Tehnoloogiline protsess lähteaine (kütuse) muundamiseks lõpptoode(elekter) kajastub elektrijaamade tehnoloogilistel skeemidel.

Söel töötava soojuselektrijaama tehnoloogiline skeem , on näidatud joonisel 3.4. See on omavahel ühendatud radade ja süsteemide kompleks: tolmu ettevalmistamise süsteem; kütuse etteande- ja süütesüsteem (kütuse tee); räbu ja tuha eemaldamise süsteem; gaasi-õhu tee; auru-veeteede süsteem, sealhulgas auruveekatel ja turbiin; süsteem täiendava vee ettevalmistamiseks ja tarnimiseks toiteveekadude täiendamiseks; aurujahutust tagav tehniline veevarustussüsteem; võrgu veeküttesüsteem; elektrisüsteem, sealhulgas sünkroongeneraator, astmeline trafo, kõrgepinge jaotusseade jne.

Allpool on antud lühikirjeldus soojuselektrijaama tehnoloogilise skeemi põhisüsteemid ja teed kivisöe soojuselektrijaama näitel.

Riis. 3.3. Tolmsöeelektrijaama tehnoloogiline skeem

1. Tolmu ettevalmistamise süsteem. Kütuse tee. Tahkekütus tarnitakse raudteel spetsiaalsetes gondelvagunites. 1 (vt joonis 3.4). Söega gondlid kaalutakse raudteekaaludel. IN talveaeg söega gondlid juhitakse läbi sulatuskasvuhoone, milles gondelvagunite seinu soojendatakse kuumutatud õhuga. Järgmisena lükatakse gondlivagun mahalaadimisseadmesse – autokallurisse 2 , milles see pöörleb ümber pikitelje umbes 180° nurga all; kivisüsi visatakse vastuvõtupunkreid katvatele restidele. Punkritest pärit kivisüsi juhitakse sööturite kaudu konveierile 4 , mille kaudu see jõuab kas söelattu 3 või purustamisosakonna kaudu 5 katlaruumi toorsöepunkris 6 , kuhu saab ka söelaost toimetada.

Purustustehasest siseneb kütus toorsöepunkrisse 6 , ja sealt läbi söötjate - söepulbri veskidesse 7 . Söetolm transporditakse pneumaatiliselt läbi separaatori 8 ja tsüklon 9 söetolmu prügikasti 10 , ja sealt söötjad 11 tarnitakse põletitele. Tsüklonist õhku imeb sisse veskiventilaator 12 ja juhitakse katla põlemiskambrisse 13 .

Kogu see kütusetee koos söelaoga kuulub kütuse etteandesüsteemi, mida teenindavad soojuselektrijaama kütusetranspordi osakonna töötajad.

Söepulbri kateldel on ka käivituskütus, tavaliselt kütteõli. Kütteõli tarnitakse raudteemahutites, milles seda enne väljalaskmist auruga kuumutatakse. Kasutades esimest ja teist tõstepumpa, suunatakse see kütteõli düüsidesse. Süttiv kütus võib ka olla maagaas, mis tuleb gaasitorust läbi gaasi kontrollpunkti gaasipõletiteni.

Gaasi- ja õlikütust põletavates soojuselektrijaamades on kütusesäästlikkus võrreldes tolmsöe soojuselektrijaamadega oluliselt lihtsustatud. Tarbetuks muutuvad söeladu, purustusosakond, konveierisüsteem, toorsöe- ja tolmupunkrid, samuti tuhakogumis- ja tuhaärastussüsteemid.

2. Gaas-õhk tee. Räbu ja tuha eemaldamise süsteem. Põlemiseks vajalik õhk suunatakse õhuvarustusse

aurukatelde küttekehad puhurventilaatoriga 14 . Tavaliselt võetakse õhku katlaruumi pealt ja (suure võimsusega aurukatelde puhul) väljastpoolt katlaruumi.

Põlemiskambris põlemisel tekkivad gaasid läbivad pärast sealt väljumist järgemööda läbi katlapaigaldise gaasikanalid, kus auruülekuumendis (primaarne ja sekundaarne, kui viiakse läbi auru vahepealse ülekuumenemisega tsükkel) ja vesi. ökonomaiser, soojus kantakse üle töövedelikule ja õhusoojendi suunatakse aurukatla õhku. Seejärel tuhakogujates (elektrilised filtrid) 15 gaasid puhastatakse lendtuhast ja läbi korstna 17 suitsuäratajad 16 lastakse atmosfääri.

Põlemiskambri, õhusoojendi ja tuhakollektorite alla sattunud räbu ja tuhk pestakse veega maha ning juhitakse kanalite kaudu lõhkepumpadesse. 33 , mis pumpavad need tuhamägedesse.

3. Auru-vee tee.Ülekuumendatud aur aurukatlast ülekuumendis 13 läbi aurutorustike ja düüside süsteemi voolab see turbiini 22 .

Kondensatsioon kondensaatorist 23 turbiinid varustatakse kondensaadipumpadega 24 madala rõhuga regeneratiivsete kütteseadmete kaudu 18 deaeraatorisse 20 , milles vesi aetakse keema; samal ajal vabaneb see selles lahustunud agressiivsetest gaasidest O 2 ja CO 2, mis takistab korrosiooni tekkimist auru-vee teel. Vett tarnitakse deaeraatorist toitepumpade abil 21 kõrgsurvekütteseadmete kaudu 19 katla ökonomaiserisse, tagades vee eelsoojenduse ja tõstes oluliselt soojuselektrijaama efektiivsust.

Soojuselektrijaama auru-vee tee on kõige keerulisem ja vastutusrikkam, kuna sellel teel tekivad kõrgeimad metallitemperatuurid ning kõrgeim auru- ja veesurve.

Auru-vee trassi toimimise tagamiseks on vaja süsteemi töövedeliku kadude täiendamiseks täiendava vee ettevalmistamiseks ja varustamiseks, samuti soojuselektrijaamade tehnilist veevarustussüsteemi turbiinkondensaatori jahutusvee varustamiseks.

4. Süsteem täiendava vee ettevalmistamiseks ja tarnimiseks. Täiendav vesi saadakse toorvee keemilise puhastamise tulemusena, mis viiakse läbi spetsiaalsetes ioonvahetusfiltrites vee keemiliseks töötlemiseks.

Auru-vee teel leketest tingitud auru- ja kondensaadikaod täiendatakse selle skeemi kohaselt keemiliselt demineraliseeritud veega, mis juhitakse demineraliseeritud veepaagist ülekandepumba abil turbiini kondensaatori taha jäävasse kondensaaditorusse.

Keemiatöökojas asuvad jumestusvee keemilise töötlemise seadmed 28 (keemilise veetöötluse töökoda).

5. Auru jahutussüsteem. Jahutusvesi juhitakse kondensaatorisse veevarustuskaevust 26 tsirkulatsioonipumbad 25 . Kondensaatoris soojendatud jahutusvesi juhitakse kogumiskaevu 27 sama veeallikas teatud kaugusel sissevõtukohast, piisav tagamaks, et kuumutatud vesi ei seguneks võetud veega.

Paljudes soojuselektrijaamade tehnoloogilistes skeemides pumbatakse jahutusvett läbi kondensaatoritorude tsirkulatsioonipumpade abil 25 ja seejärel siseneb jahutustorni (jahutustorni), kus aurustumise tõttu jahutatakse vett sama temperatuuride vahega, mille võrra see soojendati kondensaatoris. Jahutustornidega veevarustussüsteemi kasutatakse peamiselt soojuselektrijaamades. IES kasutab jahutustiikidega veevarustussüsteemi. Kui toimub vee aurustamine jahtumine, on aurustumine ligikaudu võrdne turbiini kondensaatorites kondenseeruva auru kogusega. Seetõttu tuleb veevarustussüsteeme laadida, tavaliselt jõeveega.

6. Võrgu veeküttesüsteem. Skeemid võivad ette näha väikese võrguküttepaigaldise elektrijaama ja külgneva küla kaugkütte jaoks. Võrgusoojendite juurde 29 selle paigaldise puhul tuleb aur turbiinide väljatõmbetest, kondensaat juhitakse välja läbi liini 31 . Võrguvesi tarnitakse kütteseadmesse ja eemaldatakse sellest torustike kaudu 30 .

7. Elektrienergia süsteem. Auruturbiini poolt pöörlev elektrigeneraator toodab vahelduvat elektrit, mis läheb läbi astmelise trafo soojuselektrijaama avatud jaotusseadme (OSD) siinidesse. Abisüsteemi siinid on samuti ühendatud generaatori klemmidega läbi abitrafo. Seega saavad jõuallika abitarbijad (abisõlmede elektrimootorid - pumbad, ventilaatorid, veskid jne) toite jõuallika generaatorist. Elektrimootorite, valgustusseadmete ja elektrijaama seadmete elektriga varustamiseks on olemas abielektrilülitusseade 32 .

Erijuhtudel (hädaolukorrad, koormuse jaotamine, käivitamine ja seiskamine) tagatakse abitoide välisjaotla varusiinidrafo kaudu. Abiseadmete elektrimootorite töökindel toide tagab jõuseadmete ja soojuselektrijaamade töökindluse tervikuna. Elektrivarustuse katkemine enda vajadusteks toob kaasa tõrkeid ja õnnetusi.

Põhiline erinevus Auruturbiinist gaasiturbiinelektrijaama (GTU) tehnoloogiline skeem seisneb selles, et GTU-s muundatakse kütuse keemiline energia mehaaniliseks energiaks ühes ühikus - gaasiturbiinis, mille tulemusena puudub vajadus aurukatel.

Gaasiturbiinipaigaldis (joon. 3.5) koosneb põlemiskambrist KS, gaasiturbiinist GT, õhukompressorist K ja elektrigeneraatorist G. Kompressor K imeb atmosfääriõhku, surub selle kokku keskmiselt 6–10 kg/cm 2 ja varustab selle põlemiskambrisse KS. Põlemiskambrisse siseneb ka kütus (näiteks päikeseõli, maa- või tööstusgaas), mis põleb suruõhukeskkonnas.


Riis. 3.4. Gaasiturbiini lihtsustatud tehnoloogiline skeem

vedel- või gaaskütust kasutavad elektrijaamad: T – kütus; IN -

õhk; KS – põlemiskamber; GT – gaasiturbiin; K – õhukompressor; G – elektrigeneraator
Põlemiskambrist tulevad kuumad gaasid temperatuuriga 600–800 °C gaasiturbiini GT. Turbiini läbides laienevad nad kuni atmosfääri rõhk ja suurel kiirusel labade vahel liikudes pööravad nad turbiini võlli. Heitgaasid väljuvad väljalasketoru kaudu atmosfääri. Märkimisväärne osa gaasiturbiini võimsusest kulub kompressori ja muude abiseadmete pöörlemisele.

Gaasiturbiinide peamised eelised võrreldes auruturbiinseadmetega on järgmised:

1) katlajaama ja keemilise veepuhastuse puudumine;

2) oluliselt väiksem jahutusvee vajadus, mis võimaldab kasutada gaasiturbiinseadmeid piiratud piirkondades veevarud;

3) oluliselt väiksem operatiivpersonali arv;

4) kiire käivitamine;

5) toodetud elektrienergia odavam.
3.1.3. Soojuselektrijaamade paigutusskeemid
Termoahela tüübi (struktuuri) alusel jagatakse TPP-d plokk- ja mitteplokkideks.

Plokkskeemiga kõigil käitise põhi- ja abiseadmetel puuduvad tehnoloogilised ühendused elektrijaama teise käitise seadmetega. Fossiilkütustel töötavates elektrijaamades varustatakse iga turbiini auruga ainult ühest või kahest sellega ühendatud katlast. Auruturbiinijaam, mille turbiini toiteallikaks on ühest aurukatlast pärit aur, nimetatakse nn. monoblokk, kui turbiini kohta on kaks katelt – topeltplokk.

Mitteblokeeriva skeemiga Kõigist aurukateldest pärit TPP aur siseneb ühisesse magistratuuri ja ainult sealt jaotatakse üksikutele turbiinidele. Mõnel juhul on võimalik auru aurukateldest otse turbiinidesse suunata, kuid säilib ühine ühendusliin, nii et iga turbiini toiteks saab alati kasutada kõikide katelde auru. Liinidel, mille kaudu vesi aurukateldesse (toitetorustik) tarnitakse, on samuti ristühendused.

Plokksoojuselektrijaamad on odavamad kui mitteblokeeritud soojuselektrijaamad, kuna torujuhtmete paigutus on lihtsustatud ja liitmike arv väheneb. Sellises jaamas on lihtsam juhtida üksikuid üksusi, plokk-tüüpi paigaldusi on lihtsam automatiseerida. Töötamisel ei mõjuta ühe seadme töö naaberüksusi. Elektrijaama laiendamisel võib järgnev agregaat olla erineva võimsusega ja töötada uute parameetritega. See võimaldab laiendatavasse jaama paigaldada võimsamaid ja kõrgemate parameetritega seadmeid, s.o. võimaldab täiustada seadmeid ning tõsta elektrijaama tehnilist ja majanduslikku jõudlust. Uute seadmete seadistamise protsess ei mõjuta varem paigaldatud seadmete tööd. Plokksoojuselektrijaamade normaalseks tööks peab aga nende seadmete töökindlus olema oluliselt kõrgem kui plokkideta soojuselektrijaamadel. Seadmetel puuduvad varuaurukatlad; kui katla võimalik tootlikkus on suurem kui antud turbiini jaoks vajalik vooluhulk, ei saa osa aurust (nn. varjatud reserv, mida kasutatakse laialdaselt plokivälistes soojuselektrijaamades) teise käitisele üle kanda. Auru vahepealse ülekuumenemisega auruturbiiniseadmete puhul on plokkskeem praktiliselt ainuvõimalik, kuna plokk-seadme diagramm on sel juhul liiga keeruline.

Meie riigis soojuselektrijaamade auruturbiinipaigaldised ilma kontrollitud auru eemaldamiseta algrõhuga P 0 ≤8,8 MPa ja kontrollitud väljatõmbega paigaldised juures P 0 ≤12,7 MPa, mis töötavad tsüklitena ilma vahepealse auru ülekuumenemiseta, on ehitatud blokeerimata. Kõrgema rõhu korral (IES-is kl P 0 ≥12,7 MPa ja soojuselektrijaamades kl P 0 = 23,5 MPa) kõik auruturbiiniagregaadid töötavad vahepealse ülekuumenemisega tsüklitena ja selliste paigaldistega jaamad on ehitatud plokkidena.

Peahoones (peahoones) asuvad otseselt kasutatavad põhi- ja abiseadmed tehnoloogiline protsess Elektrijaamad. Seadmete ja ehituskonstruktsioonide vastastikust paigutust nimetatakse elektrijaama peahoone planeering.

Elektrijaama peahoone koosneb tavaliselt turbiiniruumist, katlaruumist (tahkekütusel töötamisel punkriruumiga) või tuumajaama reaktoriruumist ja õhutusruumist. Turbiiniruumis paiknevad koos põhiseadmetega (peamiselt turbiiniagregaadid): kondensaadipumbad, madal- ja kõrgsurveregeneratiivsoojendid, etteande pumpamisüksused, aurustid, aurumuundurid, võrgusoojendid (soojuselektrijaamades), abisoojendid ja muud soojusvahetid.

Soojas kliimas (näiteks Kaukaasias, Kesk-Aasias jne), märkimisväärsete sademete puudumisel tolmutormid jne. CPP-d, eriti gaasi- ja naftatehased, kasutavad avatud seadmete paigutust. Samal ajal paigaldatakse kateldele varikatused ja turbiiniagregaadid on kaitstud valgusvarjudega; turbiiniagregaadi abiseadmed paigutatakse kinnisesse kondensatsiooniruumi. Avatud planeeringuga CPP peahoone erikuurvarust vähendatakse 0,2–0,3 m 3 /kW-ni, mis vähendab CPP ehitamise maksumust. Elektrijaama ruumidesse paigaldatakse elektriseadmete paigaldamiseks ja remondiks sildkraanad ja muud tõstemehhanismid.

Joonisel fig. 3.6. Näidatud on tolmsöeelektrijaama jõuploki paigutusskeem: I – aurugeneraatori ruum; II – masinaruum, III – jahutusvee pumbajaam; 1 – mahalaadimisseade; 2 – purustusseade; 3 – veesäästuseade ja õhusoojendi; 4 – auruülekuumendid; 5 , 6 – põlemiskamber; 7 – söetolmpõletid; 8 - aurugeneraator; 9 – veski ventilaator; 10 – söetolmu punker; 11 – tolmusööturid; 12 – ülekuumenemise vahepealsed aurutorustikud; 13 - õhutus; 14 - auruturbiin; 15 - elektrigeneraator; 16 – astmeline elektritrafo; 17 - kondensaator; 18 – jahutusveevarustuse ja äravoolutorustikud; 19 – kondensaadipumbad; 20 – taastav HDPE; 21 – toitepump; 22 – regeneratiivne LDPE; 23 – ventilaator; 24 – tuhapüüdja; 25 – räbu ja tuha eemaldamise kanalid; EE- kõrgepingelekter.

Joonisel fig. 3.7 on kujutatud 2400 MW võimsusega gaasiõlielektrijaama lihtsustatud paigutusskeemi, mis näitab ainult põhi- ja abiseadmete paigutust, samuti konstruktsioonide mõõtmeid (m): 1 - boileri ruum; 2 – turbiinikamber; 3 – kondensaatori kamber; 4 – generaatori sektsioon; 5 – õhutuskamber; 6 – ventilaator; 7 – regeneratiivsed õhusoojendid; 8 – oma vajaduste jaotussüsteem (RUSN); 9 - korsten.

Riis. 3.7. Gaasi- ja õlitehase peahoone planeering

elektrijaamad võimsusega 2400 MW
IES põhiseadmed (katla- ja turbiiniagregaadid) asuvad peahoones, katlad ja tolmu ettevalmistamise sõlm (IES-is põletavad näiteks kivisütt tolmu kujul) - katlaruumis, turbiiniagregaadid ja nende abiseadmed - elektrijaama turbiiniruumis. CPP-des paigaldatakse peamiselt üks katel turbiini kohta. Katel koos turbiiniagregaadi ja nende abiseadmetega moodustavad eraldi osa - monoplokk-elektrijaama.

Turbiinid võimsusega 150–1200 MW vajavad vastavalt 500–3600 m 3 /h auru võimsusega katlaid. Varem kasutasid osariigi ringkonnaelektrijaamad turbiini kohta kahte katelt, s.o. topeltplokid . 100 MW või väiksema võimsusega turbiinseadmetega CPP-des, kus auru vahepealset ülekuumendust ei kasutata, kasutati blokeerimata tsentraliseeritud skeemi, kus kateldest tulev aur suunatakse ühisesse aurutorusse ja sealt jaotatakse turbiinide vahel.

Peahoone mõõdud sõltuvad sinna paigutatud seadmete võimsusest: ühe ploki pikkus on 30–100 m, laius 70–100 m, masinaruumi kõrgus ca 30 m on üle 50 m. Peahoone planeeringu tasuvust hinnatakse ligikaudselt erikuupvõimsuse järgi, mis võrdub söetolmelektrijaamas umbes 0,7–0,8 m 3 /kW. , ja gaasiõlis - umbes 0,6–0,7 m 3 / kW. Osa katlaruumi abiseadmeid (suitsutõmbeseadmed, puhurventilaatorid, tuhakogujad, tolmutsüklonid ja tolmuettevalmistussüsteemi tolmueraldajad) paigaldatakse sageli hoonest väljapoole, vabas õhus.

CES-id ehitatakse vahetult veevarustusallikate (jõgi, järv, meri) lähedusse; Sageli luuakse CPP kõrvale veehoidla (tiik). IES territooriumil on lisaks peahoonele veevarustuse ja keemilise veetöötluse ehitised ja seadmed, kütuserajatised, elektritrafod, jaotusseadmed, laborid ja töökojad, materjalilaod, kontoriruumid IES-i teenindava personali jaoks. Kütust tarnitakse CPP territooriumile tavaliselt rongidega. Põlemiskambrist ja tuhakogujatest eemaldatakse tuhk ja räbu hüdrauliliselt. IES territooriumil rajatakse raudteerööpaid ja autoteed, järeldusi tegema elektriliinid, insenertehnilised maa- ja maa-alused kommunikatsioonid. CPP rajatiste poolt hõivatud territooriumi pindala on olenevalt elektrijaama võimsusest, kütuse tüübist ja muudest tingimustest 25–70 hektarit. .

Suuri söetolmelektrijaamu Venemaal teenindavad töötajad 1 inimene iga 3 MW võimsuse kohta (3000 MW võimsusega elektrijaamas ca 1000 inimest); Lisaks on vaja hoolduspersonali.

IES võimsus sõltub vee- ja kütusevarudest ning keskkonnakaitsenõuetest: õhu- ja veebasseinide normaalse puhtuse tagamine. Kütuse põlemisproduktide tahkete osakeste kujul õhku paiskamist CPP piirkonnas piirab täiustatud tuhakollektorite paigaldamine (elektrilised filtrid, mille kasutegur on umbes 99%). Ülejäänud lisandid, väävel- ja lämmastikoksiidid, hajutatakse kõrgete korstnate abil, mis on ehitatud kahjulike lisandite eemaldamiseks kõrgematesse atmosfäärikihtidesse. Kuni 300 m ja enam kõrgused korstnad ehitatakse raudbetoonist või raudbetoonkarkassi või tavalise metallkarkassi sees 3–4 metalltüvega.

Arvukate erinevate IES-seadmete juhtimine on võimalik ainult tootmisprotsesside tervikliku automatiseerimise alusel. Kaasaegsed kondensatsiooniturbiinid on täielikult automatiseeritud. Katlaseade juhib automaatselt kütuse põlemisprotsesse, katlaseadme veega varustamist, auru ülekuumenemise temperatuuri hoidmist jne. Automatiseeritud on ka muud IES-i protsessid: kindlaksmääratud töörežiimide säilitamine, seadmete käivitamine ja seiskamine, seadmete kaitsmine ebatavalistes ja hädaolukordades.
3.1.4. Soojuselektrijaamade põhiseadmed
Soojuselektrijaamade põhiseadmetele hõlmavad aurukatlaid (aurugeneraatoreid), turbiine, sünkroongeneraatoreid, trafosid.

Kõik loetletud üksused on standarditud vastavalt asjakohastele näitajatele. Seadmete valiku määrab eelkõige elektrijaama tüüp ja selle võimsus. Peaaegu kõik äsja projekteeritud elektrijaamad on plokk-tüüpi, nende põhiomaduseks on turbiiniagregaatide võimsus.

Praegu toodetakse 200, 300, 500, 800 ja 1200 MW võimsusega soojuselektrijaamade seeriasiseseid kondensatsioonijõuseadmeid. Soojuselektrijaamade jaoks kasutatakse koos 250 MW võimsusega plokkidega turbiinplokke võimsusega 50, 100 ja 175 MW, milles plokipõhimõte on kombineeritud seadmete üksikute ristsidemetega.

Antud elektrijaama võimsuse jaoks valitakse jõuplokkidesse kuuluvate seadmete valik vastavalt selle võimsusele, auru parameetritele ja kasutatavale kütuseliigile.
3.1.4.1. Aurukatlad
Aurukatel(PC) – soojusvaheti atmosfäärirõhust kõrgema rõhuga auru tootmiseks, moodustades koos abiseadmetega katlaüksus.

PC omadused on järgmised:

• 
  auru tootmine;
• 
  auru tööparameetrid (temperatuur ja rõhk) pärast esmast ja vahepealset ülekuumendit;
• 
  küttepind, s.o. pind, mida ühelt poolt uhuvad suitsugaasid ja teiselt poolt toitevesi;
• 
  Efektiivsus, s.t. aurus sisalduva soojushulga ja selle auru tootmiseks kasutatud kütuse kütteväärtuse suhe.

Auruvool turbiinile on tavaliselt seatud elektrijaama talvisele töörežiimile. Aurukatla jõudlus tuleb valida, võttes arvesse turbiini auruvoolu suurenemist, mis on tingitud rõhu tõusust kondensaatoris. suveaeg aasta, auru- ja kondensaadilekked, võrgupaigaldiste sisselülitamine soojusvarustuseks ja muud kulud. Vastavalt sellele valitakse aurukatla tootlikkus lähtuvalt värske auru maksimaalsest vooluhulgast läbi turbiini, võttes arvesse aurukulu elektrijaama enda vajadusteks ning pakkudes mõningast reservi pöörleva reservi kasutamiseks jm. eesmärkidel.

Arvutitele on iseloomulikud ka kaal, mõõtmed, metallikulu ning saadaolevad seadmed hoolduse mehhaniseerimiseks ja automatiseerimiseks.

Esimesed arvutid olid sfäärilise kujuga. Sellist vormi oli ka I. Polzunovi 1765. aastal ehitatud arvutil, kes lõi esimese universaalse aurumasina ja pani sellega aluse veeauru energiakasutusele. Alguses valmistati personaalarvuteid vasest, seejärel malmist. 18. sajandi lõpus võimaldas mustmetallurgia arengutase toota lehtmaterjalist neetimise teel terassilindrilisi personaalarvuteid. Järk-järgulised muutused personaalarvutite kujunduses on toonud kaasa palju erinevaid variante. Kuni 0,9 m läbimõõduga ja 12 m pikkusega silindriline katel paigaldati tellistest voodriga, millesse olid paigutatud kõik gaasikanalid. Sellise arvuti küttepind moodustati ainult katla alumises osas.

Soov arvuti parameetreid parandada on toonud kaasa mõõtmete suurenemise ning vee- ja auruvoogude arvu suurenemise. Niitide arvu kasv käis kahes suunas: areng gaasitoru katlad, eelkõige vedurite gaasitoru aurukatlad ja arendus veetoru boilerid, mis on kaasaegsete katlaseadmete aluseks. Veetorukatelde küttepinna suurenemisega kaasnes mõõtmete ja ennekõike katla kõrguse tõus. Arvuti efektiivsus ulatus 93–95% -ni.

Algselt olid vesitoruga personaalarvutid ainult personaalarvutid baar banaalne tüüp , milles sirgete või kõverate torude (poolide) kimbud ühendati silindriliste terastrumlitega (joonis 3.8).

Riis. 3.8. Trumli tüüpi arvuti skemaatiline diagramm:

1 - põlemiskamber; 2 - põleti; 3 – sõelatorud; 4 -trumm;

5 – langetustorud; 6 – auruülekuumendi; 7 – sekundaarne (vahe)ülekuumendi; 8 – ökonomaiser; 9 - õhukütteseade.
Põlemiskambris 1 põletid asuvad 2, mille kaudu kütuse ja kuumutatud õhu segu siseneb koldesse. Põletite arv ja tüüp sõltuvad nende jõudlusest, seadme võimsusest ja kütuse tüübist. Kolm levinumat kütusetüüpi on kivisüsi, maagaas ja kütteõli. Kivisüsi muudetakse esmalt söetolmuks, mis puhutakse õhu abil läbi põletite kaminasse.

Põlemiskambri seinad on seestpoolt kaetud torude (ekraanidega) 3, mis neelavad kuumadest gaasidest soojust. Vesi siseneb sõelatorudesse madalamate kütmata torude kaudu 5 trumlist 4, milles hoitakse pidevalt etteantud taset . Vesi keeb sõelatorudes ja liigub auru-vee seguna ülespoole, sisenedes seejärel trumli aururuumi. Seega toimub katla töötamise ajal ahelas loomulik vee ja auru ringlus: trummel - alumised torud - ekraanitorud - trummel. Seetõttu on joonisel fig. 3.8, nimetatakse loomuliku tsirkulatsiooniga trummelkatlaks. Auru eemaldamist turbiini täiendatakse pumpade abil katla trumlisse toiteveega.

Sõeltorudest trumli aururuumi tulev aur on küllastunud ja sellisel kujul, kuigi sellel on täielik töörõhk, ei sobi veel turbiinis kasutamiseks, kuna on suhteliselt madala kasuteguriga. Lisaks tõuseb turbiini paisumisel küllastunud auru niiskus piiridesse, mis on rootori labade töökindluse seisukohalt ohtlikud. Seetõttu suunatakse aur trumlist ülekuumendisse 6, kus sellele antakse täiendav kogus soojust, mille tõttu see kuumeneb küllastumisest üle. Samal ajal tõuseb selle temperatuur ligikaudu 560 ° C-ni ja vastavalt sellele suureneb selle jõudlus. Sõltuvalt ülekuumendi asukohast katlas ja sellest tulenevalt selles toimuva soojusvahetuse tüübist eristatakse kiirgus-, ekraan- (poolkiirgus) ja konvektiivülekuumendi.

Kiirgusülekuumendid asetatakse põlemiskambri lakke või selle seintele, sageli ekraanitorude vahele. Nad, nagu aurustumisekraanid, tajuvad põlenud kütuse põleti poolt eralduvat soojust. Ekraani ülekuumendid, mis on valmistatud paralleelselt ühendatud torudest eraldi lameekraanide kujul, tugevdatakse ahju väljapääsu juures katla konvektiivse osa ees. Soojusvahetus neis toimub nii kiirguse kui ka konvektsiooni teel. Konvektiivsed ülekuumendid asub katla agregaadi lõõris, tavaliselt sirmide või kamina taga; need on mitmerealised mähiste pakendid. Ainult konvektiivastmetest koosnevad ülekuumendid paigaldatakse tavaliselt keskmise ja madala rõhuga kateldesse, mille ülekuumendatud auru temperatuur ei ületa 440–510 ºС. Olulise auruülekuumenemisega kõrgsurvekateldes kasutatakse kombineeritud auruülekuumendiid, sealhulgas konvektiivseid, ekraani- ja mõnikord ka kiirgusosi.

Aururõhul 14 MPa (140 kgf/cm2) ja kõrgemal paigaldatakse tavaliselt esmase ülekuumendi taha sekundaarne (vahe)ülekuumendi. 7 . See, nagu ka esmane, on moodustatud rullideks painutatud terastorudest. Siia saadetakse aur, mis on töötanud turbiini kõrgsurvesilindris (HPC) ja mille temperatuur on rõhul 2,5–4 MPa küllastustemperatuurile lähedane. . Sekundaarses (vahe)ülekuumendis tõuseb selle auru temperatuur taas 560 °C-ni ja selle jõudlus suureneb vastavalt, misjärel see läbib keskmise rõhuga silindri (MPC) ja madalrõhusilindri (LPC), kus see paisub. väljalaskeauru rõhuni (0,003–0,007 MPa ). Auru vahepealse ülekuumenemise kasutamisel on vaatamata katla ja turbiini konstruktsiooni keerukusele ning auruliinide arvu olulisele suurenemisele suured majanduslikud eelised võrreldes ilma auru vahepealse ülekuumenemiseta kateldega. Aurukulu turbiini kohta väheneb ligikaudu poole võrra ja kütusekulu väheneb 4–5%. Auru vahepealse ülekuumenemise olemasolu vähendab ka auru niiskust turbiini viimastes etappides, mille tõttu väheneb labade kulumine veepiiskade toimel ja madalrõhuturbiini turbiini efektiivsus veidi suureneb.

Lisaks on katla sabaosas suitsugaaside soojuse ärakasutamiseks mõeldud abipinnad. Selles katla konvektiivses osas on veesäästuseade 8, kus toitevett soojendatakse enne trumlisse sisenemist ja õhusoojendit 9, kasutatakse õhu soojendamiseks enne põletitesse ja tolmu ettevalmistamise ahelasse suunamist, mis suurendab arvuti efektiivsust. Jahutatud suitsugaasid, mille temperatuur on 120–150 °C, imetakse suitsuärastiga korstnasse.

Veetoruarvutite edasine täiustamine võimaldas luua täielikult väikese läbimõõduga terastorudest koosneva PC, mille ühest otsast siseneb surve all olev vesi ja teisest väljub määratud parameetritega aur - nn. ühekordne boiler (joonis 3.9). Seega on tegemist arvutiga, milles vee täielik aurustumine toimub vee ühekordse (otsevoolu) läbimise ajal läbi aurustumisküttepinna. Vesi tarnitakse otsevooluga arvutisse toitepumba abil ökonomaiseri kaudu. Seda tüüpi boileril ei ole trumlit ega allavoolutorusid.

Riis. 3.9. Otsevooluga arvuti skemaatiline diagramm:

1 – alumise kiirgusosa ekraanid; 2 - põletid; 3 – ülemise kiirgusosa ekraanid; 4 – ekraaniauru ülekuumendi; 5 – konvektiivne ülekuumendi; 6 – sekundaarne ülekuumendi; 7 – veesäästuseade; 8 – toiteveevarustus; 9 – auru eemaldamine turbiini; 10 – aurutoide HPC-st sekundaarseks ülekuumenemiseks; 11 – auru eemaldamine keskküttekambrisse pärast sekundaarset ülekuumenemist; 12 – suitsugaaside eemaldamine õhuküttekehasse
Katla küttepinda võib ette kujutada paralleelsete mähiste jadana, milles vesi soojeneb liikumisel, muutub auruks ja seejärel aur ülekuumeneb soovitud temperatuurini. Need mähised asuvad nii põlemiskambri seintel kui ka katla lõõrides. Otsevoolukatelde põlemisseadmed, sekundaarne ülekuumendi ja õhkkütteseade ei erine trummelkateldest.

Trummelkateldes suureneb vee aurustumisel soolade kontsentratsioon ülejäänud katlavees ja väike osa sellest katla veest, ligikaudu 0,5%, tuleb alati boilerist välja visata, et vältida soola kontsentratsiooni suurenemist. üle teatud piiri. Seda protsessi nimetatakse puhastamine boiler Otsevoolukatelde puhul ei ole see kogunenud soolade eemaldamise meetod veemahu puudumise tõttu rakendatav ja seetõttu on nende toitevee kvaliteedistandardid palju rangemad.

Otsevooluga personaalarvutite teine ​​puudus on suurenenud energiatarbimine toitepumba käitamiseks.

Otsevooluga arvutid paigaldatakse tavaliselt kondensaadile Elektrijaamad, kus boilerid toidetakse demineraliseeritud veega. Nende kasutamine soojuselektrijaamades on seotud täiendava (lisa)vee keemilise puhastamise kuludega. Kõige tõhusamad otsevoolukatlad on mõeldud ülekriitiliste rõhkude jaoks (üle 22 MPa), kus muud tüüpi katlad ei ole rakendatavad.

Jõuallikates paigaldatakse kas üks katel turbiini kohta ( monoblokid) või kaks poole võimsusega boilerit. Kasudele topeltplokid See võib hõlmata võimalust kasutada seadet turbiini poole koormusega, kui üks kateldest on kahjustatud. Kahe katla olemasolu plokis muudab aga oluliselt keerulisemaks kogu ploki ahela ja juhtimise, mis iseenesest vähendab ploki kui terviku töökindlust. Lisaks on seadme kasutamine poole koormusega väga ebaökonoomne. Mitmete jaamade kogemus on näidanud, et monoplokid võivad töötada mitte vähem töökindlalt kui topeltplokid.

Plokkides rõhkudele kuni 130 kgf/cm 2 Kasutatakse nii trummel- kui ka otsevoolu tüüpi (13 MPa) katlaid. Paigaldustes rõhuga 240 kgf/cm 2 (24 MPa) ja kõrgemale Kasutatakse ainult otsevoolukatlaid.

Koostootmiskatel on soojuse ja elektri koostootmisjaama (CHP) katlaseade, mis tagab samaaegselt kütteturbiinide auruga varustamist ning auru või kuuma vee tootmist tehnoloogilisteks, kütte- ja muudeks vajadusteks. Erinevalt IES-kateldest kasutavad kaugküttekatel tavaliselt vee etteanna tagasi saastunud kondensaati. Sellisteks töötingimusteks sobivad kõige paremini astmelise aurustamisega trummelkatlad. Enamikus soojuselektrijaamades on küttekateldel auru ja vee ristühendused. Vene Föderatsioonis on soojuselektrijaamades levinumad trummelkatlad auruvõimsusega 420 t/h (aururõhk 14 MPa, temperatuur 560 ºC). Alates 1970. aastast on võimsates valdavate küttekoormustega soojuselektrijaamades, mil peaaegu kogu kondensaat tagastatakse puhtal kujul, monoplokke otsevoolukateldega, mille auruvõimsus on 545 t/h (25 MPa). , 545 ºС).

Küttearvutid võivad samuti sisaldada peak kuumaveeboilerid, mida kasutatakse vee täiendavaks soojendamiseks, kui termiline koormus tõuseb üle turbiinide väljatõmbete maksimumi. Sel juhul soojendatakse vett kõigepealt auruga kateldes temperatuurini 110–120 ºС ja seejärel kateldes temperatuurini 150–170 ºС. Meie riigis paigaldatakse need katlad tavaliselt soojuselektrijaama peahoone kõrvale. Suhteliselt odavate tippsooja vee küttekatelde kasutamine lühiajaliste soojuskoormuse tippude leevendamiseks võib järsult suurendada põhikütteseadmete kasutustundide arvu ja tõsta selle töö efektiivsust.

Elamupiirkondade soojusvarustuseks kasutatakse sageli gaasil töötavaid KVGM-tüüpi vesiküttega gaasi-õlikatlaid. Taoliste katelde varukütusena kasutatakse kütteõli, mida soojendatakse gaasi-õli trummelaurukatel.

3.1.4.2. Auruturbiinid
Auruturbiin(PT) on soojusmasin, milles auru potentsiaalne energia muundatakse aurujoa kineetiliseks energiaks ja viimane rootori mehaaniliseks pöörlemisenergiaks.

Nad on iidsetest aegadest püüdnud luua PT-d. On teada Aleksandria Heroni (1. sajand eKr) tehtud primitiivse PT kirjeldus. Siiski ainult sisse XIX lõpus sajandil, mil termodünaamika, masinaehitus ja metallurgia saavutasid piisava taseme, K.G. Laval (Rootsi) ja C.A. Parsons (Suurbritannia) lõi iseseisvalt tööstuslikult sobivad PT-d aastatel 1884–1889.

Laval kasutas koonilistes statsionaarsetes düüsides aurupaisutamist ühe sammuga algrõhust lõpprõhuni ja suunas tekkiva joa (ülehelikiirusega väljalaskekiirusega) ühele kettale paigaldatud tööterade reale. Sellel põhimõttel töötavaid PT-sid nimetatakse aktiivne PT. Suure koguvõimsuse saamise võimatus ja üheastmeliste Laval PT-de väga kõrge pöörlemiskiirus (esimeste proovide puhul kuni 30 000 pööret minutis) tõid kaasa asjaolu, et need säilitasid oma tähtsuse ainult abimehhanismide juhtimisel.

Parsons lõi mitmeastmelise reaktiivlennuk PT, milles aurupaisutamine viidi läbi paljudes järjestikustes etappides mitte ainult fikseeritud (juht)labade kanalites, vaid ka liikuvate (töötavate) labade vahel. Parsonsi reaktiivlennukit PT kasutati mõnda aega peamiselt sõjalaevadel, kuid järk-järgult hakati kasutama kompaktsemat kombinatsiooni aktiivne-reaktiivne PT-d, milles kõrgsurve reaktiivne osa on asendatud aktiivse kettaga. Tänu sellele on vähenenud kaod, mis on tingitud auru lekkimisest labaaparaadi pilude kaudu, turbiin on muutunud lihtsamaks ja ökonoomsemaks.

Aktiivsed PT elektrijaamad on arenenud mitmeetapiliste konstruktsioonide loomise suunas, kus aurupaisutamine toimub mitmes järjestikuses etapis. See võimaldas märkimisväärselt suurendada PT ühiku võimsust, säilitades samal ajal mõõduka pöörlemiskiiruse, mis on vajalik PT võlli otseseks ühendamiseks selle pöörleva mehhanismiga, eriti elektrigeneraatoriga.

Auruturbiinidel on mitu konstruktsiooni, mis võimaldab neid klassifitseerida mitmete omaduste järgi.

Vastavalt sõidusuunale eristatakse auruvoolu aksiaalne PT, milles auruvool liigub mööda turbiini telge ja radiaalne PT, mille auruvoolu suund on risti ja tööterad paiknevad paralleelselt pöörlemisteljega. Vene Föderatsioonis ehitatakse ainult aksiaalseid PT-sid.

Korpuste (silindrite) arvu järgi PT jaguneb ühe kerega, topeltkerega Ja kolme kerega(kõrge, keskmise ja madala rõhuga silindritega) . Mitmekorpuse konstruktsioon võimaldab kasutada suuri olemasolevaid entalpia erinevusi, paigutades suure hulga rõhuastmeid, kõrgekvaliteediliste metallide kasutamist kõrgsurveosas ja auruvoolu hargnemist madalrõhuosas. Samal ajal osutub selline PT kallimaks, raskemaks ja keerukamaks.

Võllide arvu järgi eristama ühe võlliga PT, milles kõigi korpuste võllid on samal teljel, samuti kaksikvõll või kolme võlliga, mis koosneb kahest või kolmest paralleelsest ühevõlllisest PT-st, mis on ühendatud ühise termilise protsessiga, ja laevade PT-de puhul ka ühise käigukastiga (käigukast).

PT (korpuse) fikseeritud osa on horisontaaltasandil eemaldatav, et võimaldada rootori paigaldamist. Korpusel on süvendid membraanide paigaldamiseks, mille pistik ühtib korpuse pistiku tasapinnaga. Membraanide perifeeria ääres on düüsikanalid, mille moodustavad membraani korpusesse valatud või sellele keevitatud kumerad labad. Kohtadesse, kus võll läbib korpuse seinu, paigaldatakse labürindi tüüpi otsatihendid, et vältida auru lekkimist väljapoole (kõrgsurve poolelt) ja õhu imemist korpusesse (madala rõhu poolelt). Labürinttihendid paigaldatakse ka kohtadesse, kus rootor läbib membraane, et vältida auru liikumist etapist lavale, jättes düüsidest mööda. Võlli esiotsa on paigaldatud piirregulaator (ohutusregulaator), mis peatab automaatselt PT, kui pöörlemiskiirus tõuseb 10–12% üle nimiväärtuse. Rootori tagumine ots on varustatud elektriajamiga võlli pööramise seadmega, mis võimaldab rootorit pärast PT seiskamist aeglaselt (4–6 pööret minutis) pöörata, mis on vajalik selle ühtlaseks jahutamiseks.

Joonisel fig. 3.10 näitab skemaatiliselt moodsa ühe vaheetapi struktuuri auruturbiin TPP. Lava koosneb labadega kettast ja diafragmast. Membraan on vertikaalne vahesein kahe ketta vahel, milles fikseeritud juhtlabad paiknevad kogu ümbermõõdu ulatuses tööterade vastas, moodustades auru paisumiseks düüsid. Membraanid on valmistatud kahest horisontaalse jaotusega poolest, millest igaüks on kinnitatud turbiini korpuse vastavasse poolde.

Riis. 3.10. Mitmeastmelise ühe etapi ehitamine

turbiinid: 1 – võll; 2 - ketas; 3 - töötav tera; 4 – turbiini silindri sein; 5 – düüsivõre; 6 - diafragma;

7 - membraani tihend
Suur astmete arv sunnib turbiini valmistama mitmest silindrist, paigutades igasse 10–12 astet. Auru vahepealse ülekuumenemisega turbiinides paikneb tavaliselt esimeses kõrgsurvesilindris (HPC), mis muundab auruenergia algparameetritelt rõhuks, mille juures aur vahepealsesse ülekuumenemisse siseneb. Pärast auru vahepealset ülekuumenemist 200 ja 300 MW võimsusega turbiinides siseneb aur veel kahte silindrisse - CSD-sse ja LPC-sse.

Toorme (kütuse) lõpptooteks (elektriks) muundamise tehnoloogiline protsess kajastub elektrijaamade tehnoloogilistel skeemidel.

Söel töötava soojuselektrijaama tehnoloogiline skeem, on näidatud joonisel 3.4. See on omavahel ühendatud radade ja süsteemide kompleks: tolmu ettevalmistamise süsteem; kütuse etteande- ja süütesüsteem (kütuse tee); räbu ja tuha eemaldamise süsteem; gaasi-õhu tee; auru-veeteede süsteem, sealhulgas auruveekatel ja turbiin; süsteem täiendava vee ettevalmistamiseks ja tarnimiseks toiteveekadude täiendamiseks; aurujahutust tagav tehniline veevarustussüsteem; võrgu veeküttesüsteem; elektrisüsteem, sealhulgas sünkroongeneraator, astmeline trafo, kõrgepinge jaotusseade jne.

Allpool on lühikirjeldus soojuselektrijaama põhisüsteemidest ja vooluteedest kivisöe soojuselektrijaama näitel.

Riis. 3.3. Tolmsöeelektrijaama tehnoloogiline skeem

1. Tolmu ettevalmistamise süsteem. Kütuse tee. Tahkekütus tarnitakse raudteel spetsiaalsetes gondelvagunites. 1 (vt joonis 3.4). Söega gondlid kaalutakse raudteekaaludel. Talvel lastakse söega gondelvagunid läbi sulatuskasvuhoone, milles gondlivaguni seinu soojendatakse kuumutatud õhuga. Järgmisena lükatakse gondlivagun mahalaadimisseadmesse – autokallurisse 2 , milles see pöörleb ümber pikitelje umbes 180° nurga all; kivisüsi visatakse vastuvõtupunkreid katvatele restidele. Punkritest pärit kivisüsi juhitakse sööturite kaudu konveierile 4 , mille kaudu see jõuab kas söelattu 3 või purustamisosakonna kaudu 5 katlaruumi toorsöepunkris 6 , kuhu saab ka söelaost toimetada.

Purustustehasest siseneb kütus toorsöepunkrisse 6 , ja sealt läbi söötjate - söepulbri veskidesse 7 . Söetolm transporditakse pneumaatiliselt läbi separaatori 8 ja tsüklon 9 söetolmu prügikasti 10 , ja sealt söötjad 11 tarnitakse põletitele. Tsüklonist õhku imeb sisse veskiventilaator 12 ja juhitakse katla põlemiskambrisse 13 .

Kogu see kütusetee koos söelaoga kuulub kütuse etteandesüsteemi, mida teenindavad soojuselektrijaama kütusetranspordi osakonna töötajad.

Söepulbri kateldel on ka käivituskütus, tavaliselt kütteõli. Kütteõli tarnitakse raudteemahutites, milles seda enne väljalaskmist auruga kuumutatakse. Kasutades esimest ja teist tõstepumpa, suunatakse see kütteõli düüsidesse. Lähtekütuseks võib olla ka gaasitrassist gaasijuhtimispunkti kaudu gaasipõletitesse juhitav maagaas.

Gaasi- ja õlikütust põletavates soojuselektrijaamades on kütusesäästlikkus võrreldes tolmsöe soojuselektrijaamadega oluliselt lihtsustatud. Tarbetuks muutuvad söeladu, purustusosakond, konveierisüsteem, toorsöe- ja tolmupunkrid, samuti tuhakogumis- ja tuhaärastussüsteemid.

2. Gaas-õhk tee. Räbu ja tuha eemaldamise süsteem. Põlemiseks vajalik õhk suunatakse õhuvarustusse

aurukatelde küttekehad puhurventilaatoriga 14 . Tavaliselt võetakse õhku katlaruumi pealt ja (suure võimsusega aurukatelde puhul) väljastpoolt katlaruumi.

Põlemiskambris põlemisel tekkivad gaasid läbivad pärast sealt väljumist järgemööda läbi katlapaigaldise gaasikanalid, kus auruülekuumendis (primaarne ja sekundaarne, kui viiakse läbi auru vahepealse ülekuumenemisega tsükkel) ja vesi. ökonomaiser, soojus kantakse üle töövedelikule ja õhusoojendi suunatakse aurukatla õhku. Seejärel tuhakogujates (elektrilised filtrid) 15 gaasid puhastatakse lendtuhast ja läbi korstna 17 suitsuäratajad 16 lastakse atmosfääri.

Põlemiskambri, õhusoojendi ja tuhakollektorite alla sattunud räbu ja tuhk pestakse veega maha ning juhitakse kanalite kaudu lõhkepumpadesse. 33 , mis pumpavad need tuhamägedesse.

3. Auru-vee tee.Ülekuumendatud aur aurukatlast ülekuumendis 13 läbi aurutorustike ja düüside süsteemi voolab see turbiini 22 .

Kondensatsioon kondensaatorist 23 turbiinid varustatakse kondensaadipumpadega 24 madala rõhuga regeneratiivsete kütteseadmete kaudu 18 deaeraatorisse 20 , milles vesi aetakse keema; samal ajal vabaneb see selles lahustunud agressiivsetest gaasidest O 2 ja CO 2, mis takistab korrosiooni tekkimist auru-vee teel. Vett tarnitakse deaeraatorist toitepumpade abil 21 kõrgsurvekütteseadmete kaudu 19 katla ökonomaiserisse, tagades vee eelsoojenduse ja tõstes oluliselt soojuselektrijaama efektiivsust.

Soojuselektrijaama auru-vee tee on kõige keerulisem ja vastutusrikkam, kuna sellel teel tekivad kõrgeimad metallitemperatuurid ning kõrgeim auru- ja veesurve.

Auru-vee trassi toimimise tagamiseks on vaja süsteemi töövedeliku kadude täiendamiseks täiendava vee ettevalmistamiseks ja varustamiseks, samuti soojuselektrijaamade tehnilist veevarustussüsteemi turbiinkondensaatori jahutusvee varustamiseks.

4. Süsteem täiendava vee ettevalmistamiseks ja tarnimiseks. Täiendav vesi saadakse toorvee keemilise puhastamise tulemusena, mis viiakse läbi spetsiaalsetes ioonvahetusfiltrites vee keemiliseks töötlemiseks.

Auru-vee teel leketest tingitud auru- ja kondensaadikaod täiendatakse selle skeemi kohaselt keemiliselt demineraliseeritud veega, mis juhitakse demineraliseeritud veepaagist ülekandepumba abil turbiini kondensaatori taha jäävasse kondensaaditorusse.

Keemiatöökojas asuvad jumestusvee keemilise töötlemise seadmed 28 (keemilise veetöötluse töökoda).

5. Auru jahutussüsteem. Jahutusvesi juhitakse kondensaatorisse veevarustuskaevust 26 tsirkulatsioonipumbad 25 . Kondensaatoris soojendatud jahutusvesi juhitakse kogumiskaevu 27 sama veeallikas teatud kaugusel sissevõtukohast, piisav tagamaks, et kuumutatud vesi ei seguneks võetud veega.

Paljudes soojuselektrijaamade tehnoloogilistes skeemides pumbatakse jahutusvett läbi kondensaatoritorude tsirkulatsioonipumpade abil 25 ja seejärel siseneb jahutustorni (jahutustorni), kus aurustumise tõttu jahutatakse vett sama temperatuuride vahega, mille võrra see soojendati kondensaatoris. Jahutustornidega veevarustussüsteemi kasutatakse peamiselt soojuselektrijaamades. IES kasutab jahutustiikidega veevarustussüsteemi. Kui toimub vee aurustamine jahtumine, on aurustumine ligikaudu võrdne turbiini kondensaatorites kondenseeruva auru kogusega. Seetõttu tuleb veevarustussüsteeme laadida, tavaliselt jõeveega.

6. Võrgu veeküttesüsteem. Skeemid võivad ette näha väikese võrguküttepaigaldise elektrijaama ja külgneva küla kaugkütte jaoks. Võrgusoojendite juurde 29 selle paigaldise puhul tuleb aur turbiinide väljatõmbetest, kondensaat juhitakse välja läbi liini 31 . Võrguvesi tarnitakse kütteseadmesse ja eemaldatakse sellest torustike kaudu 30 .

7. Elektrienergia süsteem. Auruturbiiniga pöörlev elektrigeneraator toodab vahelduvvoolu, mis läheb astmelise trafo kaudu soojuselektrijaama avatud jaotusseadme (OSD) siinidesse. Abisüsteemi siinid on samuti ühendatud generaatori klemmidega läbi abitrafo. Seega saavad jõuallika abitarbijad (abisõlmede elektrimootorid - pumbad, ventilaatorid, veskid jne) toite jõuallika generaatorist. Elektrimootorite, valgustusseadmete ja elektrijaama seadmete elektriga varustamiseks on olemas abielektrilülitusseade 32 .

Erijuhtudel (hädaolukorrad, koormuse jaotamine, käivitamine ja seiskamine) tagatakse abitoide välisjaotla varusiinidrafo kaudu. Abiseadmete elektrimootorite töökindel toide tagab jõuseadmete ja soojuselektrijaamade töökindluse tervikuna. Elektrivarustuse katkemine enda vajadusteks toob kaasa tõrkeid ja õnnetusi.

Põhiline erinevus gaasiturbiinelektrijaama (GTU) ja auruturbiini tehnoloogilise skeemi vahel seisneb selles, et GTU-s muundatakse kütuse keemiline energia mehaaniliseks energiaks ühes ühikus - gaasiturbiinis, mille tulemusena pole vaja aurukatelt.

Gaasiturbiinipaigaldis (joon. 3.5) koosneb põlemiskambrist KS, gaasiturbiinist GT, õhukompressorist K ja elektrigeneraatorist G. Kompressor K imeb atmosfääriõhku, surub selle kokku keskmiselt 6–10 kg/cm 2 ja varustab selle põlemiskambrisse KS. Põlemiskambrisse siseneb ka kütus (näiteks päikeseõli, maa- või tööstusgaas), mis põleb suruõhukeskkonnas.

Riis. 3.4. Gaasiturbiini lihtsustatud tehnoloogiline skeem

vedel- või gaaskütust kasutavad elektrijaamad: T – kütus; IN -

õhk; KS – põlemiskamber; GT – gaasiturbiin; K – õhukompressor; G – elektrigeneraator

Põlemiskambrist tulevad kuumad gaasid temperatuuriga 600–800 °C gaasiturbiini GT. Turbiini läbides laienevad need atmosfäärirõhuni ja labade vahel suurel kiirusel liikudes pööravad turbiini võlli. Heitgaasid väljuvad väljalasketoru kaudu atmosfääri. Märkimisväärne osa gaasiturbiini võimsusest kulub kompressori ja muude abiseadmete pöörlemisele.

Gaasiturbiinide peamised eelised võrreldes auruturbiinseadmetega on järgmised:

1) katlajaama ja keemilise veepuhastuse puudumine;

2) oluliselt väiksem jahutusvee vajadus, mis võimaldab piiratud veevaruga piirkondades kasutada gaasiturbiinseadmeid;

3) oluliselt väiksem operatiivpersonali arv;

4) kiire käivitamine;

5) toodetud elektrienergia odavam.

Soojuselektrijaamade paigutusskeemid

Termoahela tüübi (struktuuri) alusel jagatakse TPP-d plokk- ja mitteplokkideks.

Plokkskeemiga kõigil käitise põhi- ja abiseadmetel puuduvad tehnoloogilised ühendused elektrijaama teise käitise seadmetega. Fossiilkütustel töötavates elektrijaamades varustatakse iga turbiini auruga ainult ühest või kahest sellega ühendatud katlast. Auruturbiinijaam, mille turbiini toiteallikaks on ühest aurukatlast pärit aur, nimetatakse nn. monoblokk, kui turbiini kohta on kaks katelt – topeltplokk.

Mitteblokeeriva skeemiga Kõigist aurukateldest pärit TPP aur siseneb ühisesse magistratuuri ja ainult sealt jaotatakse üksikutele turbiinidele. Mõnel juhul on võimalik auru aurukateldest otse turbiinidesse suunata, kuid säilib ühine ühendusliin, nii et iga turbiini toiteks saab alati kasutada kõikide katelde auru. Liinidel, mille kaudu vesi aurukateldesse (toitetorustik) tarnitakse, on samuti ristühendused.

Plokksoojuselektrijaamad on odavamad kui mitteblokeeritud soojuselektrijaamad, kuna torujuhtmete paigutus on lihtsustatud ja liitmike arv väheneb. Sellises jaamas on lihtsam juhtida üksikuid üksusi, plokk-tüüpi paigaldusi on lihtsam automatiseerida. Töötamisel ei mõjuta ühe seadme töö naaberüksusi. Elektrijaama laiendamisel võib järgnev agregaat olla erineva võimsusega ja töötada uute parameetritega. See võimaldab laiendatavasse jaama paigaldada võimsamaid ja kõrgemate parameetritega seadmeid, s.o. võimaldab täiustada seadmeid ning tõsta elektrijaama tehnilist ja majanduslikku jõudlust. Uute seadmete seadistamise protsess ei mõjuta varem paigaldatud seadmete tööd. Plokksoojuselektrijaamade normaalseks tööks peab aga nende seadmete töökindlus olema oluliselt kõrgem kui plokkideta soojuselektrijaamadel. Seadmetel puuduvad varuaurukatlad; kui katla võimalik tootlikkus on suurem kui antud turbiini jaoks vajalik vooluhulk, ei saa osa aurust (nn. varjatud reserv, mida kasutatakse laialdaselt plokivälistes soojuselektrijaamades) teise käitisele üle kanda. Auru vahepealse ülekuumenemisega auruturbiiniseadmete puhul on plokkskeem praktiliselt ainuvõimalik, kuna plokk-seadme diagramm on sel juhul liiga keeruline.

Meie riigis soojuselektrijaamade auruturbiinipaigaldised ilma kontrollitud auru eemaldamiseta algrõhuga P 0 ≤8,8 MPa ja kontrollitud väljatõmbega paigaldised juures P 0 ≤12,7 MPa, mis töötavad tsüklitena ilma vahepealse auru ülekuumenemiseta, on ehitatud blokeerimata. Kõrgema rõhu korral (IES-is kl P 0 ≥12,7 MPa ja soojuselektrijaamades kl P 0 = 23,5 MPa) kõik auruturbiiniagregaadid töötavad vahepealse ülekuumenemisega tsüklitena ja selliste paigaldistega jaamad on ehitatud plokkidena.

Peahoones (peahoones) asuvad elektrijaama tehnoloogilises protsessis vahetult kasutatavad põhi- ja abiseadmed. Seadmete ja ehituskonstruktsioonide vastastikust paigutust nimetatakse elektrijaama peahoone planeering.

Elektrijaama peahoone koosneb tavaliselt turbiiniruumist, katlaruumist (tahkekütusel töötamisel punkriruumiga) või tuumajaama reaktoriruumist ja õhutusruumist. Masinaruumis paiknevad koos põhiseadmetega (peamiselt turbiinagregaadid): kondensaadipumbad, madal- ja kõrgsurveregeneratiivsoojendid, toitepumba seadmed, aurustid, aurumuundurid, võrgusoojendid (soojuselektrijaamades), abiseadmed. küttekehad ja muud soojusvahetid.

Soojas kliimas (näiteks Kaukaasias, Kesk-Aasias jne), märkimisväärse puudumisel atmosfääri sademed, tolmutormid jne. CPP-d, eriti gaasi- ja naftatehased, kasutavad avatud seadmete paigutust. Samal ajal paigaldatakse kateldele varikatused ja turbiiniagregaadid on kaitstud valgusvarjudega; turbiiniagregaadi abiseadmed paigutatakse kinnisesse kondensatsiooniruumi. Avatud planeeringuga CPP peahoone erikuurvarust vähendatakse 0,2–0,3 m 3 /kW-ni, mis vähendab CPP ehitamise maksumust. Elektrijaama ruumidesse paigaldatakse elektriseadmete paigaldamiseks ja remondiks sildkraanad ja muud tõstemehhanismid.

Joonisel fig. 3.6. Näidatud on tolmsöeelektrijaama jõuploki paigutusskeem: I – aurugeneraatori ruum; II – masinaruum, III – jahutusvee pumbajaam; 1 – mahalaadimisseade; 2 – purustusseade; 3 – veesäästuseade ja õhusoojendi; 4 – auruülekuumendid; 5 , 6 – põlemiskamber; 7 – söetolmpõletid; 8 - aurugeneraator; 9 – veski ventilaator; 10 – söetolmu punker; 11 – tolmusööturid; 12 – ülekuumenemise vahepealsed aurutorustikud; 13 - õhutus; 14 - auruturbiin; 15 - elektrigeneraator; 16 – astmeline elektritrafo; 17 - kondensaator; 18 – jahutusveevarustuse ja äravoolutorustikud; 19 – kondensaadipumbad; 20 – taastav HDPE; 21 – toitepump; 22 – regeneratiivne LDPE; 23 – ventilaator; 24 – tuhapüüdja; 25 – räbu ja tuha eemaldamise kanalid; EE- kõrgepingelekter.

Joonisel fig. 3.7 on kujutatud 2400 MW võimsusega gaasiõlielektrijaama lihtsustatud paigutusskeemi, mis näitab ainult põhi- ja abiseadmete paigutust, samuti konstruktsioonide mõõtmeid (m): 1 - boileri ruum; 2 – turbiinikamber; 3 – kondensaatori kamber; 4 – generaatori sektsioon; 5 – õhutuskamber; 6 – ventilaator; 7 – regeneratiivsed õhusoojendid; 8 – oma vajaduste jaotussüsteem (RUSN); 9 - korsten.

Riis. 3.7. Gaasi- ja õlitehase peahoone planeering

elektrijaamad võimsusega 2400 MW

IES põhiseadmed (katla- ja turbiiniagregaadid) asuvad peahoones, katlad ja tolmu ettevalmistamise sõlm (IES-is põletavad näiteks kivisütt tolmu kujul) - katlaruumis, turbiiniagregaadid ja nende abiseadmed - elektrijaama turbiiniruumis. CPP-des paigaldatakse peamiselt üks katel turbiini kohta. Katel koos turbiiniagregaadi ja nende abiseadmetega moodustavad eraldi osa - monoplokk-elektrijaama.

Turbiinid võimsusega 150–1200 MW vajavad vastavalt 500–3600 m 3 /h auru võimsusega katlaid. Varem kasutasid osariigi ringkonnaelektrijaamad turbiini kohta kahte katelt, s.o. topeltplokid . 100 MW või väiksema võimsusega turbiinseadmetega CPP-des, kus auru vahepealset ülekuumendust ei kasutata, kasutati blokeerimata tsentraliseeritud skeemi, kus kateldest tulev aur suunatakse ühisesse aurutorusse ja sealt jaotatakse turbiinide vahel.

Peahoone mõõdud sõltuvad sinna paigutatud seadmete võimsusest: ühe ploki pikkus on 30–100 m, laius 70–100 m, masinaruumi kõrgus ca 30 m on üle 50 m. Peahoone planeeringu tasuvust hinnatakse ligikaudselt erikuupvõimsuse järgi, mis võrdub söetolmelektrijaamas umbes 0,7–0,8 m 3 /kW. , ja gaasiõlis - umbes 0,6–0,7 m 3 / kW. Osa katlaruumi abiseadmeid (suitsutõmbeseadmed, puhurventilaatorid, tuhakogujad, tolmutsüklonid ja tolmuettevalmistussüsteemi tolmueraldajad) paigaldatakse sageli hoonest väljapoole, vabas õhus.

CES-id ehitatakse vahetult veevarustusallikate (jõgi, järv, meri) lähedusse; Sageli luuakse CPP kõrvale veehoidla (tiik). IES territooriumil on lisaks peahoonele veevarustuse ja keemilise veetöötluse rajatised ja seadmed, kütuserajatised, elektritrafod, jaotusseadmed, laborid ja töökojad, materjalilaod, bürooruumid teeninduspersonalile. IES. Kütust tarnitakse CPP territooriumile tavaliselt rongidega. Põlemiskambrist ja tuhakogujatest eemaldatakse tuhk ja räbu hüdrauliliselt. IES territooriumil rajatakse raudteed ja maanteed, rajatakse elektriülekandeliinide väljalasked ning maapealsed ja maa-alused kommunikatsioonid. CPP rajatiste poolt hõivatud territooriumi pindala on olenevalt elektrijaama võimsusest, kütuse tüübist ja muudest tingimustest 25–70 hektarit. .

Suuri söetolmelektrijaamu Venemaal teenindavad töötajad 1 inimene iga 3 MW võimsuse kohta (3000 MW võimsusega elektrijaamas ca 1000 inimest); Lisaks on vaja hoolduspersonali.

IES võimsus sõltub vee- ja kütusevarudest ning keskkonnakaitsenõuetest: õhu- ja veebasseinide normaalse puhtuse tagamine. Kütuse põlemisproduktide tahkete osakeste kujul õhku paiskamist CPP piirkonnas piirab täiustatud tuhakollektorite paigaldamine (elektrilised filtrid, mille kasutegur on umbes 99%). Ülejäänud lisandid, väävel- ja lämmastikoksiidid, hajutatakse kõrgete korstnate abil, mis on ehitatud kahjulike lisandite eemaldamiseks kõrgematesse atmosfäärikihtidesse. Kuni 300 m ja enam kõrgused korstnad ehitatakse raudbetoonist või raudbetoonkarkassi või tavalise metallkarkassi sees 3–4 metalltüvega.

Arvukate erinevate IES-seadmete juhtimine on võimalik ainult tootmisprotsesside tervikliku automatiseerimise alusel. Kaasaegsed kondensatsiooniturbiinid on täielikult automatiseeritud. Katlaseade juhib automaatselt kütuse põlemisprotsesse, katlaseadme veega varustamist, auru ülekuumenemise temperatuuri hoidmist jne. Automatiseeritud on ka muud IES-i protsessid: kindlaksmääratud töörežiimide säilitamine, seadmete käivitamine ja seiskamine, seadmete kaitsmine ebatavalistes ja hädaolukordades.

UKRAINA NOORSUS JA SPORT

YU.A. GITŠEV

SOOJUSELEGTAJAMAD

Sagelib I

Dnepropetrovsk NMetAU 2011

HARIDUS- JA TEADUSMINISTEERIUM,

UKRAINA NOORSUS JA SPORT

UKRAINA RIIKLIKU METALLURGIKAAKADEEMIA

YU.A. GITŠEV

SOOJUSELEGTAJAMAD

Sagelib I

Ill 23. Bibliograafia: 4 nimetust.

Probleemi eest vastutav dr tehn. teadused, prof.

Arvustaja: , Dr. Tech. teadused, prof. (DNUZHT)

Cand. tehnika. Teadused, dotsent (NMetAU)

© National Metallurgical

Ukraina Akadeemia, 2011

SISSEJUHATUS………………………………………………………………………………………..4

1 ÜLDTEAVE SOOJUSJAUAMADE KOHTA……………………5

1.1 Elektrijaamade määratlus ja klassifikatsioon…………………………….5

1.2 Soojuselektrijaama tehnoloogiline skeem…………………………8

1.3 Soojuselektrijaamade tehnilised ja majanduslikud näitajad………………………………….11

1.3.1 Energianäitajad……………………………………….11

1.3.2 Majandusnäitajad……………………………………….13

1.3.3 Toimivusnäitajad…………………………………..15

1.4 Nõuded soojuselektrijaamadele…………………………………………………………16

1.5 Tööstuslike soojuselektrijaamade omadused………………16

2 TPP TERMILISTE DIAGRAMMIDE KONSTRUKTSIOON………………………………………………………………17

2.1 Üldmõisted soojusahelate kohta……………………………………………………………………

2.2 Auru esialgsed parameetrid……………………………………………….18

2.2.1 Auru esialgne rõhk……………………………………….18

2.2.2 Auru esialgne temperatuur………………………………………20

2.3 Auru vahepealne ülekuumenemine…………………………………………………..22

2.3.1 Vahepealse ülekuumenemise energiatõhusus...24

2.3.2 Ülekuumenemise vahepealne rõhk……………………………26

2.3.3 Vaheülekuumenemise tehniline teostus……27

2.4 Lõplikud auruparameetrid………………………….………………………….29

2.5 Toitevee regeneratiivne soojendamine…………………………………..30

2.5.1 Regeneratiivkütte energiatõhusus..30

2.5.2 Regeneratiivkütte tehniline teostus.......34

2.5.3 Toitevee regeneratiivse kuumutamise temperatuur..37

2.6 Soojuselektrijaamade soojusdiagrammide koostamine põhiliste turbiinitüüpide alusel……..39

2.6.1 Turbiinil “K” põhineva termokontuuri ehitamine……………39

2.6.2 Turbiinil “T” põhineva termokontuuri ehitamine…………..41

KIRJANDUS………………………………………………………………………………………44

SISSEJUHATUS

Distsipliin "Soojuselektrijaamad" on mitmel põhjusel hõivatud eriline tähendus erialale õpetatavate erialade hulgast 8(7). - soojusenergeetika.

Esiteks kogub distsipliin teoreetilisest vaatenurgast teadmised, mille üliõpilased on omandanud peaaegu kõigil peamistel varasematel erialadel: “Kütus ja selle põletamine”, “Katlad”, “Ülelaadijad ja soojusmasinad”, “Tööstusliku soojusvarustuse allikad”. ettevõtted”, “Gaasi puhastamine” ja teised.

Teiseks on soojuselektrijaamad praktilisest küljest keeruline energiaettevõte, mis hõlmab kõiki energiamajanduse põhielemente: kütuse ettevalmistamise süsteem, katlatsehh, turbiinitsehh, muundamis- ja toitesüsteem. soojusenergia välistarbijatele, ringlussevõtu- ja neutraliseerimissüsteemid kahjulikud heitmed.

Kolmandaks, tööstuslikust vaatenurgast on soojuselektrijaamad domineerivad elektritootmisettevõtted kodumaises ja välismaises energiasektoris. Soojuselektrijaamad moodustavad Ukrainas ca 70% installeeritud elektritootmisvõimsusest ning arvestades tuumaelektrijaamu, kus rakendatakse ka auruturbiinitehnoloogiaid, on installeeritud võimsus ca 90%.

See loengukonspekt on välja töötatud vastavalt tööprogramm Ja õppekava erialale 8 (7). - soojusenergeetika ja sisaldab põhiteemadena: Üldine informatsioon soojuselektrijaamadest, elektrijaamade soojuskontuuride ehitamise põhimõtetest, seadmete valikust ja soojuskontuuride arvutustest, seadmete paigutusest ja soojuselektrijaamade tööst.

Distsipliin “Soojuselektrijaamad” aitab süstematiseerida üliõpilaste omandatud teadmisi, laiendada nende erialast silmaringi ning on kasutatav mitmete teiste erialade kursuste täitmisel, samuti erialaspetsialistidele ja diplomitööde koostamisel. lõputööd meistrid

1 ÜLDTEAVE SOOJUSJAUAMADE KOHTA

1.1 Elektrijaamade määratlus ja klassifikatsioon

Elektrijaam– ümberkujundamiseks mõeldud energiaettevõte erinevat tüüpi kütust ja energiaressursse elektrienergiaks.

Peamised võimalused elektrijaamade klassifitseerimiseks:

I. Olenevalt muundatud kütuse ja energiaressursside tüübist:

1) soojuselektrijaamad (TEP), milles toodetakse elektrit süsivesinikkütuste (kivisüsi, maagaas, kütteõli, põlev taastuvenergia jt) muundamise teel;

2) tuumaelektrijaamad(tuumaelektrijaamad), milles elektrit toodetakse aatomienergia muundamisel tuumakütuseks;

3) hüdroelektrijaamad (HEJ), milles toodetakse elektrit loodusliku veeallika, eelkõige jõgede voolu mehaanilise energia muundamise teel.

See klassifitseerimisvõimalus võib hõlmata ka elektrijaamu, mis kasutavad mittetraditsioonilisi ja taastuvaid energiaallikaid:

· päikeseelektrijaamad;

· maasoojuselektrijaamad;

· tuuleelektrijaamad;

· loodete elektrijaamad ja teised.

II. Selle distsipliini jaoks pakub huvi soojuselektrijaamade põhjalikum klassifikatsioon, mis sõltuvalt soojusmasinate tüübist jaguneb järgmisteks osadeks:

1) auruturbiinelektrijaamad (STP);

2) gaasiturbiinelektrijaamad (GTU);

3) kombineeritud tsükliga elektrijaamad (CGE);

4) sisepõlemismootoreid (ICE) kasutavad elektrijaamad.

Nendest elektrijaamadest on domineerivad auruturbiinelektrijaamad, mis moodustavad üle 95% soojuselektrijaamade installeeritud koguvõimsusest.

III. Sõltuvalt välistarbijatele tarnitava energia tüübist jagunevad auruturbiinelektrijaamad:

1) kondensatsioonielektrijaamad (CPS), mis varustavad elektriga eranditult välistarbijaid;

2) soojuse ja elektri koostootmisjaamad (CHP), mis varustavad välistarbijaid nii soojus- kui ka elektrienergiaga.

IV. Sõltuvalt eesmärgist ja osakondade alluvusest jagunevad elektrijaamad:

1) piirkonnaelektrijaamad, mis on kavandatud varustama elektriga kõiki piirkonna tarbijaid;

2) tööstusettevõtete osaks olevad tööstuselektrijaamad, mis on ette nähtud elektriga varustamiseks eelkõige ettevõtete tarbijatele.

V. Sõltuvalt installeeritud võimsuse kasutamise kestusest aasta jooksul jagunevad elektrijaamad:

1) põhi (B): 6000÷7500 tundi/aastas, s.o üle 70% aasta kestusest;

2) poolpõhi (P/B): 4000÷6000 h/aastas, 50÷70%;

3) pooltipp (P/P): 2000÷4000 h/aastas, 20÷50%;

4) tippaeg (P): kuni 2000 tundi/aastas, kuni 20% aastast.

Seda klassifitseerimisvalikut saab illustreerida elektriliste koormuste kestuse graafiku näitel:

Joonis 1.1 – Elektriliste koormuste kestuse graafik

VI. Sõltuvalt turbiinidesse sisenevast aururõhust jagunevad auruturbiiniga soojuselektrijaamad:

1) madal rõhk: kuni 4 MPa;

2) keskrõhk: kuni 9 – 13 MPa;

3) kõrge rõhk: kuni 25–30 MPa, sealhulgas:

● alakriitiline rõhk: kuni 18 – 20 MPa

● kriitiline ja ülekriitiline rõhk: üle 22 MPa

VII. Sõltuvalt võimsusest jagunevad auruturbiiniga elektrijaamad:

1) väikese võimsusega elektrijaamad: installeeritud koguvõimsus kuni 100 MW paigaldatud turbogeneraatorite ühikuvõimsusega kuni 25 MW;

2) keskmine võimsus: installeeritud koguvõimsus kuni 1000 MW paigaldatud turbogeneraatorite ühikvõimsusega kuni 200 MW;

3) suure võimsusega: installeeritud koguvõimsus üle 1000 MW koos paigaldatud turbogeneraatorite ühikuvõimsusega üle 200 MW.

VIII. Sõltuvalt aurugeneraatorite turbogeneraatoritega ühendamise meetodist jagunevad soojuselektrijaamad:

1) tsentraliseeritud (mitteplokk) soojuselektrijaamad, milles kõigi katelde aur siseneb ühte kesksesse aurutorustikku ja jaotatakse seejärel turbiingeneraatorite vahel (vt joonis 1.2);

1 – aurugeneraator; 2 – auruturbiin; 3 - keskne (peamine) auruliin; 4 – auruturbiini kondensaator; 5 – elektrigeneraator; 6 – trafo.

Joonis 1.2 - Tsentraliseeritud (mitteploki) soojuselektrijaama skemaatiline diagramm

2) plokksoojuselektrijaamad, milles iga paigaldatud aurugeneraator on ühendatud väga spetsiifilise turbogeneraatoriga (vt joonis 1.3).

1 – aurugeneraator; 2 – auruturbiin; 3 – vaheülekuumendi; 4 – auruturbiini kondensaator; 5 – elektrigeneraator; 6 – trafo.

Joonis 1.3 - Plokksoojuselektrijaama skemaatiline diagramm

Erinevalt blokeerimata skeemist nõuab plokk-TPP-skeem vähem kapitalikulusid, on lihtsam töötada ja loob tingimused täielikuks automatiseerimiseks auruturbiini tehas Elektrijaamad. Plokkskeemil vähendatakse torustike arvu ja jaama tootmismahtusid seadmete paigutamiseks. Auru vahepealse ülekuumenemise kasutamisel on plokkskeemide kasutamine kohustuslik, kuna vastasel juhul ei ole võimalik juhtida turbiinist ülekuumenemiseks eralduva auru voolu.

1.2 Soojuselektrijaama tehnoloogiline skeem

Tehnoloogilisel diagrammil on kujutatud elektrijaama põhiosi, nende omavahelist ühendamist ja vastavalt sellele on näidatud tehnoloogiliste toimingute järjestus kütuse jaama tarnimise hetkest kuni tarbija elektrienergia tarnimiseni.

Näitena on joonisel 1.4 kujutatud söepulbriga auruturbiinelektrijaama tehnoloogiline skeem. Seda tüüpi soojuselektrijaamad domineerivad olemasolevate põhisoojuselektrijaamade hulgas Ukrainas ja välismaal.

Päike – kütusekulu jaamas; Dp. g – aurugeneraatori tootlikkus; Ds. n. – tingimuslik aurutarbimine jaama enda vajadusteks; Dt – aurukulu turbiini kohta; Evir – toodetud elektri kogus; Esn - elektritarbimine jaama enda vajadusteks; Eotp on välistarbijatele tarnitud elektrienergia hulk.

Joonis 1.4 – Auruturbiiniga söetolmelektrijaama tehnoloogilise skeemi näide

Soojuselektrijaama tehnoloogiline skeem jaguneb tavaliselt kolmeks osaks, mis on joonisel 1.4 tähistatud punktiirjoontega:

I … Kütuse-gaas-õhk tee, mis sisaldab:

1 – kütuserajatised (tühjendusseade, toorsöe ladu, purustustehased, purustatud söepunkrid, kraanad, konveierid);

2 – tolmu ettevalmistamise süsteem (söeveskid, peenventilaatorid, söetolmukastid, sööturid);

3 – ventilaator kütuse põletamiseks vajaliku õhu varustamiseks;

4 - aurugeneraator;

5 – gaasipuhastus;

6 – suitsuärastus;

7 – korsten;

8 – räbupump vesituha ja šlakisegu transportimiseks;

9 – vesituha ja šlakisegu tarnimine utiliseerimiseks.

Üldiselt hõlmab kütus-gaas-õhk tee : kütuseseadmed, tolmu ettevalmistamise süsteem, tõmbevahendid, katla lõõrid ning tuha ja räbu eemaldamise süsteem.

II … Auru-vee tee, mis sisaldab:

10 – auruturbiin;

11 – auruturbiini kondensaator;

12 – tsirkuleeriva veevarustussüsteemi tsirkulatsioonipump kondensaatori jahutamiseks;

13 – tsirkulatsioonisüsteemi jahutusseade;

14 – täiendava vee tarnimine tsirkulatsioonisüsteemi veekadude kompenseerimiseks;

15 – toorvee tarnimine keemiliselt puhastatud vee valmistamiseks, kompenseerides jaamas kondensaadi kadu;

16 – keemiline veetöötlus;

17 – keemiline veepuhastuspump, mis varustab heitauru kondensaadi voolu täiendavalt keemiliselt töödeldud vett;

18 – kondensaadipump;

19 – regeneratiivne madalsurve toiteveesoojendi;

20 - õhutus;

21 – toitepump;

22 – regeneratiivne kõrgsurvetoiteveesoojendi;

23 – äravoolupumbad kütteauru kondensaadi eemaldamiseks soojusvahetist;

24 – regeneratiivne auru ekstraheerimine;

25 – vaheülekuumendi.

Üldiselt hõlmab auru-vee tee: katla auru-vesi osa, turbiin, kondensaadisõlm, jahutusringlusvee ja täiendava keemiliselt puhastatud vee ettevalmistamise süsteemid, toitevee regeneratiivse soojendamise ja toitevee õhutustamise süsteem.

III … Elektriline osa, mis sisaldab:

26 - elektrigeneraator;

27 – astmeline trafo välistarbijatele tarnitava elektrienergia jaoks;

28 – elektrijaama avatud jaotla bussid;

29 – elektritrafo elektrijaama enda vajadusteks;

30 – abielektri jaotusseadme siinid.

Seega sisaldab elektriline osa: elektrigeneraator, trafod ja lülitusseadmete bussid.

1.3 Soojuselektrijaamade tehnilised ja majanduslikud näitajad

Soojuselektrijaamade tehnilised ja majanduslikud näitajad jagunevad 3 rühma: energeetilised, majanduslikud ja operatiivsed, mis on vastavalt mõeldud jaama tehnilise taseme, efektiivsuse ja töökvaliteedi hindamiseks.

1.3.1 Energiatõhusus

Soojuselektrijaamade peamised energianäitajad on järgmised: tõhusust elektrijaamad (), soojuse eritarbimine (), kütuse eritarbimine elektri tootmiseks ().

Neid näitajaid nimetatakse tehase soojustõhususe näitajateks.

Elektrijaama tegeliku töö tulemuste põhjal kasutegur määratakse suhetega:

; (1.1)

; (1.2)

Elektrijaama projekteerimisel ja selle töö analüüsimisel kasutegur. määratakse toodete järgi, võttes arvesse tõhusust. jaama üksikud elemendid:

kus ηcat, ηturb – kasutegur. boilerite ja turbiinide kauplused;

ηt. p – k.p.d. soojusvoog, mis võtab arvesse jahutusvedelike soojuskadusid, mis tulenevad soojusülekandest jaama sees keskkond läbi torujuhtme seinte ja jahutusvedeliku lekked, ηt. n = 0,98...0,99 (keskmine 0,985);

esn on elektrijaama enda vajadustele kulunud elektri osakaal (elektriajam kütuse ettevalmistussüsteemis, katlatsehhi tõmbeseadmete ajam, pumbaajam jne), esn = Esn/Evir = 0,05...0,10 (vrd 0,075);

qсн – omatarbeks tarbitava soojuse osakaal (vee keemiline töötlemine, toitevee õhutustamine, kondensaatoris vaakumit tagavate auruejektorite töö jne), qсн = 0,01...0,02 (vrd 0,015).

K.p.d. katlapoodi saab kujutada kasutegurina aurugeneraator: ηcat = ηp. g = 0,88…0,96 (keskmine 0,92)

K.p.d. turbiinipoodi võib kujutada absoluutse elektritõhususena. turbogeneraator:

ηturb = ηt. g = ηt · ηoi · ηм, (1,5)

kus ηt on soojuslik kasutegur. auruturbiinijaama tsükkel (kasutatud soojuse suhe tarnitud soojusesse), ηt = 0,42...0,46 (vrd 0,44);

ηoi – sisemine suhteline efektiivsus. turbiinid (arvestab turbiinisiseseid kadusid auru hõõrdumisest, ristvooludest, ventilatsioonist), ηoi = 0,76...0,92 (vrd 0,84);

ηm – elektromehaaniline kasutegur, mis võtab arvesse kadusid mehaanilise energia ülekandmisel turbiinilt generaatorile ja kadusid elektrigeneraatoris endas, ηen = 0,98...0,99 (vrd 0,985).

Võttes arvesse korrutist (1.5), efektiivsuse avaldist (1.4). netoelektrijaam on kujul:

ηsnetto = ηпг·ηt· ηoi· ηм· ηтп·(1 – есн)·(1 – qсн); (1,6)

ja pärast keskmiste väärtuste asendamist on see:

ηsnetto = 0,92·0,44·0,84·0,985·0,985·(1–0,075)·(1–0,015) = 0,3;

Üldiselt on elektrijaama kasutegur net varieerub vahemikus: ηsnet = 0,28…0,38.

Soojuse eritarbimine elektri tootmiseks määratakse suhtega:

, (1.7)

kus Qfuel on kütuse põlemisel saadud soojus .

; (1.8)

kus pH on standardne investeeringu efektiivsuse suhe, aasta-1.

Pöördväärtus pH annab kapitaliinvesteeringute tasuvusaja, näiteks pH = 0,12 aasta-1 korral on tasuvusaeg:

Antud kulude põhjal valitakse kõige ökonoomsem variant uue elektrijaama ehitamiseks või olemasoleva elektrijaama rekonstrueerimiseks.

1.3.3 Toimivus

Töönäitajad hindavad elektrijaama töö kvaliteeti ja hõlmavad konkreetselt:

1) standardkoefitsient (arv teeninduspersonal 1 MW paigaldatud jaama võimsuse kohta, W (in/MW);

2) elektrijaama installeeritud võimsuse kasutuskoefitsient (tegeliku elektritoodangu ja maksimaalse võimaliku toodangu suhe)

; (1.16)

3) installeeritud võimsuse kasutustundide arv

4) seadmete käideldavuse tegur ja koefitsient tehniline kasutamine varustus

; (1.18)

Katla- ja turbiinitöökodade seadmete käideldavustegurid on: Kgotkot = 0,96...0,97, Kgotturb = 0,97...0,98.

Soojuselektrijaamade seadmete kasutusmäär on: KispTPP = 0,85…0,90.

1.4 Nõuded soojuselektrijaamadele

Soojuselektrijaamadele esitatavad nõuded jagunevad kahte rühma: tehniline ja majanduslik.

Tehnilised nõuded hõlmavad järgmist:

· töökindlus (katkematu toiteallikas vastavalt tarbija nõudmistele ja elektrikoormuste väljasaatmisgraafikule);

· manööverdusvõime (võimalus kiire tõus või koorma eemaldamine, samuti seadmete käivitamine või seiskamine);

· soojuslik kasutegur (maksimaalne efektiivsus ja minimaalne kütuse erikulu jaama erinevatel töörežiimidel);

· keskkonnasõbralikkus (kahjulikud heitkogused keskkonda minimaalsed ja mitte üle lubatud heitkogused tehase erinevatel töörežiimidel).

Majanduslikud nõuded vähendatakse elektrienergia miinimumhinnani, kui järgitakse kõiki tehnilisi nõudeid.

1.5 Tööstuslike soojuselektrijaamade omadused

Tööstuslike soojuselektrijaamade peamiste omaduste hulgas on:

1) elektrijaama kahepoolne side peamiste tehnoloogiliste töökodadega (elektrijaam annab tehnoloogiliste töökodade elektrilise koormuse ja vastavalt vajadusele muudab elektrivarustust ning töökojad on teatud juhtudel ka elektrienergia allikaks. elektrijaamades kasutatavad soojus- ja põlevad taastuvad energiaallikad);

2) ettevõtte mitmete elektrijaamade ja tehnoloogiliste töökodade süsteemide ühtsus (kütusevarustus, veevarustus, transpordirajatised, remondibaas, mis vähendab jaama ehitamise kulusid);

3) tööstuslikes elektrijaamades lisaks turbogeneraatoritele ka turbokompressorite ja turbopuhurite olemasolu protsessigaaside varustamiseks ettevõtte töökodadesse;

4) soojuse ja elektri koostootmisjaamade (CHP) ülekaal tööstuslike elektrijaamade seas;

5) tööstuslike soojuselektrijaamade suhteliselt väikese võimsusega:

70…80%, ≤ 100 MW.

Tööstuslikud soojuselektrijaamad annavad 15...20% kogu elektritoodangust.

2 TPP TERMILISTE DIAGRAMMIDE KONSTRUKTSIOON

2.1 Üldmõisted soojusahelate kohta

Soojusdiagrammid on seotud elektrijaamade auru-veeteedega ja näitavad :

1) jaama põhi- ja abiseadmete suhteline asukoht;

2) tehnoloogiline kommunikatsioon seadmed läbi jahutusvedeliku torujuhtmete.

Soojusahelad võib jagada kahte tüüpi:

1) fundamentaalne;

2) laiendatud.

Skemaatilised diagrammid näitavad seadmeid soojuskontuuri arvutamiseks ja arvutustulemuste analüüsimiseks vajalikus ulatuses.

Skeemi alusel lahendatakse järgmised ülesanded:

1) määrab kindlaks jahutusvedelike kulud ja parameetrid ahela erinevates elementides;

2) valida varustust;

3) töötada välja üksikasjalikud soojusahelad.

Laiendatud termilised ahelad hõlmab kõiki jaamaseadmeid, sealhulgas varuseadmeid, kõiki jaama torujuhtmeid koos sulge- ja juhtventiilidega.

Väljatöötatud skeemide põhjal lahendatakse järgmised ülesanded:

1) seadmete vastastikune paigutamine elektrijaamade projekteerimisel;

2) tööjooniste teostamine projekteerimise käigus;

3) jaamade käitamine.

Soojusdiagrammide koostamisele eelneb järgmiste küsimuste lahendamine:

1) jaama tüübi valik, mis toimub eeldatavate energiakoormuste tüübist ja kogusest lähtuvalt, st CPP või CHP;

2) määrab jaama kui terviku elektri- ja soojusvõimsuse ning selle üksikute plokkide (sõlmede) võimsuse;

3) valida auru alg- ja lõppparameetrid;

4) teeb kindlaks auru vahepealse ülekuumenemise vajaduse;

5) valida aurugeneraatorite ja turbiinide tüübid;

6) töötab välja toitevee regeneratiivse soojendamise skeemi;

7) korraldada põhi tehnilisi lahendusi vastavalt termilisele skeemile (agregaatide võimsus, auruparameetrid, turbiinide tüüp) koos mitmete abiküsimustega: täiendava keemiliselt puhastatud vee ettevalmistamine, vee õhutustamine, aurugeneraatori väljapuhumisvee kasutamine, toitepumpade ajam ja muud.

Termoahelate arengut mõjutavad peamiselt kolm tegurit:

1) auru alg- ja lõppparameetrite väärtus auruturbiinipaigaldises;

2) auru vahepealne ülekuumenemine;

3) toitevee regeneratiivne soojendamine.

2.2 Auru esialgsed parameetrid

Auru esialgsed parameetrid on auru rõhk (P1) ja temperatuur (t1) enne turbiini sulgeventiili.

2.2.1 Esialgne aururõhk

Algne aururõhk mõjutab tõhusust. elektrijaamad ja ennekõike soojusliku kasuteguri kaudu. auruturbiini tehase tsükkel, mida efektiivsuse määramisel elektrijaamal on minimaalne väärtus (ηt = 0,42…0,46):

Soojusefektiivsuse määramiseks saab kasutada on– veeauru diagramm (vt joonis 2.1):

(2.2)

kus Above on auru adiabaatiline soojuskadu (ideaalse tsükli jaoks);

qsupply on tsüklisse antud soojuse hulk;

i1, i2 – auru entalpia enne ja pärast turbiini;

i2" on turbiinist väljutatud auru kondensaadi entalpia (i2" = cpt2).

Joonis 2.1 – Soojusefektiivsuse määramise suunas.

Valemi (2.2) abil tehtud arvutuste tulemused annavad järgmised efektiivsusväärtused:

ηt, ühikute osad

Siin on 3,4...23,5 MPa standardsed aururõhud, mida kasutatakse Ukraina energiasektori auruturbiinelektrijaamade jaoks.

Arvutustulemustest järeldub, et esialgse aururõhu suurenemisega suureneb efektiivsuse väärtus. suureneb. Koos sellega, Surve suurenemisel on mitmeid negatiivseid tagajärgi:

1) suureneva rõhuga auru maht väheneb, turbiini vooluosa vooluala ja labade pikkus vähenevad ning sellest tulenevalt suureneb auru vool, mis viib sisemise suhtelise efektiivsuse vähenemiseni. . turbiinid (ηоі);

2) rõhu tõus toob kaasa aurukadude suurenemise läbi turbiini otsatihendite;

3) suureneb metallikulu seadmetele ja auruturbiinitehase maksumus.

Negatiivse mõju kõrvaldamiseks Koos rõhu tõusuga tuleks suurendada turbiini võimsust, mis tagab :

1) auruvoolu suurenemine (välistab turbiini vooluala ja labade pikkuse vähenemist);

2) vähendab auru suhtelist väljavoolu läbi mehaaniliste tihendite;

3) rõhu tõus koos võimsuse suurenemisega võimaldab muuta torustikke kompaktsemaks ja vähendada metallikulu.

Välismaal olemasolevate elektrijaamade töö analüüsi põhjal saadud optimaalne suhe auru algrõhu ja turbiini võimsuse vahel on toodud joonisel 2.2 ( optimaalne suhe tähistatud varjutusega).

Joonis 2.2 – Turbogeneraatori võimsuse (N) ja auru algrõhu (P1) vaheline seos.

2.2.2 Auru algtemperatuur

Auru algrõhu tõustes suureneb auru niiskus turbiini väljalaskeava juures, mida illustreerivad graafikud iS diagrammil (vt joonis 2.3).

Р1 > Р1" > Р1"" (t1 = const, P2 = konst)

x2< x2" < x2"" (y = 1 – x)

y2 > y2" > y2""

Joonis 2.3 – Auru lõpliku niiskusesisalduse muutumise olemus auru algrõhu tõusuga.

Auruniiskuse olemasolu suurendab hõõrdekadusid ja vähendab sisemist suhtelist efektiivsust. ja põhjustab labade ja muude turbiini voolutee elementide tilkade erosiooni, mis viib nende hävimiseni.

Maksimaalne lubatud auruniiskus (y2add) sõltub labade pikkusest (ll); Näiteks:

ll ≤ 750…1000 mm y2add ≤ 8…10%

ll ≤ 600 mm y2add ≤ 13%

Auru niiskuse vähendamiseks tuleks temperatuuri tõsta koos aururõhu tõusuga, mis on näidatud joonisel 2.4.

t1 > t1" > t1"" (P2 = pidev)

x2 > x2" > x2"" (y = 1 - x)

y2< y2" < y2""

Joonis 2.4 – Auru lõpliku niiskusesisalduse muutumise olemus auru algtemperatuuri tõusuga.

Auru temperatuuri piirab ülekuumendi, torustiku ja turbiini elemendid valmistatud terase kuumuskindlus.

Võimalik on kasutada 4 klassi terast:

1) süsinik- ja mangaanterased (maksimaalse temperatuuriga tpr ≤ 450...500°C);

2) perliitklassi kroom-molübdeen ja kroom-molübdeen-vanaadiumterased (tpr ≤ 570...585°C);

3) martensiit-ferriitklassi kõrge kroomisisaldusega terased (tpr ≤ 600...630°C);

4) austeniitklassi roostevaba kroom-nikkelteras (tpr ≤ 650...700°C).

Ühest teraseklassist teise liikudes tõuseb seadmete maksumus järsult.

Terase klass

Suhteline kulu

Praeguses etapis on majanduslikust seisukohast soovitav kasutada perliitterast töötemperatuuriga tr ≤ 540°C (565°C). Martensiit-ferriit- ja austeniitklassi terased toovad kaasa seadmete hinna järsu tõusu.

Samuti tuleks märkida esialgse aurutemperatuuri mõju termilisele efektiivsusele. auruturbiinitehase tsükkel. Auru temperatuuri tõus toob kaasa soojusliku efektiivsuse tõusu:

Hüdroelektrijaamad (HP) ja pumbaelektrijaamad (PSPP), mis kasutavad langeva vee energiat

Tuumaenergiat kasutavad tuumaelektrijaamad

Diiselelektrijaamad (DES)

Gaasiturbiiniga (GTU) ja kombineeritud tsükliga gaasiseadmetega (CCP) soojuselektrijaamad

Päikeseelektrijaamad (SPP)

Tuuleelektrijaamad (WPP)

Geotermilised elektrijaamad (GEOTES)

Loodete elektrijaamad (TPP)

Kõige sagedamini eristatakse kaasaegses energeetikas traditsioonilist ja mittetraditsioonilist energiat.

Traditsiooniline energia jaguneb peamiselt elektri- ja soojusenergiaks.

Kõige mugavam energialiik on elektrienergia, mida võib pidada tsivilisatsiooni aluseks. Primaarenergia muundamine elektrienergiaks toimub elektrijaamades.

Meie riik toodab ja tarbib tohutul hulgal elektrit. Seda toodavad peaaegu täielikult kolm peamist tüüpi elektrijaamad: soojus-, tuuma- ja hüdroelektrijaamad.

Ligikaudu 70% maailma elektrienergiast toodetakse soojuselektrijaamades. Need jagunevad kondenseerivateks soojuselektrijaamadeks (CHP), mis toodavad ainult elektrit, ning soojuse ja elektri koostootmisjaamadeks (CHP), mis toodavad elektrit ja soojust.

Venemaal toodetakse umbes 75% energiast soojuselektrijaamades. Soojuselektrijaamu ehitatakse kütuse tootmise või energiatarbimise piirkondadesse. Hüdroelektrijaamade ehitamine sügavatele mägijõgedele on tulus. Seetõttu enamik suured hüdroelektrijaamad ehitatud Siberi jõgedele. Jenissei, Angara. Kuid hüdroelektrijaamade kaskaadid on ehitatud ka madaliku jõgedele: Volgale ja Kamale.

Tuumaelektrijaamu rajatakse piirkondadesse, kus tarbitakse palju energiat ja napib muid energiaressursse (riigi lääneosas).

Peamised elektrijaamade tüübid Venemaal on soojuselektrijaamad (TPP). Need rajatised toodavad ligikaudu 67% Venemaa elektrienergiast. Nende paigutust mõjutavad kütus ja tarbijategurid. Kõige võimsamad elektrijaamad asuvad kütuse tootmise kohtades. Tarbijatele on suunatud kõrge kalorsusega transporditavat kütust kasutavad soojuselektrijaamad.

Joonis 1. Soojuselektrijaama skemaatiline diagramm

Soojuselektrijaama skemaatiline diagramm on näidatud joonisel 1. Tasub meeles pidada, et selle konstruktsioon võib sisaldada mitut ahelat - kütusereaktorist jahutusvedelik ei pruugi minna otse turbiini, vaid loovutab oma soojuse soojusvahetis järgmise ahela jahutusvedelikule, mis võib juba edasi voolata. turbiini või suudab seejärel oma energia üle kanda järgmisele kontuurile. Samuti on iga elektrijaam varustatud jäätmejahutusvedeliku jahutussüsteemiga, et viia jahutusvedeliku temperatuur ringlussevõtuks vajalikule väärtusele. Kui läheduses on elektrijaam paikkond, siis see saavutatakse sellega, et kasutatud jahutusvedeliku soojust kasutatakse vee soojendamiseks majade kütmiseks või sooja veevarustuseks ja kui mitte, siis eraldub jahutustornides jääkjahutusvedeliku liigne soojus lihtsalt atmosfääri. Jahutustorne kasutatakse kõige sagedamini mittetuumaelektrijaamade heitgaaside kondensaatorina.

Soojuselektrijaama põhiseadmeteks on katel-aurugeneraator, turbiin, generaator, aurukondensaator, tsirkulatsioonipump.

Aurugeneraatori katlas eraldub see kütuse põletamisel soojusenergia, mis muundatakse veeauru energiaks. Turbiinis muundatakse veeauru energia mehaaniliseks pöörlemisenergiaks. Generaator muudab mehaanilise pöörlemisenergia elektrienergiaks. CHP skeem erineb selle poolest, et lisaks elektrienergia, soojus tekib ka osa auru eemaldamisel ja selle abil küttetrassi antava vee soojendamiseks.

Seal on soojuselektrijaamad gaasiturbiinseadmetega. Töövedelik ja need on gaas koos õhuga. Gaas eraldub orgaanilise kütuse põlemisel ja seguneb kuumutatud õhuga. 750-770°C gaasi-õhu segu juhitakse turbiini, mis paneb generaatori pöörlema. Gaasiturbiiniga elektrijaamad on paremini manööverdatavad, neid on lihtne käivitada, peatada ja reguleerida. Kuid nende võimsus on 5-8 korda väiksem kui auruga.

Elektrienergia tootmise protsessi soojuselektrijaamades võib jagada kolmeks tsükliks: keemiline - põlemisprotsess, mille tulemusena soojus kantakse üle auruks; mehaaniline - auru soojusenergia muundatakse pöörlemisenergiaks; elektriline – mehaaniline energia muundatakse elektrienergiaks.

Soojuselektrijaama üldine kasutegur koosneb tsüklite kasuteguri (η) korrutisest:

Ideaalse mehaanilise tsükli efektiivsuse määrab nn Carnot' tsükkel:

kus T 1 ja T 2 on auru temperatuurid auruturbiini sisse- ja väljalaskeava juures.

Kaasaegsetes soojuselektrijaamades T 1 =550°C (823°K), T 2 =23°C (296°K).

Praktiliselt võttes arvesse kadusid η tes = 36-39%. Soojusenergia täielikuma kasutamise tõttu on soojuselektrijaama kasutegur = 60-65%.

Tuumaelektrijaam erineb soojuselektrijaamast selle poolest, et katel on asendatud tuumareaktoriga. Tuumareaktsiooni soojust kasutatakse auru tootmiseks.

Tuumaelektrijaama primaarenergia on sisemine tuumaenergia, mis tuuma lõhustumise käigus vabaneb kolossaalse kineetilise energiana, mis omakorda muundatakse soojusenergiaks. Rajatist, kus need muundumised toimuvad, nimetatakse reaktoriks.

Reaktori südamikku läbib jahutusvedelik, mis eemaldab soojust (vesi, inertgaasid jne). Jahutusvedelik kannab soojust aurugeneraatorisse, andes selle veele. Saadud veeaur siseneb turbiini. Reaktori võimsust reguleeritakse spetsiaalsete varraste abil. Need sisestatakse tuuma ja muudavad neutronivoogu ja seega ka tuumareaktsiooni intensiivsust.

Tuumaelektrijaama looduslik tuumakütus on uraan. Bioloogiliseks kaitseks kiirguse eest kasutatakse mitme meetri paksust betoonikihti.

1 kg kivisöe põletamisel saab 8 kWh elektrit ning 1 kg tuumakütuse tarbimisel tekib 23 miljonit kWh elektrit.

Rohkem kui 2000 aastat on inimkond kasutanud Maa veeenergiat. Nüüd kasutatakse veeenergiat kolme tüüpi hüdroelektrijaamades:

• hüdroelektrijaamad (HP);
• loodete elektrijaamad (TPP), mis kasutavad merede ja ookeanide loodete energiat;
• pumpelektrijaamad (PSPP), mis akumuleerivad ja kasutavad veehoidlate ja järvede energiat.

Hüdroenergia ressursid elektrijaama turbiinis muundatakse mehaaniliseks energiaks, mis generaatoris muundatakse elektrienergiaks.

Seega on peamised energiaallikad tahke kütus, nafta, gaas, vesi ning uraani tuumade ja teiste radioaktiivsete ainete lagunemisenergia.



Soojusenergia elektrienergiaks muundamise protsess kajastub lihtsustatud (põhilistes) või täielikes soojusdiagrammides.

Soojuselektrijaama skemaatiline soojusdiagramm näitab põhi- ja abiseadmetega seotud jahutusvedelike peamisi voogusid põletatud kütuse soojuse muundamise protsessides elektri ja soojuse tootmiseks ning tarbijatele tarnimiseks. Praktikas taandub põhisoojusdiagramm soojuselektrijaama (jõuseadme) auru-vee teekonna diagrammiks, mille elemendid on tavaliselt kujutatud tavapiltidel.

Söeküttel töötava soojuselektrijaama lihtsustatud (peamine) soojusdiagramm on näidatud joonisel fig. 3.1.

Kivisüsi juhitakse kütusepunkrisse 1 , ja sellest - purustustehasesse 2 kus see muutub tolmuks. Söetolm siseneb aurugeneraatori ahju (aurukatla) 3 , millel on torude süsteem, milles ringleb keemiliselt puhastatud vesi, mida nimetatakse toitaineveeks. Boileris on vesi

Riis. 3.1. Auruturbiini lihtsustatud termiline diagramm

tolmsöe soojuselektrijaam ja auruturbiini ratta välimus

soojeneb, aurustub ja tekkiv küllastunud aur viiakse ülekuumendis temperatuurini 400-650 °C ja siseneb rõhul 3...25 MPa aurutoru kaudu auruturbiini. 4 . Ülekuumendatud auru parameetrid T 0 , P 0 (temperatuur ja rõhk turbiini sisselaskeava juures) sõltuvad agregaatide võimsusest. CPP-s kasutatakse kogu aur elektri tootmiseks. Soojuselektrijaamas kasutatakse üks osa aurust täielikult turbiinis generaatoris elektri tootmiseks 5 ja siis läheb kondensaatorisse 6 , ja teine, millel on kõrgem temperatuur ja rõhk, on võetud turbiini vaheastmest ja seda kasutatakse soojusvarustuseks (katkendjoon joonisel 3.1). Kondensaadi pump 7 deaeraatori kaudu 8 ja siis etteandepumbaga 9 tarnitakse aurugeneraatorisse. Võetud auru kogus sõltub ettevõtete soojusenergia vajadusest.

Täielik soojusahel (TCS) erineb põhilisest selle poolest, et see kuvab täielikult seadmed, torujuhtmed, sulgemis-, juht- ja kaitseventiilid. Jõuallika täielik soojusdiagramm koosneb üksikute agregaatide skeemidest, sh jaama üldplokk (varukondensaadipaagid koos ülekandepumpadega, soojusvõrgu täiendamine, toorvee soojendamine jne). Abitorustike hulka kuuluvad möödaviigu-, drenaaži-, äravoolu-, abi- ja auru-õhu segu imemistorustikud. PTS-liinide ja liitmike tähistused on järgmised:

3.1.1.1. Soojusahelad kes

Enamik meie riigi CPP-sid kasutab kütusena söetolmu. 1 kWh elektri tootmiseks kulub mitusada grammi kivisütt. Aurukatlas kantakse üle 90% kütusest vabanevast energiast auruks. Turbiinis kandub aurujugade kineetiline energia rootorile (vt joonis 3.1). Turbiini võll on jäigalt ühendatud generaatori võlliga. Moodsad soojuselektrijaamade auruturbiinid on suure kiirusega (3000 p/min), väga ökonoomsed ja pika tööeaga masinad.

Praegu ehitatakse orgaanilist kütust kasutavaid suure võimsusega CPP-sid peamiselt kõrgete algsete auruparameetrite ja madala lõpprõhu jaoks (sügav vaakum). See võimaldab vähendada soojustarbimist toodetud elektrienergia ühiku kohta, sest mida kõrgemad on algparameetrid P 0 Ja T 0 turbiini ees ja allapoole lõplikku aururõhku P k, seda suurem on paigalduse efektiivsus. Seetõttu viiakse turbiini sisenev aur kõrgetele parameetritele: temperatuur - kuni 650 ° C ja rõhk - kuni 25 MPa.

Joonisel 3.2 on näidatud fossiilkütustel töötava IES tüüpilised lihtsustatud termilised diagrammid. Joonisel 3.2 oleva diagrammi kohaselt A Tsüklile antakse soojust ainult siis, kui genereeritakse ja kuumutatakse valitud ülekuumenemistemperatuurini t sõidurada; vastavalt joonisel 3.2 olevale skeemile, b Koos soojusülekandega nendes tingimustes antakse aurule soojust pärast seda, kui see on töötanud turbiini kõrgsurveosas.

Esimest vooluringi nimetatakse vooluringiks ilma vahepealse ülekuumenemiseta, teist - auru vahepealse ülekuumenemisega ahelaks.. Nagu termodünaamika kursusest teada, on teise skeemi soojuslik kasutegur samade alg- ja lõppparameetrite ning vahepealsete ülekuumenemisparameetrite õige valiku korral suurem.

Mõlema skeemi järgi aur aurukatlast 1 läheb turbiinile 2 asub elektrigeneraatoriga samal võllil 3 . Heitgaasi aur kondenseeritakse kondensaatoris 4 , jahutatakse torudes ringleva tehnilise vee abil. Turbiini kondensaat kondensaadipumba abil 5 regeneratiivsete kütteseadmete kaudu 6 juhitakse õhutusseadmesse 8 .

Deaeraatorit kasutatakse selles lahustunud gaaside eemaldamiseks veest; samas soojendatakse selles, nagu ka regeneratiivsoojendites, toitevett auruga, mis võetakse selleks otstarbeks turbiini väljalaskeavast. Vee õhutustamine toimub selleks, et viia selles sisalduva hapniku ja süsinikdioksiidi sisaldus vastuvõetavatele väärtustele ning seeläbi vähendada metallide korrosiooni kiirust vees ja auruteedes. Samal ajal võib paljudes IES termilistes ahelates puududa õhutusseade. Selle nn neutraalse hapnikuga veerežiimi korral suunatakse toitevette teatud kogus hapnikku, vesinikperoksiidi või õhku; Deaeraatorit pole vooluringis vaja.

R
on. 3.1. Auruturbiinide tüüpilised termilised ahelad

fossiilkütustel töötavad kondensatsiooniseadmed ilma

auru vahepealne ülekuumenemine ( A) ja vahepealse

ülekuumenemine ( b)

Õhupuhastatud vesi toitepumba abil 9 kütteseadmete kaudu 10 tarnitakse katlajaama. Kütteauru kondensaat, mis on tekkinud küttekehades 10 , kaskaadid õhutusseadmesse 8 ja küttekehade 6 kütteauru kondensaat tarnitakse äravoolupumba abil 7 torusse, mille kaudu kondensaat kondensaatorist voolab 4 .

Kirjeldatud termilised skeemid on suures osas tüüpilised ja muutuvad veidi ühiku võimsuse ja esialgsete auruparameetrite suurenemisel.

Deaeraator ja toitepump jagavad regeneratiivse küttekontuuri rühmadesse HPH (kõrgsurvekütteseade) ja LPH (madala rõhuga kütteseade). HPH grupp koosneb reeglina 2–3 küttekehast, millel on kaskaaddrenaaž kuni õhutusseadmeni. Deaeraatorit toidetakse sama ekstraheerimise auruga kui ülesvoolu HPH-d. See auruga deaeraatori sisselülitamise skeem on laialt levinud. Kuna deaeraatoris hoitakse konstantset aururõhku ja väljatõmbe rõhku vähendatakse proportsionaalselt turbiini auruvoolu vähenemisega, loob see skeem väljatõmbe jaoks rõhureservi, mis realiseerub ülesvoolu HPH-s. HDPE grupp koosneb 3–5 regeneratiivsest ja 2–3 lisaküttekehast. Kui on olemas aurustuspaigaldis (jahutustorn), on aurusti kondensaator ühendatud HDPE vahele.

Ainult elektrit tootvad IES on madala kasuteguriga (30–40%), kuna suur hulk tekkivat soojust juhitakse atmosfääri aurukondensaatorite, jahutustornide kaudu ning läheb kaotsi suitsugaaside ja kondensaatori jahutusveega.