Производство электроэнергии на ТЭС

Рабочие процессы пара в турбинах с противодавлением или регулируемыми отборами качественно не отличаются от процессов в турбинах КЭС. Однако на установках с противодавлением рабочий процесс может заканчиваться на i, S-диаграмме до пограничной кривой (в области слабоперегретого пара). Начальные параметры пара на установках ТЭЦ принимаются обычно такими же, что и на конденсационных, но если на КЭС при начальном давлении 12,7 МПа всегда применяется цикл с промежуточным перегревом пара, то на ТЭЦ такой цикл при этом значении р₀ применен только на установках мощностью 180 МВт (с теплофикационными турбинами типа Т-130-180) и при более высоком давлении р₀=23,5 МПа на установках мощностью 250 МВт (с теплофикационными турбинами типа Т-250-240).

1.5. Технологическая схема  паротурбинной ТЭС

Упрощенная технологическая схема паротурбинной электростанции работающей на твердом топливе, показана на рис. 1.6.

Топливо в вагонах, пройдя весы, поступает  в разгрузочное устройство 2, из которого транспортными механизмами направляется на угольный склад 3 или в бункера котельной. Уголь проходит через дробильную установку 4, где измельчается до нужных размеров.

Транспортерами дробленый уголь  подается в бункера сырого угля 5, из которых поступает в мельницы 6. Угольная пыль из мельниц мельничным вентилятором 7 подается в топку 8 парогенератора. Образовавшиеся в результате сжигания пыли продукты сгорания омывают поверхности нагрева парогенератора (испарительные поверхности 9, пароперегреватель 10, водяной экономайзер 11, воздухоподогреватель 12). После золоуловителя 13 уходящие газы дымососами 14 удаляются в атмосферу через дымовую трубу 15. Воздух, необходимый для горения, подается в топочную камеру 8 вентилятором 16 через воздухоподогреватель 12. Из топочной камеры шлаки и осажденная в золоуловителе зола отводятся при помощи воды по каналам в установку 17 для перекачки гидрозоловой смеси и далее на золовые отвалы. Перегретый пар из парогенератора по главному паропроводу подводится к турбине 18. Конденсат турбины из конденсатора 19 насосами 20 через систему подогревателей низкого давления 21 подается в деаэратор 22, служащий для удаления газов из питательной воды. Вода после дегазации питательными насосами 23 через подогреватели высокого давления 24 и водяной экономайзер подается в барабан парогенератора.

Потери пара и конденсата на электростанции и у внешних потребителей тепла восполняются добавочной химически очищенной водой, подаваемой насосами 25 через водоочистительные аппараты 26 в деаэратор. Пар из отбора турбины подводится к подогревательной установке 29, из которой подогретая вода отводится к потребителям.

Часть пара из отбора турбины непосредственно  направляется к потребителям. Вода для охлаждения отработавшего пара в конденсаторах турбин подается циркуляционными насосами 27 из канала 28, куда она поступает из реки или пруда. Машинный зал и котельная оборудованы мостовыми электрическими кранами 30, служащими для монтажа и ремонта оборудования.

Электрическая энергия от генератора 31 отводится к внешним потребителям через главное распределительное  устройство 32 и повысительную подстанцию, а к внутристанционным установкам (электродвигатели вспомогательных механизмов и т. п.) – через распределительное устройство собственных нужд.

1.6. Основные требования  к ТЭС

Основное требование к ТЭС –  надежность, т.е. бесперебойное производство электрической энергии в соответствии со спросом потребителей и диспетчерским графиком нагрузки. Для удовлетворения быстропеременных нагрузок энергоблоки должны обладать маневренностью, т.е. способностью быстрейшего набора и снятия нагрузки, быстрого пуска из нерабочего состояния и остановки при сохранении надежности и долговечности. Согласно ПТЭ ТЭС частота электрического тока должна равняться 50 Гц с отклонениями не более ± 0,1 Гц.

Под надежностью понимают свойство машины (системы) выполнять функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени. Для ТЭС требование надежности особенно важно, так как электроэнергия не запасается на складах, а потребляется полностью. Таким образом, ТЭС должна надежно производить электроэнергию в количестве, запрашиваемом в данный момент потребителями.

Высокая надежность закладывается  во всех элементах ТЭС и на линиях коммуникации, так как вероятность  возникновения неисправностей не исключена, то надежное электроснабжение обеспечивается резервными агрегатами и энергоблоками.

Теплоснабжение потребителей должно быть бесперебойным, особенно промпредприятий (нефтезаводы и др.).

Надежность работы агрегата или  энергоблока характеризуют коэффициентом  готовности p

,       (1.2)

где – время нахождения агрегата в состоянии готовности ( и – время работы и резерва); – продолжительность аварии.

В соответствии с (1.2) коэффициент аварийности q (ненадежности) равен

.     (1.3)

Значения p и q определяют за год или более длительный период. Значение p оценивает надежность работы оборудования ТЭС и систем энергоснабжения.

Второе требование к ТЭС –  экономичность, определяется приведенными затратами З.

,     (1.4)

где К – капитальные затраты (вложения); И – эксплуатационные (расчетные) затраты; Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, Е_н = 0,12 в энергетике.

Если капиталовложения осуществляют в разные сроки, а эксплуатационные (текущие) затраты изменяются во времени, то затраты более поздних лет  приводят к текущему моменту коэффициентом приведения:

,      (1.5)

где t – период времени приведения, год; – нормативный коэффициент приведения разновременных затрат .

При сравнении выбирают вариант  с меньшими затратами.

Эксплуатационные затраты, в рублях, равны

; (1.6)

где – постоянные ежегодные издержки производства; – затраты на топливо, составляют более .

, (1.7)

где – сумма амортизационных отчислений (на реновацию и капитальный ремонт); – затраты на ремонт, заработную плату, прочие расходы.

Общая экономическая эффективность капитальных вложений, характеризуется показателем , лет ^–1

,      (1.8)

где И₁, И₂ – ежегодные издержки (затраты) производства (себестоимость годового отпуска энергии в количестве, одинаковом до и после осуществления капиталовложений).

Срок окупаемости капиталовложений, лет

. (1.9)

Сравниваемые варианты должны быть энергетически сопоставимы, т.е. ТЭС  в различных вариантах должны отпускать одинаковое количество электрической  и тепловой энергии, а также иметь  равную надежность. Последнее обусловливает дополнительные К и И в вариантах.

Третье требование к ТЭС (важнейшее) – охрана окружающей среды, воздушных  и водных бассейнов.