Тепловые электростанции могут быть с паровыми и газовыми турбинами, с двигателями внутреннего сгорания. Наиболее распространены тепловые станции с паровыми турбинами, которые в свою очередь подразделяются на: конденсационные (КЭС) — весь пар в которых, за исключением небольших отборов для подогрева питательной воды, используется для вращения турбины, выработки электрической энергии;теплофикационные электростанции - теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), являющиеся источником питания потребителей электрической и тепловой энергии и располагающиеся в районе их потребления.
Конденсационные электростанции
Конденсационные электростанции часто называют государственными районными электрическими станциями (ГРЭС). КЭС в основном располагаются вблизи районов добычи топлива или водоемов, используемых для охлаждения и конденсации пара, отработавшего в турбинах.
Характерные особенности конденсационных электрических станции
- в большинстве своем значительная удаленность от потребителей электрической энергии, что обуславливает необходимость передавать электроэнергию в основном на напряжениях 110-750 кВ;
- блочный принцип построения станции, обеспечивающий значительные технико-экономические преимущества, заключающиеся в увеличении надежности работы и облегчении эксплуатации, в снижении объема строительных и монтажных работ.
- Механизмы и установки, обеспечивающие нормальное функционирование станции, составляют систему ее .
КЭС могут работать на твердом (уголь, торф), жидком (мазут, нефть) топливе или газе.
Топливоподача и приготовление твердого топлива заключается в транспортировке его из складов в систему топливоприготовления. В этой системе топливо доводится до пылевидного состояния с целью дальнейшего вдувания его к горелкам топки котла. Для поддержания процесса горения специальным вентилятором в топку нагнетается воздух, подогретый отходящими газами, которые отсасываются из топки дымососом.
Жидкое топливо подается к горелкам непосредственно со склада в подогретом виде специальными насосами.
Подготовка газового топлива состоит в основном в регулировании давления газа перед сжиганием. Газ от месторождения или хранилища транспортируется по газопроводу к газораспределительному пункту (ГРП) станции. На ГРП осуществляется распределение газа и регулирование его параметров.
Процессы в пароводяном контуре
Основной пароводяного контур осуществляет следующие процессы:
- Горение топлива в топке сопровождается выделением тепла, которое нагревает воду, протекающую в трубах котла.
- Вода превращается в пар с давлением 13…25 МПа при температуре 540..560 °С.
- Пар, полученный в котле, подается в турбину, где совершает механическую работу - вращает вал турбины. Вследствие этого вращается и ротор генератора, находящийся на общем с турбиной валу.
- Отработанный в турбине пар с давлением 0,003…0,005 МПа при температуре 120…140°С поступаетв конденсатор, где превращается в воду, которая откачивается в деаэратор.
- В деаэраторе происходит удаление растворенных газов, и прежде всего кислорода, опасного ввиду своей коррозийной активности.Система циркуляционного водоснабжения обеспечивает охлаждение пара в конденсаторе водой из внешнего источника (водоема, реки, артезианской скважины). Охлажденная вода, имеющая на выходе из конденсатора температуру, не превышающую 25…36 °С, сбрасывается в систему водоснабжения.
Интересное видео о работе ТЭЦ можно посмотреть ниже:
Для компенсации потерь пара в основную пароводяную систему насосом подается подпиточная вода, предварительно прошедшая химическую очистку.
Следует отметить, что для нормальной работы пароводяных установок, особенно со сверх критическими параметрами пара, важное значение имеет качество воды, подаваемой в котел, поэтому турбинный конденсат пропускается через систему фильтров обессоливания. Система водоподготовки предназначена для очистки подпиточной и конденсатной воды, удаления из нее растворенных газов.
На станциях, использующих твердое топливо, продукты сгорания в виде шлака и золы удаляются из топки котлов специальной системой шлака- и золоудаления, оборудованной специальными насосами.
При сжигании газа и мазута такой системы не требуется.
На КЭС имеют место значительные потери энергии. Особенно велики потери тепла в конденсаторе (до 40..50 % общего количества тепла, выделяемого в топке), а также с отходящими газами (до 10 %). Коэффициент полезного действия современных КЭС с высокими параметрами давления и температуры пара достигает 42 %.
Электрическая часть КЭС представляет совокупность основного электрооборудования (генераторов, ) и электрооборудования собственных нужд, в том числе сборных шин, коммутационной и другой аппаратуры со всеми выполненными между ними соединениями.
Генераторы станции соединяются в блоки с повышающими трансформаторами без каких-либо аппаратов между ними.
В связи с этим на КЭС не сооружается распределительное устройство генераторного напряжения.
Распределительные устройства на 110-750 кВ в зависимости от количества присоединений, напряжения, передаваемой мощности и требуемого уровня надежности выполняются по типовым схемам электрических соединений. Поперечные связи между блоками имеют место только в распределительных устройствах высшего или в энергосистеме, а также по топливу, воде и пару.
В связи с этим каждый энергоблок можно рассматривать как отдельную автономную станцию.
Для обеспечения электроэнергией собственных нужд станции выполняются отпайки от генераторов каждого блока. Для питания мощных электродвигателей (200 кВт и более) используется генераторное напряжение, для питания двигателей меньшей мощности и осветительных установок - система 380/220 В. Электрические схемы собственных нужд станции могут быть различными.
Ещё одно интересное видео о работе ТЭЦ изнутри:
Теплоэлектроцентрали
Теплоэлектроцентрали, являясь источниками комбинированной выработки электрической и тепловой энергии, имеют значительно больший, чем КЭС, (до 75 %). Это объясняется тем. что часть отработавшего в турбинах пара используется для нужд промышленного производства (технологии), отопления, горячего водоснабжения.
Этот пар или непосредственно поступает для производственных и бытовых нужд или частично используется для предварительного подогрева воды в специальных бойлерах (подогревателях), из которых вода через теплофикационную сеть направляется потребителям тепловой энергии.
Основное отличие технологии производства энергии на в сравнении с КЭС состоит в специфике пароводяного контура. Обеспечивающего промежуточные отборы пара турбины, а также в способе выдачи энергии, в соответствии с которым основная часть ее распределяется на генераторном напряжении через генераторное распределительное устройство (ГРУ).
Связь с другими станциями энергосистемы выполняется на повышенном напряжении через повышающие трансформаторы. При ремонте или аварийном отключении одного генератора недостающая мощность может быть передана из энергосистемы через эти же трансформаторы.
Для увеличения надежности работы ТЭЦ предусматривается секционирование сборных шин.
Так, при аварии на шинах и последующем ремонте одной из секций вторая секция остается в работе и обеспечивает питание потребителей по оставшимся под напряжениям линиям.
По таким схемам сооружаются промышленные с генераторами до 60 мВт, предназначенные для питания местной нагрузки в радиусе 10 км.
На крупных современных применяются генераторы мощностью до 250 мВт при общей мощности станции 500-2500 мВт.
Такие сооружаются вне черты города и электроэнергия передается на напряжении 35-220 кВ, ГРУ не предусматривается, все генераторы соединяются в блоки с повышающими трансформаторами. При необходимости обеспечить питание небольшой местной нагрузки вблизи блочной предусматриваются отпайки от блоков между генератором и трансформатором. Возможны и комбинированные схемы станции, при которых на имеется ГРУ и несколько генераторов соединены по блочным схемам.
Общая характеристика предприятия
Наименование предприятия:
Уфимская ТЭЦ-4 - филиал общества с ограниченной ответственностью «Башкирская генерирующая компания».
Основной вид деятельности предприятия:
Выработка электрической и тепловой энергии.
Структура предприятия:
Управление;
Котельный цех;
Турбинный цех;
Электрический цех;
Химический цех;
Цех тепловой автоматики и измерений;
Цех технического обслуживания;
Ремонтно-строительный цех;
Химико-аналитическая лаборатория;
Цех рабочего питания.
ТЭЦ - теплоэлектроцентраль, предназначена для комбинированного производства электрической и тепловой энергии за счет использования химической энергии сжигаемого органического топлива. Особенностью работы электрических станций является то, что общее количество электрической энергии, вырабатываемой ими в каждый момент времени, почти полностью соответствует потребляемой энергии.
Основными тепловыми агрегатами паротурбинной ТЭС являются паровой котел и паровая турбина. Паровой котел представляет собой системы поверхностей нагрева для производства пара из непрерывно поступающей в него воды путем использования теплоты, выделяющейся при сжигании топлива, которое подается в топку вместе с необходимым для горения воздухом. Поступающую в паровой котел воду называют питательной водой. Питательная вода подогревается до температуры насыщения, испаряется, а выделившийся из кипящей (котловой) воды насыщенный пар перегревается.
При сжигании топлива образуются продукты сгорания - теплоноситель, который в поверхностях нагрева отдает теплоту воде и пару, называемый рабочим телом. После поверхностей нагрева продукты сгорания при относительно низкой температуре удаляются из котла через дымовую трубу в атмосферу. На ТЭЦ-4 установлены 3 дымовые трубы, 1 труба высотой 180 м, 2 трубы по 120 м.
Полученный в котле перегретый пар поступает в турбину, где его тепловая энергия превращается в механическую, передаваемую валу турбины. С последним связан электрический генератор, в котором механическая энергия превращается в электрическую. Отработавший пар из турбины направляют в конденсатор - устройство, в котором пар охлаждается водой из природного (река Белая) или искусственного (градирня) источника и конденсируется.
Конденсатным насосом конденсат перекачивают через подогреватели низкого давления (ПНД) в деаэратор. При доведении конденсата до кипения происходит освобождение его от кислорода и углекислоты, вызывающих коррозию оборудования. Из деаэратора вода питательным насосом через подогреватели высокого давления (ПВД) подается в паровой котел. Подогрев конденсата в ПНД и питательной воды в ПВД производится паром, отбираемым из турбины, - регенеративный подогрев. Регенеративный подогрев воды также повышает к.п.д. паротурбинной установки, уменьшая потери теплоты в конденсаторе.
Таким образом, паровой котел питается конденсатом производимого им пара. Часть конденсата теряется в системе электростанции и составляет потери. На ТЭЦ часть пара, кроме того, отводится на технологические нужды промышленных предприятий и для подогрева сетевой воды на отопление и горячее водоснабжение. На ТЭЦ-4 потери пара и конденсата составляют около 3% от общего расхода пара, и для их восполнения требуется добавка воды, предварительно обрабатываемой в водоподготовительной установке.
Добавочная вода и турбинный конденсат содержат некоторые примеси, главным образом растворенные в воде соли, окислы металлов и газы. Эти примеси вместе с питательной водой поступают в котел. В процессе парообразования в воде повышается концентрация примесей, и в определенных условиях возможно их выпадение на рабочих поверхностях котла в виде слоя отложений, ухудшающего передачу через них теплоты. В процессе парообразования, кроме того, примеси воды частично переходят в пар, однако чистота пара должна быть очень высокой во избежание отложения примесей в проточной части турбины. По обеим причинам нельзя допускать большого загрязнения питательной воды; допустимое загрязнение питательной воды и вырабатываемого пара регламентируется специальными нормами.
В число устройств и механизмов, обеспечивающих работу парового котла, входят: топливо приготовительные устройства; питательные насосы, подающие в котел питательную воду; дутьевые вентиляторы, подающие воздух для горения; дымососы, служащие для отвода продуктов сгорания через дымовую трубу в атмосферу, и другое вспомогательное оборудование. Паровой котел и весь комплекс перечисленного оборудования составляют котельную установку. Современная мощная котельная установка представляет собой сложное техническое сооружение для производства пара, в котором все рабочие процессы полностью механизированы и автоматизированы; для повышения надежности работы ее оснащают автоматической защитой от аварий.
1 – электрический генератор; 2 – паровая турбина; 3 – пульт управления; 4 – деаэратор; 5 и 6 – бункеры; 7 – сепаратор; 8 – циклон; 9 – котел; 10 – поверхность нагрева (теплообменник); 11 – дымовая труба; 12 – дробильное помещение; 13 – склад резервного топлива; 14 – вагон; 15 – разгрузочное устройство; 16 – конвейер; 17 – дымосос; 18 – канал; 19 – золоуловитель; 20 – вентилятор; 21 – топка; 22 – мельница; 23 – насосная станция; 24 – источник воды; 25 – циркуляционный насос; 26 – регенеративный подогреватель высокого давления; 27 – питательный насос; 28 – конденсатор; 29 – установка химической очистки воды; 30 – повышающий трансформатор; 31 – регенеративный подогреватель низкого давления; 32 – конденсатный насос.
На схеме, представленной ниже, отображен состав основного оборудования тепловой электрической станции и взаимосвязь ее систем. По этой схеме можно проследить общую последовательность технологических процессов протекающих на ТЭС.
Обозначения на схеме ТЭС:
- Топливное хозяйство;
- подготовка топлива;
- промежуточный пароперегреватель;
- часть высокого давления (ЧВД или ЦВД);
- часть низкого давления (ЧНД или ЦНД);
- электрический генератор;
- трансформатор собственных нужд;
- трансформатор связи;
- главное распределительное устройство;
- конденсатный насос;
- циркуляционный насос;
- источник водоснабжения (например, река);
- (ПНД);
- водоподготовительная установка (ВПУ);
- потребитель тепловой энергии;
- насос обратного конденсата;
- деаэратор;
- питательный насос;
- (ПВД);
- шлакозолоудаление;
- золоотвал;
- дымосос (ДС);
- дымовая труба;
- дутьевой вентилятов (ДВ);
- золоуловитель.
Описание технологической схемы ТЭС:
Обобщая все вышеописанное, получаем состав тепловой электростанции:
- топливное хозяйство и система подготовки топлива;
- котельная установка: совокупность самого котла и вспомогательного оборудования;
- турбинная установка: паровая турбина и ее вспомогательное оборудование;
- установка водоподготовки и конденсатоочистки;
- система технического водоснабжения;
- система золошлокоудаления (для ТЭС, работающих, на твердом топливе);
- электротехническое оборудование и система управления электрооборудованием.
Топливное хозяйство в зависимости от вида используемого на станции топлива включает приемно-разгрузочное устройство, транспортные механизмы, топливные склады твердого и жидкого топлива, устройства для предвари-тельной подготовки топлива (дробильные установки для угля). В состав ма-зутного хозяйства входят также насосы для перекачки мазута, подогреватели мазута, фильтры.
Подготовка твердого топлива к сжиганию состоит из размола и сушки его в пылеприготовительной установке, а подготовка мазута заключается в его подогреве, очистке от механических примесей, иногда в обработке спецприсадками. С газовым топливом все проще. Подготовка газового топлива сводится в основном к регулированию давления газа перед горелками котла.
Необходимый для горения топлива воздух подается в топочное пространство котла дутьевыми вентиляторами (ДВ). Продукты сгорания топлива — дымовые газы — отсасываются дымососами (ДС) и отводятся через дымовые трубы в атмосферу. Совокупность каналов (воздуховодов и газоходов) и различных элементов оборудования, по которым проходит воздух и дымовые газы, образует газовоздушный тракт тепловой электростанции (теплоцентрали). Входящие в его состав дымососы, дымовая труба и дутьевые вентиляторы составляют тягодутьевую установку. В зоне горения топлива входящие в его состав негорючие (минеральные) примеси претерпевают химико-физические превращения и удаляются из котла частично в виде шлака, а значительная их часть выносится дымовыми газами в виде мелких частиц золы. Для защиты атмосферного воздуха от выбросов золы перед дымососами (для предотвращения их золового износа) устанавливают золоуловители.
Шлак и уловленная зола удаляются обычно гидравлическим способом на золоотвалы.
При сжигании мазута и газа золоуловители не устанавливаются.
При сжигании топлива химически связанная энергия превращается в тепловую. В результате образуются продукты сгорания, которые в поверхностях нагрева котла отдают теплоту воде и образующемуся из нее пару.
Совокупность оборудования, отдельных его элементов, трубопроводов, по которым движутся вода и пар, образуют пароводяной тракт станции.
В котле вода нагревается до температуры насыщения, испаряется, а образующийся из кипящей котловой воды насыщенный пар перегревается. Из котла перегретый пар направляется по трубопроводам в турбину, где его тепловая энергия превращается в механическую, передаваемую на вал турбины. Отработавший в турбине пар поступает в конденсатор, отдает теплоту охлаждающей воде и конденсируется.
На современных ТЭС и ТЭЦ с агрегатами единичной мощностью 200 МВт и выше применяют промежуточный перегрев пара. В этом случае турбина имеет две части: часть высокого и часть низкого давления. Отработавший в части высокого давления турбины пар направляется в промежуточный перегреватель, где к нему дополнительно подводится теплота. Далее пар возвращается в турбину (в часть низкого давления) и из нее поступает в конденсатор. Промежуточный перегрев пара увеличивает КПД турбинной установки и повышает надежность ее работы.
Из конденсатора конденсат откачивается конденсационным насосом и, пройдя через подогреватели низкого давления (ПНД), поступает в деаэратор. Здесь он нагревается паром до температуры насыщения, при этом из него выделяются и удаляются в атмосферу кислород и углекислота для предотвращения коррозии оборудования. Деаэрированная вода, называемая питательной, насосом подается через подогреватели высокого давления (ПВД) в котел.
Конденсат в ПНД и деаэраторе, а также питательная вода в ПВД подогреваются паром, отбираемым из турбины. Такой способ подогрева означает возврат (регенерацию) теплоты в цикл и называется регенеративным подогревом. Благодаря ему уменьшается поступление пара в конденсатор, а следовательно, и количество теплоты, передаваемой охлаждающей воде, что приводит к повышению КПД паротурбинной установки.
Совокупность элементов, обеспечивающих конденсаторы охлаждающей водой, называется системой технического водоснабжения. К ней относятся: источник водоснабжения (река, водохранилище, башенный охладитель — градирня), циркуляционный насос, подводящие и отводящие водоводы. В конденсаторе охлаждаемой воде передается примерно 55% теплоты пара, поступающего в турбину; эта часть теплоты не используется для выработки электроэнергии и бесполезно пропадает.
Эти потери значительно уменьшаются, если отбирать из турбины частично отработавший пар и его теплоту использовать для технологических нужд промышленных предприятий или подогрева воды на отопление и горячее водоснабжение. Таким образом, станция становится теплоэлектроцентралью (ТЭЦ), обеспечивающей комбинированную выработку электрической и тепловой энергии. На ТЭЦ устанавливаются специальные турбины с отбором пара — так называемые теплофикационные. Конденсат пара, отданного тепловому потребителю, возвращается на ТЭЦ насосом обратного конденсата.
На ТЭС существуют внутренние потери пара и конденсата, обусловленные неполной герметичностью пароводяного тракта, а также невозвратным расходом пара и конденсата на технические нужды станции. Они составляют приблизительно 1 — 1,5% от общего расхода пара на турбины.
На ТЭЦ могут быть и внешние потери пара и конденсата, связанные с отпуском теплоты промышленным потребителям. В среднем они составляют 35 — 50%. Внутренние и внешние потери пара и конденсата восполняются предварительно обработанной в водоподготавливающей установке добавочной водой.
Таким образом, питательная вода котлов представляет собой смесь турбинного конденсата и добавочной воды.
Электротехническое хозяйство станции включает электрический генератор, трансформатор связи, главное распределительное устройство, систему электроснабжения собственных механизмов электростанции через трансформатор собственных нужд.
Система управления осуществляет сбор и обработку информации о ходе технологического процесса и состоянии оборудования, автоматическое и дистанционное управление механизмами и регулирование основных процессов, автоматическую защиту оборудования.
В конце 40-ых годов в связи с предстоящим развитием ММК и жилых районов города, для обеспечения их возрастающей потребности в тепловой и электрической энергии было принято решение о строительстве на ММК мощной ТЭЦ. В 1951 году было начато её строительств, 25 февраля 1954 года принят в эксплуатацию первый энергетический паровой котёл паропроизводительностью 170 т/час и турбогенератор мощностью 50 МВт.
Свой окончательный облик ТЭЦ обрела в 1970 году: введены в работу 8 котлов общей мощностью 60 т/час и 6 турбогенераторов мощностью по 50 МВт каждый. Для покрытия возрастающей потребности города и комбината в тепловой энергии введена в работу пиковая водогрейная котельная, состоящая из двух пиковых водогрейных котлов.
Таким образом, к началу 1971 года установленная электрическая мощность ТЭЦ составила 300 МВт, а тепловая по отпуску тепла с горячей водой – 760 Гкал/час.
В настоящее время в общем объеме производимых в ОАО ММК собственных энергоресурсов доля ТЭЦ составляет по электрической энергии – 50-60%.
На ТЭЦ вырабатываются следующие виды энергии:
Электроэнергия (300 МВт), отпускаемая по 3 – м направлениям:
1) По ЛЭП 10.5 кB- производится электроснабжение кислородно-компрессорного производства, задача - получение кислорода для технологических нужд доменного и мартеновского производства.
2) По ЛЭП 35 кBосуществляется электроснабжение промышленных предприятий левого берега.
3) По ЛЭП 110 кBимеется связь с центральной электростанцией и энергосистемой Челябэнерго.
Тепловая энергия. (590Гкал/ч):
1) Тепловая энергия с острым паром отпускается ККП (ККЦ-1) для привода турбокомпрессоров.
2) Тепловая энергия с паром паропреобразовательной установки отпускается комбинату для технологических нужд листопрокатных цехов.
3) Тепловая энергия с горячей водой для нужд теплофикации и горячего водоснабжения комбината и города.
От ТЭЦ осуществляется теплоснабжение комбината и левобережной части города, а также части правого берега, район от улицы Гагарина до улицы Советской Армии. Северная часть правого берега снабжается теплом от ЦЭС, южная от пиковой водогрейной котельной.
ТЭЦ отпускает:
а) промышленную воду с насосных станций № 16, 16а для технологических нужд ККП.
в) Химически очищенную воду с химводоочистки ТЭЦ для нужд комбината.
Структура тэц
На ТЭЦ шесть участков: топливно-транспортный, котельный, турбинный, электрический, участок тепловой автоматики и измерений, водо-химический участок и производственно- технический отдел.
Топливно-транспортный участок нужен для приёма, складирования и подачи в котельный участок твёрдого топлива. На ТЭЦ используют два вида топлива:
Природный газ;
Твердое топливо - промпродукт отходов углеобогащения коксохимического производства.
Природный газ подается к котлоагрегату ТЭЦ от газорегуляторного пункта (ГРП) по двум газопроводам. Твёрдое топливо - промпродукт на ТЭЦ в саморазгружающихся вагонах. Вагоны разгружаются летом на разгрузочной эстакаде, а в зимнее время в разгрузочном сарае, где имеется подвод горячего воздуха для оттаивания мерзлого угля. На участке имеется открытый склад угля с краном - перегружателем. Топливо подаётся с открытого склада с помощью крана - перегружателя по двум ленточным конвейерам.
Котельный участок предназначен для выработки острого пара, используемого для привода паровых турбин. В котельном участке установлено восемь энергетических котлов: 4 котла типа ТП-170-1 (Р раб =110 ат.Т п/п =510 0 С); 5 и 6 котлы типа ТП-10 (Р раб =100 ат. Т п/п =510 0 С); 7 и 8 котлы типа ТП-80 и ТП-85 (Р раб =130 ат. Т п/п =510 0 С).
Все котлоагрегата барабанного типа, П - образной компоновки, с естественной циркуляцией.
Топка котла имеет призматическую форму, экранирована трубами 60 мм и оборудована несколькими турбулентными или плоскофакельными горелками.
К горелкам подается топливо - угольная пыль или природный газ и горячий воздух. Топливо сгорает при температуре 1600 - 1690 °С. Тепло с помощью излучения и теплопередачи передается котловой воде, нагревая её до температуры кипения (314 °С), вода поступает в барабан котла и там происходит сепарация - отделение пара от воды. Пар направляется в пароперегреватель для нагрева до температуры (510-540 °С), а вода возвращается в экранную систему для дальнейшего испарения. Для полного испарения 1 кг воды делает 5 оборотов.
Дымовые газы на выходе из топки имеют температуру 1200°С. Эти газы сначала поступают в пароперегреватель, далее в водяной экономайзер и затем в воздухонагреватель. На выходе из котлоагрегата дымовые газы имеют температуру 100 – 120 °С. Затем дымовые газы очищаются от золы твёрдого топлива в электрофильтрах и через дымовые трубы высотой 120 м выбрасываются в атмосферу.
Электрический участок предназначен для выработки электрической энергии и распределение её между потребителями.
С ротором паровой турбины, жестко, с помощью муфты соединён ротор электрического генератора. Ротор вращается со скоростью 3000 об/мин. Электрические генераторы ТЭЦ вырабатывают 3-х фазный ток напряжением 10.5 кB. Для отпуска потребителям напряжение повышают до 35 кBили 110 кB, а для потребления на собственные нужды оно снижается в трансформаторах до ЗкВ.
Участок тепловой автоматики и измерений предназначен для автоматического регулирования основных технологических процессов, протекающих в котлоагрегатах и турбогенераторах, а так же изменения параметров этих технологических процессов.
Котлы и турбины оборудованы регуляторами, которые автоматически поддерживают заказанную нагрузку и параметры, защитами, действующими на снижение нагрузки и полный остановки агрегатов при аварийной ситуации, оборудованы так же звуковой и световой сигнализацией, помогающими машинистам котлов и турбин управлять агрегатами.
Функции системы автоматики и управления
Текущий контроль параметров;
Защита оборудования от повреждения;
Аварийная сигнализация;
Аварийное переключение в технологической схеме;
Автоматическое регулирование.
Для того чтобы оперативный персонал мог вовремя вмешаться в управление установкой контрольно-измерительные приборы, устройства сигнализации, средства дистанционного управления механизмами, арматурой и системы автоматического регулирования размещаются на щитах и пунктах контроля и управления.
Для котлов высокого давления ТЭЦ требуется вода очень высокого качества. На химводоочистке вода из пруда реки Урал проходит очистку от механических примесей в двух камерных механических фильтрах (засыпка антрацит). Затем вода проходит химическое умягчение в Na- катионитовых фильтрах. КатионыCa 2+ ,Mg 2+ заменяются катионамиNa + и образуется соединение Na 2 SO 4 , которое не образует при нагреве отложений, а выпадает в виде шлама и удаляется при продувках.
Деаэрированная вода поступает в испарители, где нагревается отборным паром турбин, превращается в пар. Пар конденсируется в охладителях выпара. Этот конденсат и идёт на восполнение потерь конденсата в цикле электростанции и для питания котлоагрегатов.
Для обеспечения заданной тепловой и электрической мощности установлено следующее энергетическое оборудование:
Четыре паровые котла ТП 170 - 1, ст..№1 - 4;
Два паровых котла ТП - 10, ст.№5,6;
Паровой котёл ТП - 81, ст.№8;
Пиковый водонагревательный котёл ПТВМ - 100, ст..№1;
Пиковый водонагревательный котёл ПТВМ - 180, ст.№2;
Три турбогенератора Т - 50 - 90, ст.№ -3;
Турбогенератор ПТ - 50 - 90/13, ст.№4;
Два турбогенератора Т - 50 – 13, ст.Х25,6;
Рисунок 1.Схема порового котла
1 топочная камера (топка); 2 - горизонтальный газоход. 3 - конвективная шахта; 4- топочные экраны; 5 - потолочные экраны; 6 - опускные трубы; 7 - барабан; 5 - радиационно-конвективный пароперегреватель, 9 - конвективный пароперегреватель, 10 - водяной экономайзер, 11 - воздухоподогреватель; 12 - золоуловитель, 13 - дымосос, 14 - дутьевой вентилятор: 15 - нижние коллекторы экранов; 16 - шлаковый комод: 17 - холодная воронка 18 - горелки.
На Ново-Рязанской ТЭЦ в рамках программы по техническому перевооружению и реконструкции оборудования вводились в эксплуатацию новые энергетические объекты:
Турбина № 5
В 1993 году на Ново-Рязанской ТЭЦ была произведена замена физически устаревшей турбины № 5 типа ПТ 60-130/13 на турбину типа ПТ 60/75-130/13 производства Ленинградского металлического завода. Новая турбина имеет производственный и теплофикационный отборы пара и усовершенствованную компоновку агрегата.
Турбина № 3
В 1995 году на ТЭЦ была проведена замена морально устаревшей и физически изношенной турбины № 3 типа ВР-25 на новую типа Р-25 производства Ленинградского металлического завода.
Котлоагрегат №11
В апреле 2001 года сдан в эксплуатацию новый котлоагрегат №11 типа БКЗ-420 производительностью 420 тонн пара в час. Строительно-монтажные работы велись за счет собственных средств Ново-Рязанской ТЭЦ. Это пока единственный на ТЭЦ газоплотный котел с высоким КПД. С установкой нового котла теплоэлектростанция получила замещающую паровую мощность, которая обеспечивает замену или реконструкцию других энергетических агрегатов.
Котлоагрегат № 11
Питательно-деаэраторная установка
В 2002 году на Ново-Рязанской ТЭЦ введена в эксплуатацию питательно-деаэраторная установка производительностью 600 тонн в час. Она предназначена для углублённого деаэрирования исходной химически очищенной воды, которая идет на подпитку теплосети города. Установка позволяет производить деаэрацию с учётом максимального расхода подпиточной воды в ходе пусковых операций теплосети и в случае аварий в схеме теплосети города в осенне-зимний период.
Скважина добычи солевого рассола
Насосная станция солевого раствора со скважиной для получения хлоридно-натриевых рассолов
В 2002 году на Ново-Рязанской ТЭЦ введена в эксплуатацию насосная станция солевого раствора со скважиной для получения хлоридно-натриевых рассолов. Она предназначена для добычи солевого раствора и подачи его по трубопроводам в химический цех для регенерации Nа-катионитовых фильтров, обеспечивающих подготовку химочищенной воды для подпитки теплосети города Рязани. Глубина скважины 1300 метров, производительность глубинного насоса типа ЭЦКМ-4-3,15-20 составляет 4,0 м3/час.
Аккумуляторная батарея №3
В 2002 году введена в эксплуатацию аккумуляторная батарея ст. №3. Это стационарная батарея типа СК-32, смонтированная в главном корпусе станции и предназначенная для надёжного снабжения постоянным током напряжением 220 вольт цепей управления и релейной защиты основного оборудования тепло-электроцентрали. Ёмкость батареи составляет 1152 ампер/час. Подзарядка стационарной аккумуляторной батареи происходит в автоматическом режиме.
Турбоагрегат № 1
В июне 2002 года на Ново-Рязанской ТЭЦ был введен в эксплуатацию новый турбоагрегат № 1. Турбина типа ПТ-25/30 номинальной мощностью 25 МВт изготовлена на Калужском турбинном заводе и рассчитана на параметры пара — давление 90 кг/см2 и температуру 5000С. Турбина способна нести максимальную нагрузку 30 МВт, имеет производственный и теплофикационный отборы пара. Генератор типа ТФП-25 с воздушным охлаждением изготовлен в Санкт-Петербурге на предприятии «Электросила» и рассчитан на максимальную электрическую нагрузку 30 МВт.
Вместе с турбоагрегатом была произведена замена всего комплекса вспомогательного оборудования (маслосистема, насосы, подогреватели высокого и низкого давления, паропроводы).
Кроме того, была произведена реконструкция распредустройств 6 кВ и 0,4 кВ, смонтировано новое кабельное хозяйство, заменена релейная защита и автоматика с учетом всех современных требований, предъявляемых к этим системам.
Управление новым турбоагрегатом осуществляется на базе автоматизированной системы управления (АСУ ТП). Вместе с турбоагрегатом №1 введен в эксплуатацию новый щит управления турбоагрегатами первой очереди ТЭЦ, созданный на базе автоматизированной системы управления технологическими процессами.
Монтаж нового турбоагрегата № 1
Бойлерная установка
В декабре 2003 года введена в эксплуатацию новая бойлерная установка мощностью 200 гигакалорий в час с автоматизированной системой управления технологическими процессами. Бойлерная установка представляет собой комплекс из четырех подогревателей сетевой воды большой мощности, 3-х насосных агрегатов, системы регулирования и трубопроводов. Бойлерная установка имеет замкнутый технологический цикл. Нагрев теплоносителя в подогревателях осуществляется за счет подачи пара, отбираемого из турбин. Сетевая вода подается насосами в подогреватели и нагревается паром, имеющим давление 15 атм и температуру 270°С. Главное назначение установки — рост экономичности производства за счет увеличения комбинированной выработки электроэнергии, повышение надежности теплоснабжения города Рязани за счет более эффективного использования тепловой мощности турбин станции.
Кроме того, пуск бойлерной установки позволил продолжить работу по техническому перевооружению станции — ввести в эксплуатацию новую теплофикационную турбину №6. Бойлерная установка замещает мощности теплофикационных турбин на период их замены.
Бойлерная установка
Закрытое распределительное устройство 110 киловольт
Закрытое распределительное устройство 110 кВ
В июле 2005 года завершено строительство двух новых ячеек закрытого распределительного устройства на 110 киловольт, которое обеспечивает передачу на нужды Рязанской нефтеперерабатывающей компании около 25 мегаватт дополнительной электрической мощности. Уникальной является электрическая часть этого распредустройства. Впервые на ТЭЦ коммутация осуществляется элегазовыми выключателями. При этом передача электроэнергии в Рязанскую нефтеперерабатывающую компанию производится не по воздушным линиям, а по смонтированным подземным кабельным линиям напряжением 110 киловольт.
Элегазовые выключатели дополнительных ячеек ЗРУ 110 кВ
Теплофикационная турбина №6
В мае 2005 года введена в эксплуатацию новая паровая теплофикационная турбина №6 типа Т-60/65-130 с тепловой мощностью 100 Гкал/час и электрической мощностью 60 МВт, изготовленная на Уральском турбинном заводе (г. Екатеринбург).
На станции с апреля 2004 года по май 2005 года проведены демонтаж выработавшей свой ресурс турбины типа Т- 50-130, монтаж и пуск новой теплофикационной турбины №6 типа Т-60/65-130, имеющей большую тепловую и электрическую мощность. Эта турбина — одна из двух теплофикационных турбин ТЭЦ, которые обеспечивают город тепловой энергией.
Монтаж новой турбины № 6
В результате установленная электрическая мощность станции увеличилась на 10 МВт, тепловая мощность возросла на 8 Гкал/час.
Новая турбина № 6
Специалистами был выполнен широкий комплекс электромонтажных работ, проведена реконструкция электротехнической части оборудования и монтаж АСУ ТП. Управление рабочими режимами турбины ст. №6 осуществляется дистанционно — со щита управления, выполненного на основе микропроцессорной техники. Замена турбины на новую позволила повысить надежность и экономичность процесса теплоснабжения города Рязани, увеличить тепловую и электрическую мощности станции.
Новое мазутное хозяйство
В октябре 2008 года введено в эксплуатацию новое мазутное хозяйство. Это сложный комплекс современного оборудования, в составе которого склад мазута с тремя резервуарами на 30 тыс. куб. метров, мазутонасосная, установки подогрева мазута, насосная станции пенного пожаротушения, резервуар уловленного мазута, баки конденсата, бак замазученных дренажей, нефтеловушка, песковые площадки, узлы управления и инженерные сети.
Новое мазутное хозяйство
Производительность оборудования нового мазутного хозяйства (расход мазута при подаче в котлы ТЭЦ) по сравнению со старым увеличилась в 1,4 раза. Смонтирована современная автоматизированная система управления мазутным хозяйством на основе микропроцессорной техники. Полностью автоматизировано управление технологическими процессами приема, хранения и подачи мазута на котлоагрегаты станции. Предусмотрена также автоматизация учета поступления и расхода мазута.
Щит управления новым мазутным хозяйством
Принципиально новым является использование в новом мазутном хозяйстве технического комплекса современной автоматической системы пожаротушения. Мазутное хозяйство оснащено оборудованием, обеспечивающим защиту окружающей среды от мазутных разливов и очистку стоков от примесей мазута. Ввод в эксплуатацию мазутного хозяйства повысил надежность системы теплоснабжения и уровень энергобезопасности города Рязани.
Насосные установки нового мазутного хозяйства
Аккумуляторный бак №1
В июле 2011 года на Ново-Рязанской ТЭЦ введен в эксплуатацию новый аккумуляторный бак №1 для резервного хранения химически очищенной воды, которая используется для экстренного увеличения подпитки в случае возникновения нештатных ситуаций (повреждений) на магистралях и тепловых сетях города Рязани.
Объем нового бака — 2000 куб. метров. Ввод объекта позволил минимизировать риски аварийного отключения горячей воды и тепла для потребителей города Рязани. Цель ввода нового аккумуляторного бака имеет социально значимый характер — это повышение надежности и энергобезопасности системы теплоснабжения города, бесперебойное обеспечение потребителей теплом и горячей водой.
Новый аккумуляторный бак №1 (2011 г.)
Силовой трансформатор ст.№5Т
В ноябре 2011 года на Ново-Рязанской ТЭЦ был введен в эксплуатацию новый силовой трансформатор ст. №5Т. Рязанское региональное диспетчерское управление 16.11.2011г. в 11 час 22 мин. зарегистрировало включение в энергосистему нового трансформатора ТЭЦ типа ТДЦТН-80000/110-У1 станционный №5Т. Тем самым была успешно завершена реализация инвестиционного проекта по монтажу нового силового трансформатора.
При проведении реконструкции электрооборудования блока применены самые современные технические решения и устройства. Смонтированы высоковольтная кабельная линия из сшитого полиэтилена, элегазовые и вакуумные высоковольтные выключатели. Оборудование блока надёжно защищено микропроцессорными устройствами релейной защиты и автоматики.
Ввод нового трансформатора существенно повысил надёжность электроснабжения собственных нужд станции, потребителей города Рязани и крупных предприятий Южного промышленного узла — ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания» (ТНК-ВР), ООО «Гардиан Стекло Рязань» и других промышленных потребителей. Трансформатор мощностью 80МВа является самым крупным электросетевым объектом, введённым в эксплуатацию в Рязанской области в 2011 году.
Новый силовой трансформатор станционный №5Т
Установка подогрева сетевой воды
На Ново-Рязанской ТЭЦ в октябре 2012 года произведен рабочий пуск новой установки подогрева сетевой воды на город Рязань. Общий объем инвестиций по реализации этого проекта составил более 100 млн. рублей. За счет ввода новой установки отпуск тепловой энергии на город Рязань увеличился на 150 гигакалорий в час, что составляет 25 процентов от общего часового объема поставки тепла потребителям социальной сферы областного центра.
Ведущие специалисты турбинного цеха в сложнейших условиях непрерывно действующего оборудования сумели найти оптимальную схему размещения новой установки, обеспечить работу подрядных организаций по ее монтажу и пуску в эксплуатацию. Специалисты цеха тепловой автоматики и измерений ТЭЦ в кратчайшие сроки реализовали эффективную схему управления и алгоритм защитных блокировок в целях повышения надежности и безопасности работы оборудования.
Строительство и ввод в эксплуатацию новой установки подогрева сетевой воды на город Рязань позволяет значительно увеличить надежность схемы теплоснабжения областного центра не только за счет ввода дополнительных теплофикационных мощностей, но и за счет применения новой техники. При строительстве установки использованы современные насосные агрегаты импортного производства, запорно – регулирующая арматура с увеличенными сроками службы. Управление установкой осуществляется на базе современной АСУ ТП, имеющей функции автоматического поддержания режима теплоснабжения города, и выполненной на основе микропроцессорной техники компании АВВ.
Котлоагрегат №6
В январе 2014 года завершена реконструкция котлоагрегата №6. Повышение надежности и экономической эффективности обеспечено за счет полного обновления газового хозяйства котла, включая установку 6 новых двухпоточных газомазутных горелок вместо 18 устаревших. Отладка и оптимизация режимов работы котлоагрегата дали не только экономический, но и экологический эффект. Удельные выбросы оксидов азота от котла в атмосферу сократились на 10 %. Котлоагрегат удовлетворяет самым высоким требованиям по уровню промышленной безопасности и экологическим нормативам.
В процессе реконструкции введен в эксплуатацию автоматизированный комплекс управления газовым хозяйством котлоагрегата, смонтирована сеть новых газовоздушных трубопроводов, произведена модернизация значительной части энергетического оборудования — теплообменников, топочных экранов.
Турбина №4
В рамках инвестиционной программы в начале декабря 2017 г. на Ново-Рязанской ТЭЦ введены в постоянную промышленную эксплуатацию новая теплофикационная турбина №4 типа Р-30-1,5/0,12 и модернизированный турбогенератор ТГ-4. Турбоагрегат успешно прошел все испытания и был присоединен к энергосистеме Рязанской области и системе теплоснабжения областного центра.
Инвестиционный проект с общей сметной стоимостью более 1 млрд. рублей предусматривал замену выработавшей свой ресурс турбины типа Р-25-90 на новую, более эффективную теплофикационную турбину типа Р-30-1,5/0,12, изготовленную на Калужском турбинном заводе. Пуск нового агрегата обеспечил увеличение тепловой мощности ТЭЦ на 188,26 Гкал/ч с возможностью круглогодичной эксплуатации оборудования в режиме комбинированной выработки тепловой и электрической энергии. Поэтапное увеличение тепловой мощности станции и присоединяемой нагрузки за счет установки нового генерирующего оборудования предусмотрено утвержденной в Минэнерго России «Схемой теплоснабжения городского округа города Рязани на период до 2030 года». Ввод нового турбоагрегата позволит дополнительно присоединить к системе централизованного теплоснабжения более 75 стоквартирных жилых домов в Рязани.
При реконструкции турбоагрегата на 95 процентов были использованы российское оборудование и комплектующие, что свидетельствует об успешном импортозамещении при реализации инвестиционного проекта.
Генеральным подрядчиком проекта - АО «Теплоэнергооборудование» г.Челябинска- в 2016-2017 г.г. произведен комплекс работ по демонтажу устаревшей турбины, закладке фундамента и установке нового турбинного оборудования. Параллельно проведена модернизация действующего турбогенератора ТГ-4 типа ТВС-30 и его сопряжение с новой турбиной. Осуществлены монтаж трубопроводов пара и воды, насосного оборудования, внедрение автоматизированной системы управления технологическими процессами турбоагрегата, ввод в эксплуатацию распределительного устройства 0,4 кВ и установки подогрева сетевой воды ТГ-4 для теплоснабжения города.
Пуск новой турбины повысит качество услуг, надежность и эффективность выработки тепловой и электрической энергии для потребителей г. Рязани.
