Большая Советская энциклопедия - тепловая паротурбинная электростанция

(ТПЭС)

Тепловая электростанция, на которой для привода электрического генератора используется Паровая турбина (ПТ). Основное назначение ТПЭС, как и любой электростанции (См. Электростанция),— производство электрической энергии. Крупные ТПЭС (рис. 1), отпускающие потребителям только электрическую энергию, в СССР называются ГРЭС (Государственными районными электрическими станциями). Такие ТПЭС оборудуют ПТ с глубоким расширением и конденсацией пара в конденсаторах, охлаждаемых циркуляционной водой (см. Конденсационная электростанция). ТПЭС, отпускающие потребителям, помимо электрической энергии, также и тепловую, получаемую от отработавшего в турбине пара, называются теплоэлектроцентралями (См. Теплоэлектроцентраль) (ТЭЦ). Первые ТПЭС появились в начале 20 в., когда паровые машины (См. Паровая машина) и дизели (См. Дизель), использовавшиеся для привода электрических генераторов на электростанциях, стали вытесняться ПТ, обладающими высокой равномерностью хода и обеспечивающими выработку тока постоянной частоты. Прогресс в турбостроении привёл к тому, что мощность ПТ на ТПЭС, характеризуемая электрической мощностью соединённого с турбиной генератора, возросла от нескольких Мвт (на первых ТПЭС) до сотен Мвт; разработаны и действуют ПТ мощностью свыше 1 Гвт.

Обычно ПТ соединяют с генератором непосредственно, без промежуточной передачи, образуя паровой турбоагрегат, отличающийся компактностью, надёжностью и высоким кпд. Турбоагрегат можно практически полностью автоматизировать и в результате осуществлять управление им с центрального пульта управления.

Необходимый для ПТ пар вырабатывается в парогенераторе (см. Котлоагрегат). Использование пара с высокими параметрами (давлением и температурой) увеличивает удельную работу пара, уменьшает расход пара, тепла и топлива, то есть увеличивает кпд ТПЭС. Поэтому в СССР на крупных ТПЭС к ПТ подводят пар под давлением Тепловая паротурбинная электростанция13—14 и Тепловая паротурбинная электростанция24—25 Мн/м² (за рубежом, кроме того, Тепловая паротурбинная электростанция 16 Мн/м²) и при температуре около 540— 560 °С. Производительность парогенераторов на ГРЭС достигает 1600—4600 т/ч (при мощности турбоагрегата 500— 1380 Мвт), на ТЭЦ — 500—1000 т/ч (при мощности турбоагрегата 100— 250 Мвт). Современные ТПЭС работают по термодинамическому циклу, основой которого служит цикл Ренкина водяного пара. Необходимое давление пара обеспечивается подачей в парогенератор соответствующего количества подлежащей превращению в пар воды (посредством питательного насоса). Нужная температура пара достигается его перегревом в пароперегревателе парогенератора; вместе с тем производится промежуточный перегрев пара: пар из промежуточной ступени турбины отводят в котельную для повторного перегрева, а затем направляют в следующую ступень турбины. Турбоагрегат и снабжающий его паром парогенератор с их вспомогательным оборудованием и трубопроводами пара и воды образуют энергоблок ТПЭС.

В качестве питательной воды для парогенераторов используют конденсат отработавшего в турбине пара, подогреваемый паром регенеративных отборов турбины. Число ступеней регенеративного подогрева воды достигает 7—9 (по числу регенеративных отборов). Часто одна из ступеней подогрева служит для деаэрации (см. Деаэратор) — удаления растворённых в воде газов (кислорода и др.).

Питательные и конденсатные насосы, регенеративные подогреватели, деаэраторы относятся к вспомогательному оборудованию турбинной установки. Вспомогательное оборудование парогенераторной установки, работающей на твёрдом топливе, составляют пылеприготовительное оборудование и золоуловители, дутьевые вентиляторы, подающие воздух в топочную камеру парогенератора, и дымососы, отсасывающие продукты сгорания топлива (дымовые газы удаляются в атмосферу через дымовые трубы (См. Дымовая труба) высотой 150—360 м). В парогенераторах на газомазутном топливе, работающих с избыточным давлением в топочной камере и в газоходах, вместо дутьевых вентиляторов используют воздуходувки с повышенным напором; дымососы при этом не требуются. Общие вспомогательные производственные установки и сооружения ТПЭС — установки и сооружения технического водоснабжения (См. Водоснабжение), топливного и зольного хозяйства. Основное назначение технического водоснабжения — обеспечение турбоагрегатов водой, необходимой для охлаждения отработавшего пара (на конденсационных электростанциях расход воды составляет свыше 30 м³/сек в расчёте на турбину мощностью около 1 Гвт). Источником водоснабжения могут быть река, озеро, море. Большей частью применяют оборотное водоснабжение, с сооружением охлаждающих прудов (См. Охлаждающий пруд) (на конденсационных электростанциях) или градирен (См. Градирня) (преимущественно на ТЭЦ), реже — прямоточное водоснабжение, с однократным пропусканием охлаждающей воды через конденсаторы турбин. Топливное хозяйство ТПЭС, использующей твёрдое топливо (преимущественно уголь), включает разгрузочные устройства, систему ленточных конвейеров, подающих топливо в бункеры парогенераторов, топливный склад с необходимыми механизмами и транспортными устройствами, дробильное оборудование. Шлак (в твёрдом или жидком виде) из топочных камер удаляют водой по смывным каналам; затем шлако-водяную смесь центробежными насосами перекачивают в золоотвалы. Летучую золу, уловленную в золоуловителях, удаляют с помощью воды или воздуха. При использовании в качестве топлива мазута в топливное хозяйство входят мазутные баки, насосы, подогреватели, трубопроводы.

Главный корпус ТПЭС (в котором размещены энергоблоки), вспомогательные производственные установки и сооружения, электрические распределительные устройства, лаборатории, мастерские, склады и пр. размещают на производственной территории ТПЭС (пл. 30—70 га). Территорию для конденсационной электростанции выбирают вне городов, возможно ближе к источнику водоснабжения и топливной базе. ТЭЦ располагают вблизи потребителей тепла.

Как и всякая электростанция, ТПЭС должна иметь высокую надёжность, обладать свойством манёвренности и быть экономичной. Надёжность оборудования ТПЭС должна быть достаточной для того, чтобы в каждый момент времени ТПЭС могла развивать мощность, равную мощности электрической нагрузки (изменяющейся во времени), и обеспечивать необходимое качество электроэнергии в энергосистеме (См. Энергосистема). Надёжность оборудования и энергоблоков ТПЭС, зависящую, в частности, от обеспечения требуемого водного режима, чистоты пара, конденсата и воды в пароводяном тракте электростанции, оценивают Готовности коэффициентом, т. е. относит. продолжительностью нахождения агрегата или энергоблока в работе и в состоянии готовности к работе (в резерве). Величина коэффициента готовности энергоблока определяется соответствующими показателями турбоагрегата и парогенератора и находится в пределах 0,85—0,90. Манёвренность обеспечивает быстрое изменение мощности электростанции в соответствии с изменением мощности нагрузки. Экономичность электростанции характеризуется величиной расчётных удельных затрат на производство 1 квт ч электроэнергии. Расчётные удельные затраты определяются единовременными (за годы строительства станции) капиталовложениями, а также ежегодными издержками производства с момента ввода оборудования в эксплуатацию (затратами на топливо, выплатой заработной платы персоналу, амортизационными отчислениями) и на ТПЭС в СССР составляют около 1 копейки на квт ч. Важными экономическими показателями являются также: удельная величина капиталовложений (стоимость 1 квт установленной мощности зависит от типа ТПЭС и других факторов и составляет 100— 200 рублей); удельная численность персонала (штатный коэффициент равен 0,5—1,0 человек на Мвт), удельный расход условного топлива (Тепловая паротурбинная электростанция340 г/квт․ч). Одно из существенных требований к ТПЭС — выработка электрической и тепловой энергии с сохранением чистоты окружающей среды (См. Окружающая среда) (воздушного и водного бассейнов).

Современная ТПЭС — высокоавтоматизированное предприятие, на котором осуществляется автоматическое регулирование всех основных процессов не только в режиме нормальной эксплуатации оборудования, но и в режиме пуска энергоблоков (рис. 2). Автоматизированные системы управления (АСУ) крупных ТПЭС включают ЭВМ. В СССР вычислительную технику и логические устройства применяют на энергоблоках мощностью 200—300 Мвт и выше.

Лит.: Жилин В. Г., Проектирование тепловых электростанций большой мощности, М., 1964; Купцов И. П., Иоффе Ю. Р., Проектирование и строительство тепловых электростанций, М., 1972; Рыжкин В. Я., Тепловые электрические станции, М., 1976 (в печати).

В. Я. Рыжкин.

Рис. 1. Общий вид тепловой паротурбинной электростанции (Конаковская ГРЭС).

Рис. 2. Щит управления энергоблоками тепловой паротурбинной электростанции.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

1969—1978