Теплоэнергетика в современных условиях выжить без водоподготовки не сможет. Отсутствие очистки воды и умягчения может привести к поломке оборудования, некачественному пару или воде, и как результат, парализации всей системы. Постоянное удаление накипи застраховать вас от таких неприятностей, как повышенный расход топлива, образование и развитие коррозии, не может. Только водоподготовка на ТЭЦ может одним махом решить весь комплекс проблем.
Чтобы лучше разобраться в проблемах использования того или иного на теплоэнергоцентралях, начнем с рассмотрения основных понятий. Что такое теплоэнергоцентраль, и как там может помешать повышенная жесткость воды нормальной работе системы?
Итак, ТЭЦ или теплоэлектроцентраль представляет собой один из видов тепловой электростанции. Ее задача состоит не только в генерации электроэнергии. Это еще и источник тепловой энергии для системы теплоснабжения. С таких станций подают горячую воду и пар для обеспечения тепла в домах и на предприятиях.
Теперь пару слов о том, как работает теплоэлектростанция. Работает она, как конденсационная электростанция. Принципиальное различие водоподготовки на ТЭЦ состоит в том, что из генерируемого тепла ТЭЦ есть возможность часть отобрать для других нужд. Способы забора тепловой энергии зависит от типа паровой турбины, которая установлена на предприятии. Также на ТЭЦ можно регулировать то количество пара, которое вам необходимо отобрать.
Все, что отделено, потом концентрируется в сетевом подогревателе или подогревателях. Они уже передают энергию воде, которая идет дальше по системе для передачи своей энергии в пиковых водогрейных котельных и тепловых пунктах. Если на ТЭЦ такой отбор пара не производят, то такая ТЭЦ имеет право квалифицироваться, как КЭС.
Любая водоподготовка на ТЭЦ работает по одному из двух графиков нагрузки. Один из них тепловой, другой, электрический. Если нагрузка тепловая, то электрическая ей полностью подчинена. У тепловой нагрузки над электрической есть паритет.
Если нагрузка электрическая, то она не зависит от тепловой, возможно тепловой нагрузки нет вообще в системе.
Есть также вариант совмещения водоподготовки на ТЭЦ электрической и тепловой нагрузок. Это помогает остаточное тепло использовать в отоплении. В результате коэффициент полезного действия в ТЭЦ значительно выше, чем у КЭС. 80 против 30 процентов. И еще - при строительстве тепловой электростанции, нужно помнить, что передать тепло на дальние расстояния не получится. Поэтому ТЭЦ должна быть расположена в пределах города, который она питает.
У есть главный недостаток – это нерастворимый осадок, который образуется в результате нагрева такой воды. Удалить его не так просто. На ТЭЦ придется останавливать всю систему, иногда ее разбирать, чтобы качественно во всех поворотах и узких отверстиях почистить накипь.
Как мы уже знаем, главный минус накипи – ее плохая теплопроводимость. Из-за этой особенности и возникают основные расходы и проблемы. Даже легкий налет накипи на поверхностях нагревательных поверхностей или нагревательных элементов вызывают резкий рост расходов топлива.
Устранять накипь постоянно не получится, это можно будет делать хотя бы раз в месяц. Расходы топлива при этом будут постоянно расти, да и работа ТЭЦ оставляет желать лучшего, все отопительно-нагревательное оборудование медленно, но верно покрывается накипью. Чтобы потом ее почистить, придется останавливать всю систему. Терпеть убытки от простоев, но чистить накипь.
О том, что пришло время для чистки вам сообщит само оборудование. Начнут внезапно срабатывать системы защиты от перегрева. Если и после этого не удалить накипь, то она полностью блокирует работу теплообменников и котлов, возможны взрывы, образование свищей. Вы всего-то за несколько минут можете лишиться дорогостоящего промышленного оборудования. И восстановить его невозможно. Только покупать новое.
Да и потом, любая очистка от накипи, это всегда испорченные поверхности. Можно использовать водоподготовку на ТЭЦ, но она за вас накипь не устранит, потом все равно придется отчищать ее с помощью механического оборудования. Имея такие покореженные поверхности, мы рискуем получить резкое развитие не только образования накипи, но еще и коррозии. Для оборудования теплоэлектроцентрали, это большой минус. Поэтому и задумались о создании установки водоподготовки на ТЭЦ .
Водоподготовка на мини ТЭЦ
Если говорить в общем, то состав такой будет зависеть, прежде всего, от химического анализа воды. Он покажет оббьем воды, который нужно очищать каждый день. Она покажет примеси, которые нужно устранить, прежде всего. Обойтись без такого анализа при составлении водоподготовки на мини ТЭЦ нельзя. Даже степень жесткости воды он покажет. Мало ли вдруг вода не настолько жесткая, как вам кажется, и проблема в кремниевых или железистых отложениях, а вовсе не в солях жесткости.
В большинстве своем для оборудования ТЭЦ большую проблему составляют примеси, которые находятся в подпиточной воде. Это те самые соли кальция и магния, а также соединения железа. А это значит, что обойтись без обезжелезивателя и электромагнитного умягчителя воды АкваЩит, как минимум будет сложно.
ТЭЦ, как известно, обеспечивает теплой водой и отоплением дома в городе. Поэтому водоподготовка на мини ТЭЦ всегда будет включать в себя не только стандартные . Здесь без вспомогательных фильтров для воды никак не обойтись. Примерно, всю схему водоподготовки можно представить в виде таких этапов, и содержащихся в них фильтрах.
Для ТЭЦ используют воду из первичных источников, очень загрязненную, поэтому первым этапом водоподготовки на мини ТЭЦ будет осветление. Здесь в большинстве случаев используют механические фильтры, а также отстойники. Последние думаю, понятны всем, там воду отстаивают, чтобы примеси твердые оседали.
Механические фильтры включают в себя несколько решеток из нержавеющей стали. Они улавливают в воде все твердые примеси. Сперва, это крупные примеси, потом средние и в конце совсем мелкие, размером с песчинку. Механические фильтры могут использовать с коагулянтами и флокулянтами, чтобы очищать воду и от вредных бактериологических примесей.
Восстанавливают механические фильтры с помощью обычной обратной промывки простой водой.
Следующий этап водоподготовки на мини ТЭЦ - устранение вредных бактерий и вирусов или дезинфекция. Для этого могут использовать, как дешевую, но вредную хлорку, так и дорогой, но безвредный при полном испарении. озон.
Другой вариант обеззараживания воды – использование ультрафиолетового фильтра. Здесь основу составляет ультрафиолетовая лампа, которая облучает всю воду, проходящую через специальную кювету. Проходя, через такой фильтр вода облучается, и в ней погибают все бактерии и вирусы.
После обеззараживания наступает этап . Здесь могут использоваться самые разные фильтры для воды. Это могут быть ионообменные установки, электромагнитный умягчитель воды Акващит или его магнитная вариация. О преимуществах и минусах каждой установки расскажем чуть позже.
Кроме стандартных фильтров можно еще использовать реагентное отстаивание. Но добавление различных примесей, может вылиться потом в образование не растворимых отложений, которые очень плохо удаляются.
После этапа умягчения настает время для обессоливания воды. Для этого в ход идут анионные фильтры, возможно применение декарбонизатора, электродиадизатора, ну и стандартно обратного осмоса или нанофильтрации.
После тонкой очистки воды, нужно в обязательном порядке из воды убрать остаточные растворенные газы. Для этого проводят деаэрацию воды. Здесь могут применять термические, вакуумные, атмосферные деаэраторы. То есть все, что нужно для подпиточной воды, мы сделали. Теперь остаются уже общие действия по подготовке непосредственно самой системы.
Потом в силу вступает этап продувки котла, для этого используют промывные фильтры для воды и последним этапом водоподготовки на мини ТЭЦ является промывка пара. Для этого применяют целый набор химических реагентов для обезсоливания.
В Европе использование качественной водоподготовки на мини ТЭЦ помогает получить коэффициент полезного действия потерь в размере всего лишь четверть процента в день. Как раз комбинирование традиционных методов умягчения воды и очистки с новейшими технологиями помогает достигнуть таких высоких результатов работы системы водоподготовки на мини ТЭЦ. И при этом сама система бесперебойно может прослужить до 30-50 лет, без кардинальных замен этапов.
А теперь вернемся к системе водоподготовки для ТЭЦ и к водоподготовительной установке для ТЭЦ. Здесь используют весь спектр фильтров, главное это правильно выбрать необходимый прибор. Чаще всего система требует применения ни одного, а сразу нескольких фильтров, соединенных последовательно, чтобы вода прошла и стадию умягчения, и стадию обезсоливания.
Самым наиболее используемым является ионообменная установка. В промышленности такой фильтр выглядит как высокий бак в виде цилиндра. Он в обязательном порядке снабжен баком поменьше, это бак регенерации фильтра. Поскольку ТЭЦ работает с водой круглые сутки, то ионообменная установка будет многоступенчатой и включать в себя будет не один, а иногда и три, и четыре фильтра. На всю эту систему приходится один блок управления или контроллер. Каждый фильтр при этом снабжен своим баком регенерации.
Контроллер тщательно следит за тем, сколько воды прошло через установку. Сколько очистил тот или иной фильтр, четко фиксирует время очистки, скорость очистки, по истечении определенного срока очистки или определенного обьема, она подает сигнал на установку. Жесткую воду перераспределяют на другие фильтры, а загрязненный картридж направляют на восстановление. Для этого из установки его вынимают и переносят в бак для регенерации.
Сам процесс системы водоподготовки для ТЭЦ проходит по следующей схеме. Сердце такого ионообменного картриджа – смола, обогащенная слабым натрием. Когда с ней контактирует жесткая вода, происходят метаморфозы. Сильные соли жесткости заменяют слабый натрий. Постепенно картридж весь забивается солями жесткости. Это и есть время для восстановления.
Когда картридж переносят в бак регенерации, там уже в растворенном виде находятся таблетки соли высокой степени очистки. Соляной раствор, который получается в результате очень насыщенный. Процент содержания соли не менее 8-10 процентов. Но только таким большим количеством солей можно устранить из картриджа сильные соли жесткости. В результате промывки образуются сильносоленые отходы, и картридж, вновь наполненный натрием. Его отправляют работать, а вот с отходами возникает проблема. Чтобы их утилизировать, их нужно повторно очистить, то есть снизить степень солености и получить разрешение на утилизацию.
Это большой минус установки, да и расходы на соли получаются немалыми, что тоже дает дорогое обслуживание установке. Зато скорость очистки воды у этого умягчителя самая высокая.
Следующий популярный вариант системы водоподготовки для ТЭЦ – электромагнитный умягчитель воды АкваЩИт. Здесь основную работу выполняет электрический процессор, плата и мощные постоянные магниты. Все это в комплексе создает мощное электромагнитное поле. В воду эти волны поступают по проводке, намотанной с двух сторон от прибора. Причем, нужно помнить, что наматывать провода нужно в разные стороны друг от друга. Каждый провод должен быть обмотан вокруг трубы, не менее семи раз. Эксплуатируя этот прибор, нужно в обязательном порядке следить, что вода не попадала на проводку.
Сами концы проводов нужно обязательно закрыть изоляционными кольцами или обычной изолентой. Так вот, вода проходит по трубе, ее облучают электромагнитные волны. Многим кажется, что влияние подобного – мифическое. Однако, соли жесткости под его влиянием начинают трансформироваться, теряют былую форму и превращаются в тонкие и острые иголки.
Получив новую форму, прилипать к поверхностям оборудования становится неудобно. Тонкое узкое тело иголки не держится на поверхностях. Но зато отлично отдирает старую накипь от стенок оборудования. И делает это тонко и качественно, не используя при этом ни каких вспомогательных средств. Такая работа является главным козырем электромагнитного умягчителя воды АкваЩит. Он сделает и свою работу, то есть умягчит воду и старую накипь уберет очень качественно. И для этого не придется покупать средства от накипи. Все обеспечат мощные постоянные магниты из редкоземельных металлов и электрический ток.
У данного прибора большое количество преимуществ перед другими установками. За ним не нужно ухаживать, он все делает сам. Он полностью уберет из вашего обихода такое понятие, как очистка от накипи. Он в состоянии работать с любыми поверхностями, главное только монтировать его на чистый отрезок трубы.
Потом электромагнитный прибор может проработать без замен в течение четверти столетия. Такое долгое использование гарантируют как раз редкоземельные металлы, которые со временем не теряют практически своих магнитных свойств. Здесь даже привыкания воды к магнитному воздействию нет. Правда, такой прибор не работает со стоячей водой. Также если вода течет одновременно более, чем в двух направлениях, магнитное поле также не работает.
И наконец, пару слов об обратном осмосе, как системе водоподготовки для ТЭЦ. Обойтись при производстве подпиточной воды без этой установки нельзя. Только она гарантирует практически стопроцентную очистку воды. Здесь есть сменные мембраны, которые позволяют получить воду с заданными характеристиками. Но при этом, прибор нельзя применять самостоятельно. Только в комплекте с другими умягчителями, что делает установку более дорогой. Но стопроцентная компенсирует все минусы дороговизны.
Мы подробно рассмотрели все системы водоподготовки для ТЭЦ. Ознакомились со всеми возможными умягчителями, которые могут использоваться в этой системе. Теперь вы сможете легко ориентироваться в мире умягчения.
На сегодняшний день водоподготовка в энергетике остается важным вопросом отрасли. Водя является главным источником на ТЭС, включая ТЭЦ, к которому предъявлены повышенные требования. Наша страна расположена в холодной климатической зоне, зимой случаются сильные морозы. Поэтому ТЭС являются неотъемлемой частью комфортной жизни людей. ТЭЦ, паровые и газовые котельные страдают от жесткой воды, выводящей из строя дорогостоящее оборудование. Для более четкого понимания, разберемся с принципами работы ТЭЦ.
Принцип работы ТЭЦ
ТЭЦ (теплоэлектромагистраль) считается разновидностью ТЭС. Она генерирует электрическую энергию и является источником тепловой в системе теплоснабжения. С ТЭЦ в дома людей и на предприятия промышленности поступает горячая вода и пар.
Принцип ее работы схож с конденсационной электростанцией. Существует только одно важное отличие: часть тепла можно посылать на другие потребности. Количество отобранного пара регулируется на предприятии. Тепловая турбина определяет способ сбора энергии. В подогревателях собирают отделенный пар. Затем энергия передается воде, которая движется по системе. Она передает энергию в пиковые водонагревательные котельные и теплопункты.
Водоподготовка может иметь два графика нагрузки:
- тепловая;
- электрическая.
Если основной является тепловая нагрузка, тогда электрическая ей подчиняется. Если установлена электрическая нагрузка, то тепловая может даже отсутствовать. Возможен вариант совмещенной нагрузки, что дает возможность использовать остаточное тепло для отопления. Такие ТЭЦ обладают КПД 80%.
При возведении ТЭЦ учитывается отсутствие передачи тепла на большие расстоянии. Поэтому она располагается на территории города.
Проблемы ТЭЦ
Главный недостаток производства энергии на ТЭС – образование твердого осадка, выпадающего при нагреве воды. Что бы очистить систему, потребуется остановка и разборка всего оборудования. Накипь убирают на всех поворотах и в узких отверстиях. Кроме накипи, слаженной работе будут препятствовать коррозия, бактерии и прочее.
Накипь
Основной недостаток накипи – снижение теплопроводности. Даже ее незначительный слой приводит к большому расходу топлива. Постоянно удалять накипь не возможно. Допускается только ежемесячная чистка, которая несет убытки от простоя и портит поверхность оборудования. Количество потребляемого топлива будет увеличиваться, а оборудование будет быстрее выходить из строя.
Как определить, когда производить очистку? Оборудование сообщит само: сработают системы защиты от перегрева. Если не убрать накипь, в дальнейшем теплообменники и котлы не будут работать, образуются свищи или произойдет взрыв. Все дорогостоящее оборудование выйдет из строя без возможности восстановить его.
Коррозия
Главная причина коррозии – кислород. Циркуляционная вода должна иметь его на минимальном уровне – 0,02 мг/л. Если кислорода достаточно, то вероятность образовании на поверхности коррозии будет увеличиваться с ростом количества солей, особенно сульфатов и хлоридов.
Большие ТЭЦ имеют деаэраторные установки. На небольших установках используют корректировочные химические продукты. Значение pH воды должен лежать в диапазоне 9,5-10,0. С ростом pH происходит снижение растворимости магнетита. Особенно важно, если в системе присутствуют латунные или медные детали.
Пластик – источник локального выброса кислорода . Современные системы стараются избегать гибких пластиковых труб или создают специальные барьеры для кислорода.
Бактерии
Бактерии влияют на качество используемой воды и образуют некоторые виды коррозии (бактерии на металле и бактерии, снижающие сульфаты). Признаки роста бактерий:
- специфический запах циркуляционной воды;
- отклонение содержания химических веществ при дозировании;
- коррозия медных и латунных компонентов, а так же батарей.
Бактерии поступают с грязью из почвы или при ремонте. Системы и нижняя часть батареи обладают благоприятными условиями для их роста. Дезинфекция проводится при полном отключении системы.
Водоподготовка для ТЭЦ
Справиться с перечисленными проблемами поможет водоподготовка в энергетике. На ТЭС устанавливают множество фильтров. Основная задача – найти оптимальное сочетание разных фильтров. Вода на выходе должна быть смягченной и обессоленной.
Ионообменная установка
Самый распространенный фильтр. Она представляет собой высокий цилиндрический бак с дополнительным регенерационным баком для фильтра. Круглосуточная работа ТЭЦ нуждается ионообменной установки с несколькими ступенями и фильтрами. Каждый из них имеет свой бак для восстановления. Вся система имеет общий контроллер (блок управления). Он следит за параметрами работы каждого фильтра: количество воды, скорость очистки, время очистки. Контроллер не пропускает воду через фильтры с полными картриджи, а посылает ее на другие. Грязные картриджи вынимаются и отправляются в бак для восстановления.
Картридж первоначально наполнен смолой со слабым натрием. При прохождении жесткой воды происходят химические реакции: сильные соли заменяются слабым натрием. Со временем в картридже скапливаются соли жесткости – следует провести его регенерацию.
В восстановительном баке растворены соли высокой степени. Выходит сильно насыщенный раствор соли (более 8-10%), который удаляет из картриджа соли жесткости. Сильносоленые отходы дополнительно очищаются, а потом утилизируются по специальному разрешению.
Плюсом установки является высокая скорость очистки. К минусам относятся дорогостоящее обслуживание установки, высокая стоимость соленых таблеток и затраты на утилизацию.
Электромагнитный умягчитель воды
Так же распространен на ТЭЦ. Основными элементами системы являются:
- сильные постоянные магниты из редкоземельных металлов;
- плата;
- электрический процессор.
Перечисленные элементы создают сильное электромагнитное поле. С противоположных сторон прибор имеет намотанную проводку, по которой идут волны. Каждый провод наматывают более 7 раз на трубу. Во время эксплуатации следят, чтобы вода не контактировала с проводкой. Концы проводов изолируют.
Вода проходит по трубе и облучается электромагнитными волнами. Соли жесткости трансформируются в острые иголки, которым неудобно «прилипать» к поверхности оборудования из-за маленькой площади контакта. Дополнительно иголки качественно и тонко очищают поверхность от старого налета.
Основные преимущества:
- самообслуживание;
- не надо ухаживать;
- срок эксплуатации более 25 лет;
- отсутствие дополнительных затрат.
Электромагнитный умягчитель работает со всеми поверхностями. Основа установки – монтаж на чистый участок трубопровода.
Обратный осмос
На производстве подпиточной воды система обратного осмоса незаменима. Она единственная может очистить воду на 100%. В ней используется система различных мембран, обеспечивающие необходимые характеристики воды. Минусом становится отсутствие возможности самостоятельного использования. Установку обратного осмоса обязательно нужно дополнять умягчителями воды, что влияет на стоимость системы.
Только полная система водоподготовки и водоочистки гарантирует стопроцентный результат и компенсирует высокую стоимость оборудования.
Способ обработки воды оказывает сильное влияние на работу теплоснабжения. От него зависят экономические показатели эксплуатации и защитная функция системы. При строительстве или плановом ремонте ТЭЦ нужно уделять особое значение водообработке.
Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара.
Первая тепловая электростанция была построена в Нью-Йорке на Перл-Стрит (Манхэттен) в 1882 году. Родиной первой российской тепловой станции, спустя год, стал Санкт-Петербург. Как это ни странно, но даже в наш век высоких технологий ТЭС так и не нашлось полноценной замены: их доля в мировой энергетике составляет более 60 %.
И этому есть простое объяснение, в котором заключены достоинства и недостатки тепловой энергетики. Ее «кровь» — органическое топливо – уголь, мазут, горючие сланцы, торф и природный газ по-прежнему относительно доступны, а их запасы достаточно велики.
Большим минусом является то, что продукты сжигания топлива причиняют серьезный вред окружающей среде. Да и природная кладовая однажды окончательно истощится, и тысячи ТЭС превратятся в ржавеющие «памятники» нашей цивилизации.
Принцип работы
Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.
Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.
Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.
Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО 2 , которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел.
Теплоснабжение
Вторая, не менее важная функция ТЭЦ – обеспечение горячей водой (паром), предназначенной для систем центрального отопления близлежащих населенных пунктов и бытового использования. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и 120 градусов зимой, после чего сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и далее по системе тепломагистралей поступает к потребителям. Запасы воды на ТЭЦ постоянно пополняются.
Как работают ТЭС на газе
По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.
Новые технологии сжигания угля
КПД современных ТЭЦ ограничен 34 %. Абсолютное большинство тепловых электростанций до сих пор работают на угле, что объясняется весьма просто — запасы угля на Земле по-прежнему громадны, поэтому доля ТЭС в общем объеме выработанной электроэнергии составляет около 25 %.
Процесс сжигания угля многие десятилетия остается практически неизменным. Однако и сюда пришли новые технологии.
Особенность данного метода состоит в том, что вместо воздуха в качестве окислителя при сжигании угольной пыли используется выделенный из воздуха чистый кислород. В результате, из дымовых газов удаляется вредная примесь – NОx. Остальные вредные примеси отфильтровываются в процессе нескольких ступеней очистки. Оставшийся на выходе СО 2 закачивается в емкости под большим давлением и подлежит захоронению на глубине до 1 км.
Метод «oxyfuel capture»
Здесь также при сжигании угля в качестве окислителя используется чистый кислород. Только в отличие от предыдущего метода в момент сгорания образуется пар, приводящий турбину во вращение. Затем из дымовых газов удаляются зола и оксиды серы, производится охлаждение и конденсация. Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.
Метод «pre-combustion»
Уголь сжигается в «обычном» режиме – в котле в смеси с воздухом. После этого удаляется зола и SO 2 – оксид серы. Далее происходит удаление СО 2 с помощью специального жидкого абсорбента, после чего он утилизируется путем захоронения.
Пятерка самых мощных теплоэлектростанций мира
Первенство принадлежит китайской ТЭС Tuoketuo мощностью 6600 МВт (5 эн/бл. х 1200 МВт), занимающей площадь 2,5 кв. км. За ней следует ее «соотечественница» — Тайчжунская ТЭС мощностью 5824 МВт. Тройку лидеров замыкает крупнейшая в России Сургутская ГРЭС-2 – 5597,1 МВт. На четвертом месте польская Белхатувская ТЭС – 5354 МВт, и пятая – Futtsu CCGT Power Plant (Япония) – газовая ТЭС мощностью 5040 МВт.
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.
5.7. Организационная структура управления ТЭЦ и основные функции персонала
На электростанции имеют место административно-хозяйственное, производственно-техническое и оперативно-диспетчерское управление.
Административно-хозяйственным управителем является директор. В непосредственном подчинении его находится один из основных отделов ТЭЦ - планово-экономический отдел ПЭО.
В ведении ПЭО находятся вопросы планирования производства. Основной задачей планирования производства является разработка перспективных и текущих планов эксплуатации ТЭЦ и контроль за выполнением плановых показателей.
Бухгалтерия ТЭЦ осуществляет учет денежных и материальных средств станции; расчеты по заработной плате персонала (расчетная часть), текущее финансирование (банковские операции), расчеты по договорам (с поставщиками), составление бухгалтерской отчетности и балансов, и соблюдение финансовой деятельности.
В ведении отдела материально-технического снабжения находится снабжение станции всеми необходимыми эксплуатационными материалами, запасными частями и материалами, инструментами для ремонта.
Отдел кадров занимается вопросами подбора и изучения кадров, оформляет прием и увольнение работников.
Техническим руководителем ТЭЦ является первый заместитель директора – главный инженер. В непосредственном подчинении его находится производственно-технический отдел ПТО.
ПТО ТЭЦ разрабатывает и осуществляет мероприятия по совершенствованию производства, производит эксплуатационно-наладочные испытания оборудования, разрабатывает эксплуатационные нормы и режимные карты оборудования, разрабатывает вместе с ПЭО годовые и месячные технические планы и плановые задания по отдельным агрегатам и ведет учет расхода топлива, воды, электроэнергии; составляет техническую отчетность ТЭЦ. В составе ПТО имеются три основных группы: технического (энергетического) учета (ТУ), наладки и испытаний (НИ), ремонтно-конструкторская (РК). К основному производству относятся цеха: электроцех, турбинный и котельный и др.
Кроме основного производства рассматривают вспомогательное производство. К вспомогательным цехам на ТЭЦ относятся: цех тепловой автоматики и измерений ТАИ, участок теплоснабжения и подземной канализации, в ведении которого находятся обще станционные мастерские, отопительные и вентиляционные установки производственных и служебных зданий, канализация. Ремонтно-строительный цех, который осуществляет эксплуатационный надзор за производственными и служебными зданиями и их ремонтом, ведет работы по содержанию в надлежащем виде дорог и всей территории ТЭЦ. Все цеха ТЭЦ (основные и вспомогательные) в административно-техническом отношении подчиняются главному инженеру. Руководителем каждого цеха является начальник цеха, подчиненный по всем производственно-техническим вопросам главному инженеру станции, а по административно-хозяйственным директору ТЭЦ.
Энергетическое оборудование цехов обслуживается цеховым эксплуатационным дежурным персоналом, организованным в сменные бригады. Работой каждой смены руководят дежурные начальники смен основных цехов, подчиненные начальнику смены станции (НСС).
НСС осуществляет оперативное руководство всем дежурным эксплуатационным персоналом станции в течение смены. НСС в административно-техническом отношении подчиняется только дежурному диспетчеру энергосистемы и выполняет все его распоряжения по оперативному управлению производственным процессом ТЭЦ.
В оперативном отношении НСС является единоначальником на станции в течение соответствующей смены, и его распоряжения выполняются сменным дежурным персоналом через соответствующих начальников смен основных цехов. Помимо этого дежурный инженер станции немедленно реагирует на все неполадки в цехах и принимает меры к их устранению.
5.8. Составление бизнес-плана
5.8.1. Цели разработки проекта
В данном разделе проекта содержатся сведения о технической и экономической осуществимости проекта новой электростанции.
ТЭЦ расположена в Восточной Сибири. Электростанция предназначена для электро и теплоснабжения промышленного района. Общая электрическая нагрузка потребителей в районе размещения составляет примерно 50 МВт. ТЭЦ полностью обеспечивает местную нагрузку, а избыток мощности передает в систему. Станция связана с системой по линии электропередачи напряжением 110 кВ.
Промышленный район до строительства ТЭЦ получал электроэнергию от соседних энергосистем. Для того чтобы исключить зависимость от соседних энергосистем, создается Акционерное общество открытого типа, которое будет осуществлять строительство и эксплуатацию ТЭЦ и продавать электроэнергию с шин электростанции в энергосистему. Последнее представляет собой АО, осуществляющее распределение электроэнергии и доведение ее до потребителей.
Целью создания АО ТЭЦ является получение высокой прибыли на акционерную долю капитала и обеспечение надежного и экономичного энергоснабжения потребителей.
По напряжению: Uуст= UР - по току: Imax < Iуст 2,8868< 4,125 - по роду установки: внутренней. Выбираем реактор типа РБДГ-10-4000-0,18 9 ВЫБОР АППАРАТОВ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ ДЛЯ ЗАДАННЫХ ЦЕПЕЙ 9.1 Выбор сборных шин и ошиновки на стороне 220 кВ. - Провести выбор сечения сборных шин по допустимому току при максимальной нагрузки на шинах. - Выбираем провод АС 240/32 ...
Условию послеаварийного режима, если ток меньше или равен А. А. Условие выполняется, усиления линии не требуется 4. Выбор принципиальной схемы подстанции Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической части подстанций, так как он определяет состав элементов и связей между ними. Главная схема электрических соединений подстанций зависит от следующих факторов...
