Hur fungerar ett värmekraftverk (CHP)? Byggande av ett värmekraftverk Panna vid en kraftvärmeverksdriftsprincip

Sammanfattning av disciplinen "Introduktion till regi"

Färdigställd av studenten Mikhailov D.A.

Novosibirsk State Technical University

Novosibirsk, 2008

Introduktion

Ett elkraftverk är ett kraftverk som används för att omvandla naturlig energi till elektrisk energi. Typen av kraftverk bestäms i första hand av typen av naturlig energi. De mest utbredda är värmekraftverk (TPP), som använder termisk energi som frigörs genom förbränning av fossila bränslen (kol, olja, gas, etc.). Termiska kraftverk genererar cirka 76 % av den el som produceras på vår planet. Detta beror på närvaron av fossila bränslen i nästan alla områden på vår planet; möjligheten att transportera organiskt bränsle från utvinningsplatsen till ett kraftverk nära energikonsumenter; tekniska framsteg vid termiska kraftverk, vilket säkerställer byggandet av termiska kraftverk med hög effekt; möjligheten att använda spillvärme från arbetsvätskan och leverera den till konsumenterna, förutom elektrisk energi, även termisk energi (med ånga eller varmvatten) etc. Värmekraftverk avsedda endast för produktion av el kallas kondenskraftverk (CPP). Kraftverk konstruerade för kombinerad generering av elektrisk energi och tillförsel av ånga, samt varmvatten till termiska konsumenter, har ångturbiner med mellanliggande ångutsug eller med mottryck. I sådana installationer används värmen från avgasånga delvis eller till och med helt för värmeförsörjning, vilket resulterar i att värmeförlusterna med kylvatten minskar. Däremot är andelen ångenergi som omvandlas till el, med samma initiala parametrar, i anläggningar med värmeturbiner lägre än i anläggningar med kondenserande turbiner. Termiska kraftverk, där avgaser, tillsammans med generering av elektricitet, används för värmeförsörjning, kallas kraftvärmeverk (CHP).

Grundläggande driftprinciper för värmekraftverk

Figur 1 visar ett typiskt termiskt diagram av en kondenseringsenhet som körs på organiskt bränsle.

Fig.1 Schematiskt termiskt diagram över värmekraftverk

1 - ångpanna; 2 - turbin; 3 - elektrisk generator; 4 - kondensator; 5 – kondensatpump; 6 – lågtrycksvärmare; 7 – avluftare; 8 - matningspump; 9 – högtrycksvärmare; 10 – dräneringspump.

Denna krets kallas en krets med mellanliggande överhettning av ånga. Som är känt från termodynamikkursen är den termiska verkningsgraden för en sådan krets med samma initiala och slutliga parametrar och det korrekta valet av mellanliggande överhettningsparametrar högre än i en krets utan mellanliggande överhettning.

Låt oss överväga principerna för drift av termiska kraftverk. Bränsle och oxidationsmedel, som vanligtvis är uppvärmd luft, strömmar kontinuerligt in i pannugnen (1). Bränslet som används är kol, torv, gas, oljeskiffer eller eldningsolja. De flesta värmekraftverk i vårt land använder koldamm som bränsle. På grund av värmen som genereras som ett resultat av bränsleförbränning värms vattnet i ångpannan, förångas och den resulterande mättade ångan strömmar genom ångledningen in i ångturbinen (2). Syftet är att omvandla den termiska energin i ånga till mekanisk energi.

Alla rörliga delar av turbinen är stelt anslutna till axeln och roterar med den. I turbinen överförs den kinetiska energin från ångstrålarna till rotorn enligt följande. Ånga av högt tryck och temperatur, som har hög intern energi, kommer in i turbinens munstycken (kanaler) från pannan. En ångstråle med hög hastighet, ofta över ljudhastigheten, strömmar kontinuerligt ut ur munstyckena och kommer in i turbinbladen monterade på en skiva som är stelt ansluten till axeln. I detta fall omvandlas den mekaniska energin hos ångflödet till mekanisk energi hos turbinrotorn, eller mer exakt, till den mekaniska energin hos turbogeneratorrotorn, eftersom turbinens axlar och den elektriska generatorn (3) är sammankopplade. I en elektrisk generator omvandlas mekanisk energi till elektrisk energi.

Efter ångturbinen kommer vattenånga, redan vid lågt tryck och temperatur, in i kondensorn (4). Här omvandlas ångan, med hjälp av kylvatten som pumpas genom rören placerade inuti kondensorn, till vatten, som tillförs avluftaren (7) av en kondensatpump (5) genom regenerativa värmare (6).

Avluftaren används för att avlägsna gaser lösta i den från vatten; samtidigt, i den, precis som i regenerativa värmare, värms matarvattnet av ånga, som tas för detta ändamål från turbinens utlopp. Avluftning utförs för att få syre- och koldioxidhalten i den till acceptabla värden och därigenom minska korrosionshastigheten i vatten- och ångvägar.

Avluftat vatten tillförs pannanläggningen av en matarpump (8) genom värmare (9). Kondensatet från värmeångan som bildas i värmarna (9) leds i kaskad in i avluftaren, och kondensatet från värmarnas (6) värmande ånga tillförs av avloppspumpen (10) in i ledningen genom vilken kondensatet från kondensorn (4) strömmar.

Det svåraste tekniskt är organisationen av driften av koleldade värmekraftverk. Samtidigt är andelen sådana kraftverk i den inhemska energisektorn hög (~30 %) och det är planerat att öka den.

Det tekniska diagrammet för ett sådant kolkraftverk visas i fig. 2.

Fig.2 Teknologiskt diagram över ett pulveriserat koleldat värmekraftverk

1 – järnvägsvagnar; 2 – lossningsanordningar; 3 – lager; 4 – bandtransportörer; 5 – krossanläggning; 6 – råkolsbunkrar; 7 – pulveriserade kolkvarnar; 8 - separator; 9 – cyklon; 10 – koldammsbunker; 11 - matare; 12 – kvarn fläkt; 13 - pannans förbränningskammare; 14 – fläkt; 15 – askuppsamlare; 16 – rökavsugare; 17 – skorsten; 18 – lågtrycksvärmare; 19 – högtrycksvärmare; 20 – avluftare; 21 – matningspumpar; 22 – turbin; 23 – turbinkondensor; 24 – kondensatpump; 25 – cirkulationspumpar; 26 – ta emot väl; 27 – avfallsbrunn; 28 – kemikaliebutik; 29 – nätverksvärmare; 30 – rörledning; 31 – kondensatavloppsledning; 32 – elektriska ställverk; 33 – sumppumpar.

Bränsle i järnvägsvagnar (1) tillförs avlastningsanordningar (2), varifrån det skickas till lagret (3) med hjälp av bandtransportörer (4), och från lagret tillförs bränslet till krossverket (5). Det är möjligt att tillföra bränsle till krossverket och direkt från lossningsanordningar. Från krossverket strömmar bränsle in i råkolsbunkrar (6) och därifrån genom matare till pulveriserade kolkvarnar (7). Koldamm transporteras pneumatiskt genom en separator (8) och en cyklon (9) till en koldammstratt (10) och därifrån av matare (11) till brännarna. Luft från cyklonen sugs in av kvarnfläkten (12) och tillförs pannans (13) förbränningskammare.

Gaserna som bildas under förbränning i förbränningskammaren, efter att ha lämnat den, passerar successivt genom panninstallationens gaskanaler, där i ångöverhettaren (primär och sekundär, om en cykel med mellanliggande överhettning av ånga utförs) och vattnet economizer de avger värme till arbetsvätskan, och i luftvärmaren - levereras till ångpannan till luft. Sedan, i askuppsamlare (15), renas gaserna från flygaska och släpps ut i atmosfären genom skorstenen (17) av rökavgaser (16).

Slagg och aska som faller under förbränningskammaren, luftvärmaren och askuppsamlarna sköljs bort med vatten och strömmar genom kanaler till påspumparna (33), som pumpar dem till askdeponier.

Luften som krävs för förbränningen tillförs ångpannans luftvärmare av en fläkt (14). Luft tas vanligtvis från pannrummets ovansida och (för ångpannor med hög kapacitet) från utsidan av pannrummet.

Överhettad ånga från ångpannan (13) kommer in i turbinen (22).

Kondensat från turbinkondensorn (23) tillförs av kondensatpumpar (24) genom lågtrycks regenerativa värmare (18) till avluftaren (20), och därifrån av matningspumpar (21) genom högtrycksvärmare (19) för att pannekonomisatorn.

I detta schema fylls förlusterna av ånga och kondensat på med kemiskt avmineraliserat vatten, som tillförs kondensatledningen bakom turbinkondensorn.

Kylvatten tillförs kondensorn från vattenförsörjningens mottagande brunn (26) av cirkulationspumpar (25). Det uppvärmda vattnet släpps ut i en avfallsbrunn (27) av samma källa på ett visst avstånd från intagspunkten, tillräckligt för att säkerställa att det uppvärmda vattnet inte blandas med det upptagna vattnet. Anordningar för kemisk behandling av påfyllningsvatten finns i kemiverkstaden (28).

Systemen kan tillhandahålla en liten nätverksvärmeinstallation för fjärrvärme av kraftverket och den intilliggande byn. Ånga tillförs nätverksvärmarna (29) i denna installation från turbinextraktioner och kondensat släpps ut genom ledningen (31). Nätvatten tillförs värmaren och avlägsnas från den genom rörledningar (30).

Den genererade elektriska energin avlägsnas från den elektriska generatorn till externa konsumenter genom elektriska transformatorer.

För att försörja elmotorer, belysningsanordningar och kraftverksanordningar med elektricitet finns det ett extra elektriskt ställverk (32).

Slutsats

Sammanfattningen presenterar de grundläggande principerna för driften av värmekraftverk. Det termiska diagrammet för ett kraftverk övervägs med hjälp av exemplet på driften av en kondenskraftverk, såväl som ett tekniskt diagram med exemplet på ett koleldat kraftverk. De tekniska principerna för produktion av elektrisk energi och värme visas.

Vad är det och vilka är driftprinciperna för värmekraftverk? Den allmänna definitionen av sådana objekt låter ungefär som följer - det här är kraftverk som bearbetar naturlig energi till elektrisk energi. Bränsle av naturligt ursprung används också för dessa ändamål.

Funktionsprincipen för värmekraftverk. Kort beskrivning

Idag är det just vid sådana anläggningar som förbränningen är mest utbredd som frigör värmeenergi. Uppgiften för värmekraftverk är att använda denna energi för att producera elektrisk energi.

Driftsprincipen för värmekraftverk är inte bara generering utan också produktion av värmeenergi, som även levereras till konsumenterna i form av exempelvis varmvatten. Dessutom genererar dessa energianläggningar cirka 76 % av all el. Denna utbredda användning beror på att tillgången på fossila bränslen för driften av stationen är ganska hög. Det andra skälet var att transport av bränsle från utvinningsplatsen till själva stationen är en ganska enkel och strömlinjeformad operation. Funktionsprincipen för värmekraftverk är utformad på ett sådant sätt att det är möjligt att använda spillvärmen från arbetsvätskan för dess sekundära tillförsel till konsumenten.

Separation av stationer efter typ

Det är värt att notera att termiska stationer kan delas in i typer beroende på vilken typ av värme de producerar. Om principen för driften av ett värmekraftverk endast är att producera elektrisk energi (det vill säga att det inte levererar värmeenergi till konsumenten), så kallas det kondenskraftverk (CES).

Anläggningar avsedda för produktion av elektrisk energi, för tillförsel av ånga, samt försörjning av varmvatten till konsumenten, har ångturbiner istället för kondenserande turbiner. Även i sådana element i stationen finns en mellanliggande ångextraktion eller en mottrycksanordning. Den största fördelen och funktionsprincipen med denna typ av värmekraftverk (CHP) är att spillånga också används som värmekälla och levereras till konsumenterna. Detta minskar värmeförlusten och mängden kylvatten.

Grundläggande driftprinciper för värmekraftverk

Innan vi går vidare till att överväga själva driftprincipen är det nödvändigt att förstå vilken typ av station vi pratar om. Standardutformningen av sådana anläggningar inkluderar ett system som mellanliggande överhettning av ånga. Det är nödvändigt eftersom den termiska effektiviteten för en krets med mellanliggande överhettning kommer att vara högre än i ett system utan det. Med enkla ord kommer driftsprincipen för ett värmekraftverk med ett sådant schema att vara mycket effektivare med samma initiala och slutliga specificerade parametrar än utan det. Av allt detta kan vi dra slutsatsen att grunden för stationens drift är organiskt bränsle och uppvärmd luft.

Arbetsschema

Driftsprincipen för värmekraftverket är konstruerad enligt följande. Bränslematerialet, såväl som oxidationsmedlet, vars roll oftast spelas av uppvärmd luft, matas i ett kontinuerligt flöde in i pannugnen. Ämnen som kol, olja, eldningsolja, gas, skiffer och torv kan fungera som bränsle. Om vi pratar om det vanligaste bränslet på Ryska federationens territorium är det koldamm. Vidare är driftprincipen för värmekraftverk konstruerad på ett sådant sätt att värmen som genereras av förbränning av bränsle värmer vattnet i ångpannan. Som ett resultat av uppvärmning omvandlas vätskan till mättad ånga, som kommer in i ångturbinen genom ångutloppet. Huvudsyftet med denna enhet vid stationen är att omvandla energin från den inkommande ångan till mekanisk energi.

Alla element i turbinen som kan röra sig är nära anslutna till axeln, vilket resulterar i att de roterar som en enda mekanism. För att få axeln att rotera överför en ångturbin den kinetiska energin av ånga till rotorn.

Mekanisk del av stationen

Utformningen och principen för driften av ett termiskt kraftverk i dess mekaniska del är förknippat med rotorns drift. Ångan som kommer från turbinen har mycket högt tryck och temperatur. På grund av detta skapas hög intern energi av ånga, som strömmar från pannan in i turbinmunstyckena. Ångstrålar, som passerar genom munstycket i ett kontinuerligt flöde, med hög hastighet, som ofta är till och med högre än ljudhastigheten, verkar på turbinbladen. Dessa element är styvt fästa på skivan, som i sin tur är nära ansluten till axeln. Vid denna tidpunkt omvandlas ångans mekaniska energi till rotorturbinernas mekaniska energi. Om vi pratar mer exakt om principen för drift av termiska kraftverk, så påverkar den mekaniska påverkan turbogeneratorns rotor. Detta beror på det faktum att axeln på en konventionell rötor och generator är tätt kopplade till varandra. Och så finns det en ganska välkänd, enkel och begriplig process att omvandla mekanisk energi till elektrisk energi i en anordning som en generator.

Ångrörelse efter rotorn

Efter att vattenångan passerar turbinen sjunker dess tryck och temperatur avsevärt, och den kommer in i nästa del av stationen - kondensorn. Inuti detta element omvandlas ångan tillbaka till vätska. För att utföra denna uppgift finns det kylvatten inuti kondensorn, som tillförs dit genom rör som löper inuti enhetens väggar. Efter att ångan omvandlats tillbaka till vatten, pumpas den ut av en kondensatpump och går in i nästa fack - avluftaren. Det är också viktigt att notera att det pumpade vattnet passerar genom regenerativa värmare.

Avluftarens huvuduppgift är att avlägsna gaser från det inkommande vattnet. Samtidigt med rengöringen värms vätskan upp på samma sätt som i regenerativa värmare. För detta ändamål används värmen från ångan, som tas från det som går in i turbinen. Huvudsyftet med avluftningsoperationen är att minska syre- och koldioxidhalten i vätskan till acceptabla värden. Detta hjälper till att minska korrosionshastigheten på de vägar genom vilka vatten och ånga tillförs.

Kolstationer

Det finns ett stort beroende av driftprincipen för värmekraftverk av typen av bränsle som används. Ur teknisk synvinkel är kol det svåraste ämnet att implementera. Trots detta är råvaror den huvudsakliga kraftkällan vid sådana anläggningar, vars antal är cirka 30 % av den totala andelen stationer. Dessutom är det planerat att öka antalet sådana objekt. Det är också värt att notera att antalet funktionella fack som krävs för driften av stationen är mycket större än för andra typer.

Hur drivs värmekraftverk med kolbränsle?

För att stationen ska fungera kontinuerligt förs ständigt in kol längs järnvägsspåren, som lossas med hjälp av speciella lossningsanordningar. Sedan finns det element som till exempel genom vilka lossat kol tillförs lagret. Därefter kommer bränslet in i krossverket. Vid behov är det möjligt att kringgå processen att leverera kol till lagret och överföra det direkt till krossarna från lossningsanordningar. Efter att ha passerat detta stadium kommer de krossade råvarorna in i råkolsbunkern. Nästa steg är att tillföra materialet genom matare till de pulveriserade kolbruken. Därefter matas koldammet, med hjälp av en pneumatisk transportmetod, in i koldammsbunkern. Längs denna väg går ämnet förbi element som en separator och en cyklon, och från magasinet rinner det redan genom matarna direkt till brännarna. Luften som passerar genom cyklonen sugs in av kvarnens fläkt och matas sedan in i pannans förbränningskammare.

Vidare ser gasrörelsen ungefär ut som följer. Det flyktiga ämnet som bildas i förbränningspannans kammare passerar sekventiellt genom sådana anordningar som gaskanalerna i pannanläggningen, sedan, om ett ånguppvärmningssystem används, tillförs gasen till den primära och sekundära överhettaren. I detta fack, såväl som i vattenekonomisatorn, avger gasen sin värme för att värma upp arbetsvätskan. Därefter installeras ett element som kallas en luftöverhettare. Här används gasens termiska energi för att värma den inkommande luften. Efter att ha passerat genom alla dessa element passerar det flyktiga ämnet in i askuppsamlaren, där det rengörs från aska. Efter detta drar rökpumpar ut gasen och släpper ut den i atmosfären med hjälp av ett gasrör.

Värmekraftverk och kärnkraftverk

Ganska ofta uppstår frågan om vad som är gemensamt mellan värmekraftverk och om det finns likheter i driftprinciperna för värmekraftverk och kärnkraftverk.

Om vi pratar om deras likheter finns det flera av dem. För det första är de båda byggda på ett sådant sätt att de för sitt arbete använder en naturresurs som är fossil och utsöndrad. Dessutom kan det noteras att båda objekten syftar till att generera inte bara elektrisk energi utan också termisk energi. Likheterna i driftprinciper ligger också i det faktum att värmekraftverk och kärnkraftverk har turbiner och ånggeneratorer inblandade i driftprocessen. Vidare finns det bara några skillnader. Dessa inkluderar till exempel det faktum att kostnaderna för konstruktion och el som erhålls från värmekraftverk är mycket lägre än från kärnkraftverk. Men å andra sidan förorenar inte kärnkraftverk atmosfären så länge avfallet omhändertas på rätt sätt och inga olyckor inträffar. Medan värmekraftverk, på grund av sin funktionsprincip, ständigt släpper ut skadliga ämnen i atmosfären.

Här ligger den största skillnaden i driften av kärnkraftverk och värmekraftverk. Om i termiska anläggningar värmeenergin från bränsleförbränning oftast överförs till vatten eller omvandlas till ånga, tas energin vid kärnkraftverk från klyvningen av uranatomer. Den resulterande energin används för att värma en mängd olika ämnen och vatten används här ganska sällan. Dessutom finns alla ämnen i slutna, slutna kretsar.

Fjärrvärme

Vid vissa värmekraftverk kan deras design innefatta ett system som hanterar uppvärmning av själva kraftverket, samt den intilliggande byn, om det finns ett sådant. Till nätverksvärmarna i denna installation tas ånga från turbinen, och det finns också en speciell linje för borttagning av kondensat. Vatten tillförs och släpps ut genom ett speciellt rörledningssystem. Den elektriska energin som kommer att genereras på detta sätt tas bort från den elektriska generatorn och överförs till konsumenten, passerar genom step-up transformatorer.

Grundläggande utrustning

Om vi pratar om huvudelementen som drivs vid termiska kraftverk, är dessa pannrum, såväl som turbinenheter parade med en elektrisk generator och en kondensator. Huvudskillnaden mellan huvudutrustningen och tilläggsutrustningen är att den har standardparametrar vad gäller dess effekt, produktivitet, ångparametrar, såväl som spänning och ström, etc. Det kan också noteras att typen och antalet huvudelement väljs beroende på hur mycket effekt som behöver erhållas från ett värmekraftverk, samt dess driftläge. En animering av driftprincipen för värmekraftverk kan hjälpa till att förstå denna fråga mer i detalj.

CHP är ett värmekraftverk som inte bara producerar el, utan även ger värme till våra hem på vintern. Med hjälp av exemplet med Krasnoyarsks termiska kraftverk, låt oss se hur nästan alla termiska kraftverk fungerar.

Det finns 3 värmekraftverk i Krasnoyarsk, vars totala elektriska effekt bara är 1146 MW (som jämförelse har bara vår Novosibirsk CHPP 5 en kapacitet på 1200 MW), men det som var anmärkningsvärt för mig var Krasnoyarsk CHPP-3 eftersom stationen är ny - inte ens ett år har gått, eftersom den första och hittills enda kraftenheten certifierades av systemoperatören och togs i kommersiell drift. Därför kunde jag fotografera den fortfarande dammiga, vackra stationen och lära mig mycket om värmekraftverket.

I det här inlägget vill jag, förutom teknisk information om KrasTPP-3, avslöja själva principen för driften av nästan alla kraftvärmeverk.

1. Tre skorstenar, höjden på den högsta är 275 m, den näst högsta är 180 m

Själva förkortningen CHP innebär att stationen inte bara genererar el, utan även värme (varmvatten, värme), och värmeproduktion kan till och med ha högre prioritet i vårt land, känt för sina hårda vintrar.

2. Den installerade elektriska kapaciteten för Krasnoyarsk CHPP-3 är 208 MW, och den installerade termiska kapaciteten är 631,5 Gcal/h

På ett förenklat sätt kan driftprincipen för ett värmekraftverk beskrivas enligt följande:

Allt börjar med bränsle. Kol, gas, torv och oljeskiffer kan användas som bränsle vid olika kraftverk. I vårt fall är detta B2-brunkol från Borodinos dagbrott, som ligger 162 km från stationen. Kol transporteras på järnväg. En del av det lagras, den andra delen går längs transportörer till kraftaggregatet, där själva kolet först krossas till damm och sedan matas in i förbränningskammaren - ångpannan.

En ångpanna är en enhet för att producera ånga vid ett tryck över atmosfärstrycket från matarvatten som kontinuerligt tillförs den. Detta sker på grund av den värme som frigörs under bränsleförbränning. Själva pannan ser ganska imponerande ut. På KrasCHETS-3 är höjden på pannan 78 meter (26-våningsbyggnad), och den väger mer än 7 000 ton.

6. Ångpanna märke Ep-670, tillverkad i Taganrog. Pannkapacitet 670 ton ånga per timme

Jag lånade ett förenklat diagram av en kraftverksångpanna från webbplatsen energoworld.ru så att du kan förstå dess struktur

1 - förbränningskammare (ugn); 2 - horisontell gaskanal; 3 - konvektiv axel; 4 - förbränningsskärmar; 5 - takskärmar; 6 — avloppsrör; 7 - trumma; 8 – strålningskonvektiv överhettare; 9 - konvektiv överhettare; 10 - vattenekonomisator; 11 — luftvärmare; 12 — fläkt; 13 — nedre skärmsamlare; 14 - slagg byrå; 15 — kall krona; 16 - brännare. Diagrammet visar inte askuppsamlaren och rökavluftaren.

7. Utsikt från ovan

10. Panntrumman syns tydligt. Trumman är ett cylindriskt horisontellt kärl med vatten- och ångvolymer, som är åtskilda av en yta som kallas förångningsspegeln.

På grund av sin höga ångeffekt har pannan utvecklat värmeytor, både avdunstning och överhettning. Dess eldstad är prismatisk, fyrkantig med naturlig cirkulation.

Några ord om principen för drift av pannan:

Matarvatten kommer in i trumman, passerar genom economizern, och går ner genom avloppsrören in i rörskärmarnas nedre kollektorer. Genom dessa rör stiger vattnet och värms följaktligen upp, eftersom en ficklampa brinner inuti eldstaden. Vattnet förvandlas till en ång-vattenblandning, en del av det går in i de avlägsna cyklonerna och den andra delen tillbaka in i trumman. I båda fallen är denna blandning uppdelad i vatten och ånga. Ångan går in i överhettarna, och vattnet upprepar sin väg.

11. Kylda rökgaser (cirka 130 grader) lämnar ugnen till elektriska avskiljare. I elektriska avskiljare renas gaser från aska, askan förs bort till en askdeponi och de renade rökgaserna kommer ut i atmosfären. Den effektiva graden av rökgasrening är 99,7 %.
Bilden visar samma elektrostatiska filter.

När den passerar genom överhettare värms ångan upp till en temperatur på 545 grader och kommer in i turbinen, där turbingeneratorns rotor roterar under sitt tryck och följaktligen genereras elektricitet. Det bör noteras att i kondenskraftverk (GRES) är vattencirkulationssystemet helt stängt. All ånga som passerar genom turbinen kyls och kondenseras. Efter att ha blivit flytande igen återanvänds vattnet. Men i turbinerna i ett värmekraftverk kommer inte all ånga in i kondensorn. Ångutvinning utförs - produktion (användning av varm ånga i all produktion) och uppvärmning (varmvattenförsörjningsnät). Detta gör kraftvärme mer ekonomiskt lönsam, men det har sina nackdelar. Nackdelen med kraftvärmeverk är att de måste byggas nära slutanvändaren. Att lägga värmenät kostar mycket pengar.

12. Krasnoyarsk CHPP-3 använder ett direktflödestekniskt vattenförsörjningssystem, vilket gör det möjligt att överge användningen av kyltorn. Det vill säga vatten för kylning av kondensorn och som används i pannan tas direkt från Yenisei, men innan dess genomgår det rening och avsaltning. Efter användning återförs vattnet genom kanalen tillbaka till Yenisei och passerar genom ett avledningssystem (blandning av uppvärmt vatten med kallt vatten för att minska termisk förorening av floden)

14. Turbogenerator

Jag hoppas att jag tydligt kunde beskriva driftprincipen för ett värmekraftverk. Nu lite om själva KrasTPP-3.

Byggandet av stationen började redan 1981, men som händer i Ryssland, på grund av Sovjetunionens kollaps och kriser, var det inte möjligt att bygga ett värmekraftverk i tid. Från 1992 till 2012 fungerade stationen som ett pannhus - den värmde vatten, men den lärde sig att generera el först den 1 mars förra året.

Krasnoyarsk CHPP-3 tillhör Yenisei TGC-13. Värmekraftverket sysselsätter cirka 560 personer. För närvarande tillhandahåller Krasnoyarsk CHPP-3 värmeförsörjning till industriföretag och bostads- och kommunalsektorn i Sovetsky-distriktet i Krasnoyarsk - i synnerhet mikrodistrikten Severny, Vzlyotka, Pokrovsky och Innokentyevsky.

17.

19. CPU

20. Det finns även 4 varmvattenpannor på KrasTPP-3

21. Titthål i eldstaden

23. Och det här fotot togs från taket på kraftenheten. Det stora röret har en höjd på 180m, det mindre är röret till startpannrummet.

24. Transformatorer

25. Ett 220 kV slutet gasisolerat ställverk (GRUE) används som ställverk vid KrasTPP-3.

26. Inne i byggnaden

28. Översikt över ställverket

29. Det är allt. Tack för din uppmärksamhet

Den första genererar både termisk och elektrisk energi, och den andra - bara el. I båda fallen talar vi om termiska kraftverk, vars skillnader är betydande, men inte grundläggande - i Unified Energy System of Russia finns det termiska kraftverk som arbetar i kondenseringsläge och statliga distriktskraftverk, "nedgraderade" till värmeverk.

Varje kraftverk är ett komplex av utrustning som organiserar omvandlingen av energi från en viss källa (vanligtvis naturlig) till elektrisk och termisk energi. Inom vattenkraft är denna källa vatten, i kärnkraft är det uran, och i termiska kraftverk (TPP) används en mängd olika element (från gas, kol och petroleumprodukter till biobränsle, torv och geotermiska brunnar). I Ryssland tillhandahålls cirka 70 % av elproduktionen av värmekraftverk.

Två förkortningar används som gemensamma beteckningar för värmekraftverk - GRES och CHPP. För vanligt folk är de ofta otydliga och det förra förväxlas också med vattenkraftverk, trots att det generellt är olika typer av produktion. Ett vattenkraftverk arbetar med vattenflöde, och dess dammar blockerar floder för detta ändamål (men det finns undantag), och ett statligt distriktskraftverk arbetar med ånga, även om en sådan station kan ha sin egen reservoar. Men termiska kraftverk, som i likhet med vattenkraftverk, verkligen behöver vatten, kan fungera effektivt även långt från floder och reservoarer - i det här fallet byggs vanligtvis kyltorn på dem, ett av de mest monumentala och märkbara (efter skorstenar) tekniska element i termisk energi. Speciellt på vintern.

Huvudsaken är el

Beteckningen "GRES" är en kvarleva från det sovjetiska industriella megaprojektet, i det inledande skedet av vilket, inom ramen för GOELRO-planen, uppgiften att eliminera bristen, först och främst, på elektrisk energi löstes. Det står helt enkelt för "statligt regionalt kraftverk." I Sovjetunionen kallades distrikten territoriella föreningar (industri med befolkning) där en enhetlig energiförsörjning kunde organiseras. Och på viktiga geografiska punkter, vanligtvis nära stora fyndigheter av råvaror som kunde användas som bränsle, installerades statliga distriktskraftverk. Gas kan dock tillföras sådana stationer genom rörledningar, och kol, eldningsolja och andra typer av bränsle kan levereras på järnväg. Och till Berezovskaya State District Power Plant i Unipro-företaget i Krasnoyarsk Sharypovo kommer kol i allmänhet längs en 14 kilometer lång transportör.

I modern uppfattning är ett statligt distriktskraftverk ett kondenskraftverk (CPS), som är mycket kraftfullt jämfört med ett värmekraftverk. När allt kommer omkring är huvuduppgiften för en sådan station att generera el, och i grundläget (det vill säga jämnt över dagen, månaden eller året).

Därför är statliga distriktskraftverk som regel belägna långt från stora städer - tack vare kraftledningar fungerar sådana produktionsanläggningar för hela energisystemet. Och även för export - som till exempel Gusinoozerskaya State District Power Plant i Buryatia, som sedan lanseringen 1976 har tillhandahållit lejonparten av leveranserna till Mongoliet. Och att uppfylla rollen som en "het reserv" för detta land.

Det är intressant att inte alla stationer med förkortningen "GRES" i sina namn är kondenserande stationer; några av dem har fungerat som värmekraftverk under lång tid. Till exempel Kemerovo State District Power Plant of the Siberian Generating Company (SGK). ”Ursprungligen, på 1930-talet, producerade den bara el. Dessutom var energibristen stor på den tiden. Men när staden Kemerovo växte upp runt stationen, kom en annan fråga i förgrunden - hur man värmer bostadsområden? Sedan gjordes stationen om till ett klassiskt kraftvärmeverk, och lämnade bara sitt historiska namn - GRES. Så att medarbetaren stolt kan säga: "Jag jobbar på State District Power Plant!" Kolförbrukningen för el och värme vid stationen är idag i proportionen 50 till 50”, förklarar Alexey Kutyrev till Oxygen.LIFE SGK.

Samtidigt, vid andra statliga distriktskraftverk som är en del av SGC - till exempel vid Tom-Usinskaya (1345,4 MW) och Belovskaya (1260 MW) i Kuzbass, såväl som vid Nazarovskaya (1308 MW) i Krasnoyarsk Territorium - 97% av det kol som förbränns är för att generera el. Och endast 3 % går till värmealstring. Och bilden är densamma, med sällsynta undantag - vid nästan alla andra statliga kraftverk.

Alexey Kutyrev

Chef för operativa avdelningen för värmekraftverk i Kuzbass-grenen

Det största termiska kraftverket i Ryssland och den tredje termiska stationen i världen är Surgutskaya SDPP-2 (del av Unipro) - dess kapacitet är 5657,1 MW (endast två vattenkraftverk i vårt land, Sayano-Shushenskaya och Krasnoyarsk, är kraftfullare ). Med en ganska anständig kapacitetsfaktor på mer än 64,5 % genererade denna station nästan 32 miljarder kWh elektrisk energi 2017. Detta kraftverk drivs med tillhörande olja och naturgas. Det största kraftverket i landet som drivs med fast bränsle (kol) är Reftinskaya - det ligger 100 km från Jekaterinburg. 3,8 GW elkraft tillåter generering av volymer som täcker 40 % av behoven i hela Sverdlovsk-regionen. Ekibastuz-kol används som huvudbränsle vid stationen.

Prioriteten är värme

Kraftvärmeverk (CHP) är en annan typ av värmekraftverk, men detta är inte ett kondensverk, utan ett värmeverk. Kraftvärmeverk producerar huvudsakligen värme - i form av processånga och varmvatten (inklusive för varmvattenförsörjning och uppvärmning av bostäder och industrianläggningar). Därför är kraftvärmeverk ett nyckelelement i centraliserade värmeförsörjningssystem i städer, när det gäller penetrationsnivån som Ryssland är en av världens ledande. Medelstora och små värmekraftverk är också oumbärliga satelliter för stora industriföretag. Den viktigaste egenskapen hos kraftvärme är kraftvärme: samtidig produktion av värme och el. Detta är både effektivare och mer lönsamt än att till exempel bara generera el (som i statliga fjärrkraftverk) eller enbart värme (som i pannhus). Det är därför Sovjetunionen en gång förlitade sig på den utbredda utvecklingen av fjärrvärme.

Den grundläggande skillnaden mellan värmekraftverk och statliga distriktskraftverk, trots att alla dessa är pannturbin- och ångturbinkraftverk - olika typer av turbiner. Kraftvärmeturbiner av typen "T" är installerade vid termiska kraftverk, skillnaden mellan vilka och kondenserande turbiner av typen "K" (som fungerar vid statliga distriktskraftverk) är närvaron av kontrollerad ångutvinning. Därefter skickas den till exempel till nätverksvattenberedare, varifrån den går till lägenhetsradiatorer eller varmvattenkranar. Historiskt sett är de mest utbredda i vårt land T-100-turbinerna, de så kallade "hundratals". Men mottrycksturbiner av typen "P" fungerar även på värmekraftverk, som producerar processånga (de har ingen kondensor och ångan, efter att ha genererat elektricitet i flödesdelen, går direkt till industrikonsumenten). Det finns även turbiner av typen ”PT”, som kan fungera för både industri och fjärrvärme.

I turbiner av "K"-typ slutar processen med ångexpansion i flödesvägen med dess kondensation (vilket gör det möjligt att få större effekt i en installation - upp till 1,6 GW eller mer).

Alexey Kutyrev

Chef för operativa avdelningen för värmekraftverk i Kuzbass-grenen

"För termiska kraftverk är el, till skillnad från statliga distriktskraftverk, en biprodukt; sådana stationer i Sovjetunionen och Ryssland arbetar främst för att värma kylvätskan - och generera värme, som sedan går till bostadshus eller industriföretag i form av av ånga. Och hur mycket el som produceras i slutändan är inte så viktigt. Det är viktigt att tillhandahålla de nödvändiga gigakalorierna så att konsumenterna, främst befolkningen, känner sig bekväma.”

Under uppvärmningssäsongen fungerar kraftvärmeverk enligt det så kallade "termiska schemat" - de upprätthåller temperaturen på nätvattnet i huvudledningen beroende på uteluftens temperatur. I detta läge kan kraftvärmeverk också bära baslasten av el, vilket för övrigt visar mycket höga installerade kapacitetsutnyttjandefaktorer (IUR). Enligt det elektriska schemat fungerar kraftvärmeverk vanligtvis under årets varma månader, då värmeeffekten från turbinerna stängs av. Statens distrikts kraftverk fungerar uteslutande enligt ett elektriskt schema.

Det är inte svårt att gissa att termiska kraftverk i Ryssland är mycket större än statliga regionala kraftverk - och alla av dem skiljer sig som regel mycket i kraft. Det finns också ett stort utbud av alternativ för deras arbete. Vissa kraftvärmeverk fungerar till exempel som statliga distriktskraftverk - som till exempel CHPP-10 från företaget Irkutskenergo. Andra verkar i nära anslutning till industriföretag - och minskar därför inte sin kapacitet ens på sommaren. Till exempel levererar Kazan CHPP-3 TGK-16 ånga till den kemiska industrijätten Kazanorgsintez (båda företagen ingår i TAIF-gruppen). Och Novo-Kemerovskaya CHPP från SGK genererar ånga för behoven hos KAO Azot. Vissa stationer tillhandahåller värme och varmvatten i första hand till befolkningen - till exempel har alla fyra värmekraftverken i Novosibirsk praktiskt taget slutat producera processånga sedan 1990-talet.

Det händer att kraftvärmeverk inte producerar elektrisk energi alls – även om dessa nu är i minoritet. Detta beror på det faktum att, till skillnad från gigakalorier, vars kostnad är strikt reglerad av staten, är kilowatt i Ryssland en marknadsprodukt. Under dessa förhållanden försökte även de värmekraftverk som inte tidigare arbetat på grossistmarknaden för el och kapacitet att ta sig in på den. I strukturen av SGC gick till exempel Krasnoyarsk CHPP-3 på detta sätt, som fram till mars 2012 endast producerade termisk energi. Men den 1 mars samma år togs den första koleldade kraftenheten i Ryssland med en kapacitet på 208 MW, byggd under CSA, i drift. Sedan dess har denna station i allmänhet blivit en föredömlig sådan i SGC när det gäller energieffektivitet och miljövänlighet.

De största värmekraftverken i Ryssland drivs med gas och ligger under Mosenergos vingar. Den mest kraftfulla kan förmodligen betraktas som CHPP-26, som ligger i Biryulyovo Zapadnoye-distriktet i Moskva - åtminstone när det gäller elektrisk effekt på 1841 MW är den före alla andra kraftvärmeverk i landet. Detta kraftverk tillhandahåller centraliserad värmeförsörjning till industriföretag, offentliga byggnader och bostadshus med en befolkning på mer än 2 miljoner människor i distrikten Chertanovo, Yasenevo, Biryulevo och Maryino. Värmeeffekten för detta värmekraftverk är, även om den är hög (4214 Gcal/timme), inget rekord. CHPP-21 från samma Mosenergo har en högre värmekapacitet - 4918 Gcal/timme, även om den när det gäller el är något sämre än sin "kollega" (1,76 GW).

Utarbetad av portalen "Oxygen.LIFE"

Ett elkraftverk är ett kraftverk som omvandlar naturlig energi till elektrisk energi. De vanligaste är värmekraftverk (TPP), som använder termisk energi som frigörs genom förbränning av organiskt bränsle (fast, flytande och gasformigt).

Termiska kraftverk genererar cirka 76 % av den el som produceras på vår planet. Detta beror på närvaron av fossila bränslen i nästan alla områden på vår planet; möjligheten att transportera organiskt bränsle från utvinningsplatsen till ett kraftverk nära energikonsumenter; tekniska framsteg vid termiska kraftverk, vilket säkerställer byggandet av termiska kraftverk med hög effekt; möjligheten att använda spillvärme från arbetsvätskan och leverera den till konsumenterna, förutom elektrisk energi, även termisk energi (med ånga eller varmvatten) etc.

En hög teknisk nivå av energi kan endast säkerställas med en harmonisk struktur av genererande kapacitet: energisystemet måste inkludera kärnkraftverk som genererar billig el, men som har allvarliga begränsningar i intervallet och hastigheten för belastningsändringar, och värmekraftverk som försörjer värme och elektricitet, vars mängd beror på efterfrågan på energi, värme och kraftfulla ångturbinkraftenheter som drivs med tunga bränslen och mobila autonoma gasturbinenheter som täcker kortvariga belastningstoppar.

1.1 Typer av elkraftverk och deras egenskaper.

I fig. 1 presenterar klassificeringen av värmekraftverk som använder fossila bränslen.

Figur 1. Typer av värmekraftverk som använder fossila bränslen.

Fig.2 Schematiskt termiskt diagram över värmekraftverk

Ett värmekraftverk är ett komplex av utrustning och enheter som omvandlar bränsleenergi till elektrisk och (i allmänhet) termisk energi.

Termiska kraftverk kännetecknas av stor mångfald och kan klassificeras efter olika kriterier.

Baserat på deras syfte och typ av tillförd energi delas kraftverk in i regionala och industriella.

Distriktskraftverk är oberoende offentliga kraftverk som betjänar alla typer av konsumenter i regionen (industriföretag, transporter, befolkning, etc.). Distriktskondenskraftverk, som huvudsakligen genererar el, behåller ofta sitt historiska namn – GRES (state district power plants). Distriktskraftverk som producerar elektrisk och termisk energi (i form av ånga eller varmvatten) kallas kraftvärmeverk (CHP). I regel har statliga distriktskraftverk och distriktsvärmeverk en kapacitet på mer än 1 miljon kW.

Industriella kraftverk är kraftverk som levererar termisk och elektrisk energi till specifika produktionsföretag eller deras komplex, till exempel en kemisk produktionsanläggning. Industriella kraftverk är en del av de industriföretag de betjänar. Deras kapacitet bestäms av industriföretagens behov av termisk och elektrisk energi och som regel är den betydligt mindre än distriktets värmekraftverk. Ofta arbetar industriella kraftverk på det allmänna elnätet, men är inte underordnade kraftsystemets avsändare.

Utifrån vilken typ av bränsle som används delas värmekraftverk in i kraftverk som drivs med fossila bränslen och kärnbränsle.

Kondenskraftverk som drivs med fossila bränslen, vid en tidpunkt då det inte fanns några kärnkraftverk (NPP), kallades historiskt för termiska kraftverk (TES - termiska kraftverk). Det är i denna mening som denna term kommer att användas nedan, även om värmekraftverk, kärnkraftverk, gasturbinkraftverk (GTPP) och kombinerade kraftverk (CGPP) också är termiska kraftverk som arbetar enligt principen att konvertera värme. energi till elektrisk energi.

Gasformiga, flytande och fasta bränslen används som organiskt bränsle för värmekraftverk. De flesta termiska kraftverk i Ryssland, särskilt i den europeiska delen, förbrukar naturgas som huvudbränsle och eldningsolja som reservbränsle, och använder det senare på grund av dess höga kostnad endast i extrema fall; Sådana värmekraftverk kallas gasoljekraftverk. I många regioner, främst i den asiatiska delen av Ryssland, är det huvudsakliga bränslet termiskt kol - lågkalorikol eller avfall från utvinning av högkalorikol (antracitkol - ASh). Eftersom sådana kol före förbränning mals i speciella kvarnar till ett dammigt tillstånd, kallas sådana värmekraftverk pulveriserat kol.

Baserat på typen av termiska kraftverk som används vid värmekraftverk för att omvandla termisk energi till mekanisk rotationsenergi för turbinenheters rotorer, särskiljs ångturbiner, gasturbiner och kombinerade kraftverk.

Grunden för ångturbinkraftverk är ångturbinenheter (STU), som använder den mest komplexa, kraftfullaste och extremt avancerade energimaskinen - en ångturbin - för att omvandla termisk energi till mekanisk energi. PTU är huvudelementet i värmekraftverk, kraftvärmeverk och kärnkraftverk.

STP:er som har kondenserande turbiner som drivkraft för elektriska generatorer och som inte använder värmen från avgasånga för att leverera termisk energi till externa konsumenter kallas kondenskraftverk. STU:er utrustade med uppvärmningsturbiner och släpper ut värmen från avgasånga till industriella eller kommunala konsumenter kallas kombinerade värme- och kraftverk (CHP).

Termiska kraftverk för gasturbiner (GTPP) är utrustade med gasturbinenheter (GTU) som drivs på gasformigt eller, i extrema fall, flytande (diesel) bränsle. Eftersom temperaturen på gaserna bakom gasturbinanläggningen är ganska hög kan de användas för att leverera termisk energi till externa förbrukare. Sådana kraftverk kallas GTU-CHP. För närvarande finns det i Ryssland ett gasturbinkraftverk (GRES-3 uppkallat efter Klasson, Elektrogorsk, Moskva-regionen) med en kapacitet på 600 MW och en kraftvärmeanläggning för gasturbin (i staden Elektrostal, Moskva-regionen).

En traditionell modern gasturbinenhet (GTU) är en kombination av en luftkompressor, en förbränningskammare och en gasturbin, samt hjälpsystem som säkerställer dess funktion. Kombinationen av en gasturbinenhet och en elektrisk generator kallas en gasturbinenhet.

Kombinerade termiska kraftverk är utrustade med kombinerade cykelgasenheter (CCG), som är en kombination av gasturbiner och ångturbiner, vilket möjliggör hög effektivitet. CCGT-CHP-anläggningar kan utformas som kondensanläggningar (CCP-CHP) och med termisk energiförsörjning (CCP-CHP). För närvarande finns fyra nya CCGT-CHP-anläggningar i drift i Ryssland (nordvästra kraftvärmeanläggningen i St. Petersburg, Kaliningrad, CHPP-27 från Mosenergo OJSC och Sochinskaya), och en kraftvärmekraftvärmeanläggning har också byggts vid Tyumen CHPP. 2007 togs Ivanovo CCGT-KES i drift.

Modulära värmekraftverk består av separata, vanligtvis av samma typ, kraftverk - kraftenheter. I kraftenheten levererar varje panna endast ånga till sin turbin, från vilken den återgår efter kondensering endast till sin panna. Alla kraftfulla statliga distriktskraftverk och värmekraftverk, som har den så kallade mellanliggande överhettningen av ånga, är byggda enligt blockschemat. Driften av pannor och turbiner vid termiska kraftverk med korskopplingar säkerställs på olika sätt: alla pannor i värmekraftverket levererar ånga till en gemensam ångledning (kollektor) och alla ångturbiner i värmekraftverket drivs från den. Enligt detta schema byggs CES utan mellanliggande överhettning och nästan alla kraftvärmeverk med subkritiska initiala ångparametrar.

Baserat på nivån på initialtrycket särskiljs termiska kraftverk med subkritiskt tryck, superkritiskt tryck (SCP) och supersuperkritiska parametrar (SSCP).

Det kritiska trycket är 22,1 MPa (225,6 at). I den ryska värme- och kraftindustrin är de initiala parametrarna standardiserade: värmekraftverk och kraftvärmeverk byggs för ett underkritiskt tryck på 8,8 och 12,8 MPa (90 och 130 atm) och för SKD - 23,5 MPa (240 atm) . Av tekniska skäl fylls värmekraftverk med superkritiska parametrar på med mellanliggande överhettning och enligt ett blockschema. Supersuperkritiska parametrar inkluderar konventionellt tryck mer än 24 MPa (upp till 35 MPa) och temperatur över 5600C (upp till 6200C), vars användning kräver nya material och nya utrustningsdesigner. Ofta byggs värmekraftverk eller kraftvärmeverk för olika nivåer av parametrar i flera steg - i köer, vars parametrar ökar med införandet av varje ny kö.