлоелектрическа централа, работеща на въглищае показана на фигура 3.4. Това е сложен набор от взаимосвързани пътища и системи: система за подготовка на прах; система за подаване на гориво и запалване (път на гориво); система за отстраняване на шлака и пепел; път газ-въздух; система пара-вода, включваща парно-воден котел и турбинна инсталация; система за подготовка и подаване на допълнителна вода за попълване на загубите на захранваща вода; система за техническо водоснабдяване, осигуряваща парно охлаждане; система от мрежови водонагревателни инсталации; електрическа система, включваща синхронен генератор, повишаващ трансформатор, комутационна апаратура за високо напрежение и др.
По-долу е дадено кратко описание на основните системи и трактове на технологичната схема на ТЕЦ, като се използва пример за когенерация на въглища.
Ориз. 3.3. Технологична схема на електроцентрала за въглищен прах
1.Система за пулверизиране. Път на горивото. Доставката на твърдо гориво се извършва по железопътен транспорт в специални кабинкови вагони1(виж фиг. 3.4). Кабинковите вагони с въглища се претеглят на железопътни везни. През зимата гондолите с въглища преминават през размразяваща оранжерия, в която стените на гондолата се нагряват с нагрят въздух. След това гондолата се вкарва в разтоварващото устройство - вагоносамосвал2, в което се завърта около надлъжната ос под ъгъл около 180 0 ; въглищата се изсипват върху решетки, които покриват приемните бункери. Въглищата от бункерите се подават чрез фидери към конвейера4, през който постъпват или в склада за въглища.3, или през трошачната секция5до бункерите за сурови въглища на котелното6, където може да се достави и от склада за въглища.
От трошачната инсталация горивото постъпва в бункера за сурови въглища6, а оттам през захранващите устройства към мелниците за въглищен прах7. Въглищният прах се транспортира пневматично през сепаратора8и циклона9към бункера за въглищен прах10, а оттам се подава към горелките чрез захранващи устройства11. Въздухът от циклона се засмуква от вентилатора на мелницата12и се подава в горивната камера на котела13.
Целият този горивен път, заедно с въглищния склад, принадлежи към системата за захранване с гориво, която се поддържа от персонала на горивно-транспортния отдел на ТЕЦ-а.
Котлите с въглищен прах също задължително имат стартово гориво, обикновено мазут. Мазутът се доставя в железопътни цистерни, в които се загрява с пара преди изхвърляне. С помощта на помпи от първо и второ издигане се подава към маслените дюзи. Стартовото гориво може да бъде и природен газ, идващ от газопровода през газорегулаторната станция към газовите горелки.
В топлоелектрическите централи, изгарящи нефтено-газово гориво, икономията на гориво е значително опростена в сравнение с топлоелектрическите централи с въглищен прах. Складът за въглища, отделението за трошене, конвейерната система, бункерите за сурови въглища и прах, както и системите за събиране и отстраняване на пепелта стават ненужни.
2. Газов път. Система за отстраняване на пепелта.Въздухът, необходим за горенето, се подава към захранването с въздух
нагреватели за парни котли14. Въздухът обикновено се взема от горната част на котелното помещение и (за парни котли с голям капацитет) от външната страна на котелното помещение.
Шлака и пепел, попадащи под горивната камера, въздушния нагревател ипепелоуловители, се отмиват с вода и по каналите отиват към багерните помпи33, които ги изпомпват към сгуроотвалите.
3. Пароводен път.Прегрятата пара в паропрегревателя от парния котел13отива към турбината22през паропроводи и система от дюзи.
Пътят пара-вода на ТЕЦ е най-сложен и отговорен, тъй като този път има най-високи температури на метала и най-високи налягания на пара и вода.
За да се осигури функционирането на пътя пара-вода, е необходима система за подготовка и подаване на допълнителна вода за попълване на загубите на работния флуид, както и система за технологично водоснабдяване на ТЕЦ за подаване на охлаждаща вода към кондензатора на турбината.
4. Система за допълнителна подготовка и подаване на вода.Допълнителната вода се получава в резултат на химическо третиране на суровата вода, извършвано в специални йонообменни филтри за химическо третиране на водата.
Загубите на пара и кондензат, дължащи се на течове по пътя пара-вода, се попълват в тази схема с химически деминерализирана вода, която се подава от резервоара за деминерализирана вода чрез трансферна помпа към кондензатния тръбопровод зад кондензатора на турбината.
В химически цех28(цех за хим. вода) се намират устройства за хим.
5. Система за парно охлаждане.Охлаждащата вода се подава към кондензатора от водоснабдителния кладенец26чрез циркулационни помпи25. Охлаждащата вода, загрята в кондензатора, се изхвърля в колекторния кладенец27на същия водоизточник на определено разстояние от точката на всмукване, достатъчно, така че нагрятата вода да не се смесва с входящата.
В много технологични схеми на топлоелектрически централи охлаждащата вода се изпомпва през кондензаторните тръби чрез циркулационни помпи.25и след това влиза в охладителната кула (охладителна кула), където поради изпарение водата се охлажда от същата температурна разлика, до която е била нагрята в кондензатора. Водоснабдителната система с охладителни кули се използва главно в топлоелектрически централи. IES използва водоснабдителна система с охладителни басейни. При изпарително охлаждане на водата парата е приблизително равна на количеството пара, кондензираща в кондензаторите на турбините. Поради това е необходимо попълване на водоснабдителните системи, обикновено с вода от река.
6.Системата от мрежови водонагревателни инсталации.Схемите могат да включват малка мрежова отоплителна инсталация за отопление на електроцентралата и прилежащото село. Парата се подава към мрежовите нагреватели29на този блок от изходите на турбината, кондензатът се изпуска през линията31. Мрежовата вода се подава към нагревателя и се изпуска от него чрез тръбопроводи30.
7.Електрическа система.Електрически генератор, задвижван от парна турбина, генерира променлив електрически ток, който преминава през повишаващ трансформатор към шините на отворено разпределително устройство (OSG) на топлоелектрическа централа. Шините на спомагателната система също са свързани към изходите на генератора чрез спомагателния трансформатор. Така от генератора на енергоблока се захранват консуматори за спомагателни нужди на енергоблока (електродвигатели на спомагателни агрегати - помпи, вентилатори, мелници и др.). За захранване с електричество на електродвигатели, осветителни устройства и устройства на електроцентралата има спомагателна електрическа разпределителна уредба32.
В специални случаи (аварийни ситуации, прекъсване на натоварването, пускане и спиране) спомагателното захранване се осигурява чрез резервния трансформатор на външната разпределителна уредба. Надеждно захранванеелектрически двигатели на спомагателни агрегати осигурява надеждността на работата на енергийните блокове и топлоелектрическите централи като цяло. Нарушаването на захранването на собствените нужди води до повреди и аварии.
Основната разлика между технологичната схема на газотурбинната електроцентрала (ГТЦ) и парната турбина е, че при ГТЦ химическата енергия на горивото се преобразува в механична енергия в един агрегат - газова турбина, в резултат на което няма нужда от парен котел.
Газотурбинната инсталация (фиг. 3.5) се състои от горивна камера CS, газова турбина GT, въздушен компресор K и електрически генератор G. Компресор K засмуква атмосферен въздух, компресира го средно до 6–10 kg / cm 2 и го доставя в горивната камера CS. Горивото (например слънчево масло, природен или индустриален газ) също влиза в горивната камера, която изгаря в сгъстен въздух.
Ориз. 3.4. Опростена блок-схема на газова турбина
електроцентрали на течно или газово гориво: Т – гориво; В -
въздух; CS - горивна камера; GT - газова турбина; K - въздушен компресор; G - електрически генератор
Горещи газове с температура 600–800 °C от горивната камера влизат в газовата турбина GT. Преминавайки през турбината, те се разширяват до атмосферно налягане и, движейки се с висока скорост между лопатките, завъртат вала на турбината. Отработените газове се отделят в атмосферата през изпускателната тръба. Значителна част от мощността на газовата турбина се изразходва за въртене на компресора и други спомагателни устройства.
Основните предимства на газовите турбини в сравнение с парните турбини са:
1) липса на котелна инсталация и химическо пречистване на водата;
2) значително по-ниска нужда от охлаждаща вода, което прави възможно използването на газови турбини врайони с ограничени водни ресурси;
3) значително по-малък брой оперативен персонал;
4) бързо стартиране;
5) по-ниска себестойност на произведената електроенергия.