Тепловые конденсационные электрические станции (КЭС). Принципиальная технологическая схема кэс

Кондесационными называют паровые турбины, у которых пар после отработки подвергается конденсации в специальных устройствах – конденсаторах. Соответственно и тепловые электростанции, которые снабжают потребителя только электрический энергией, называют конденсационными (КЭС).

Как и другие промышленные предприятия конденсационные электростанции тоже имеют производственные цеха и помещения. К основным цехам можно отнести котельную, зал турбогенераторов и цех распределительных электрических устройств. Все эти цеха оборудуются множеством вспомогательного оборудования (очистка воды, подача топлива, насосы, дымососы и множество другого оборудования).

Давайте рассмотрим схему производственных процессов конденсационной электростанции:

Принцип работы конденсационной электростанции не очень сложный и заключается в следующем – кусковое топливо (как правило, уголь) поступает из склада топлива 1 в топливный бункер 2 с помощью транспортера. С топливного бункера топливо поступает в дробилку (шаровую мельницу) 3. После дробления, полученное пылеобразное топливо с помощью специальных вентиляторов 4 вдувается к горелкам котла 5. Для того, что бы улучшить процесс горения топливной пыли воздух, всасываемый с атмосферы, подогревают в воздухонагревателе 7 дымовыми газами, после чего вентилятором дутьевым 8 направляется в котел. В котле происходит процесс горения с температурой 1200 – 1600 С 0 . В процессе горения происходит нагрев труб внутри котла, по которым течет вода. Результатом становится появление пара с температурой 540-560 С 0 и давлением 13 – 25 МПа, который по паропроводу поступает в турбину 20.

Из – за разности в температуре и давлении на входе и выходе турбины пар, проходящий через нее, совершает механическую работу и вращает вал турбины, а вместе с ним и генератор 19, вырабатывающий электрический ток.

Газы, образованные в процессе горения, на выходе из котла имеют все еще довольно высокую температуру, порядка 350-450 С 0 . Для максимально эффективного использования их тепловой энергии на пути их следования установлен водяной экономайзер 6, он дополнительно подогревает питательную воду. После экономайзера газы попадают в золоулавливатель, после чего с помощью отсасывающего дымососа 10 выбрасывается дымовую трубу 9.

Механическая работа, которая совершается паром, с увеличением разности между давлением и температурой входящего и выходящего пара будет расти. Поэтому чем больше используется энергия, выработанная на конденсационной электростанции, тем выше ее КПД. Также наряду с повышением давления пара входящего в турбину стараются параллельно и снизить давление его при выходе, то есть на выходе он должен иметь давление ниже атмосферного. После выполнения механической работы отработанный пар направляется по трубам в конденсатор 18. Конденсатор – это цилиндр, внутри которого располагают трубы, по которым циркулирует холодная вода, а пар, пришедший из турбины, омывая эти трубы, превращается в результате охлаждения в дистиллированную воду. Через подогреватель низкого давления 14 конденсат с помощью насоса 15 направляется в деаэратор 13. Деаэратор служит для очистки конденсата от различных растворенных газов, и особенно от кислорода, поскольку он вызывает интенсивную коррозию труб котла конденсационных электростанций. В деаэраторе хранится питательная вода, которая служит для восполнения потерь воды и пара, поэтому добавочная вода, поступающая в него, проходит через водоочистительные сооружения. С помощью насоса 12 из деаэратора питательная вода через подогреватель высокого давления 11 и водяной экономайзер 6 подается в котел конденсационной электрической станции.

Холодную воду из реки или другого источника 16 для конденсации пара в конденсаторе насосом 17 подают холодную воду. Так как через трубы протекает довольно большое количество воды, то ее температура на выходе с конденсатора, как правило, не превышает 25-36 0 С. Воду с такой температурой невозможно использовать для обслуживания бытовых или промышленных потребителей, поэтому ее сбрасывают в пруд или реку (рисунок а):

Если поблизости водоемов нет, то для охлаждения используют башни-охладители (градирен) (рисунок б), или же, брызгательные бассейны (рисунок в). Таким образом, на конденсационных электрических станциях воду используют по замкнутому циклу.

Вырабатываемая электрическими генераторами на станции электрическая энергия при напряжении 10 кВ подается на открытую повышающую трансформаторную подстанции 21, на которой электрическое напряжение генератора 10 кВ будет повышено до значений 110, 220, 500 кВ или выше и подается по линиям электропередач ЛЭП до потребителей. Тепловые конденсационные электростанции имеют очень низкий КПД порядка 30-40%. Именно из-за низкого КПД работа конденсационных электростанций на привозном топливе экономически нецелесообразна. В большинстве случаев крупные конденсационные электрические станции называют Государственными районными электрическими станциями (ГРЭС) и сооружаются в районах с большими запасами низкосортного топлива, снабжая при этом электрической энергией потребителей, которые находятся на большом расстоянии от электростанций.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

ВЛАДИМИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Имени А.Г. и Н.Г. Столетовых

Кафедра электротехники и электроэнергетики

Расчетно-графическая работа

«Разработка схемы выдачи мощности КЭС»

Работу выполнил:

ст.гр. ЭЭб-110

Белов А.М.

Работу проверил:

Чебрякова Ю.С.

Владимир 2012

1.Введение

Назначение и преимущества ЭС

Технологическая схема ЭС

Основное оборудование ЭС и его назначение

Примеры наиболее крупных ЭС РФ

Влияние ЭС на окружающую среду

Выбор структурной схемы ЭС

Выбор основного оборудования

3.1. Выбор генераторов

3.2. Выбор трансформаторов связи

3.3. Выбор трансформаторов собственных нужд

3.4. Выбор выключателей и разъединителей

Заключение

4.1. Список выбранного оборудования с параметрами и обозначениями на схеме

4.2. Преимущества и недостатки выбранной схемы электроснабжения

4.3. Схема выдачи мощности в сеть (формат А3)

Список используемой литературы

Введение

1. Назначение и преимущества КЭС

На тепловых электростанциях химическая энергия сжигаемого топлива преобразуется в котле в энергия водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат (паровая турбина, соединенную с генератором). Механическая энергия вращения преобразуется генератором в электрическую. Топливом для электростанций служат уголь, торф, горючие сланцы, а также газ и мазут. В отечественной энергетике на долю КЭС приходит более 60% выработки электроэнергии.

Основными особенностями КЭС являются: удаленность от потребителей электроэнергии, что определяет в основном выдачу мощности на высоких и сверхвысоких напряжениях, и блочный принцип построения электростанции. Мощность современных КЭС обычно такова, что каждая из них может обеспечить электроэнергией крупный район страны. Отсюда еще одно название электростанций такого типа – государственная районная электрическая станция (ГРЭС).

Современные КЭС оснащаются в основном энергоблоками 200 - 800 МВт. Применение крупных агрегатов позволяет обеспечить быстрое наращивание мощностей электростанций, приемлемые себестоимость электроэнергии и стоимость установленного киловатта мощности станции.

Основные технико-экономические требования к КЭС - высокая надёжность, манёвренность и экономичность. Требование высокой надёжности и манёвренности обусловливается тем, что производимая КЭС электроэнергия потребляется сразу же, т. е. КЭС должна производить столько электроэнергии, сколько необходимо её потребителям в данный момент.

Наибольшие энергетические потери на КЭС имеют место в основном пароводяном контуре, а именно в конденсаторе, где отработавший пар, содержащий еще большое количество тепла, затраченного при парообразовании, отдает его циркуляционной воде. Тепло с циркуляционной водой уносится в водоемы, т.е. теряется. Эти потери в основном определяют КПД электростанции, составляющий даже для самых современных КЭС не более 40-42%.

Электроэнергия, вырабатываемая электростанцией, выдается на напряжении 110 – 750кВ и лишь часть ее отбирается на собственные нужд через трансформатор собственных нужд, подключенный к выводам генератора. Генераторы и повышающие трансформаторы соединяют в энергоблоки и подключают к распределительному устройству высокого напряжения, которое обычно выполняется открытым (ОРУ).

Технологическая схема КЭС

На рисунке представлена упрощенная принципиальная схема энергоблока КЭС.

Т - топливо; В - воздух; УГ - уходящие газы; ШЗ - шлаки и зола; ПК - паровой котёл; ПЕ - пароперегреватель; ПТ - паровая турбина; Г - электрический генератор; К - конденсатор; КН - конденсатный насос; ПН - питательный насос.

Тепло, выделяемое при сжигании топлива, передаётся в котельном агрегате (парогенераторе) рабочему телу, обычно - водяному пару. Тепловая энергия водяного пара преобразуется в конденсационной турбине в механическую энергию, а последняя в электрическом генераторе - в электрическую энергию. Отработавший в турбине пар конденсируется, конденсат пара перекачивается сначала конденсатным, а затем питательным насосами в паровой котёл (котлоагрегат, парогенератор). Таким образом создаётся замкнутый пароводяной тракт: паровой котёл с пароперегревателем - паропроводы от котла к турбине - турбина - конденсатор - конденсатный и питательные насосы - трубопроводы питательной воды - паровой котёл. Схема пароводяного тракта является основной технологической схемой паротурбинной электростанции и носит название тепловой схемы КЭС.

Основное оборудование КЭС и его назначение

Основное оборудование КЭС (котельные и турбинные агрегаты) размещают в главном корпусе, котлы и пылеприготовительную установку (на КЭС, сжигающих, например, уголь в виде пыли) - в котельном отделении, турбоагрегаты и их вспомогательное оборудование - в машинном зале электростанции. На КЭС устанавливают преимущественно по одному котлу на турбину. Котёл с турбоагрегатом и их вспомогательным оборудование образуют отдельную часть - моноблок электростанции. На КЭС без промежуточного перегрева пара с турбоагрегатами мощностью 100 МВт и меньше в СССР применяли неблочную централизованную схему, при которой пар 113 котлов отводится в общую паровую магистраль, а из неё распределяется между турбинами. Размеры главного корпуса определяются размещаемым в нём оборудованием и составляют на один блок, в зависимости от его мощности, по длине от 30 до 100 м, по ширине от 70 до 100м. Высота машинного зала около 30м, котельной - 50м и более.

Экономичность компоновки главного корпуса оценивают приближённо удельной кубатурой, равной на пылеугольной КЭС около 0,7-0,8 м 3 /кВт, а на газомазутной – около 0,6 – 0,7м 3 /кВт. Часть вспомогательного оборудования котельной (дымососы, дутьевые вентиляторы, золоуловители, пылевые циклоны и сепараторы пыли системы пылеприготовления) устанавливают вне здания, на открытом воздухе.

КЭС сооружают непосредственно у источников водоснабжения. На территории КЭС, кроме главного корпуса, размещают сооружения и устройства технического водоснабжения и химводоочистки, топливного хозяйства, электрические трансформаторы, распределительные устройства, лаборатории и мастерские, материальные склады, служебные помещения для персонала, обслуживающего КЭС. Топливо на территорию КЭС подаётся обычно ж. д. составами. Золу и шлаки из топочной камеры и золоуловителей удаляют гидравлическим способом.

Примеры наиболее крупных КЭС РФ

Наиболее крупные КЭС в настоящее время имеют мощность до 4 млн. кВт. Сооружаются электростанции мощностью 4 – 6,4 млн. кВт с энергоблоками 500 и 800 МВт. Предельная мощность КЭС определяется условиями водоснабжения и влиянием выбросов станции на окружающую среду.

Влияние КЭС на окружающую среду

Современные КЭС весьма активно воздействуют на окружающую среду: на атмосферу, гидросферу и литосферу. Влияние на атмосферу сказывается в большом потреблении кислорода воздуха для горения топлива и в выбросе значительного количества продуктов сгорания. Это газообразные окислы углерода, серы, азота. Летучая зола, прошедшая через золоуловители, загрязняет воздух. Наименьшее загрязнение атмосферы отмечается при сжигании газа и наибольшее - при сжигании твёрдого топлива с низкой теплотворной способностью и высокой зольностью. Необходимо учесть также большие уносы тепла в атмосферу, а также электромагнитные поля, создаваемые электрическими установками высокого и сверхвысокого напряжения.

КЭС загрязняет гидросферу большими массами теплой воды, сбрасываемыми из конденсаторов турбин, а также промышленными стоками, хотя они проходят тщательную очистку.

Для литосферы влияние КЭС сказывается не только в том, что для работы станции извлекаются большие массы топлива, отчуждаются и застраиваются земельные угодья, но и в том, что требуется много места для захоронения больших масс золы и шлаков (при сжигании твердого топлива).

Влияние КЭС на окружающую среду чрезвычайно велико. Например, о масштабах теплового загрязнения воды и воздуха можно судить по тому, что около 60% тепла, которое получается в котле при сгорании всей массы топлива, теряется за пределами станции. Учитывая размеры производства электроэнергии на КЭС, объемы сжигаемого топлива, можно предположить, что они в состоянии влиять на климат больших районов страны. В то же время решается задача утилизации части тепловых выбросов путем отопления теплиц, создания подогревных прудовых рыбохозяйств. Золу и шлаки используют в производстве строительных материалов и т. д.

1. Выбор структурной схемы кэс

Структурная электрическая схема зависит от состава оборудования (числа генераторов, трансформаторов), распределения генераторов и нагрузки между распределительными устройствами (РУ) разного напряжения и связи между этими РУ.

На рисунке показана структурная схема электростанции с преимуще­ственным распределением электроэнергии на повышенном напряжении (КЭС). Отсутствие потребителей вблизи такой электростанции позволяет отказаться от ГРУ. Схемы выдачи электроэнергии КЭС характерны блочным соединением генераторов с трансформаторами. Все генераторы соединяются в блоки с по­вышающими трансформаторами.

Электроэнергия выдается на высшем и среднем напряжении и связь между РУ осуществляется автотрансформатором связи.

1. Выбор основного оборудования

   Выбор генераторов

По заданию установленная мощность электростанции 1500 МВт

Выбираю два генератора мощностью по 500 МВт: T Г B -500-2У3

Всерию ТГВ входят турбогенераторы мощностью 200, 300 и 500 МВт. Корпус статора - цилиндрический, сварной, газоплотный. Корпус статора турбогенератора мощностью 500 МВТ состоит из трех частей - центральной и двух приставных с торцов коробов. Корпус статора заполнен водородом под давлением.

Сердечник статора собран на продольные призмы. Для снижения вибрации внутренний корпус устанавливается в корпусе статора на пластинчатых пружинах, расположенных в несколько рядов по длине машины. Сердечник состоит из отдельных пакетов, разделенных кольцевыми радиальными каналами.

Сердечник запрессовывается с помощью массивных нажимных фланцев, изготовляемых из немагнитной стали.

Обмотка статора - трехфазная, двухслойная, стержневая, с укороченным шагом. Лобовые части обмотки - корзиночного типа.

Стержни обмотки с непосредственным газовым охлаждением имеют вентиляционные каналы, образованные изолированными трубками из немагнитной стали.

Стержни обмотки с водяным охлаждением состоят из сплошных и полых медных проводников. Изоляция стержня - термореактивная, типа ВЭС-2.

Ротор изготовляется из высококачественной стали. В бочке ротора имеются радиальные пазы с параллельными стенками. Обмотка ротора с газовым охлаждением выполняется из медных полос специального профиля. В турбогенераторах мощностью 200 и 300 МВт используется одноступенчатый центробежный компрессор, расположенный на валу ротора.

Для турбогенератора мощностью 500 МВт принято непосредственное водяное охлаждение обмотки ротора, выполненной из медных проводников прямоугольной формы с круглым внутренним отверстием. Подход воды осуществляется через торец ротора. Водой охлаждаются также токоподвод и частично контактные кольца.

Бандажные кольца для крепления лобовых частей обмотки ротора непосредственно насажены на бочку ротора и закреплены с помощью кольцевой зубчатой шпонки.

Выбор трансформаторов связи

Мощности трансформаторов определяется

где, S тр - мощность трансформатора;S г - мощность генератора;S сн - мощность собственных нужд; На собственные нужды идет 5% энергии.

Реактивная мощность генераторов:

Q г =P г tgφ=5000.62=310МВАр

P сн =P г 0,05=5000,1=50МВА

Q сн =P сн tgφ=250,62=15,5МВАр

P н =P г 0,02=5000,02=10МВА

Q н =P н tgφ=100,62=6,2МВАр

Выбираем два трансформатора ТЦ-630000\500 – У1

Трансформаторы трехфазные силовые масляные двухобмоточные серии ТДЦ(Ц) мощностью 25 000; 400 000, и 630 000 кВА, класса напряжения 500 кВ предназначены для стационарной работы при наружной установке и рассчитаны на длительный режим работы с номинальной нагрузкой в блоке с генератором. У - для работы в районах с умеренным климатом, категория размещения 1 (на открытом воздухе).

Выбираем трансформатор ТНЦ-630000\220-У1

Выбор трансформаторов собственных нужд

Мощность трансформатора определяется:

Выбираем трансформаторы ТРДНС 63000/35

Трансформатор 3ёх фазный. Р - Наличие расщепленной обмотки низшего напряжения. Д – принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла. Двухобмоточный. Н - наличие системы регулирования напряжения. С – для систем собственных нужд электростанций. Номинальная мощность, 63000 кВ*А. Класс напряжения обмотки ВН, 35 кВ.

Выбор выключателей и разъединителей

При выборе выключателей учитывают рабочее напряжение. А также ток, при котором выключатель должен работать. При этом необходимо учитывать ток отключения. Выключатель должен обеспечить своевременное аварийное отключение оборудования. Номинальный ток определяется:

Разъединители выбираются аналогично выключателям.

ГРЭС - это государственная районная электрическая станция. Сокращение появилось еще во времена СССР. Известно, что тогда все электростанции принадлежали государству. А то, что аббревиатура расшифровывается так, что в ней присутствует слово «районная», объясняется тем, что станции возводились для покрытия электронагрузок районов.

Как работает электростанция?

Электрическая установка представленного типа работает как по парогазовому, так и по паровому циклу. Все зависит от типа блоков, которые установлены на ней.

Ряд тепловых филиалов России работает на парогазовом цикле. В этом случае на станции устанавливаются парогазовые установки. При этом в энергоблоках находится газовая турбина, работающая за счет продуктов сгорания (в основном природного газа). Затем по циклу располагается специальный котел, выполняющий функцию утилизатора, а также паровая турбина. Указанный способ работы станции наиболее эффективен и экономичен. Газовые турбины для станций выпускаются как отечественными, таки импортными производителями.

Несмотря на то, что ГРЭС расшифровка аббревиатуры - это электрическая станция, часто используется она и для получения тепла . В свою очередь тепло применяют для обогрева поселков, расположенных поблизости.

Основные характеристики электрической станции

Аббревиатура ГРЭС напоминает такие сокращения как ГЭС и ТЭС. Все это станции, но принцип работы у них разный. Электростанция отличается от других установок тем, что ее целью является производство электрической энергии посредством конденсационных турбин. Раньше об объекте говорили, как о районной станции. Сейчас, употребляя сокращение, имеют в виду конденсационную электростанцию, которая может обладать высокой мощностью и осуществлять работу с другими объектами по выработке электричества. Объемы производимого продукта при этом зависят от качества применяемого топлива и от его количества. А в сравнении с гидроэлектростанцией электрическая станция способна в течение всего года производить одинаковый объем продукции, оставаясь функционирующей даже в сильные морозы.

Самые известные электростанции России

Итак, ГРЭС расшифровка, надеемся, вам понятна. Теперь следует разобраться, какие объекты имеют огромное значение для различных областей. Как правило, установки, отличающиеся большой мощностью, ставят в местах добычи топлива. При этом чем больше станция, тем на большие расстояния она способна передавать электричество.

Строительство станций меньшей мощности ориентировано на применение для них местных видов топлива. Их располагают в основном около городов, и нацелены они на конечного потребителя. Объекты, осуществляющие работу на высококалорийном топливе, также ориентированы на потребителя. Работающие же на мазуте станции располагают вблизи нефтеперерабатывающих производств.

Самые известные электростанции в России, это:

• Сургутская ГРЭС - наиболее большой объект для производства электричества, мощность которого равна 5597 МВт. Такой мощности хватает для обеспечения электричеством 5 млн. домов россиян;
• Сахалинская ГРЭС - тепловая электростанция, которая находится в Сахалинской области, вблизи поселка Лермонтовка. Объект подает электричество в южную и центральную часть о. Сахалин;
• ГРЭС Симферополь - объект, расположенный недалеко от Симферополя. Обеспечивает электричеством окрестности города;
• ГРЭС Мыски или Томь-Усинская - крупный государственный объект на юге Западной Сибири. Всего в нем находится 9 блоков, общая масса которых составляет 1272 МВт. Установка является частью СУЭК, входит в ТГК-12. Ее основная цель - покрытие нагрузок энергетической системы Кузбасса;
• Пермская ГРЭС - тепловая станция, находящаяся в Пермском крае. Она расположена в 7 км. от Перми и в 5 км. от г. Добрянка. Объект является источником электричества для различных групп потребителей: промышленного узла Верхнекамский (занимается переработкой и добычей леса, химией и нефтехимией, добычей полезных ископаемых, металлургией), промышленного центра Пермского края (занимается строительством машин, добычей и переработкой нефти, нефтехимией;
• Костромская ГРЭС - находится в Волгореченске, входит в Интер РАО. Мощность составляет 3600 МВт. Третья дымовая труба объекта имеет высоту, равную 320 метрам. Она признана одной из наиболее высоких в РФ;
• Новочеркасская ГРЭС - станция в микрорайоне города Новочеркасска. Обеспечивает электричеством Ростовскую область, является частью состава ПАО ОГК-2. Мощность равна 2112 МВт, топливом для объекта является уголь и природный газ, иногда используется мазут. Представленный объект - единственный, осуществляющий работу на отходах, которые остаются после добычи угля. Высота 3-х труб станции достигает по 250 м., одна труба равна 185 метрам;
• Троицкая ГРЭС - находится в Троицке, Челябинская область. Является частью ОГК-2. Мощность составляет 2059 МВт. Первый пуск объекта был выполнен в 1960 г. Затем неоднократно достраивались новые блоки установки. Четвертый, пятый и седьмой блоки станции имеют экологические фильтры, призванные очищать их от пыли и газа. В качестве топлива выступает мазут. Всего электричества объект потребляем в количестве 7,1 % от общей выработки;
• Харанорская ГРЭС - один из крупных объектов. Находится на р. Онон, в п. Ясногорск, который и обеспечивает теплом. В будущем может стать источником тепла для п. Ясная;
• Каширская ГРЭС - может расшифровываться как станция имени Кржижановского. Находится в г. Кашира, Московская область. Была возведена еще при В.И. Ленине.

Существуют и другие электростанции, мы представили только самые основные. Все КЭС производят электрическую энергию и обладают схожим принципом работы. Они представляют собой сложный комплекс строений, энергетического оборудования, арматуры и труб, разных автоматических систем. Влияние на гидросферу, литосферу и атмосферу подобных объектов неблагоприятно, но предпринимаются меры, позволяющие делать установки более экологичными.

КОНДЕНСАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ (КЭС), тепловая паротурбинная электростанция, назначение которой - производство электрич. энергии с использованием конденсационных турбин. Тепло, выделяемое при сжигании топлива, передаётся в котельном агрегате (парогенераторе) рабочему телу, обычно - водяному пару. Тепловая энергия водяного пара преобразуется в конденсационной турбине в механическую энергию, а последняя в электрич. генераторе - в электрическую энергию. Отработавший в турбине пар конденсируется, конденсат пара перекачивается сначала конденсатным, а затем питательным насосами в паровой котёл (котлоагрегат, парогенератор). Т.о. создаётся замкнутый пароводяной тракт: паровой котёл с пароперегревателем - паропроводы от котла к турбине-турбина-конденсатор-конденсатный и питат.насосы-трубопроводы питат. воды-паровой котёл. Схема пароводяного тракта является осн. технологич. схемой паротурбинной электростанции и носит название тепловой схемы КЭС (рис. 1).

Преимущества:

1. Используемое топливо достаточно дешево.

2. Требуют меньших капиталовложений по сравнению с другими электростанциями.

3. Могут быть построены в любом месте независимо от наличия топлива. Топливо может транспортироваться к месту расположения электростанции железнодорожным или автомобильным транспортом.

4. Занимают меньшую площадь по сравнению с гидроэлектростанциями.

5. Стоимость выработки электроэнергии меньше, чем у дизельных электростанций.

Недостатки:

1. Загрязняют атмосферу, выбрасывая в воздух большое количество дыма и копоти.

2. Более высокие эксплуатационные расходы по сравнению с гидроэлектростанциями.

Схема КЭС. Преимущества, недостатки, применение.

КЭС – конденсационная электростанция. (Подтип тепловой)Предназначена для выработки только электрической энергии.

Простейшая принципиальная схема КЭС, работающей на угле, представлена на рисунке.

Простейшая тепловая схема КЭС: Т - топливо; В - воздух; УГ - уходящие газы; ШЗ - шлаки и зола; ПК - паровой котёл; ПЕ - пароперегреватель; ПТ - паровая турбина; Г - электрический генератор; К - конденсатор; КН - конденсатный насос; ПН - питательный насос

Тепловые конденсацион­ные электростанции име­ют невысокий кпд (30- 40%), так как большая часть энергии теряется с отходящими топочными газами и охлаждающей водой конденсатора. Сооружать КЭС выгодно в непосредственной близости от мест добычи топлива.

Схема АЭС.

А́томная электроста́нция (АЭС) - ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками.

На тепловых электростанциях химическая энергия сжигаемого топлива преобразуется в котле в энергию водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат (паровую турбину, соединенную с генератором). Механическая энергия вращения преобразуется генератором в электрическую. Топливом для электростанций служат уголь, торф, горючие сланцы, а также газ и мазут. В отечественной энергетике на долю приходится до 60% выработки электроэнергии.

Основными особенностями КЭС являются: удаленность от потребителей электроэнергии, что определяет в основном выдачу мощности на высоких и сверхвысоких напряжениях, и блочный принцип построения электростанции. Мощность современных КЭС обычно такова, что каждая из них может обеспечить электроэнергией крупный район страны. Отсюда еще одно название электростанций этого типа - государственная районная электрическая станция (ГРЭС).

На рисунке показана упрощенная принципиальная технологическая схема энергоблока. Энергоблок представляет собой как бы отдельную электростанцию со своим основным и вспомогательным оборудованием и центром управления - блочным щитом. Связей между соседними энергоблоками по технологическим линиям обычно не предусматривается.

Принципиальная технологическая схема КЭС:
1 - склад топлива и система топливоподачи; 2 - система топливоприготовления; 3 - котел; 4 - турбина; 5 - конденсатор; 6 - циркуляционный насос; 7 - конденсатный насос; 8 - питательный насос; 9 - горелки котла; 10 - вентилятор; 11 - дымосос; 12 - воздухоподогреватель; 13 - водяной экономайзер; 14 - подогреватель низкого давления;
15 - деаэратор; 16 - подогреватель высокого давления

ПостроениеКЭС по блочному принципу дает определенные технико-экономические преимущества, которые заключаются в следующем:
1) облегчается применение пара высоких и сверхвысоких параметров вследствие более простой системы паропроводов, что особенно важно для освоения агрегатов большой мощности;
2) упрощается и становится более четкой технологическаясхема электростанции, вследствие чего увеличивается надежность работы и облегчается эксплуатация;
3) уменьшается, а в отдельных случаях может вообще отсутствовать, резервное тепломеханическое оборудование;
4) сокращается объем строительных и монтажных работ;
5) уменьшаются капитальные затраты на сооружение электростанции;
6) обеспечивается удобное расширение электростанции, причем новые энергоблоки при необходимости могут отличаться от предыдущих по своим параметрам.

Технологическая схемаКЭС состоит из нескольких систем: топливоподачи; топливоприготовления; основного пароводяного контура вместе с парогенератором и турбиной; циркуляционного водоснабжения; водоподготовки; золоулавливания и золоудаления и, наконец, электрической части станции.

Механизмы и установки, обеспечивающие нормальное функционирование всех этих элементов, входят в так называемую систему собственных нужд станции (энергоблока).

Наибольшие энергетические потери на КЭС имеют место в основном пароводяном контуре, а именно в конденсаторе, где отработавший пар, содержащий еще большое количество тепла, затраченного при парообразовании, отдает его циркуляционной воде. Тепло с циркуляционной водой уносится в водоемы, т. е. теряется. Эти потери в основном определяют КПД электростанции, составляющий для самых современных КЭС не более 40-42%.

Электроэнергия, вырабатываемая электростанцией, выдается на напряжении 110 - 750кВ и лишь часть ее отбирается на собственные нужды через трансформатор собственных нужд, подключенный к выводам генератора.

Генераторы и повышающие трансформаторы соединяют в энергоблоки и подключают к распределительному устройству высокого напряжения, которое обычно выполняется открытым (ОРУ). Варианты расположения основных сооружений могут быть различными, что иллюстрируется рисунке.

Рис. 1.3. Варианты расположения основных сооружений КЭС:
1 - главный корпус; 2 - склад топлива; 3 - дымовые трубы; 4 - трансформаторы блоков;
5, 6 - распределительные устройства; 7 - насосные станции;
8 - промежуточные опоры электрических линий

Современные КЭС оснащаются в основном энергоблоками 200 - 800 МВт. Применение крупных агрегатов позволяет обеспечить быстрое наращивание мощностей электростанций, приемлемые себестоимость электроэнергии и стоимость установленного киловатта мощности станции.

Наиболее крупные КЭС имеют мощность 4 - 6,4 млн. кВт с энергоблоками 500 и 800 МВт. Предельная мощность КЭС определяется условиями водоснабжения и влиянием выбросов станции на окружающую среду.

Современные КЭС весьма активно воздействуют на окружающую среду: на атмосферу, гидросферу и литосферу. Их влияние на атмосферу выражается в большом потреблении кислорода воздуха для горения топлива и в выбросе значительного количества продуктов сгорания. Это в первую очередь газообразные окислы углерода, серы, азота, ряд которых имеет высокую химическую активность. Летучая зола, прошедшая через золоуловители, загрязняет воздух. Наименьшее загрязнение атмосферы (для станций одинаковой мощности) отмечается при сжигании газа и наибольшее - при сжигании твердого топлива с низкой теплотворной способностью и высокой зольностью. Необходимо учесть также большие уносы тепла в атмосферу, а также электромагнитные поля, создаваемые электрическими установками высокого и сверхвысокого напряжения.

КЭС загрязняет гидросферу большими массами теплой воды, сбрасываемыми из конденсаторов турбин, а также промышленными стоками, хотя они проходят тщательную очистку.

Для литосферы влияние КЭС сказывается не только в том, что для работы станции извлекаются большие массы топлива, отчуждаются и застраиваются земельные угодья, но и в том, что требуется много места для захоронения больших масс золы и шлаков (при сжигании твердого топлива).

Влияние КЭС на окружающую среду чрезвычайно велико. Например, о масштабах теплового загрязнения воды и воздуха можно судить по тому, что около 60 % тепла, которое получается в котле при сгорании всей массы топлива, теряется за пределами станции. Учитывая размеры производства электроэнергии на КЭС, объемы сжигаемого топлива, можно предположить, что они в состоянии влиять на климат больших районов страны. В то же время решается задача утилизации части тепловых выбросов путем отопления теплиц, создания подогревных прудовых рыбохозяйств. Золу и шлаки используют в производстве строительных материалов и т. д.