Vezi ce este „kes” în alte dicționare. Centrale termice cu condensare (CES)

Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse

Instituție de învățământ de stat

Studii profesionale superioare

UNIVERSITATEA DE STAT VLADIMIR

Numit după A.G. și N.G. Stoletov

Departamentul de Inginerie Electrică și Inginerie Energetică

Calcul și lucrare grafică

„Elaborarea unei scheme de distribuție a energiei pentru IES”

Lucrare finalizata:

st. gr. EEb-110

Belov A.M.

Am verificat lucrarea:

Cebryakova Yu.S.

Vladimir 2012

1.Introducere

Scopul și avantajele ES

Diagrama tehnologică a ES

Echipamentul principal al ES și scopul acestuia

Exemple ale celui mai mare ES al Federației Ruse

Impactul ES asupra mediului

Alegere schema bloc ES

Alegerea echipamentelor principale

3.1. Selectarea generatoarelor

3.2. Alegerea transformatoarelor de comunicație

3.3. Selectarea transformatoarelor auxiliare

3.4. Selecția întrerupătoarelor și întrerupătoarelor

Concluzie

4.1. Lista echipamentelor selectate cu parametrii și simbolurile pe diagramă

4.2. Avantajele și dezavantajele schemei de alimentare selectate

4.3. Schema de alimentare a rețelei (format A3)

Lista literaturii folosite

Introducere

Scopul și avantajele IES

La centralele termice, energia chimică a combustibilului ars este transformată în cazan în energia aburului de apă, care antrenează o unitate de turbină (turbină cu abur conectată la un generator). Energia mecanică de rotație este transformată de generator în energie electrică. Combustibilul pentru centralele electrice este cărbunele, turba, șisturile petroliere, precum și gazul și păcură. În sectorul energetic intern, CPP-urile reprezintă mai mult de 60% din producția de energie electrică.

Principalele caracteristici ale IES sunt: distanța față de consumatorii de energie electrică, care determină în principal puterea de ieșire la tensiuni înalte și ultra-înalte și principiul bloc al construirii unei centrale electrice. Puterea CPP-urilor moderne este de obicei de așa natură încât fiecare dintre ele poate furniza energie electrică într-o regiune mare a țării. Prin urmare, un alt nume pentru centralele electrice de acest tip este centrala electrică districtuală de stat (SDPP).

IES moderne sunt echipate în principal cu unități de putere de 200 - 800 MW. Utilizarea unităților mari face posibilă asigurarea unei creșteri rapide a capacității centralelor electrice, a costului acceptabil al energiei electrice și a costului unui kilowatt instalat de putere a centralei.

Principalele cerințe tehnice și economice pentru IES sunt fiabilitatea ridicată, manevrabilitatea și eficiența. Cerința de fiabilitate și manevrabilitate ridicată este determinată de faptul că energia electrică produsă de IES este consumată imediat, adică IES-ul trebuie să producă atâta energie electrică cât au nevoie consumatorii săi în acest moment.

Cele mai mari pierderi de energie la IES au loc în circuitul principal abur-apă, și anume în condensator, unde aburul evacuat, care conține încă o cantitate mare de căldură consumată în timpul formării aburului, îl restituie apei circulante. Căldura cu apa circulanta transportate în corpuri de apă, adică se pierde. Aceste pierderi determină în principal randamentul centralei, care nu depășește 40-42% chiar și pentru cele mai moderne CPP-uri.

Energia electrică generată de centrală este furnizată la o tensiune de 110 - 750 kV și doar o parte din ea este selectată pentru propriile nevoi printr-un transformator propriile nevoi, conectat la bornele generatorului. Generatoarele și transformatoarele superioare sunt conectate la unități de putere și conectate la tabloul de distribuție înaltă tensiune, care se realizează de obicei deschis (ORU).

Schema tehnologică a IES

Figura prezintă o simplificare schema circuitului Unitatea de putere IES.

T - combustibil; B - aer; UG - gaze de evacuare; SHZ - zgură și cenușă; PC - cazan de abur; PE - supraîncălzitor cu abur; PT - turbină cu abur; G - generator electric; K - condensator; KN - pompa de condens; PN - pompă de alimentare.

Căldura degajată în timpul arderii combustibilului este transferată în unitatea cazanului (generator de abur) către fluidul de lucru, de obicei vapori de apă. Energie termică vaporii de apă sunt transformați într-o turbină cu condensare în energie mecanică, iar aceasta din urmă într-un generator electric în energie electrica. Aburul evacuat în turbină este condensat, condensul de abur este pompat mai întâi prin pompe de condens și apoi prin pompe de alimentare în cazanul de abur (unitatea cazanului, generatorul de abur). În acest fel, se creează o cale închisă abur-apă: un cazan de abur cu supraîncălzitor - conducte de abur de la cazan la turbină - turbină - condensator - pompe de condens și alimentare - conducte de apă de alimentare - cazan de abur. Schema circuitului abur-apă este schema tehnologică principală a unei centrale electrice cu turbină cu abur și se numește diagrama termică IES.

Echipamentul principal al IES și scopul acestuia

Eficiența costurilor amenajării clădirii principale este estimată aproximativ prin capacitatea cubică specifică, egală cu aproximativ 0,7-0,8 la o centrală electrică pe cărbune pulverizat. m 3 /kW, iar pe gaz și petrol – aproximativ 0,6 – 0,7 m 3 /kW Unele dintre echipamentele auxiliare ale camerei cazanelor (aspiratoare de fum, suflante, colectoare de cenusa, cicloane de praf si separatoare de praf ale sistemului de preparare a prafului) sunt instalate in exteriorul cladirii, in aer liber.

CPP-urile sunt construite direct lângă sursele de alimentare cu apă. Pe teritoriul IES, pe lângă clădirea principală, există structuri și dispozitive pentru alimentarea tehnică cu apă și tratarea chimică a apei, instalații de combustibil, transformatoare electrice, aparate de comutare, laboratoare și ateliere, depozite de materiale, spații de birouri pentru personalul care deservește IES. Combustibilul este de obicei furnizat pe teritoriul CPP pe calea ferată. d. compoziţii. Cenușă și zgură din camera de ardere iar colectoarele de cenuşă sunt îndepărtate hidraulic.

Exemple de cel mai mare IES din Federația Rusă

Nume centrale electrice	Putere electrică MW	Tip de combustibil
Surgutskaya GRES-1		Gaz asociat, combustibil pentru turbina cu gaz
Kostromskaya GRES		Gaze naturale, păcură
Surgutskaya GRES-2		Gaz asociat uscat
Reftinskaya GRES		Ekibastuz cărbune
Ryazanskaya GRES		Cărbune brun, gaz, păcură
Permskaya GRES		Gaz natural
Centrala Electrică a Districtului de Stat Stavropol		Gaze naturale, păcură
Konakovskaya GRES		Gaz natural

Cele mai mari CPP-uri au în prezent o capacitate de până la 4 milioane kW. Se construiesc centrale electrice cu o capacitate de 4 - 6,4 milioane kW cu unități de putere de 500 și 800 MW. Puterea maximă a unui IES este determinată de condițiile de alimentare cu apă și de impactul emisiilor instalației asupra mediului.

Impactul IES asupra mediului

CES-urile moderne au un impact foarte activ asupra mediului: atmosferă, hidrosferă și litosferă. Impactul asupra atmosferei se reflectă în consumul mare de oxigen din aer pentru arderea combustibilului și emisia unei cantități semnificative de produse de ardere. Aceștia sunt oxizi gazoși de carbon, sulf și azot. Cenușa zburătoare care trece prin colectoarele de cenușă poluează aerul. Cea mai mică poluare a aerului se observă la arderea gazelor și cea mai mare - la arderea combustibililor solizi cu putere calorică scăzută și conținut ridicat de cenușă. De asemenea, este necesar să se țină seama de pierderile mari de căldură în atmosferă, precum și câmpuri electromagnetice, creat de instalații electrice de înaltă și ultraînaltă tensiune.

IES poluează hidrosfera cu mase mari de apă caldă evacuată din condensatoarele turbinelor, precum și cu apele uzate industriale, deși sunt supuse unei epurări minuțioase.

Pentru litosferă, influența IES se reflectă nu numai în faptul că pentru funcționarea stației se extrag mase mari de combustibil, se înstrăinează și se construiește teren, ci și în faptul că este nevoie de mult spațiu pentru îngroparea unor mase mari de cenușă și zgură (la arderea combustibililor solizi).

Impactul IES asupra mediului este extrem de mare. De exemplu, amploarea poluării termice a apei și a aerului poate fi judecată după faptul că aproximativ 60% din căldura care se obține în cazan atunci când se arde întreaga masă de combustibil se pierde în afara stației. Având în vedere mărimea producției de energie electrică la CPP și volumele de combustibil ars, se poate presupune că acestea sunt capabile să influențeze climatul unor zone mari ale țării. În același timp, problema reciclării unei părți din emisiile termice este rezolvată prin încălzirea serelor și crearea de iazuri cu pești încălzite. Cenușa și zgura sunt folosite în producția de materiale de construcție etc.

Selectarea diagramei bloc kes

Structural schema electrica depinde de compoziția echipamentului (număr de generatoare, transformatoare), de distribuția generatoarelor și de sarcină între aparatele de comutație (aparataje) de diferite tensiuni și conexiunea dintre aceste aparate de comutație.

Figura prezintă o schemă bloc a unei centrale electrice cu distribuție preferențială a energiei electrice la înaltă tensiune (HV). Absența consumatorilor în apropierea unei astfel de centrale electrice face posibilă abandonarea GRU. Schemele de alimentare IES sunt caracterizate printr-o conexiune în bloc a generatoarelor cu transformatoare. Toate generatoarele sunt conectate în blocuri cu transformatoare superioare.

Electricitatea este furnizată la tensiune înaltă și medie, iar comunicarea între tablouri este realizată de un autotransformator de comunicare.

Alegerea echipamentelor principale

Conform instrucțiunilor, puterea instalată a centralei este de 1500 MW

generator	Viteza nominală	Putere nominală (aparentă)	Tensiune nominală	Curent nominal	Schema de conectare a înfășurării
	3000 rpm
	3000 rpm

Aleg două generatoare cu o capacitate de 500 MW fiecare: TGB-500-2У3

Seria TGV include turbogeneratoare cu o capacitate de 200, 300 și 500 MW. Carcasa statorului este cilindrica, sudata, etansa la gaz. Carcasa statorului unui turbogenerator de 500 MW este formată din trei părți - una centrală și două cutii atașate la capete. Carcasa statorului este umplută cu hidrogen sub presiune.

Miezul statorului este asamblat pe prisme longitudinale. Pentru a reduce vibrațiile, carcasa interioară este instalată în carcasa statorului pe arcuri cu lame situate pe mai multe rânduri de-a lungul lungimii mașinii. Miezul este format din pachete individuale separate prin canale radiale inelare.

Miezul este presat în poziție folosind flanșe de presiune masive din oțel nemagnetic.

Înfășurarea statorului este trifazată, cu două straturi, tip tijă, cu pas scurtat. Părțile frontale ale înfășurării sunt de tip coș.

Barele de înfăşurare răcite direct cu gaz au canale de ventilaţie formate din tuburi izolate din oţel nemagnetic.

Tijele de înfășurare răcite cu apă sunt compuse din conductoare de cupru solide și goale. Izolatia tijei este termorezistenta, tip VES-2.

Rotorul este realizat din oțel de înaltă calitate. Butoiul rotorului are caneluri radiale cu pereți paraleli. Înfășurarea rotorului răcită cu gaz este realizată din benzi de cupru cu un profil special. Turbogeneratoarele de 200 și 300 MW folosesc un compresor centrifugal cu o singură treaptă situat pe arborele rotorului.

Pentru un turbogenerator de 500 MW se adoptă răcirea directă cu apă a înfășurării rotorului, realizată din conductori dreptunghiulari de cupru cu orificiu interior rotund. Apa intră prin capătul rotorului. Plumbul de curent și parțial inelele colectoare sunt de asemenea răcite cu apă.

Inelele de bandaj pentru fixarea părților frontale ale înfășurării rotorului sunt montate direct pe cilindrul rotorului și se fixează cu o cheie cu rotor dințat.

Alegerea transformatoarelor de comunicație

Puterea transformatorului este determinată

unde, S tr - puterea transformatorului S g - puterea generatorului; 5% din energie este folosită pentru nevoile proprii.

Puterea reactivă a generatoarelor:

Q g =P g tgφ=5000,62=310MVar

P sn = P g 0,05 = 5000,1 = 50 MVA

Q sn =P sn tgφ=250,62=15,5MVar

Pn =Pg 0,02=5000,02=10MVA

Q n =P n tgφ=100,62=6,2MVar

Selectăm două transformatoare TC-630000\500 - U1

Transformatoare trifazate cu două înfăşurări cu ulei de putere, seria TDTs(Ts) cu o capacitate de 25.000; 400.000 și 630.000 kVA, clasa de tensiune 500 kV sunt proiectate pentru funcționare staționară în instalații exterioare și sunt proiectate pentru funcționare pe termen lung cu sarcină nominală într-un bloc cu generator. U - pentru lucrul în zone cu climat temperat, categoria de cazare 1 (în aer liber).

Selectați transformatorul TNTs-630000\220-U1

Selectarea transformatoarelor auxiliare

Puterea transformatorului este determinată:

Selectare transformatoare TRDNS 63000/35

Transformator 3 faze. P - Prezența unei înfășurări de joasă tensiune split. D – circulație forțată a aerului și circulație naturală a uleiului. Înfășurare dublă. N - prezența unui sistem de reglare a tensiunii. C – pentru sistemele auxiliare ale centralelor electrice. Putere nominală, 63000 kV*A. Clasa de tensiune a înfășurării HV, 35 kV.

Selecția întrerupătoarelor și întrerupătoarelor

La alegerea întrerupătoarelor se ia în considerare tensiunea de funcționare. La fel și curentul la care trebuie să funcționeze comutatorul. În acest caz, trebuie luat în considerare curentul de întrerupere. Comutatorul trebuie să asigure oprirea de urgență în timp util a echipamentului. Curentul nominal este determinat de:

Separatoarele sunt selectate în mod similar cu comutatoarele.

Tip comutator (deconectator)	Nominal tensiune, kV	Nominal	Curent nominal de rupere, A
VNV-750A-40/3150U1
VVD-330B-40/3150U1
VVU-35B-40/3150U1
RNV-750I/4000 U1
RND-330/3200 U1
RND-35/2000 U1

Centrale electrice în condensare

Centralele electrice în condensare (CPS) sunt centrale termice cu turbine cu abur concepute pentru a genera energie electrică.

Orez. 2.1. Diagrama de flux schematică a unei centrale electrice în condensare care funcționează pe combustibil solid

Combustibilul care intră în centrală este supus pretratării. Astfel, cel mai des folosit la centralele termice combustibil solid(cărbunele) este mai întâi zdrobit, apoi uscat și zdrobit până la o stare de praf în fabrici speciale de morărit. Un set de dispozitive concepute pentru descărcare, depozitare și pretratament combustibil, constituie economia de combustibil sau alimentarea cu combustibil. Alimentare cu combustibil 1 și pregătirea prafului 2 formează calea de combustibil a IES (Oîn fig. 2.1.).

Praf de cărbuneîmpreună cu debitul de aer creat de o pompă specială (suflante), acesta este alimentat cuptorului cazanului 3. Produsele de ardere a combustibilului trec prin special statii de tratare 7 (colectoare de cenuşă), unde se eliberează cenuşă şi alte impurităţi (la arderea petrolului şi gazului, nu sunt necesare colectoare de cenuşă), iar gazele rămase sunt eliberate cu ajutorul unui extractor de fum 6 prin coș de fum 8 sunt eliberate în atmosferă.

Căldura obținută prin arderea combustibilului în cazan este folosită pentru a produce abur, care este supraîncălzit în supraîncălzitor 4 și prin conducta de abur 9 intră în turbina cu abur 10. În turbină, energia aburului este transformată în lucru mecanic rotația arborelui său, care este conectat la arborele generatorului printr-un cuplaj special 13, generarea de energie electrică. Aburul evacuat în turbină, după extinderea acestuia de la presiunea inițială la intrarea în turbină de 13-24 MPa până la presiunea finală (la ieșire) de 0,0035-0,0045 MPa, intră într-un aparat special. 11 , numit condensator. În condensator, aburul este transformat în apă (condens), care este pompat 12 alimentat înapoi la cazan și ciclul pe traseul abur-apă (Bîn fig. 2.1.) se repetă. Pentru racirea aburului din condensator se foloseste apa preluata de la pompa de circulatie 14 din iaz 17.

Așa se face principiu general Acțiunile IES. La o astfel de centrală, pierderile de energie sunt inevitabile în timpul procesului de conversie a energiei. Bilanțul termic prezentat în fig. 2.2., dă idee generală despre aceste pierderi.

Orez. 2.2. Bilanțul termic al unei centrale electrice în condensare

Perfecțiunea unui CES (TPP) este determinată de coeficientul său de performanță (COP) al unităților stației. Eficiența stației fără a lua în considerare consumul de energie pentru propriile nevoi, de exemplu, acționarea motoarelor electrice ale unităților auxiliare, se numește eficiență brută și are forma

η br = [Evyr / (G ▪ Q r)] ▪ 100%,

unde: E exp ─ cantitatea de energie electrică generată de generator, kJ;

G ─ consum de combustibil pentru același timp, kg;

Q r ─ căldura de ardere a combustibilului, kJ/kg.

Factorul de eficiență (eficiență) al CPP-urilor moderne de blocuri mari nu depășește de obicei 35%.

Principalele elemente ale TPP sunt:

Cazan de abur. Aceasta este o structură tehnică complexă concepută pentru a obține (genera) abur cu parametri specificați de presiune și temperatură din apa de alimentare care intră în ea. Prin caracteristicile de proiectare cazane cu abur sunt împărțite în tambur și cu flux direct.

O diagramă simplificată a unui cazan cu trecere o dată este prezentată în Fig. 2.3. Circulația apei și a aburului este creată de pompe. Din punct de vedere structural, un astfel de cazan constă dintr-un număr de spire conectate în paralel tevi de otel, în care prin economizor 1 intră apa de hrană. Mai întâi intră această apă partea de jos ecrane (turnări de țevi) 2. Aici se încălzește și, crescând, se evaporă, pierzând treptat proprietățile unei picături de lichid. În partea de sus a ecranelor 3 aburul este inițial supraîncălzit, după care intră în supraîncălzitor 4 iar apoi de-a lungul liniilor de abur până la turbină. În încălzitorul de aer 5, aerul este încălzit înainte de a fi furnizat la focar (presiune a aburului peste 22 MPa).

Orez. 2.3. Diagrama simplificată a fluxului direct cazan de abur.

Turbină cu abur. O turbină cu abur este un motor termic care transformă energia potențială a aburului mai întâi în energie cinetică și apoi în lucru mecanic asupra arborelui. Conversia energiei în turbină are loc în două etape (Fig. 2.4.).

În prima etapă, aburul de la linia de abur intră într-o duză staționară 1 (poate exista un grup de duze paralele care formează o așa-numită matrice de duze), unde se extinde și, prin urmare, accelerează în mișcarea sa în direcția de rotație a palelor rotorului. Cu alte cuvinte, aburul care trece prin duză își pierde energia termică (scad temperatura și presiunea) și își mărește energia cinetică (viteza crește). După duze, fluxul de abur intră în canalele formate de lamele de lucru 2 atașat discului 3 și legat rigid la arborele rotativ 4. Aici are loc a doua etapă de conversie a energiei: energia cinetică a fluxului este transformată în lucru mecanic de rotație a rotorului turbinei (arbore cu discuri și palete).

În spațiul dintre duză și grilele de lucru, presiunea aburului nu se modifică în lamele de lucru.

Orez. 2.4. Diagrama treptei turbinei

Combinația de dispozitive cu duză și paletă se numește treapta turbină. Din punct de vedere structural, turbinele sunt realizate cu o singură treaptă sau cu mai multe trepte (Fig. 2.5.). În acest din urmă caz, matricele de duze fixe alternează cu cele de lucru.

Toate turbinele mari sunt realizate în mai multe trepte. În fig. 2.5. prezintă o diagramă a unei turbine active cu mai multe trepte, care include mai multe perechi succesive de trepte situate pe același arbore. Etapele sunt separate unele de altele prin diafragme în care sunt construite duze. În astfel de turbine, presiunea scade pe măsură ce aburul trece prin duze și rămâne constantă la palele rotorului. Viteza absolută a aburului într-o etapă, numită treaptă de presiune, crește apoi - în duze,

Orez. 2.5. Diagrama unei turbine active cu trei trepte de presiune:

1 - duza; 2 - conducta de admisie; 3 - lama de lucru 1 trepte; 4 - duza; 5 - lama de lucru 2 trepte; 6 - duza; 7 - lama de lucru 3 trepte; 8 - teava de evacuare; 9 - deschidere

apoi scade – pe lamele de lucru. Deoarece volumul de abur crește pe măsură ce se extinde, atunci dimensiuni geometrice calea curgerii crește pe măsură ce curge aburul.

Generator conceput pentru a transforma mișcarea mecanică (rotația arborelui turbinei) în curent electric. Curentul electric poate fi constant sau alternativ. Dar pe scară largă

Orez. 2.6. Cea mai simplă instalare a produce variabile curent electric

se aplică AC. Acest lucru se datorează faptului că tensiunea și puterea curentului alternativ pot fi convertite practic fără pierderi de energie. Curentul alternativ se obține folosind generatoare de curent alternativ folosind fenomenele de inducție electromagnetică. În fig. 2.6. prezintă o diagramă schematică a unei instalaţii de generare a curentului alternativ.

Principiul de funcționare al instalației este simplu. Cadrul de sârmă se rotește într-un câmp magnetic uniform cu o viteză constantă. Capetele cadrului sunt fixate de inele care se rotesc odată cu acesta. Arcurile care acționează ca contacte se potrivesc strâns pe inele. Un flux magnetic în schimbare va curge continuu prin suprafața cadrului, dar fluxul creat de electromagnet va rămâne constant. În acest sens, în cadru va apărea o FEM indusă.

În practica industrială mondială, curentul alternativ trifazat este utilizat pe scară largă, ceea ce are multe avantaje față de curentul monofazat. Un sistem trifazat este un sistem care are trei circuite electrice cu propriile variabile EMF cu aceleași amplitudini și frecvență, dar deplasate în fază una față de alta cu 120° sau 1/3 din perioadă.

Condensator. Funcționarea economică a unei turbine cu abur depinde în mare măsură de presiunea finală a aburului, cu o scădere în care diferența termică utilizată crește și randamentul unității de turbină crește. Se poate spune că dintre cei trei parametri ai aburului care determină randamentul turbinei - presiunea inițială, temperatura inițială și presiunea finală - ultimul parametru are cel mai mare impact asupra randamentului turbinei.

Orez. 2.7. Circuitul condensatorului.

Reducerea presiunii aburului după ce acesta părăsește turbina se realizează cu ajutorul unui dispozitiv numit condensator, care menține un nivel scăzut. presiune absolută, egal cu 0,005-0,0035 MPa.

În cel mai simplu caz, condensatorul este un corp cilindric cu un număr mare tuburi, închise la capete (Fig. 2.7.). Apa de răcire intră prin conductă 1 , trecând prin tuburi 2 iar când este încălzit, iese din condensator prin conductă 3. Aburul intră prin duză 4, umplând spațiul inter-tub din interiorul carcasei, acesta vine în contact cu suprafața exterioară rece a tuburilor și se condensează. Condensul este pompat prin conducta 5 folosind o pompă specială.

Temperatura apei de răcire la intrarea în condensator este de obicei de 12-20 ° C, la ieșire din acesta 30-35 ° C. Astfel de temperaturi de condensare corespund unui vid profund (0,0035-0,0045 MPa).

Pentru a asigura un vid, aerul din condensator este pompat folosind o pompă de vid printr-o țeavă 6 .

Cantitatea de apă de răcire pentru generația 1 kWh de energie electrică turbina modernă de condensare puternică este de la 0,12 la 0,16 m 3, în timp ce pentru IES capacitatea instalată 1000 MW debitul mediu anual de apă va fi de cel puțin 20 m 3 /s. Acesta este puțin mai mic decât, de exemplu, fluxul de vară al regiunii Moscova. Pakhra lângă gara Leninskaya. Este ușor de observat că pentru nevoile tehnice ale unei CPP cu o capacitate de 2000-3000 MW este necesar un râu „solid”. Prin urmare, construcția de CPP-uri puternice este posibilă numai în apropierea corpurilor mari de apă.

GRES este o centrală regională de stat. Abrevierea datează din vremea sovietică. Se știe că la acea vreme toate centralele aparțineau statului. Iar faptul că abrevierea este descifrată astfel încât să conțină cuvântul „district” se explică prin faptul că stațiile au fost construite pentru a acoperi sarcinile electrice ale regiunilor.

Cum funcționează o centrală electrică?

Instalatia electrica de tipul prezentat functioneaza atat in ciclu combinat cat si in ciclul cu abur. Totul depinde de tipul de blocuri care sunt instalate pe el.

Dacă centrala funcționează pe un ciclu de abur, trebuie să aibă turbine cu condensare de tip K. Ca combustibil înăuntru această opțiune gaz sau cărbune. Puteți folosi și păcură, dar datorită acestuia cost ridicat acest lucru este nepractic.

O serie de ramuri termice din Rusia funcționează pe ciclul combinat al gazelor. În acest caz, stațiile sunt instalate centrale pe gaz cu ciclu combinat. În același timp, unitățile de putere conțin o turbină cu gaz care funcționează folosind produse de ardere (în principal gaz natural). Apoi, în ciclu este amplasat un cazan special, care îndeplinește funcția unui dispozitiv de recuperare a căldurii reziduale, precum și a unei turbine cu abur. Această metodă de operare a stației este cea mai eficientă și mai economică. Turbinele cu gaz pentru stații sunt produse atât de producători interni, cât și străini.

Chiar dacă Decodificarea abrevierilor GRES este o centrală electrică, este adesea folosită pentru a genera căldură. La rândul său, căldura este folosită pentru a încălzi satele din apropiere.

Principalele caracteristici ale centralei electrice

Abrevierea GRES seamănă cu astfel de abrevieri precum centrală hidroelectrică și centrală termică. Toate acestea sunt stații, dar principiile lor de funcționare sunt diferite. O centrală electrică se deosebește de alte instalații prin aceea că scopul ei este producerea de energie electrică prin turbine de condensare. Anterior, se vorbea despre instalație ca fiind o stație regională. Acum, când folosim abrevierea, ne referim la o centrală electrică în condensare, care poate avea putere mareși să lucreze cu alte instalații de producere a energiei electrice. Volumele produsului produs depind de calitatea combustibilului folosit și de cantitatea acestuia. Iar în comparație cu o centrală hidroelectrică, o centrală electrică este capabilă să producă același volum de produse pe tot parcursul anului, rămânând operațională chiar și în înghețuri severe.

Cele mai faimoase centrale electrice din Rusia

Așadar, sperăm că înțelegeți decodarea GRES. Acum trebuie să vă dați seama ce obiecte au mare importanta Pentru diverse zone. De regulă, instalațiile cu putere mare sunt instalate în locurile în care se produce combustibil. Mai mult, cu cât stația este mai mare, cu atât mai mult distante mari este capabil să transmită energie electrică.

Construcția de centrale electrice inferioare este axată pe utilizarea combustibililor locali. Sunt situate în principal în apropierea orașelor și sunt destinate consumatorului final. Unitățile care funcționează cu combustibili cu conținut ridicat de calorii sunt, de asemenea, orientate spre consumator. Stațiile care funcționează cu păcură sunt situate în apropierea rafinăriilor de petrol.

Cele mai cunoscute centrale electrice din Rusia sunt:

Surgutskaya GRES este cea mai mare instalație de producere a energiei electrice, cu o capacitate de 5597 MW. Această putere este suficientă pentru a furniza energie electrică la 5 milioane de case rusești;
Sakhalinskaya GRES este o centrală termică situată în regiunea Sahalin, lângă satul Lermontovka. Instalația furnizează energie electrică în partea de sud și centrală a insulei. Sahalin;
GRES Simferopol este o unitate situată în apropiere de Simferopol. Furnizează energie electrică în zonele învecinate ale orașului;
Centrala electrică a districtului de stat Myski sau Tom-Usinskaya este o mare facilitate de stat în sud Vestul Siberiei. În total, conține 9 blocuri, a căror masă totală este de 1272 MW. Instalarea face parte din SUEK și face parte din TGK-12. Scopul său principal este de a acoperi încărcăturile sistemului energetic Kuzbass;
Permskaya GRES - statie termica, situat în regiunea Perm. Este situat la 7 km. de Perm și la 5 km. din orașul Dobryanka. Instalația este o sursă de energie electrică pentru diferite grupuri de consumatori: nodul industrial Verkhnekamsky (angajat în prelucrarea și extracția lemnului, chimie și petrochimie, minerit, metalurgie), centrul industrial al Teritoriului Perm (angajat în construcția de mașini, petrol producție și rafinare, petrochimie;
Kostromskaya GRES - situat în Volgorechensk, parte a Inter RAO. Puterea este de 3600 MW. Al treilea coș al instalației are o înălțime de 320 de metri. Este recunoscut ca fiind unul dintre cele mai înalte din Federația Rusă;
Novocherkasskaya GRES este o stație dintr-un microdistrict al orașului Novocherkassk. Furnizează energie electrică regiunii Rostov și face parte din PJSC OGK-2. Puterea este de 2112 MW, combustibilul pentru instalație este cărbune și gaz natural, uneori se folosește păcură. Instalația prezentată este singura care funcționează pe deșeuri care rămân după exploatarea cărbunelui. Înălțimea a 3 conducte ale stației ajunge la 250 m fiecare, o conductă este de 185 metri;
Troitskaya GRES - situat în Troitsk, regiunea Chelyabinsk. Face parte din OGK-2. Puterea este de 2059 MW. Prima lansare a instalației a fost efectuată în 1960. Apoi, noi unități ale instalației au fost finalizate în mod repetat. Blocurile al patrulea, al cincilea și al șaptelea ale stației au filtre de mediu concepute pentru a le curăța de praf și gaz. Combustibilul folosit este păcură. Instalația consumă 7,1% din totalul energiei electrice producția totală;
Centrala electrică din districtul de stat Kharanorskaya este una dintre facilitățile mari. Situat pe râu. Onon, în satul Yasnogorsk, care oferă căldură. În viitor, poate deveni o sursă de căldură pentru satul Yasnaya;
Kashirskaya GRES - poate sta pentru stația Krzhizhanovsky. Situat în Kashira, regiunea Moscova. A fost ridicat sub V.I. Lenin.

Există și alte centrale electrice, noi le-am prezentat doar pe cele mai elementare. Toate IES produc energie electrică și au un principiu de funcționare similar. Ele reprezintă un complex complex de clădiri, echipamente electrice, fitinguri și țevi, diverse sisteme automate. Impactul asupra hidrosferei, litosferei și atmosferei unor astfel de obiecte este nefavorabil, dar se iau măsuri pentru ca instalațiile să fie mai prietenoase cu mediul.

Centrală electrică în condensare(IES), o centrală termică cu turbină cu abur, al cărei scop este producerea de energie electrică utilizând turbine cu condensare. IES folosește combustibil organic: combustibil solid, în principal cărbune soiuri diferiteîn stare de praf, gaz, păcură etc. Căldura degajată în timpul arderii combustibilului este transferată în unitatea cazanului (generator de abur) către fluidul de lucru, de obicei vapori de apă. IES care operează cu combustibil nuclear se numește centrala nucleara (NPP) sau CNE în condensare (AKES). Energia termică a vaporilor de apă este transformată într-o turbină cu condensare în energie mecanică, iar acesta din urmă într-un generator electric - în energie electrică. Aburul evacuat în turbină este condensat, condensul de abur este pompat mai întâi prin pompe de condens și apoi prin pompe de alimentare în cazanul de abur (unitatea cazanului, generatorul de abur). În acest fel, se creează o cale închisă abur-apă: un cazan de abur cu supraîncălzitor - conducte de abur de la cazan la turbină - turbină - condensator - pompe de condens și alimentare - conducte de apă de alimentare - cazan de abur. Schema circuitului abur-apă este schema tehnologică principală a unei centrale electrice cu turbină cu abur și se numește diagrama termică IES.

Condensarea aburului de evacuare necesită o cantitate mare de apă de răcire cu o temperatură de 10-20 °C(aproximativ 10 m 3 /sec pentru turbine cu o putere de 300 MW). IES sunt principala sursă de energie electrică în URSS și în majoritatea țărilor industriale ale lumii; IES din URSS reprezintă 2/3 din capacitatea totală a tuturor centralelor termice din țară. CPP-urile care funcționează în sistemele energetice ale Uniunii Sovietice sunt numite și GRES .

Primul IES echipat motoare cu abur, a apărut în anii 80. secolul al XIX-lea La începutul secolului al XX-lea. IES a început să fie echipat cu turbine cu abur. În 1913, în Rusia, capacitatea tuturor CPP-urilor era de 1,1 Gvt. Construcția marilor centrale termice (GRES) a început conform planului GOELRO ; Kashirskaya GRES Şi Centrala electrica Shatura ei. V.I Lenin au fost primii născuți ai electrificării URSS. În 1972, capacitatea CPP-urilor în URSS era deja de 95 Gvt. Creșterea energiei electrice la IES URSS a fost de aproximativ 8 GW pe an. Capacitatea unitară a CPP-urilor și a unităților instalate pe acestea a crescut, de asemenea. Capacitatea celor mai mari CPP până în 1973 a ajuns la 2,4-2,5 Gvt. Sunt proiectate și construite CPP-uri cu o capacitate de 4-5 GW(vezi tabelul). În 1967-68, primele turbine cu abur cu o capacitate de 500 și 800 au fost instalate la Nazarovskaya și Slavyanskaya GRES. MW A creat (1973) unități turbo cu un singur arbore cu o capacitate de 1200 MWÎn străinătate, cele mai mari unități de turbină (dublu arbore) cu o capacitate de 1300 MW instalat (1972-73) la Cumberland IES (SUA).

Eficiența costurilor construcției și exploatării IES este determinată de investiții de capital specifice (110-150 de ruble per instalat kW), costul energiei electrice (0,2-0,7 kop./kW× h), indicator general - costuri specifice estimate (0,5-1,0 kop./kW× h). Acești indicatori depind de puterea IES și a unităților sale, de tipul și costul combustibilului, de modurile de funcționare și de eficiența procesului de conversie a energiei, precum și de locația centralei electrice. Costurile combustibilului reprezintă de obicei mai mult de jumătate din costul energiei electrice produse. Prin urmare, IES-urile sunt supuse, în special, unor cerințe de eficiență termică ridicată, adică mici costuri unitare căldură și combustibil, randament ridicat.

Conversia energiei la IES se realizează pe baza ciclului termodinamic Rankine, în care furnizarea de căldură a apei și a aburului de apă în cazan și îndepărtarea căldurii prin răcirea apei în condensatorul turbinei au loc la presiune constantă, iar lucrul de abur în turbină şi creşterea presiunii apei în pompe au loc la constant entropie.

Eficiența globală a unui IES modern este de 35-42% și este determinată de eficiența ciclului Rankine termodinamic îmbunătățit (0,5-0,55), randamentul relativ intern al turbinei (0,8-0,9), randamentul mecanic al turbinei ( 0,98-0,99), randamentul unui generator electric (0,98-0,99), randamentul conductelor de abur și apă (0,97-0,99), randamentul unui cazan (0,9-0,94).

O creștere a eficienței CES se realizează în principal prin creșterea parametrilor inițiali (presiune și temperatură inițială) aburului de apă, îmbunătățirea ciclului termodinamic, și anume, utilizarea supraîncălzirii intermediare a aburului și încălzirea regenerativă a condensului și a apei de alimentare cu abur din extracția turbinei. . La IES, din motive tehnice și economice, presiunea inițială a aburului este subcritică 13-14, 16-17 sau supercritică 24- 25 Mn/m2, temperatura inițială a aburului proaspăt, precum și după supraîncălzirea intermediară 540-570 °C. Au fost create instalații industriale pilot cu parametri inițiali de abur de 30-35 în URSS și în străinătate Mn/m2 la 600-650 °C. Supraîncălzirea intermediară a aburului este de obicei utilizată într-o singură etapă, la unele CPP-uri cu presiune supercritică străină, este un proces în două etape. Număr de extracții regenerative de abur 7-9, temperatura finală de încălzire a apei de alimentare 260-300 °C. Presiunea finală a aburului evacuat în condensatorul turbinei 0,003-0,005 Mn/m2.

O parte din energia electrică generată este consumată de echipamentele auxiliare IES (pompe, ventilatoare, mori de cărbune etc.). Consumul de energie electrică pentru nevoile auxiliare ale unei centrale pe cărbune pulverizat este de până la 7%, iar cel al unei centrale pe gaz și petrol este de până la 5%. Aceasta înseamnă că o parte - aproximativ jumătate din energia pentru propriile nevoi este cheltuită pe unitate pompe de alimentare. CPP-urile mari folosesc o acționare cu turbină cu abur; În același timp, se reduce consumul de energie electrică pentru nevoi proprii. Există eficiența brută a IES (fără a lua în considerare cheltuielile pentru nevoi proprii) și eficiența netă a IES (inclusiv cheltuielile pentru nevoi proprii). Indicatorii energetici echivalenti cu eficienta sunt si consumul specific (pe unitate de energie electrica) de caldura si combustibil echivalent cu o putere calorica de 29,3 MJ/kg (7000 kcal/kg), egal pentru IES 8.8 - 10,2 MJ/kW× h (2100 - 2450 kcal/kW× h) și 300-350 g/kw× h. Creșterea eficienței, economia de combustibil și reducerea componentei combustibilului a costurilor de exploatare sunt de obicei însoțite de costuri mai mari de echipamente și investiții de capital sporite. Alegerea echipamentelor IES, a parametrilor aburului și apei, a temperaturii gazelor arse din cazan etc. se face pe baza unor calcule tehnice și economice care iau în considerare simultan investițiile de capital și costurile de exploatare (costuri calculate).

Echipamentele principale ale IES (unități de cazan și turbină) sunt amplasate în clădirea principală, cazane și o unitate de pregătire a prafului (la IES care ard, de exemplu, cărbunele sub formă de praf) - în camera cazanelor, unitățile de turbine și a acestora echipament auxiliar - in camera mașinilor centrale electrice. La CPP este instalat în principal un cazan pe turbină. Cazanul cu turbina și echipamentele lor auxiliare formează o parte separată - o centrală electrică monobloc. Pentru turbine cu putere 150-1200 MW sunt necesare cazane cu o capacitate de 500-3600 m/h pereche. Anterior, centralele de stat districtuale foloseau două cazane pe turbină, adică blocuri duble (vezi. Centrala termica bloc ). La IES fără supraîncălzire intermediară a aburului cu turbine cu o capacitate de 100 MW iar într-o măsură mai mică în URSS s-a folosit o schemă centralizată nebloc, în care aburul de la 113 cazane este deviat într-o magistrală comună de abur, iar din acesta este distribuit între turbine. Dimensiunile clădirii principale sunt determinate de echipamentul amplasat în ea și variază de la 30 la 100 de lungime pe unitate, în funcție de puterea acesteia. m, latime de la 70 la 100 m.Înălțimea camerei mașinilor este de aproximativ 30 m, camera cazanelor - 50 m si mai mult. Eficiența costurilor amenajării clădirii principale este estimată aproximativ prin capacitatea cubică specifică, egală cu aproximativ 0,7-0,8 la o centrală electrică pe cărbune pulverizat. m 3 / kW, iar pe gaz și petrol - aproximativ 0,6-0,7 m 3 / mp. Unele dintre echipamentele auxiliare ale camerei cazanelor (aspiratoare de fum, suflante, colectoare de cenusa, cicloane de praf si separatoare de praf ale sistemului de preparare a prafului) sunt instalate in exteriorul cladirii, in aer liber.

În climă caldă (de exemplu, în Caucaz, Asia Centrală, sudul Statelor Unite etc.), în absența unor precipitații semnificative, furtuni de praf etc., CPP-urile, în special centralele de petrol, utilizează un aspect al echipamentului deschis. Totodată, peste cazane se montează copertine, iar turbinele sunt protejate cu adăposturi uşoare; echipamentul auxiliar al turbinei este amplasat într-o cameră de condensare închisă. Capacitatea cubică specifică a clădirii principale a IES cu aspect deschis este redusă la 0,2-0,3 m 3 / kW, ceea ce reduce costul construcției CPP. În incinta centralei electrice sunt instalate macarale rulante și alte mecanisme de ridicare pentru instalarea și repararea echipamentelor electrice.

CES-urile sunt construite direct în apropierea surselor de alimentare cu apă (râu, lac, mare); Adesea, lângă CPP este creat un iaz-rezervor. Pe teritoriul IES, pe lângă clădirea principală, există structuri și dispozitive pentru alimentarea tehnică cu apă și tratarea chimică a apei, instalații de combustibil, transformatoare electrice, dispozitive de distribuție, laboratoare și ateliere, depozite de materiale, spații de birouri pentru personalul care deservește IES. Combustibilul este de obicei furnizat pe teritoriul CPP pe calea ferată. d. compoziţii. Cenușa și zgura din camera de ardere și colectoarele de cenușă sunt îndepărtate hidraulic. Se instalează căi ferate pe teritoriul IES. d. modalităţi şi autostrăzi, trage concluzii liniile electrice, ingineria solului şi comunicații subterane. Suprafața teritoriului ocupată de structurile CPP este, în funcție de capacitatea centralei, tipul de combustibil și alte condiții, 25-70 Ha.

Centralele mari pe cărbune pulverizat din URSS sunt deservite de personal la rata de 1 persoană. pentru fiecare 3 MW capacitate (aproximativ 1000 de persoane la un CPP cu o capacitate de 3000 MW); În plus, este necesar personal de întreținere.

Puterea furnizată de IES este limitată de resursele de apă și combustibil, precum și de cerințele de protecție a mediului: asigurarea curățeniei normale a bazinelor de aer și apă. Eliberarea particulelor solide în aer cu produse de ardere a combustibilului în zona de funcționare a IES este limitată de instalarea unor colectoare de cenușă avansate (precipitatoare electrice cu o eficiență de aproximativ 99%). Impuritățile rămase, oxizii de sulf și azot sunt dispersați prin construcția de coșuri înalte pentru îndepărtare impurități nocive spre straturile superioare ale atmosferei. Coșuri de până la 300 de înălțime mși mai multe sunt construite din beton armat sau cu 3-4 trunchi metalici în interiorul unei carcase de beton armat sau general cadru metalic.

Controlul a numeroase echipamente diverse IES este posibil numai pe baza unei automatizări complete procesele de productie. Turbinele moderne cu condensare sunt complet automatizate. În unitatea cazanului, controlul proceselor de ardere a combustibilului, alimentarea unității cazanului cu apă, menținerea temperaturii de supraîncălzire a aburului, etc. este automatizată automatizarea cuprinzătoare a altor procese IES, inclusiv menținerea modurilor de funcționare specificate, pornirea și unități de oprire, protejarea echipamentelor în caz de anormalitate și moduri de urgență. În acest scop, computerele electronice de control digitale sau mai rar analogice sunt utilizate în sistemul de control la CPP-urile mari din URSS și din străinătate.

Cele mai mari centrale electrice în condensare din lume

Numele centralei electrice	Anul lansării	Putere electrică GW
Numele centralei electrice	Anul lansării		finalizat (proiect)
Pridneprovskaya (URSS)
Zmievskaya (URSS)
Burshtynskaya (URSS)
Konakovskaya (URSS)
Krivorozhskaya nr. 2 (URSS)
Novocherkassk (URSS)
Zainskaya (URSS)
Karmanovskaya (URSS)
Kostroma (URSS)
Zaporojie (URSS)
Syrdarya (URSS)
Paradis (SUA)
Cumberland (SUA)
Ferrybridge S (Marea Britanie)
Drex (Marea Britanie)
Le Havre (Franța)
Porscheville B (Franța)
Frimmeredorf-P (Germania)
Spezia (Italia)

Lit.: Geltman A. E., Budnyatsky D. M., Apatovsky L. E., Centrale electrice cu condensare în bloc putere mare, M.-L., 1964; Ryzhkin V. Ya., termică centrale electrice, M.-L., 1967; Schroeder K., Centrale termice de mare putere, trad. din germană, vol. 1-3, M.-L., 1960-64: Skrotzki B.-G., Vopat V.-A., Tehnologia și economia centralelor termice, trad. din engleză, M.-L., 1963.

Marea Enciclopedie Sovietică M.: „Enciclopedia Sovietică”, 1969-1978

PRINCIPIUL SCHEMA TEHNOLOGICĂ A IES

La IES, cazanele și turbinele sunt conectate în blocuri: o boiler-turbină (monoblocuri) sau două boiler-turbine (Duble-blocks). Schema tehnologică de principiu general a centralei termice în condensare IES (GRZS) este prezentată în Fig. 1.7.

Combustibilul este alimentat în cuptorul cazanului de abur PC (Fig. 1.7): GT gazos, HT lichid sau HT solid. Există un depozit ST pentru depozitarea combustibililor lichizi și solizi. Gazele încălzite formate în timpul arderii combustibilului degajă căldură pe suprafețele cazanului, încălzesc apa din cazan și supraîncălzi aburul format în acesta. Apoi, gazele sunt trimise la coșul de fum Dt și eliberate în atmosferă. Dacă la o centrală electrică este ars combustibil solid, gazele, înainte de a intra în coș, trec prin colectoare de cenușă din motive de siguranță. mediu(în principal atmosfera) de la poluare. Aburul, după ce a trecut prin supraîncălzitorul PI, trece prin liniile de abur către o turbină cu abur, care are cilindri de înaltă presiune (HPC), de medie presiune (MCP) și de joasă presiune (LPC). Aburul de la cazan intră în HPC, după ce trece prin care este trimis din nou la cazan, iar apoi la supraîncălzitorul intermediar PPP de-a lungul „firului rece” al liniei intermediare de abur de supraîncălzire. După ce a trecut prin supraîncălzitorul intermediar, aburul revine din nou în turbină prin „firul fierbinte” al liniei intermediare de abur de supraîncălzire și intră în centrul de încălzire centrală. De la CSD, aburul este direcționat prin conductele de transfer de abur către CSD și iese în condensator /(, unde este condensat.

Condensatorul este răcit prin circulația apei. Apa de circulație este furnizată condensatorului de către pompele de circulație ale centralei termice. La circuit cu flux direct alimentarea cu apă circulantă apa de circulație este preluată din rezervorul B (râuri, mări, lacuri) și, părăsind condensatorul, revine în rezervor. Cu un circuit de alimentare cu apă cu circulație inversă, apa de răcire a condensatorului este direcționată către răcitor apa circulanta(turn de răcire, iaz de răcire, bazin de pulverizare), este răcit în răcitor și apoi returnat la condensator prin pompele de circulație. Pierderile de apă circulantă sunt compensate prin furnizarea de apă suplimentară din sursa acesteia.

Un vid este menținut în condensator și aburul se condensează. Cu ajutorul pompelor de condens K.N, condensul este trimis la dezaeratorul D, unde este purificat din gazele dizolvate în acesta, în special oxigenul. Conținutul de oxigen din apă și abur de la centralele termice este inacceptabil, deoarece oxigenul are un efect agresiv asupra metalului conductelor și echipamentelor. Din deaerator, apa de alimentare este direcționată către cazanul de abur cu ajutorul pompelor de alimentare PN. Pierderile de apă care apar în circuitul cazanului-conductă de abur-turbină-dezaerator sunt completate cu ajutorul dispozitivelor de tratare a apei (tratare chimică a apei). Apa de la aparatele de tratare a apei este trimisă pentru alimentarea circuitului de lucru al centralei termice prin dezaeratorul de apă purificată chimic ACM.

Situat pe același puț cu turbină cu abur generatorul G generează curent electric, care este trimis prin bornele generatorului către centrala electrică raională de stat, în cele mai multe cazuri către transformatorul PTr. În acest caz, tensiunea curentului electric crește și devine posibilă transmiterea energiei electrice pe distanțe lungi prin liniile de transmisie a energiei electrice conectate la tabloul de trecere. Aparatele de înaltă tensiune sunt construite în principal tip deschisși sunt numite aparate de comutare deschise (OSD). Motoarele electrice ale mecanismelor de antrenare electrică, iluminatul centralelor electrice și alți consumatori de consum propriu sau de nevoi proprii sunt alimentate de transformatoare TrSR, de obicei conectate la ieșirile generatoarelor de la centralele raionale de stat.

La exploatarea centralelor termice care utilizează combustibili solizi trebuie luate măsuri pentru protejarea mediului de poluarea cu cenușă și zgură. Zgura și cenușa de la centralele electrice care ard combustibili solizi sunt spălate cu apă, amestecate cu aceasta pentru a forma o pastă și trimise la haldele de cenușă și zgură ale Uzinei Ashgabat, în care cenușa și zgura cad din pulpă. „Apa limpezită este trimisă la centrală pentru reutilizare folosind pompe de apă limpezită sau prin gravitație.