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.

В зависимости от мощности и технологических особенностей электростанций допускается упрощение производственной структуры электростанций: сокращение числа цехов до двух – теплосилового и электрического на электростанциях небольшой мощности, а также электростанциях, работающих на жидком и газообразном топливе, объединение нескольких электростанций под руководством общей дирекции с превращением отдельных электростанций в цехи.

На энергопредприятиях существует три вида руководства: административно-хозяйственное, производственно-техническое и оперативно-диспетчерское. В соответствии с этим построены и органы управления, носящие названия отделов или служб, укомплектованных работниками соответствующей квалификацией.

Административно-хозяйственное руководство генеральный директор осуществляет через главного инженера, являющегося его первым заместителем. (Генеральный директор может иметь заместителей по административно-хозяйственной части, финансовой деятельности, капитальному строительству и др.). Сюда относятся функции по планированию и осуществлению технической политики, внедрению новой техники, наблюдения за бесперебойной эксплуатацией, за своевременным и качественным ремонтом и т. п.

Оперативное управление предприятиями осуществляется через диспетчерскую службу. Дежурному диспетчеру в оперативном отношении подчинены все нижестоящие дежурные на энергопредприятиях. Здесь проявляется одна из особенностей управления энергопредприятиями, заключающаяся в том, что дежурный персонал находится в двойном подчинении: в оперативном отношении он подчинен вышестоящему дежурному, а в административно-техническом – своему линейному руководителю.

Диспетчерская служба на основе утвержденного плана производства энергии и ремонта оборудования разбрасывает режим работы, исходя из требований надежности и экономичности и с учетом обеспеченности топливно-энергетическими ресурсами, намечает мероприятия по повышению надежности и экономичности.

Функции отдельных работников определяются функциями соответствующих органов – отделов и служб. Количество работников регламентируется объемом выполняемых функций, зависящих в основном от типа и мощности станции, рода топлива и других показателей, находящих свое выражение в категории, присваиваемой предприятию.

Административно-хозяйственным руководителем станции является директор, который в пределах предоставленных ему прав распоряжается всеми средствами и имуществом электростанции, руководит работой коллектива, соблюдение финансовой, договорной, технической и трудовой дисциплины на станции. В непосредственном подчинении директора находится один из основных отделов станции – планово-экономический отдел (ПЭО).

В ведении ПЭО находятся две основные группы вопросов: планирование производства и планирование труда и заработной платы. Основной задачей планирования производства является разработка перспективных и текущих планов эксплуатации ТЭС и контроль за выполнением плановых показателей эксплуатации. Для правильной организации и планирования труда и заработанной платы на ТЭС отдел периодически фотографирование рабочего дня основного эксплуатационного персонала и хронометраж работы персонала топливно-транспортного и ремонтно-механического цехов.

Бухгалтерия ТЭС осуществляет учет денежных и материальных средств станции (группа – производства); расчеты по заработной плате персонала (расчетная часть), текущее финансирование (банковские операции), расчеты по договорам (с поставщиками и пр.), составление бухгалтерской отчетности и балансов; контроль за правильным расходованием средств и соблюдением финансовой дисциплины.

На крупных станциях для руководства административно-хозяйственным отделом и отделами материально-технического снабжения, кадров и капитального строительства предусматриваются должности специальных заместителей директора (кроме первого заместителя главного инженера) по административно-хозяйственным вопросам и по капитальному строительству и помощника директора по кадрам. На станциях большой мощности эти отделы (или группы), так же как бухгалтерия, подчиняются непосредственно директору.

В ведении отдела материально-технического снабжения (МТС) находится снабжение станции всеми необходимыми эксплуатационными материалами (кроме основного сырья – топлива), запасными частями и материалами и инструментом для ремонта.

Отдел кадров занимается вопросами подбора и изучения кадров, оформляет прием и увольнение работников.

Отдел капитального строительства ведет капитальное строительства на станции или контролирует ход строительства (если строительство ведется подрядным способом), а также руководит строительством жилых домов станции.

Техническим руководителем ТЭС является первый заместитель директора станции – главный инженер . Главный инженер ведает техническими вопросами, организует разработку и внедрение передовых методов труда, рационального использования оборудования, экономного расходования топлива, электроэнергии, материалов. Под руководством главного инженера осуществляется ремонт оборудования. Он возглавляет квалификационную комиссию по проверке технических знаний и подготовленности инженерно-технических работников электростанции. В непосредственном подчинении главного инженера находится производственно-технический отдел станции.

Производственно-технический отдел (ПТО) ТЭС разрабатывает и осуществляет мероприятия по совершенствованию производства, производит эксплуатационно-наладочные испытания оборудования; разрабатывает совместно с ПЭО годовые и месячные технические планы цехов и плановые задания по отдельным агрегатам; изучает причины аварий и травматизма, ведет учет и анализ расхода топлива, воды, пара, электроэнергии и разрабатывает мероприятия по сокращению этих расходов; составляет техническую отчетность ТЭС, контролирует выполнение графика ремонта; составляет заявки на материалы, запасные части.

В составе ПТО обычно выделяются три основные группы: технического (энергетического) учета, наладки и испытаний, ремонтно-конструк-торская.

Группа технического учета на основании показаний приборов-водомеров, параметров, электросчетчиков – определяет выработку электроэнергии и отпуск тепла, расход пара и тепла, анализирует эти данные и их отклонения от плановых величин; составляет ежемесячные отчеты о работе электростанций.

В ведении группы наладки и испытаний – наладки и испытание нового оборудования и оборудования, поступающие из ремонта.

В ведении ремонтно-конструкторской группы находится капитальный и текущий ремонт станционного оборудования и разработка конструктивных изменений (улучшений) отдельных узлов оборудования, а также вопросы упрощения тепловых схем ТЭС.

Организационно-производственная структура тепловой электростанции (схема управления производством) может быть цеховой или блочной.

Наиболее распространенной была до настоящего времени цеховая схема управления. При цеховой схеме энергетическое производство делится на следующие фазы: подготовка и внутристанционный транспорт топлива (подготовительная фаза); превращение химической энергии топлива в механическую энергию пара; превращение механической энергии пара в электроэнергию.

Управление отдельными фазами энергетического процесса осуществляется соответствующими цехами электростанции: топливно-транспортным (первая, подготовительная фаза), котельным (вторая фаза), турбинным (третья фаза), электротехническим (четвертая фаза).

Перечисленные выше цехи ТЭС, а также химический цех относятся к основным, так как они непосредственно участвуют в технологическом процессе основного производства электростанции.

Кроме основного производства (для которого и создается данное предприятие), рассматривают вспомогательные производства. К вспомогательным цехам на ТЭС относят:

Цех тепловой автоматики и измерений (ТАИЗ), в ведении которого находятся приборы теплового контроля и авторегуляторы тепловых процессов станции (со всеми вспомогательными устройствами и элементами), а также надзор за состоянием весового хозяйства цехов и станций (кроме вагонных весов);

Механический цех , в ведении которого находятся общестанционные мастерские, отопительные и вентиляционные установки производственных и служебных зданий, пожарный и питьевой водопроводы и канализация, если ремонт станционного оборудования осуществляется самой ТЭС то механический цех превращается в ремонтно-механический и в его функции входит проведение планово-предупредительных ремонтов оборудования всех цехов станции;

Ремонтно-строительный цех, который осуществляет эксплуатационный надзор за производственными служебными зданиями и сооружениями и их ремонт и ведет работы по содержанию в надлежащем состоянии дорог и всей территории электростанции.

Все цехи станции (основные и вспомогательные) в административно-техническом отношении подчиняются непосредственно главному инженеру.

Каждый цех возглавляется начальником цеха. По всем производственно-техническим вопросам он подчиняется главному инженеру ТЭС, а по административно-хозяйственным – директору станции. Начальник цеха организует работу коллектива цеха по выполнению плановых показателей, распоряжается средствами цеха, имеет право поощрения и наложения дисциплинарных взысканий на работников цеха.

Отдельные участки цеха возглавляются мастерами. Мастер является руководителем участка, отвечающим за выполнение плана, расстановку и использование работников, использование и сохранность оборудования, расходования материалов, фондов заработанной платы, охрану труда и технику безопасности, правильное нормирование труда и прочие задачи, стоящие перед мастером, требуют от него не только технической подготовки, но и знания экономики производства, его организации; он должен разбираться в экономических показателях работы своего участка, цеха, предприятия в целом. Мастера непосредственно руководят работой бригадиров и бригад рабочих.

Энергетическое оборудование цехов обслуживается цеховым эксплуатационным дежурным персоналом, организованным в сменные бригады (вахты). Работой каждой вахты руководят дежурные начальники смен основных цехов, подчиняющиеся дежурному инженеру станции (ДИС)

ДИС ТЭС осуществляет оперативное руководство всем дежурным эксплуатационным персоналом станции в течении смены. Дежурный инженер в административно-техническом отношении подчиняется главному инженеру ТЭС, но оперативно он подчинен только дежурному диспетчеру энергосистемы и выполняет все его распоряжения по оперативному управлению производственным процессом ТЭС. В оперативном отношении ДИС является единоначальником станции в течении соответствующей смены, и его распоряжения безоговорочно выполняются именным дежурным персоналом станции через соответствующих начальников смен основных цехов. Помимо ведения режима, ДИС немедленно реагирует на все неполадки в цехах и принимает меры к их устранению для предотвращения аварий и брака в работе электростанций.

Другой формой организационной структуры является блочная схема .

Основным первичным производственным подразделением блочной электростанции является не цех, а комплексный энергетический агрегат (блок), включающий оборудование, осуществляющее не одну, а несколько последовательных фаз, энергетического процесса (например, от сжигания топлива в топке котла до производства электроэнергии генератором парового турбоагрегата) и не имеющее поперечных связей с другими агрегатами - блоками. Энергетические блоки могут включать один турбоагрегат и один полностью обеспечивающий его паром котел (моноблок) или турбоагрегат и два котла равной производительности (дубль-блок).

При блочной схеме отсутствует раздельное управление различными видами основного оборудования (котлы, турбины), т.е. «горизонтальная» схема управления. Управление оборудованием осуществляется по «вертикальной» схеме (котел-турбоагрегат) дежурным персоналом блока.

Общее руководство электростанцией и контроль за работой оборудования и эксплуатационного персонала сосредотачивается в службе эксплуатации, подчиненной заместителю главного инженера по эксплуатации.

Предусматривается наличие цеха централизованного ремонта (ЦНР), выполняющего ремонт всего оборудования станции, подчиненного заместителю главного инженера по ремонту.

Оперативное управление станцией осуществляется сменными дежурными инженерами станции, подчиняющимися в административно-техническом отношении – заместителю главного инженера по эксплуатации, а в оперативном – дежурному диспетчеру энергосистемы.

В отличии от станции с цеховой структурой основным первичным производственным подразделением блочной станции, как отмечалось выше, является один ил два сдвоенных блока, управляемых с одного щита управления. Обслуживающий персонал одного щита управления (на один или два блока) включает дежурного начальника блока или блочной системы (двух блоков), трехсменных помощников начальника блочной системы (щитового, по турбинному и по котельному оборудованию); дежурных мастеров (по турбинному и котельному оборудованию), двух обходчиков вспомогательного оборудования (турбо – и котлоагрегаты). Кроме того, начальнику блочной системы подчинены обходчики по багерной насосной, золоудалению, гидросооружениями, береговой насосной и вспомогательные рабочие.

Начальник блочной системы является оперативным руководителем управления работой оборудования блока и двух (сдвоенных) блоков, отвечающим за его безаварийную и экономичную работу в соответствии с правилами технической эксплуатации. Один из его помощников дежурит на блочном щите управления и ведет вахтенный журнал. Два других помощника контролируют в течении своей смены работу котельного и турбинного оборудования.

Дежурные мастера с помощью обходчиков контролируют на месте техническое состояние котельного и турбинного оборудования и устраняют выявленные дефекты. Обходчик багерной насосной совместно со вспомогательными рабочими обслуживает систему золоудаления. Обходчик гидросооружений обслуживает систему водоснабжения.

В самостоятельное производственное подразделение выделяется топливно-транспортное хозяйство станции, руководимое начальником смены топливоснабжения.

Непосредственно подчиняются дежурному инженеру станции инженер-электрик, инженер - КИП и автоматики, мастер-химик и мастер по маслохозяйству.

Кроме дежурного (сменного) персонала, в службу эксплуатации включается станционные лаборатории: теплоизмерительная и лабораторная контроля за металлом, электролаборатория (включая связь), химическая лаборатория.

Применяемая в настоящее время организационная структура блочных электростанций большой мощности может быть названа блочно-цеховой схемой , так как наряду с созданием энергетических котлотурбинных блоков сохраняется цеховое деление станции и централизация управления всеми станционными блоками «котел-турбина» в объединенном котлотурбинном цехе.

Кроме котлотурбинного цеха (КТЦ) в организационную структуру станции включаются: топливно-транспортный цех (с участием теплоснабжения и подземных коммуникаций); химический цех (с химической лабораторией); цех топливной автоматики и измерений (с теплоизмерительной лабораторией); цех наладки и испытаний котлотурбинного оборудования; цех централизованного ремонта оборудования (с механической мастерской).

Для станций мощностью 800 МВт и более предусматривается отдельный пылеприготовительный цех. На станциях мощностью более 1000 МВт, сжигающих многозольное топливо и имеющих сложный комплекс гидротехнических сооружений, в организационную структуру включается гидротехнический цех.

В ведении котлотурбинного цеха (КТЦ) находится техническая эксплуатация всего котельного и турбинного оборудования станции (включая все вспомогательное оборудование) и оперативное управление всеми энергетическими (котлотурбинными блоками).

Начальнику смены КТЦ подчиняются начальники смен сдвоенных энергоблоков, управление которыми осуществляется с общего (на два блока) щита.

В состав топливно-транспортного цеха входят: топливный склад, железнодорожные пути и подвижной состав, разгрузочной сарай, вагоноопрокидователи, вагонные весы и тракты топливоподачи.

У этой паровой турбины хорошо видны лопатки рабочих колес.

Тепловая электростанция (ТЭЦ) использует энергию, высвобождающуюся при сжигании органического топлива - угля, нефти и природного газа - для превращения воды в пар высокого давления. Этот пар, имеющий давление около 240 килограммов на квадратный сантиметр и температуру 524°С (1000°F), приводит во вращение турбину. Турбина вращает гигантский магнит внутри генератора, который вырабатывает электроэнергию.

Современные тепловые электростанции превращают в электроэнергию около 40 процентов теплоты, выделившейся при сгорании топлива, остальная сбрасывается в окружающую среду. В Европе многие тепловые электростанции используют отработанную теплоту для отопления близлежащих домов и предприятий. Комбинированная выработка тепла и электроэнергии увеличивает энергетическую отдачу электростанции до 80 процентов.

Паротурбинная установка с электрогенератором

Типичная паровая турбина содержит две группы лопаток. Пар высокого давления, поступающий непосредственно из котла, входит в проточную часть турбины и вращает рабочие колеса с первой группой лопаток. Затем пар подогревается в пароперегревателе и снова поступает в проточную часть турбины, чтобы вращать рабочие колеса с второй группой лопаток, которые работают при более низком давлении пара.

Вид в разрезе

Типичный генератор тепловой электростанции (ТЭЦ) приводится во вращение непосредственно паровой турбиной, которая совершает 3000 оборотов в минуту. В генераторах такого типа магнит, который называют также ротором, вращается, а обмотки (статор) неподвижны. Система охлаждения предупреждает перегрев генератора.

Выработка энергии при помощи пара

На тепловой электростанции топливо сгорает в котле, с образованием высокотемпературного пламени. Вода проходит по трубкам через пламя, нагревается и превращается в пар высокого давления. Пар приводит во вращение турбину, вырабатывая механическую энергию, которую генератор превращает в электричество. Выйдя из турбины, пар поступает в конденсатор, где омывает трубки с холодной проточной водой, и в результате снова превращается в жидкость.

Мазутный, угольный или газовый котел

Внутри котла

Котел заполнен причудливо изогнутыми трубками, по которым проходит нагреваемая вода. Сложная конфигурация трубок позволяет существенно увеличить количество переданной воде теплоты и за счет этого вырабатывать намного больше пара.

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

1. в большинстве своем значительная удаленность от потребителей электрической энергии, что обуславливает необходимость передавать электроэнергию в основном на напряжениях 110-750 кВ;
2. блочный принцип построения станции, обеспечивающий значительные технико-экономические преимущества, заключающиеся в увеличении надежности работы и облегчении эксплуатации, в снижении объема строительных и монтажных работ.
3. 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:

1. Горение топлива в топке сопровождается выделением тепла, которое нагревает воду, протекающую в трубах котла.
2. Вода превращается в пар с давлением 13…25 МПа при температуре 540..560 °С.
3. 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.
4. 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.
5. 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.

Основной структурной единицей на большинстве электростан­ций является цех . На тепловых станциях различают цеха основно­го, вспомогательного производства и непромышленных хозяйств.

· Цеха основного производства производят продукцию, для выпуска которой создано предприятие. На тепловых станциях основными являются цеха, в которых протекают производственные процессы по превращению химической энергии топлива в тепловую и элек­трическую энергию.

· Цеха вспомогательного производства промышленных предприя­тий, в том числе и электростанций, непосредственно не связаны с изготовлением основной продукции предприятия: они обслу­живают основное производство, способствуют выпуску продук­ции и обеспечивают основному производству необходимые усло­вия для нормальной работы. Эти цеха осуществляют ремонт обо­рудования, снабжение материалами, инструментом, приспособ­лениями, запасными частями, водой (промышленной), различ­ными видами энергии, транспортом и т. п.

· Непромышленными являются хозяйства, продукция и услуги которых не относятся к основной деятельности предприятия. В их функции входит обеспечение и обслуживание бытовых нужд пер­сонала предприятия (жилищные хозяйства, детские учреждения и т.п.).

Производственные структуры тепловой станции определяются соотношением мощности основных агрегатов (турбоагрегатов, па­ровых котлов, трансформаторов) и технологическими связями между ними. Решающим при определении структуры управления является соотношение мощностей и связи между турбинами и котельными агрегатами. На существующих электростанциях сред­ней и малой мощности однородные агрегаты соединяются между собой трубопроводами для пара и воды (пар из котлов собирается в общих сборных магистралях, из которых он распределяется между отдельными котлами). Такую технологическую схему называют централизованной . Широко применяют также секционную схему, при которой турбина с одним или двумя обеспечивающими ее паром котлами, образует секцию электростанции.

• При таких схемах оборудование распределяется по цехам, объе­диняющим однородное оборудование: в котельном цехе - котель­ные агрегаты со вспомогательным оборудованием; турбинном - турбоагрегаты со вспомогательным оборудованием и т.д. По этому принципу на крупных тепловых электростанциях организуются сле­дующие цеха и лаборатории: топливно-транспортный, котельный, турбинный, электрический (с электротехнической лабораторией), цех (лаборатория) автоматики и теплового контроля, химический (с химической лабораторией), механический (при выполнении ремонта самой электростанцией этот цех становится ремонтно-механическим), ремонтно-строительный.

В настоящее время из-за особенностей технологического про­цесса производства энергии станций с агрегатами мощностью 200...800 МВт и выше применяют блочную схему связей оборудо­вания. На блочных электростанциях турбина, генератор, котел (или два котла) со вспомогательным оборудованием образуют блок; тру­бопроводов, связывающих агрегаты, для пара и воды между блока­ми, нет, резервные котлоагрегаты на электростанциях не устанав­ливаются. Изменение технологической схемы электростанции при­водит к необходимости реорганизации производственной структу­ры управления, в которой основным первичным производствен­ным подразделением является блок.

· Для станций блочного типа наиболее рациональной структурой управления является бесцехо­вая (функциональная) с организацией службы эксплуатации и служ­бы ремонта, возглавляемых начальниками служб - заместителями главного инженера станции. Функциональные отделы подчиняют­ся непосредственно директору станции, а функциональные служ­бы и лаборатории - главному инженеру станции.

· На крупных станциях блочного типа используется промежу­точная структура управления - блочно-цеховая . Котельный и тур­бинный цеха объединяют в один и организуют следующие цеха: топливно-транспортный, химический, тепловой автоматики и измерений, централизованного ремонта и др. При работе станции на газе топливно-транспортный цех не организуется.

Организационно-производственная структура гидроэлектростанций

На ГЭС имеет место как управление отдельными ГЭС, так и ее объединениями, расположенными на одной реке (кана­ле) или просто в каком-либо административном или хозяйствен­ном районе; такие объединения называются каскадными (рис. 23.2).

Организационная структура управления ГЭС:

а - 1-я и 2-я группы; 1 - директор ГЭС; 2 - зам. директора по административ­но-хозяйственной деятельности; 3 - зам. директора по капитальному строитель­ству; 4 - отдел кадров; 5 - главный инженер; 6 - бухгалтерия; 7 - плановый отдел; 8 - отдел гражданской обороны; 2.1 - транспортный участок; 2.2 - отдел материально-технического обеспечения; 2.3 - административно-хозяй­ственный отдел; 2.4 - жилищно-коммунальный отдел; 2.5 - охрана ГЭС; 5.1 - зам. гл. инженера по оперативной работе; 5.2 - начальник электроцеха; 5.3 - начальник турбинного цеха; 5.4 - начальник гидроцеха; 5.5 - производственно-технический отдел; 5.6 - служба связи; 5.7 - инженер по эксплуатации и техни­ке безопасности; 5.2.1 - электротехническая лаборатория; б - 3-я и 4-я группы; 1 - отдел материально-технического снабжения; 2 - производственно-техни­ческий отдел (ПТО); 3 - бухгалтерия; 4 - гидротехнический цех; 5 - элект­ромашинный цех

Организационная структура управления каскадом ГЭС: а - вариант 1; 1 - начальник электроцеха каскада; 2 - начальник турбинного цеха каскада; 3 - начальник гидроцеха каскада; 4 - начальник ПТО; 5 - на­чальник ГЭС-1; 6 - начальник ГЭС-2; 7 - начальник ГЭС-3; 8 - служба связи; 9 - местная служба релейной защиты и автоматики; 10 - инженер-инс­пектор по эксплуатации и технике безопасности; 5.1, 6.1, 7.1 - производствен­ный персонал соответственно ГЭС-1, 2, 3; б - вариант 2; 1 - директор каска­да; 2 - административные подразделения каскада; 3 - главный инженер; 3.1, 3.2, 3.3 - начальник соответственно ГЭС-1, 2, 3; 3.1.1, 3.2.1, 3.3.1 - произ­водственные подразделения, включая оперативный персонал соответственно ГЭС-1, 2, 3

В зависимости от мощности ГЭС и каскадов ГЭС, МВт, по струк­туре управления принято рассматривать шесть групп и столько же каскадов ГЭС:

• В первых четырех группах применяется в основном цеховая организационная структура управления . На ГЭС и ее каскадах 1-й и 2-й групп предусматриваются, как правило, электрический, тур­бинный и гидротехнический цеха; 3-й и 4-й групп - электротур­бинный и гидротехнический;
• На ГЭС малой мощности (5-я группа ) при­меняют бесцеховые структуры управления с организацией соот­ветствующих участков;
• На ГЭС и каскадах мощностью до 25 МВт (6-я группа ) - только оперативно-ремонтный персонал .

При организации каскада ГЭС одна из станций каскада, как правило, наибольшая по мощности, выбирается базовой, на кото­рой размещаются управление каскадом, его отделы и службы, цеха, основные центральные склады и мастерские. При цеховой структу­ре управления каждый цех обслуживает оборудование и сооруже­ния всех ГЭС, входящих в каскад, а персонал находится или на базовой ГЭС, или распределен по станциям каскада. В случаях когда ГЭС каскада расположены на значительном расстоянии друг от друга и соответственно от базовой, необходимо назначать ответ­ственных за работу ГЭС, входящей в каскад.

При объединении в каскад больших по мощности ГЭС целесо­образна централизация только управленческих функций (руководство каскадом, бухгалтерия, снабжение и т.п.). На каждой ГЭС организуются цеха, проводящие полное эксплуатационное и ре­монтное обслуживание. При проведении крупных ремонтных ра­бот, например при капитальном ремонте агрегатов, часть рабочих соответствующего цеха с одной или нескольких ГЭС передается на ту станцию, где это необходимо.

Таким образом, рациональная структура управления в каждом случае принимается исходя из конкретных условий образования каскада. При большом числе ГЭС, входящих в каскад, использу­ется предварительное укрупнение станций, наиболее близко рас­положенных друг к другу, возглавляемых начальником группы ГЭС. Каждая группа самостоятельно ведет эксплуатационное обслужи­вание, включая текущий ремонт оборудования и сооружений.