По назначению ГРЭС ТЭЦ По типу ус т ано в ок Газотурбинные Парогазовые ТЭС, энергоблоки По давлению Низкого (до 1 МПа) Среднего (1…10 МПа) Высокого (14 МПа) Сверхвысокого (18…20 МПа) С в е р х к ри т ичес к о г о ( б о л е е 22, 5 МПа) Паротурбинные Конденсационные Теплофикационные Суперсверхкритического ( до 32 МПа)
По работе в энергосистеме Работающие в энергосистеме Работающие изолированно ТЭС, энергоблоки По типу связи котел–турбина Блочные структуры С параллельными связями
По типу теплового двигателя С паровыми турбинами С газовыми турбинами ТЭС, энергоблоки По типу системы технического водоснабжения Прямоточная система технического водоснабжения (реки, водохранилища, моря) Оборотная система технического водоснабжения (пруды-охладители, градирни, брызгальные бассейны) С дизельными двигателями С парогазовыми установками
ТХ - топливное хозяйство; ПТ - подготовка топлива; ПК - паровой котел; ТД - тепловой двигатель (паровая турбина); ЭГ - электрический генератор; ЗУ - золоуловитель; ДС - дымосос; ДТр - дымовая труба; ДВ - дутьевой вентилятор; ТДУ - тяго-дутьевая установка; ШЗУ - шлакозолоудаление; Ш - шлак; 3 - зола; К - конденсатор; НОВ (ЦН) - насос охлаждающей воды (циркуляционный насос); ТВ - техническое водоснабжение; ПНД и ПВД - регенеративные подогреватели низкого и высокого давлений; КН и ПН - конденсатный и питательный насосы; ТП - тепловой потребитель; НОК -насос обратного конденсата; ХВО - химводоочистка;
Qc - расход теплоты топлива на станцию; D 0 - расход пара на турбину; Dп.к - паровая нагрузка парового котла; D 0 - потеря пара при транспорте; D т - расход пара на внешнего потребителя; Dк - пропуск пара в конденсатор турбины; Dд.в - расход добавочной воды; Э - выработка электроэнергии; Эо - отпуск электроэнергии; Эс.н. - собственный расход электроэнергии; Q т - отпуск теплоты внешнему потребителю; Qк - потеря теплоты в холодном источнике (с охлаждающей водой)
сжигание Хим и ческая энергия Т е п л о в ая энергия п арообра з о в а н и е По т ен циаль ная энергия турбина М ехан и чес к ая энергия генератор Электричес кая энергия
К – конденсационная Т П теплофикационная с отопительным отбором пара теплофикационная с производственным отбором пара ПТ – теплофикационная с производственным и отопительным отбором пара Р – с противодавлением ПР, ТР, ТК, КТ Номинальная электрическая мощность, МВт Начальное давление пара, кгс/см 2 Максимальная электрическая мощность, МВт Давление пара в отборе (противодавление), кгс/см 2 Для турбин П, ПТ, Р, ПР
1. Электростанции на органическом топливе: 1.1. С конденсационными турбоустановками 1.1.1. без промежуточного перегрева пара 1.1.2. с промежуточным перегревом пара - КЭС рис. (а) рис. (б)
2 4 5 - паровой котел; - паровая турбина; - электрогенератор; 4 - конденсатор ; 5 - конденсатный насос 1 3
p 0 h к s p к t 0 h h 0 h кt H 0 H i Процесс расширения пара в турбине на КЭС без промперегрева пара в h-s диаграмме
h k D 0 H i Если регенеративные отборы отсутствуют: Электрическая мощность турбины: N э D 0 h 0 Расход пара в конденсатор: D К D 0
1 2 3 4 5 6 1 - паровой котел; 2 - ЧВД; – ЧНД; - ЭГ; - конденсатор ; 6 - конденсатный насос
h s p 0 h ПП.Х p ПП t 0 h 0 h ПП.Х.t H 0 Ч В Д h ПП.Г h Кt p к H 0 ЧНД h К
Если регенеративные отборы отсутствуют : Расход пара в конденсатор: D К D 0 Электрическая мощность турбины: 0 ЧВ Д i ЧН Д i H N э D 0 h 0 h П П. Х D 0 h П П. Г h k D H
1.2. С теплофикационными турбоустановками - ТЭЦ 1.2.1. турбоустановка с противодавлением (типа Р) 1.2.2. турбоустановки с регулируемым отбором пара типов (Т, П, ПТ)
1 2 3 8 5 6 7 8 4 1 – паровой котел; 2 – РОУ; – турбогенератор; – тепловой потребитель; – насос; – регенеративные подогреватели; – питательный насос; 8 – пар из отборов
p 0 h П s p П t 0 h h 0 h П t H 0 H i
Процесс расширения пара в турбоустановке типа Р в h-s диаграмме Если регенеративные отборы отсутствуют: Электрическая мощность турбины: N э D 0 h 0 h П D 0 H i Расход пара на турбину: D 0 D П
Если максимальные тепловые нагрузки не удается покрыть с помощью противодавления турбины, то пар потребителю отпускается также через РОУ. Т.к. Р-турбина работает по тепловому графику нагрузок, то для обеспечения электрического потребителя обязательно имеется К-турбина.
1 2 3 4 5 D к p к D 0, p 0, t 0 t ос G св, t пс 1, 3 – части высокого и низкого давления, 2 – регулирующий клапан; 4, 5 – нижняя и верхняя ступени подогревателя сетевой воды D Т 1 p 1 D Т 2 p 2
h s h 1 h 2 p 0 h 0 h к p к p 2 p 1 t 0 Процесс расширения пара в турбоустановке типа Т в h-s диаграмме p ' 2 х=1 0 0 1 э N D h h D 0 D Т 1 h 1 h 2 D К h 2 h К Электрическая мощность турбины: Расход пара на турбину: D 0 D К D Т 1 D Т 2
кроме электроэнергии потребителю отпускается еще и тепло в схеме присутствует конденсатор, следовательно возможна работа турбины без отпуска тепла потребителю («К» - режим) отпуск тепла потребителю при относительно невысоком давлении пара, следовательно при небольшом «коэффициенте недовыработки мощности» (в турбине пар срабатывает большой теплоперепад, прежде чем уйти к потребителю) КПД такой установки значительно выше чем конденсационной, за счет уменьшения потерь тепла в конденсаторе (расход пара в конденсатор меньше)
повышенные затраты на оборудование (подогреватели, система регулирования и т.д.) сложность эксплуатации (поддержание заданного давления в регулируемых отборах) КПД такой установки ниже чем противодавленческой, за счет наличия потерь тепла в конденсаторе (присутствие «вентиляционного» расхода пара в конденсатор)
9 10 D, p, t 0 0 0 D п p п D к p к 1 2 3 4 5 6 8 7 1, 2 – стопорный и регулирующий клапаны ЧВД; 3 – часть высокого давления; – регулирующий клапан ЧНД; – часть низкого давления; – конденсатор; 7, 8 – отсечной и обратный клапаны; – тепловой потребитель; – редукционно- охладительная установка
p 0 t 0 h 0 h п h к p к p п h s Процесс расширения пара в турбоустановке типа П в h-s диаграмме p ' п х=1 э 0 0 П N D h h D 0 D П h П h К Расход пара на турбину: Электрическая мощность турбины: D 0 D К D П
кроме электроэнергии потребителю отпускается еще и тепло в схеме присутствует конденсатор, следовательно возможна работа турбины без отпуска тепла потребителю («К» - режим) КПД такой установки значительно выше чем конденсационной, за счет уменьшения потерь тепла в конденсаторе (расход пара в конденсатор меньше)
повышенные затраты на оборудование (подогреватели, система регулирования и т.д.) сложность эксплуатации (поддержание заданного давления в регулируемых отборах) отпуск тепла потребителю при высоком давлении пара, следовательно при высоком «коэффициенте недовыработки мощности» (в турбине пар срабатывает небольшой теплоперепад, прежде чем уйти к потребителю) КПД такой установки ниже чем противодавленческой, за счет наличия потерь тепла в конденсаторе (присутствие «вентиляционного» расхода пара в конденсатор)
1, 2, 3 – части высокого среднего и низкого давления; 4 – конденсатор; 5, 6 – тепловые п о тр е би т е ли 1 2 3 4 5 6 D п, D т, p п p т D к, p к D 0, p 0, t 0
Процесс расширения пара в турбоустановке типа ПТ в h-s диаграмме х=1 p 0 h 0 h к p к p п h p т p' п h п p ' т h т t 0 N э D 0 h 0 h П D 0 D П h П h Т D 0 D П D Т h Т h К Расход пара на турбину: Электрическая мощность турбины: D 0 D К D П D Т s
2. Электростанции на ядерном топливе: В системе любой тепловой электростанции различают теплоноситель и рабочее тело. Для АЭС рабочим телом (средой, совершающей работу, преобразующую тепловую энергию в механическую) является водяной пар. Требования к чистоте рабочего тела очень высоки. Поэтому контур рабочего тела для АЭС всегда замкнут.
Назначение теплоносителя - отводить тепло, выделившееся в реакторе при высвобождении внутриядерной энергии. Для предотвращения любых отложений на тепловыделяющих элементах необходима весьма высокая чистота теплоносителя, поэтому для него также необходим замкнутый контур. В результате прохода через реактор теплоноситель активируется и его протечки, не говоря уже о полном сбросе (разомкнутый цикл), могли бы создать серьезную радиационную опасность. Поэтому основная классификация атомных станций зависит от числа контуров на ней.
Электростанции на ядерном топливе: 2.1. С конденсационными турбоустановками - А К ЭС 2.1.1. одноконтурная (РБМК) рис. (а) 2.1.2. двухконтурная (ВВЭР) рис. (б) 2.1.3. трехконтурная (БН) рис. (в)
2.1.1. одноконтурная рис. (а)
рис. (а) 2.1.1. одноконтурная 1 - реактор; 2 - промежуточный теплообменник; 3 - парогенератор; - турбогенератор; - конденсатор; б - конденсатами насос; 7 - пар от отбора; 8 - пар на регенеративный подогреватель; 9, 13 - регенеративные подогреватели низкого и высокого давления; - деаэратор; - пар на деаэратор; 12 - питательный насос
На АЭС, работающей по одноконтурной схеме пар образуется в активной зоне реактора и оттуда направляется в турбину. Достоинства: Одноконтурная схема наиболее проста, и наиболее экономична по сравнению с двухконтурными, так как параметры пара перед турбиной и в реакторе отличаются лишь на величину потерь в паропроводах. Недостатки: Образующийся в реакторе пар радиоактивен, поэтому большая часть оборудования АЭС должна иметь защиту от излучений. В процессе работы электростанции в паропроводах, турбине и других элементах оборудования могут скапливаться выносимые из реактора с паром твердые вещества (содержащиеся в воде примеси, продукты коррозии), обладающие наведенной активностью, что затрудняет контроль за оборудованием и его ремонт.
2.1.2. двухконтурная рис. (б)
2.1.3. трехконтурная рис. (в)
Кроме основной классификации атомных электростанций по числу контуров можно выделить отдельные типы АЭС в зависимости от: типа реактора - на тепловых или быстрых нейтронах; параметров и типа паровых турбин, например АЭС с турбинами на насыщенном или перегретом паре (одного или двух давлений) и др.; способа перегрева пара - с ядерным перегревом, «огневым» перегревом и др.; параметров и типа теплоносителя - с газовым теплоносителем, теплоносителем «вода под давлением», жидкометаллический и органическим; конструктивных особенностей реактора, например с реакторами канального или корпусного типа, кипящим с естественной или принудительной циркуляцией и др.; типа замедлителя реактора, например с уран-графитовым реактором, тяжеловодным замедлителем и др.
