Imenujejo se kondenzacija parne turbine, v katerem se para po izčrpanju kondenzira v posebne naprave– kondenzatorji. V skladu s tem imenujemo termoelektrarne, ki oskrbujejo porabnika le z električno energijo, kondenzacijske elektrarne (KEP).

Tako kot druga industrijska podjetja imajo tudi kondenzacijske elektrarne proizvodne delavnice in prostore. Glavne delavnice vključujejo kotlovnico, turbogeneratorsko dvorano in razdelilno delavnico električne naprave. Vse te delavnice so opremljene z različno pomožno opremo (čiščenje vode, oskrba z gorivom, črpalke, odvod dima in mnogo druge opreme).

Poglejmo diagram proizvodnih procesov kondenzacijska elektrarna:

Princip delovanja kondenzacijske elektrarne ni zelo zapleten in je naslednji: kosovno gorivo (običajno premog) se s transporterjem dovaja iz skladišča goriva 1 v bunker goriva 2. Iz rezervoarja za gorivo gorivo vstopi v drobilnik (kroglični mlin) 3. Po drobljenju se nastalo prašno gorivo vpihne v gorilnike kotla 5 s posebnimi ventilatorji 4. Da bi izboljšali proces zgorevanja prahu goriva, je zrak, ki se sesa iz atmosfera se segreva v grelniku zraka 7 dimnih plinov, po katerem se ventilator za pihanje 8 pošlje v kotel. Proces zgorevanja poteka v kotlu pri temperaturi 1200 – 1600 C 0 . Med zgorevanjem se segrejejo cevi v kotlu, po katerih teče voda. Rezultat je pojav pare s temperaturo 540-560 C 0 in tlakom 13 - 25 MPa, ki vstopi v turbino 20 skozi parni vod.

Zaradi razlike v temperaturi in tlaku na vstopu in izstopu iz turbine para, ki gre skozi njo, opravlja mehansko delo in vrti gred turbine, z njo pa tudi generator 19, ki ustvarja električni tok.

Plini, ki nastanejo med zgorevanjem, so še precej visoka temperatura, približno 350-450 C 0. Za maksimalno učinkovita uporaba za pridobivanje toplotne energije je vzdolž poti nameščen vodni ekonomizator 6, ki dodatno ogreva napajalno vodo. Po ekonomizatorju plini vstopijo v zbiralnik pepela, po katerem se dimnik 9 izloči s pomočjo sesalnega ventilatorja 10.

Mehansko delo, ki ga opravi para, se poveča z naraščajočo razliko med tlakom in temperaturo vhodne in izstopne pare. Več energije, proizvedene v kondenzacijski elektrarni, torej porabi, večji je njen izkoristek. Prav tako se ob povečevanju tlaka pare, ki vstopa v turbino, skuša sočasno zmanjšati njen tlak na izstopu, torej naj bi imela na izstopu tlak pod atmosferskim. Po opravljenem mehanskem delu se izpušna para pošlje skozi cevi v kondenzator 18. Kondenzator je valj, znotraj katerega so cevi, skozi katere kroži hladna voda, in para, ki prihaja iz turbine, pere te cevi, se spremeni v destilirana voda kot posledica hlajenja. Skozi grelec nizek pritisk 14 se kondenzat s pomočjo črpalke 15 pošlje v odzračevalnik 13. Odzračevalnik se uporablja za čiščenje kondenzata iz različnih raztopljenih plinov, predvsem pa kisika, saj povzroča intenzivno korozijo kotlovskih cevi kondenzacijskih elektrarn. Odzračevalnik shranjuje napajalno vodo, ki služi za dopolnjevanje izgub vode in pare, tako da dodatna voda, ki vstopa vanj, gre skozi čistilno napravo. S pomočjo črpalke 12 iz odzračevalnika dovajamo vodo skozi grelec visok pritisk 11 in vodni ekonomizator 6 se dovaja v kotel kondenzacijske elektrarne.

Hladno vodo iz reke ali drugega vira 16 dovaja črpalka 17 za kondenzacijo pare v kondenzatorju hladno vodo. Ker po ceveh teče precej vode veliko število voda, potem njena temperatura na izhodu iz kondenzatorja praviloma ne presega 25-36 0 C. Vode pri tej temperaturi ni mogoče uporabiti za gospodinjske ali industrijske potrošnike, zato se izpusti v ribnik ali reko (slika a):

Če v bližini ni vodnih teles, se za hlajenje uporabljajo hladilni stolpi (slika b) ali brizgalni bazeni (slika c). Tako se v kondenzacijskih elektrarnah voda uporablja v zaprtem krogu.

Električna energija, proizvedena z električnimi generatorji na postaji pri napetosti 10 kV, se napaja v odprti dvig transformatorska postaja 21, pri kateri se bo električna napetost generatorja 10 kV povečala na vrednosti 110, 220, 500 kV ali več in se preko daljnovodov napajala do porabnikov. Termokondenzacijske elektrarne imajo zelo nizek izkoristek okoli 30-40%. Ravno zaradi nizke učinkovitosti obratovanje kondenzacijskih elektrarn na uvoženo gorivo ni ekonomsko smotrno. V večini primerov se velike kondenzacijske elektrarne imenujejo državne okrožne električne elektrarne (SDPP) in so zgrajene na območjih z velikimi zalogami nizkokakovostnega goriva, hkrati pa dobavljajo električno energijo porabnikom, ki se nahajajo na veliki oddaljenosti od elektrarn.

Kondenzacijska elektrarna(IES), termoparna turbinska elektrarna, katere namen je proizvodnja električne energije z uporabo kondenzacijske turbine. IES uporablja fosilna goriva: trdno gorivo, predvsem premog različne sorte v prašnem stanju, plin, kurilno olje itd. Toplota, ki se sprošča pri zgorevanju goriva, se v kotlovski enoti (uparjalniku) prenese na delovno tekočino, običajno vodno paro. IES, ki deluje na jedrsko gorivo, se imenuje jedrska elektrarna (NPP) ali kondenzacijske jedrske elektrarne (AKES). Toplotna energija vodna para se v kondenzacijski turbini pretvarja v mehansko energijo, ta pa v električnem generatorju v električna energija. Para, ki se izčrpa v turbini, se kondenzira, kondenzat pare črpajo najprej kondenzne črpalke in nato dovodne črpalke v parni kotel (kotlovna enota, generator pare). Na ta način se ustvari zaprta parno-vodna pot: parni kotel s pregrevalnikom - parovodi od kotla do turbine - turbina - kondenzator - kondenzne in dovodne črpalke - cevovodi. napajalna voda- parni kotel. Diagram tokokroga para-voda je glavni tehnološka shema parnoturbinsko elektrarno in se imenuje toplotni krog IES.

Kondenzacija izpušne pare zahteva veliko količino hladilne vode s temperaturo 10-20 °C(približno 10 m 3 /sek za turbine z močjo 300 MW). IES so glavni vir električne energije v ZSSR in večini industrijskih držav sveta; CES v ZSSR predstavlja 2/3 skupne zmogljivosti vseh termoelektrarn v državi. IES, ki deluje v elektroenergetskih sistemih Sovjetska zveza, imenovan tudi GRES .

Prve CPP, opremljene s parnimi stroji, so se pojavile v 80. letih. 19. stoletje V začetku 20. stol. IES so začeli opremljati parne turbine. Leta 1913 je bila v Rusiji zmogljivost vseh CPP 1,1 Gvt. Gradnja velikih termoelektrarn (GRES) se je začela po načrtih GOELRO ; Kashirska GRES in Elektrarna Shatura njih. V. I. Lenin je bil prvorojenec elektrifikacije ZSSR. Leta 1972 je bila zmogljivost CPP v ZSSR že 95 Gvt. Povečanje električne energije v IES ZSSR je bilo približno 8 GW na leto. Povečala se je tudi enotska zmogljivost CPP in na njih nameščenih enot. Zmogljivost največjih CPP je do leta 1973 dosegla 2,4-2,5 Gvt. Projektirane in izdelane so CPP z zmogljivostjo 4-5 GW(glej tabelo). V letih 1967-68 so bile na Nazarovskaya in Slavyanskaya GRES nameščene prve parne turbine z zmogljivostjo 500 in 800. MW Ustvaril (1973) turbo enote z eno gredjo z zmogljivostjo 1200 MW V tujini največje turbinske enote (dvojne gredi) z zmogljivostjo 1300 MW nameščen (1972-73) na Cumberland IES (ZDA).

Osnovne tehnične in ekonomske zahteve za IES - visoka zanesljivost, manevriranje in učinkovitost. Zahtevo po visoki zanesljivosti in okretnosti določa dejstvo, da se električna energija, ki jo proizvede IES, porabi takoj, tj. IES mora proizvesti toliko električne energije, kot jo potrebujejo njeni porabniki. v tem trenutku.

Stroškovna učinkovitost gradnje in delovanja IES je določena s posebnimi kapitalskimi naložbami (110-150 rubljev na nameščeno kW), strošek električne energije (0,2-0,7 kop./kW× h), splošni kazalnik - specifični ocenjeni stroški (0,5-1,0 kop./kW× h). Ti kazalniki so odvisni od moči IES in njegovih enot, vrste in stroškov goriva, načinov delovanja in učinkovitosti procesa pretvorbe energije ter lokacije elektrarne. Stroški goriva običajno predstavljajo več kot polovico stroškov proizvedene električne energije. Zato za IES veljajo zlasti visoke zahteve glede toplotne učinkovitosti, tj stroški na enoto toplota in gorivo, visoka učinkovitost.

Pretvorba energije pri IES poteka na podlagi Rankinovega termodinamičnega cikla, v katerem se toplota dovaja vodi in vodni pari v kotlu, toplota pa se odvaja s hladilno vodo v kondenzatorju turbine pri stalen pritisk, delo pare v turbini in povečanje tlaka vode v črpalkah pa je konstantno entropija.

Skupna učinkovitost sodobnega IES je 35-42% in je določena z učinkovitostjo izboljšanega termodinamičnega Rankinovega cikla (0,5-0,55), notranjim relativnim izkoristkom turbine (0,8-0,9), mehanskim izkoristkom turbine ( 0,98-0.99), električni izkoristek generator (0,98-0,99), učinkovitost cevovoda para in voda (0,97-0,99), izkoristek kotla (0,9-0,94).

Povečanje učinkovitosti CES se doseže predvsem s povečanjem začetnih parametrov (začetnega tlaka in temperature) vodne pare, izboljšanjem termodinamičnega cikla, in sicer z uporabo vmesno pregrevanje parno in regenerativno ogrevanje kondenzata in napajalne vode s paro iz turbinskih odvzemov. Pri IES je zaradi tehničnih in ekonomskih razlogov začetni tlak pare podkritičen 13-14, 16-17 ali nadkritičen 24- 25 Mn/m 2, začetna temperatura sveža para, pa tudi po vmesnem pregrevanju 540-570 °C. V ZSSR in v tujini so bile ustvarjene pilotne industrijske naprave z začetnimi parametri pare 30-35. Mn/m 2 pri 600-650 °C. Vmesno pregrevanje pare se običajno uporablja enostopenjsko, pri nekaterih tujih CPP s superkritičnim tlakom pa gre za dvostopenjski proces. Število regenerativnih odvzemov pare 7-9, končna temperatura ogrevanja napajalne vode 260-300 °C. Končni tlak izpušne pare v kondenzatorju turbine 0,003-0,005 Mn/m 2 .

Del proizvedene električne energije porabi pomožna oprema IES (črpalke, ventilatorji, mlini za premog itd.). Poraba električne energije za lastne potrebe elektrarne na premog je do 7 %, elektrarne na plin in olje pa do 5 %. To pomeni, da del – približno polovico energije za lastne potrebe porabimo za pogon dovodnih črpalk. Velike CPP uporabljajo pogon parne turbine; Hkrati se zmanjša poraba električne energije za lastne potrebe. Obstajata bruto učinkovitost IES (brez upoštevanja izdatkov za lastne potrebe) in neto učinkovitost IES (vključno z izdatki za lastne potrebe). Energetski kazalnik učinkovitosti je tudi specifična (na enoto električne energije) poraba toplote in ekvivalentnega goriva s kurilno vrednostjo 29,3 MJ/kg (7000 kcal/kg), enako za IES 8.8 - 10,2 MJ/kW× h (2100 - 2450 kcal/kW× h) in 300-350 g/kw× h. Povečanje učinkovitosti, ekonomičnosti porabe goriva in zmanjšanje komponente goriva v obratovalnih stroških običajno spremljajo višji stroški opreme in povečane kapitalske naložbe. Izbira opreme IES, parametrov pare in vode, temperature kotlovskih dimnih plinov ipd. je narejena na podlagi tehnično-ekonomskih izračunov, pri čemer so upoštevani tako kapitalski vložki kot obratovalni stroški (kalkulacijski stroški).

Glavna oprema IES (kotlovne in turbinske enote) se nahaja v glavni stavbi, kotli in enota za pripravo prahu (pri IES, ki gorijo na primer premog v obliki prahu) - v kotlovskem oddelku, turbinskih enotah in njihovih pomožna oprema- V strojnica elektrarne. Pri CPP je vgrajen predvsem en kotel na turbino. Oblika kotla s turbinsko enoto in njihovo pomožno opremo ločen del- monoblok elektrarna. Za turbine z močjo 150-1200 MW potrebni so kotli z zmogljivostjo 500-3600 m/h par. Prej so državne elektrarne uporabljale dva kotla na turbino, to je dvojne bloke (glej. Bloška termoelektrarna ). Na IES brez vmesnega pregrevanja pare s turbinskimi enotami z zmogljivostjo 100 MW in v manjši meri v ZSSR je bila uporabljena neblokovna centralizirana shema, v kateri se para iz 113 kotlov preusmeri v skupni parni vod in iz njega razdeli med turbine. Dimenzije glavne zgradbe so določene z opremo, ki je v njej nameščena, in se gibljejo od 30 do 100 dolžin na enoto, odvisno od njene moči. m,širina od 70 do 100 m. Višina strojnice je približno 30 m, kotlovnica - 50 m in več. Stroškovna učinkovitost postavitve glavne stavbe je približno ocenjena s specifično kubično zmogljivostjo, ki je enaka približno 0,7-0,8 pri elektrarni na premog v prahu. m 3 / kW, in na plin in olje - približno 0,6-0,7 m 3 / sq. Del pomožne opreme kotlovnice (odimovniki, puhala, zbiralniki pepela, odpraševalni cikloni in odpraševalni separatorji sistema za pripravo prahu) so nameščeni zunaj objekta, na na prostem.

V toplem podnebju (na primer na Kavkazu, v Srednji Aziji, na jugu ZDA itd.), Če ni večjih padavin, prašnih neviht itd., CPP, zlasti elektrarne na plinsko olje, uporabljajo odprto postavitev opreme. Hkrati so nad kotli nameščeni nadstreški, turbinske enote pa so zaščitene s svetlobnimi zavetji; pomožna oprema turbinske enote je nameščena v zaprtem kondenzacijskem prostoru. Specifična kubična zmogljivost glavne stavbe CPP z odprto postavitvijo se zmanjša na 0,2-0,3 m 3 / kW, kar zniža stroške gradnje CPP. V prostorih elektrarne so nameščeni mostni žerjavi in ​​drugi dvižni mehanizmi za montažo in popravila energetska oprema.

CES so zgrajeni neposredno ob vodnih virih (reka, jezero, morje); Pogosto se ob CPP ustvari ribnik-akumulator. Poleg glavne stavbe se na ozemlju IES nahajajo objekti in naprave oskrba s tehnično vodo in kemična obdelava vode, ekonomičnost porabe goriva, električni transformatorji, razdelilne naprave, laboratoriji in delavnice, skladišča materiala, pisarniških prostorov za osebje, ki servisira IES. Gorivo se običajno dobavlja na območje CPP po železnici. d. kompozicije. Pepel in žlindra iz zgorevalna komora zbiralniki pepela pa se odstranijo hidravlično. Na ozemlju IES se polagajo železnice. d. načine in avtoceste, naredi zaključke električni vodi, inženirske zemeljske in podzemne komunikacije. Območje ozemlja, ki ga zasedajo strukture CPP, je odvisno od zmogljivosti elektrarne, vrste goriva in drugih pogojev 25-70 ha.

Velike elektrarne na premog v prahu v ZSSR servisira osebje v višini 1 osebe. za vsake 3 MW zmogljivost (približno 1000 ljudi na CPP s kapaciteto 3000 MW); Poleg tega je potrebno vzdrževalno osebje.

Moč, ki jo dobavlja IES, je omejena z viri vode in goriva, pa tudi z zahtevami varstva okolja: zagotavljanje normalne čistosti zraka in vodnih bazenov. Emisija s produkti zgorevanja goriva trdni delci v zrak na območju delovanja CES je omejena z vgradnjo naprednih zbiralnikov pepela (elektrofiltri z izkoristkom okoli 99%). Preostale nečistoče, žveplove in dušikove okside se razpršijo z gradnjo visoke dimniki za odvajanje škodljivih primesi v višje plasti ozračja. Dimniki do 300 višine m in več so zgrajene iz armiranega betona ali s 3-4 kovinskimi debli znotraj armiranobetonske lupine ali splošne kovinski okvir.

Upravljanje številne raznolike opreme IES je možno le na podlagi celovite avtomatizacije proizvodnih procesov. Sodobne kondenzacijske turbine so popolnoma avtomatizirane. Kotlovska enota avtomatizira nadzor procesov zgorevanja goriva, dovajanje kotlovske enote z vodo, vzdrževanje temperature pregrete pare itd. Izvaja se celovita avtomatizacija drugih procesov IES, vključno z vzdrževanjem določenih načinov delovanja, zagonom in zaustavitvijo enot, zaščito opreme med nenormalne in izredne razmere. V ta namen se v krmilnem sistemu velikih CPP v ZSSR in v tujini uporabljajo digitalni ali redkeje analogni krmilni elektronski računalniki.

Največje kondenzacijske elektrarne na svetu

Ime elektrarne	Leto izstrelitve	Električna energija GW
			končano (projekt)
Pridneprovskaya (ZSSR)
Zmijevska (ZSSR)
Burshtynskaya (ZSSR)
Konakovska (ZSSR)
Krivoroška št. 2 (ZSSR)
Novočerkask (ZSSR)
Zainska (ZSSR)
Karmanovskaya (ZSSR)
Kostroma (ZSSR)
Zaporožje (ZSSR)
Syrdarya (ZSSR)
Paradise (ZDA)
Cumberland (ZDA)
Ferrybridge S (UK)
Drex (UK)
Le Havre (Francija)
Porscheville B (Francija)
Frimmeredorf-P (Nemčija)
Spezia (Italija)

Lit.: Geltman A. E., Budnyatsky D. M., Apatovsky L. E., Blokovne kondenzacijske elektrarne visoka moč, M.-L., 1964; Ryzhkin V. Ya., Termoelektrarne, M.-L., 1967; Schroeder K., Termoelektrarne velika moč, pas iz nemščine, letnik 1-3, M.-L., 1960-64: Skrotzki B.-G., Vopat V.-A., Tehnologija in ekonomika termoelektrarn, prev. iz angleščine, M.-L., 1963.

Velika sovjetska enciklopedija M.: "Sovjetska enciklopedija", 1969-1978

KONDENZACIJSKA ELEKTRARNA (CPP), termoparna turbinska elektrarna, namen
ki je proizvodnja električne energije. porabo energije kondenzacija
turbine IES uporablja fosilna goriva:
trdno gorivo, predvsem premog različnih vrst v prahu,
plin, kurilno olje itd. Toplota, ki se sprošča pri zgorevanju goriva, se prenaša na
kotlovska enota (generator pare) na delovno tekočino, običajno vodno paro.
IES, ki deluje na jedrsko gorivo, se imenuje jedrska elektrarna
(jedrska elektrarna)
ali kondenzacijske jedrske elektrarne (AKPP). Toplotna energija vodne pare se pretvori
v kondenzacijski turbini v mehansko energijo, ta pa v električno energijo.
generator - v električno energijo. Para, izpuščena v turbini, kondenzira,
parni kondenzat se črpa najprej s kondenzatom in nato z dovodom
črpalke v parni kotel (kotlovna enota, generator pare). to. nastaja
zaprta parovodna pot: parni kotel s pregrevalnikom - parovod
od kotla do turbine - turbina - kondenzator - kondenzne in dovodne črpalke - cevovodi
prehrana vodno-parni kotel je glavni. tehnološko
diagram parnoturbinske elektrarne in se imenuje toplotni diagram IES
(Slika 1).

Za kondenzacijo
izpušna para zahteva veliko količino hladilne vode pri temperaturi
10-20 0 C (pribl. 10 m 3/sek za turbine
300 MW ). IES so glavni vir električne energije
v ZSSR in večini industrij. države sveta; delež IES v ZSSR predstavlja 2/3
skupno moč vseh termoelektrarn v državi. IES, ki deluje v elektroenergetskih sistemih
Sovjetska zveza, imenovana tudi GRES.

Prvi IES,
opremljen s parnimi stroji, se je pojavil v 80. letih. 19. stoletje Na začetku 20. stoletje
IES so začeli opremljati s parnimi turbinami. Leta 1913 je v Rusiji zmogljivost vseh CPP
je bil 1.1 Gvt. Gradnja velikih termoelektrarn (GRES) se je začela l
po načrtu GOELRO; Kashirskaya GRES in Elektrarna Shatura
njih.
V. I. Lenin je bil prvorojenec elektrifikacije ZSSR. Leta 1972 je moč IES v
ZSSR je že dosegla 95 Gvt. Dobitek električne energije zmogljivost na IES ZSSR
znašal cca. 8 GW na leto. Povečala se je tudi enotska zmogljivost IES
in enote, nameščene na njih. Zmogljivost največjih CPP do leta 1973
dosegel 2,4-2,5 Gvt. CPP z zmogljivostjo
4-5 GW(glej tabelo). V letih 1967-68 na Nazarovskaya in Slavyanskaya GRES
postavljene prve parne turbine z zmogljivostjo 500 in 800 MW Nastajajo
(1973) turbo enote z eno gredjo z zmogljivostjo 1200 MW V tujini
največje turbinske enote (dvodvorske) z zmogljivostjo 1300 MW so nameščeni
(1972-73) na IES Cumberland (ZDA).

Osnovno tehnične in ekonomske
Zahteve za IES so visoka zanesljivost, manevriranje in učinkovitost. Zahteva
visoka zanesljivost in manevriranje je posledica dejstva, da proizvedeni
IES porabi električno energijo takoj, tj. e. IES mora proizvajati
toliko električne energije, kot jo trenutno potrebujejo njeni porabniki.

Varčno
gradnjo in obratovanje IES določajo konkretne kapitalske naložbe
(110-150 rubljev na nameščeno kW), strošek električne energije
(0,2-0,7 kop./kWh), splošni kazalnik - specifični izračunani
stroški (0,5-1,0 kopecks/kWh). Ti kazalniki so odvisni od moči
IES in njene enote, vrsta in cena goriva, načini delovanja in učinkovitost procesa
pretvorbo energije, pa tudi lokacijo elektrarne. Stroški
Stroški goriva običajno predstavljajo več kot polovico stroškov proizvedene električne energije.
Zato za IES veljajo zlasti visoke zahteve glede toplotne učinkovitosti,
t.j. nizka specifična toplota in poraba goriva, visok izkoristek.

Pretvorba
energija pri IES se proizvaja na osnovi termodinam. Rankinov cikel, v katerem
dovajanje toplote vodi in pari v kotlu ter odvzem toplote s hladilno vodo
v kondenzatorskih turbinah se pojavljajo pri konstantnem tlaku in delu pare
v turbini in naraščajoči tlak vode v črpalkah - pri konstantnem entropija.

Splošna sodobna učinkovitost
IES -35-42% in določena je učinkovitost izboljšane termodinamike. cikel
Rankine (0,5-0,55), notranji. se nanaša na učinkovitost turbine (0,8-0,9), mehan. učinkovitost
turbine (0,98-0,99), el generator (0,98-0,99), učinkovitost cevovoda
para in voda (0,97-0,99), izkoristek kotla (0,9-0,94).

Povečanje
Učinkovitost IES je dosežena s pogl. prir. povečanje začetnih parametrov (začetni
tlak in temperatura) vodne pare, izboljšanje termodinam. cikel,
in sicer uporaba vmesnega pregrevanja pare in regenerativnega ogrevanja
kondenz in napajanje vodna para iz odvzemov turbin. Na IES na tehnično-ekonom.
baze uporabljajo začetni tlak pare do kritičnih 13-14, 16-17
ali superkritična 24- 25Mn/mg, začetna temperatura svežega
para, pa tudi po vmesnem pregrevanju 540-570 "C. V ZSSR in v tujini
nastala eksperimentalno-industrijska naprave z začetnimi parametri pare 30-35 Mn/m g pri
600-650 0 C. Vmesno pregrevanje s paro se običajno uporablja v eni stopnji,
pri nekaterih tujih IES superkritični. tlak - dvostopenjski. številka
regenerativno odvajanje pare 7-9, končna temp. vodo
260-300 0 C. Končni tlak izpušne pare v kondenzatorju
turbine 0,003-0,005 Mn/m 2 .

Del ustvarjenega
elektriko porablja pomožna naprava. IES oprema (črpalke, ventilatorji,
mlini za premog itd.). Poraba električne energije za lastne potrebe
elektrarna na premog je do 7%, plin in nafta - do 5%. pomeni,
del - približno polovica energije za lastne potrebe se porabi za pogon
prehrana črpalke Velike CPP uporabljajo pogon parne turbine; hkrati
porabo električne energije za lastno potrebe so zmanjšane. Obstaja bruto učinkovitost IES
(brez stroškov za lastne potrebe) in neto učinkovitost IES (vključno s stroški
na lastno potrebe). energija služijo tudi kazalniki, enakovredni učinkovitosti
specifična (na enoto električne energije) poraba toplote in standardnega goriva
s kalorično vrednostjo 29,3 MJ/kg(7000 kcal/kg), enako za
IES 8.8 - 10.2 MJ/kWh(2100 - 2450 kcal/kWh) in 300-350
g/kWh
Napredovanje
učinkovitost, ekonomičnost porabe goriva in zmanjšanje komponente goriva pri delovanju
odhodke običajno spremljajo naraščajoči stroški opreme in povečana kapitalska vlaganja.
Izbira opreme IES, parametrov pare in vode, temperature dimnih plinov
kotlovske enote ipd., se proizvajajo na podlagi tehničnih in ekonomskih. izračuni,
ob upoštevanju kapitalskih naložb in izkoriščanja. stroški (ocenjeni
stroški).

Osnovno opremo
IES (kotlovske in turbinske enote) so postavljene v pogl. telo (slika 2),
kotli in priprava prahu. namestitev (pri CPP, ki kurijo npr. premog v obliki
prah) - v kotlovnici, turbinskih enotah in njihovi pomožni opremi
- V strojnica elektrarne. Pri IES je določena premija. Avtor:
en kotel na turbino. Kotel s turbinsko enoto in njihova pomožna oprema. opremo
oblikujejo oddelek del je mo-blok elektrarne. Za turbine z močjo 150-1200
Potrebni so kotli z močjo 500-3600 MW t/h
par.
Prej so državne elektrarne uporabljale dva kotla na turbino, to je dvojne bloke (glej.
Blokiraj
termoelektrarna). Pri IES brez vmesnega pregrevanja pare
s turbinskimi enotami z zmogljivostjo 100 MW in manj v ZSSR so uporabljali neblok
centralizirana shema, v kateri se para iz kotlov preusmeri v skupno parno sobo
vod, iz njega pa se porazdeli med turbine. Dimenzije Ch. stanovanja
so določene glede na opremo, ki je v njej nameščena, in znašajo en blok,
odvisno od njegove moči, dolžine od 30 do 100 m, v širino
od 70 do 100 m. Višina strojnice pribl. 30 m, kurilnica
-50 m in več. Učinkovitost postavitve pogl. trupi so ocenjeni približno
specifična kubična prostornina enaka pribl. 0,7-0,8 m 3 / kW,
A
na plin in olje - cca. 0,6-0,7 m 3 / sq. Del pomožnega
oprema kotlovnice (odimovniki, puhala, zbiralniki pepela,
prašnih ciklonov in ločevalnikov prahu za sisteme za pripravo prahu).
zunaj stavbe, na prostem.

V pogojih
toplo podnebje (na primer na Kavkazu, v srednji Aziji, južni ZDA itd.), v odsotnosti
pomeni atm. padavine, prašne nevihte ipd., pri CPP, predvsem plinskih in naftnih obratih,
uporabite odprto postavitev opreme. Hkrati uredijo nad kotli
nadstreški in turbinske enote so zaščiteni s svetlobnimi zakloni; pomožni opremo
turbinske enote so nameščene v zaprti kondenzacijski sobi. Specifično
kubična prostornina pog. Ohišje IES z odprto postavitvijo se zmanjša na 0,2-0,3 m 3/kW,
Kaj
zmanjša stroške gradnje CPP. V prostorih elektrarne so postavljeni tlaki
žerjavi in ​​drugi dvižni mehanizmi za montažo in popravilo energetskih. opremo.

IES se gradi
neposredno ob vodnih virih (reka, jezero, morje); pogosto v bližini
s CPP se ustvarja ribnik-akumulacija. Na ozemlju IES, razen glavne stavbe,
postavljajo tehnične objekte in naprave. oskrba z vodo in kemična obdelava vode,
oskrba z gorivom, el transformatorji, stikalne naprave,
laboratoriji in delavnice, skladišča materiala, pisarniški prostori za
osebje, ki servisira IES. Gorivo se običajno dobavlja na ozemlje CPP
železnica skladbe. Pepel in žlindra se odstranita iz zgorevalne komore in zbiralnikov pepela
hidravlični način. Na ozemlju IES poteka polaganje železnice. poti in avtomobilov
ceste, gradite sklepe električni vodi, zemeljsko inženirstvo
in podzemne komunikacije. Območje ozemlja, ki ga zasedajo strukture CPP
je, odvisno od moči elektrarne, vrste goriva itd.
pogoji, 25-70 ha.

Velik premog v prahu
IES v ZSSR servisira osebje v višini 1 osebe. za vsako 3 MW
moč
(približno 1000 ljudi na CPP z močjo 3000 MW); poleg tega so potrebna popravila
osebje.

Power dep.
IES je omejen z viri vode in goriva ter zahtevami
varstvo narave; zagotavljanje normalne čistosti zraka. in vodni bazeni.
Emisija trdnih delcev v zrak v območju delovanja s produkti zgorevanja goriva
IES je omejen z vgradnjo naprednih zbiralnikov pepela (elektrofiltri
z učinkovitostjo pribl. 99 %). Preostale nečistoče, žveplove in dušikove okside razprši struktura
visoki dimniki za odstranjevanje škodljivih primesi v višje plasti ozračja.
Dimniki do 300 višine m in več jih je zgrajenih iz armiranega betona
ali s 3-4 kovinskimi. debla znotraj armiranobetonske lupine ali splošne
kovinski okvir.

Nadzor
številne z raznovrstno opremo IES možno le na podlagi celovitega
avtomatizacija proizvodnje in procesov. Moderno kompletne kondenzacijske turbine
avtomatizirano. Krmiljenje procesa je avtomatizirano v kotlovski enoti
zgorevanje goriva, oskrba kotla z vodo, vzdrževanje temperature pregrevanja
para itd. Izvedena je celovita avtomatizacija ostalih procesov IES,
vključno z vzdrževanjem določenih načinov delovanja, zagonom in zaustavitvijo enot,
zaščita opreme v nenormalnih in izrednih razmerah. V ta namen
v nadzornem sistemu na velikih CPP v ZSSR in v tujini se uporabljajo digitalni,
manj pogosto analogni, elektronski nadzorni računalniki.

Ministrstvo za izobraževanje in znanost Ruske federacije

Državna izobraževalna ustanova

Višja strokovna izobrazba

VLADIMIR DRŽAVNA UNIVERZA

Poimenovan po A.G. in N.G. Stoletovi

Katedra za elektrotehniko in energetiko

Računska in grafična dela

"Razvoj sheme distribucije električne energije za IES"

Delo končano:

st. gr. EEb-110

Belov A.M.

Preveril sem delo:

Chebryakova Yu.S.

Vladimir 2012

1. Uvod

Namen in prednosti ES

Tehnološki diagram ES

Glavna oprema ES in njen namen

Primeri največjih ES Ruske federacije

Vpliv ES na okolju

Izbira blokovnega diagrama ES

Izbira glavne opreme

3.1. Izbira generatorjev

3.2. Izbira komunikacijskih transformatorjev

3.3. Izbira pomožnih transformatorjev

3.4. Izbira stikal in ločilnikov

Zaključek

4.1. Seznam izbrane opreme s parametri in simboli na diagramu

4.2. Prednosti in slabosti izbrane sheme napajanja

4.3. Shema napajanja v omrežju (format A3)

Seznam uporabljene literature

Uvod

1. Namen in prednosti IES

V termoelektrarnah se kemična energija zgorelega goriva v kotlu pretvori v energijo vodne pare, ki poganja turbinski agregat (parna turbina povezana z generatorjem). Mehansko energijo vrtenja generator pretvarja v električno energijo. Gorivo za elektrarne je premog, šota, oljni skrilavec, pa tudi plin in kurilno olje. V domačem energetskem sektorju CPP predstavljajo več kot 60 % proizvodnje električne energije.

Glavne značilnosti IES so: oddaljenost od porabnikov električne energije, ki določa predvsem moč pri visokih in ultravisokih napetostih, in blokovni princip gradnje elektrarne. Moč sodobnih CPP je običajno takšna, da lahko vsaka od njih zagotovi električno energijo za veliko regijo države. Zato drugo ime za elektrarne te vrste - državno okrožje elektrarna(GRES).

Sodobni IES so opremljeni predvsem z močnostnimi enotami 200 - 800 MW. Uporaba velikih agregatov omogoča hitro povečanje zmogljivosti elektrarn, sprejemljive stroške električne energije in stroške instaliranega kilovata moči naprave.

Glavne tehnične in ekonomske zahteve za IES so visoka zanesljivost, manevriranje in učinkovitost. Zahteva po visoki zanesljivosti in manevrski sposobnosti je določena z dejstvom, da se električna energija, ki jo proizvede IES, porabi takoj, to pomeni, da mora IES proizvesti toliko električne energije, kot jo njeni porabniki potrebujejo v tem trenutku.

Največje izgube energije pri IES nastajajo v glavnem krogu para-voda, in sicer v kondenzatorju, kjer se odpadna para, ki še vedno vsebuje veliko količino toplote, porabljene pri nastajanju pare, vrača v krožno vodo. Toplota se s krožečo vodo odvaja v zbiralnike, tj. se izgubi. Te izgube v glavnem določajo učinkovitost elektrarne, ki tudi pri najsodobnejših CPP ne presega 40-42%.

Proizvedeno električno energijo elektrarna dobavlja na napetosti 110 - 750 kV in jo le del odbira za lastne potrebe preko transformatorja za lastne potrebe, ki je priključen na sponke generatorja. Generatorji in pospeševalni transformatorji so združeni v napajalne enote in priključeni na visokonapetostno stikalno napravo, ki je običajno odprta stikalna naprava (OSG).

Tehnološki diagram IES

Slika prikazuje poenostavljen shematski diagram napajalne enote IES.

T - gorivo; B - zrak; UG - izpušni plini; SHZ - žlindra in pepel; PC - parni kotel; PE - parni pregrelnik; PT - parna turbina; G - električni generator; K - kondenzator; KN - črpalka kondenzata; PN - dovodna črpalka.

Toplota, ki se sprosti pri zgorevanju goriva, se v kotlovski enoti (uparjalniku) prenese na delovno tekočino, običajno vodno paro. Toplotna energija vodne pare se v kondenzacijski turbini pretvori v mehansko energijo, slednja pa v električnem generatorju. Para, ki se izčrpa v turbini, se kondenzira, kondenzat pare črpajo najprej kondenzne črpalke in nato dovodne črpalke v parni kotel (kotlovna enota, generator pare). Na ta način nastane zaprta parovodna pot: parni kotel s pregrelnikom - parovodi od kotla do turbine - turbina - kondenzator - kondenzne in dovodne črpalke - cevovodi napajalne vode - parni kotel. Shema krogotoka para-voda je glavna tehnološka shema parnoturbinske elektrarne in se imenuje toplotna shema IES.

Glavna oprema IES in njen namen

Glavna oprema IES (kotlovske in turbinske enote) se nahaja v glavni stavbi, kotli in enota za pripravo prahu (pri IES, ki gorijo na primer premog v obliki prahu) - v kotlovnici, turbinskih enotah in njihovih pomožna oprema - v turbinski sobi elektrarne. Pri CPP je vgrajen predvsem en kotel na turbino. Kotel s turbinsko enoto in njihovo pomožno opremo tvori ločen del - monoblok elektrarno. Pri CPP brez vmesnega pregrevanja pare s turbinskimi enotami z zmogljivostjo 100 MW ali manj v ZSSR je bila uporabljena neblokovna centralizirana shema, v kateri se para iz 113 kotlov preusmeri v skupni parni vod in iz njega razdeli med turbine. . Dimenzije glavne zgradbe so določene z opremo, ki je v njej nameščena, in se gibljejo od 30 do 100 dolžin na enoto, odvisno od njene moči. m,širina od 70 do 100 m. Višina strojnice je približno 30 m, kotlovnica - 50 m in več.

Stroškovna učinkovitost postavitve glavne stavbe je približno ocenjena s specifično kubično zmogljivostjo, ki je enaka približno 0,7-0,8 pri elektrarni na premog v prahu. m 3 /kW, in na plin in olje - približno 0,6 - 0,7 m 3 /kW Del pomožne opreme kotlovnice (dimovodniki, puhala, zbiralniki pepela, prašni cikloni in odpraševalni separatorji sistema za pripravo prahu) so nameščeni zunaj objekta, na prostem.

CPP se gradijo neposredno ob vodnih virih. Na ozemlju IES so poleg glavne zgradbe objekti in naprave za oskrbo s tehnično vodo in kemično čiščenje vode, objekti za gorivo, električni transformatorji, razdelilne naprave, laboratoriji in delavnice, skladišča materiala, pisarniški prostori za osebje, ki servisira IES. Gorivo se običajno dobavlja na območje CPP po železnici. d. kompozicije. Pepel in žlindra iz kurišča in zbiralnikov pepela se odstranjujeta hidravlično.

Primeri največjih IES v Ruski federaciji

Ime elektrarne		Električna energija MW	Vrsta goriva
Surgutskaya GRES-1			Povezan plin, gorivo za plinske turbine
Kostromskaya GRES			Zemeljski plin, kurilno olje
Surgutskaya GRES-2			Odcejeno pripadajoči plin
Reftinskaya GRES			Ekibastuz premog
Ryazanskaya GRES			Rjavi premog, plin, kurilno olje
Permskaya GRES			Zemeljski plin
Državna okrožna elektrarna Stavropol			Zemeljski plin, kurilno olje
Konakovskaya GRES			Zemeljski plin

Največje CPP imajo trenutno moč do 4 milijone kW. Gradijo se elektrarne z močjo 4 - 6,4 milijona kW z agregati moči 500 in 800 MW. Največja moč IES je določena z vodooskrbnimi pogoji in vplivom izpustov obrata na okolje.

Vpliv IES na okolje

Sodobni CES zelo aktivno vplivajo na okolje: ozračje, hidrosfero in litosfero. Vpliv na ozračje se kaže v veliki porabi kisika zraka za zgorevanje goriva in izpustu znatne količine produktov zgorevanja. To so plinasti oksidi ogljika, žvepla in dušika. Elektrofiltrski pepel, ki prehaja skozi zbiralnike pepela, onesnažuje zrak. Najmanjša onesnaženost zraka je opažena pri izgorevanju plina, največja pa pri izgorevanju trdnih goriv z nizko kalorično vrednostjo in visoko vsebnostjo pepela. Upoštevati je treba tudi velike izgube toplote v ozračje, pa tudi elektromagnetna polja, ki jih ustvarjajo električne instalacije visoke in ultra visoke napetosti.

IES v velikih količinah onesnažuje hidrosfero toplo vodo, izpuščenih iz kondenzatorjev turbin, pa tudi industrijske odpadne vode, čeprav so podvržene temeljitemu čiščenju.

Za litosfero se vpliv CES ne kaže le v tem, da se za delovanje postaje črpajo velike mase goriva, zemljišča odtujujejo in pozidajo, temveč tudi v tem, da je za delovanje postaje potrebno veliko prostora. zakop velikih mas pepela in žlindre (pri zgorevanju trdnih goriv).

Vpliv IES na okolje je izjemno velik. Na primer, obseg toplotnega onesnaženja vode in zraka je mogoče oceniti po dejstvu, da se približno 60% toplote, pridobljene v kotlu, ko zgori celotna masa goriva, izgubi zunaj postaje. Glede na obseg proizvodnje električne energije v CPP in količino porabljenega goriva lahko domnevamo, da lahko vplivajo na podnebje velikih območij države. Hkrati se rešuje problem recikliranja dela toplotnih emisij z ogrevanjem rastlinjakov in ustvarjanjem ogrevanih ribnikov. Pepel in žlindra se uporabljata pri proizvodnji gradbenih materialov itd.

1. Izbira blokovnega diagrama kes

Strukturni električni diagram je odvisna od sestave opreme (število generatorjev, transformatorjev), razporeditve generatorjev in obremenitve med stikališči (stikališči) različnih napetosti in povezave med temi stikališči.

Slika prikazuje blokovno shemo elektrarne s prednostno distribucijo električne energije na visoki napetosti (VN). Odsotnost potrošnikov v bližini takšne elektrarne omogoča opustitev GRU. Za sheme napajanja IES je značilna blokovna povezava generatorjev s transformatorji. Vsi generatorji so povezani v bloke s povečevalnimi transformatorji.

Električna energija se napaja na visoki in srednji napetosti, komunikacija med stikalnima napravama pa poteka preko komunikacijskega avtotransformatorja.

1. Izbira glavne opreme

   Izbira generatorjev

Po navodilih je instalirana moč elektrarne 1500 MW

generator	Nazivna hitrost	Nazivna moč (navidezna)	Nazivna napetost		Nazivni tok	Diagram povezave navitja
	3000 vrt./min
	3000 vrt./min

Izberem dva generatorja z močjo po 500 MW: TGB-500-2У3

Serija TGV vključuje turbogeneratorje z močjo 200, 300 in 500 MW. Ohišje statorja je cilindrično, varjeno, plinotesno. Ohišje statorja turbogeneratorja z močjo 500 MW je sestavljeno iz treh delov - osrednjega in dveh škatel, pritrjenih na konce. Ohišje statorja je napolnjeno z vodikom pod pritiskom.

Statorsko jedro je sestavljeno na vzdolžne prizme. Za zmanjšanje vibracij je notranje ohišje nameščeno v ohišju statorja na listnatih vzmeteh, ki so nameščene v več vrstah vzdolž dolžine stroja. Jedro je sestavljeno iz ločenih paketov, ločenih z obročastimi radialnimi kanali.

Jedro je stisnjeno na mesto z masivnimi tlačnimi prirobnicami iz nemagnetnega jekla.

Navitje statorja je trifazno, dvoslojno, paličasto, s skrajšanim korakom. Sprednji deli navitja so košarastega tipa.

Neposredno plinsko hlajene palice za navijanje imajo prezračevalne kanale, ki jih tvorijo izolirane nemagnetne jeklene cevi.

Vodno hlajene navijalne palice so sestavljene iz polnih in votlih bakrenih vodnikov. Izolacija palice je termoreaktivna tipa VES-2.

Rotor je izdelan iz visokokakovostnega jekla. Cev rotorja ima radialne utore z vzporednimi stenami. Plinsko hlajeno navitje rotorja je izdelano iz bakrenih trakov posebnega profila. Turbogeneratorja z močjo 200 in 300 MW uporabljata enostopenjski centrifugalni kompresor, nameščen na gredi rotorja.

Za turbogenerator z močjo 500 MW je sprejeto neposredno vodno hlajenje navitja rotorja, izdelanega iz pravokotnih bakrenih vodnikov z okroglo notranjo luknjo. Voda vstopa skozi konec rotorja. Z vodo se hladijo tudi tokovod in delno drsni obroči.

Vezalni obroči za pritrditev čelnih delov navitja rotorja so neposredno nameščeni na cev rotorja in pritrjeni s ključem za zobate obroče.

Izbira komunikacijskih transformatorjev

Določena je moč transformatorja

kjer je S tr - moč transformatorja S g - moč generatorja; 5 % energije porabimo za lastne potrebe.

Jalova moč generatorjev:

Q g =P g tgφ=5000,62=310MVar

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

Q sn =P sn tgφ=250,62=15,5MVar

P n =P g 0,02=5000,02=10MVA

Q n =P n tgφ=100,62=6,2MVar

Izberemo dva transformatorja TC-630000\500 - U1

Trifazni oljni dvonavitni transformatorji serije TDTs(Ts) z zmogljivostjo 25.000; 400.000 in 630.000 kVA napetostnega razreda 500 kV so namenjeni za stacionarno delovanje v zunanji postavitvi in ​​so namenjeni za dolgotrajno delovanje z nazivno obremenitvijo v bloku z generatorjem. U - za delo na območjih z zmerno podnebje, namestitvena kategorija 1 (na prostem).

Izberite transformator TNTs-630000\220-U1

Izbira pomožnih transformatorjev

Moč transformatorja se določi:

Izbira transformatorjev TRDNS 63000/35

Transformator 3 faze. P - Prisotnost razcepljenega navitja nizka napetost. D – prisilno kroženje zraka in naravno kroženje olja. Dvojno navijanje. N - prisotnost sistema za regulacijo napetosti. C – za pomožne sisteme elektrarn. Nazivna moč, 63000 kV * A. Napetostni razred navitja HV, 35 kV.

Izbira stikal in ločilnikov

Pri izbiri stikal se upošteva obratovalna napetost. In tudi tok, pri katerem mora stikalo delovati. V tem primeru je treba upoštevati prekinitveni tok. Stikalo mora zagotoviti pravočasno zaustavitev opreme v sili. Nazivni tok je določen z:

Odklopnike izberemo podobno kot stikala.

Vrsta stikala (odklopnik)	Nominalno napetost, kV	Nominalno	Nazivni prekinitveni tok, 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

1. Glavno vezje mora biti zasnovano na podlagi možnosti izhodne moči brez omejitev v običajnem, popravilu in zasilni načini, ki temelji na upoštevanju dovoljenih tokov kratkega stika, ohranjanju statične in dinamične stabilnosti.

2. Pri IES z enotami z zmogljivostjo 300 MW ali več, poškodba ali okvara katerega koli stikala, razen ShSV in SV v glavni diagram ne sme povzročiti zaustavitve več kot ene enote. Če je SSV ali SV poškodovan, je dovoljena izguba največ dveh blokov in dveh vodov, če je ohranjena stabilnost elektroenergetskega sistema.

3. Onemogočanje medsistemskih komunikacijskih daljnovodov je treba izvesti z največ dvema stikaloma, bloki AT in TSN pa z največ tremi.

4. Popravilo odklopnika mora biti možno brez prekinitve povezave.

5. Tokokrogi visokonapetostnih stikalnih naprav morajo predvidevati možnost razdelitve postaje na dva neodvisna dela, da se omejijo kratkostični tokovi. delitev mora biti stacionarna ali avtomatska (AFM).

6. Pri napajanju iz ene stikalne naprave z dvema zagonsko-podpornima transformatorjema, s.n. Izključiti je treba možnost izgube obeh transformatorjev, če je katero koli stikalo poškodovano ali odpovedano.

a) Sheme enot IES in NEK

1. Stikala za napetost generatorja so običajno odsotna (monoblok)

Zahteve:

1. Dostava električne energije in komunikacija z elektroenergetskim sistemom morata potekati na vsaj dveh visokonapetostnih nivojih, ki se praviloma razlikujeta za eno stopnjo 110/330; 220/500; 330/750; 500/1150.

2. Moč državne daljinske elektrarne in enotska zmogljivost največje enote ne sme presegati 10 % inštalirana zmogljivost elektroenergetskih sistemov za preprečevanje sistemske nesreče v primeru nesreče na državni daljinski elektrarni.

3. Na nižjem napetostnem nivoju je treba zagotoviti napajanje lokalnih in bližnjih porabnikov (do 25 - 30% skupne moči).

4. V RHE mora biti zagotovljena avtotransformatorska povezava med dvema napetostoma za komunikacijo z elektroenergetskim sistemom, število AT mora biti najmanj dva v 3-fazni izvedbi ali ena s faznim. oblikovanje, vendar z rezervno fazo.

5. Razviti je treba visoko zanesljivo shemo napajanja SN, ki omogoča preusmeritev postaje iz nič iz elektroenergetskega sistema ali neenotnih termoelektrarn ali hidroelektrarn.

Shema IES (6 x 800) MW

Generatorska vezja in močnostni transformatorji

pri termoelektrarnah na elektro blokih. Art. GRES