ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Водные балансы тепловых электростанций из "Водный режим и химический контроль на ТЭС Издание 2 " На долю тепловых и атомных электростанций в настоящее время приходится примерно 80 % электроэнергии, вырабатываемой в СССР на долю гидростанций — примерно 20%. При дальнейшем развитии энерге гики тепловые и атомные электростанции сохраняют свою ведущую роль. Ожидается, что к концу века пх доля возрастет примерно до 90 %, так как наиболее экономичные гидроресурсы страны к тому времени будут уже освоены. [c.5] По количеству вырабатываемой энергии и установленной мощности первое место среди тепловых электростанций занимают паротурбинные, использующие органическое топливо (уголь, газ, мазут). Доля энергии, поставляемой тепловыми атомными станциями, работающими на ядерном топливе, пока еще невелика, однако она быстро увеличивается, особенно в европейской части СССР. К концу 80-х годов вклад ядерной энергии в энергобаланс страны должен значительно возрасти. [c.5] Рабочим телом паротурбинных электростанций, как обычных (органическое топливо), так и атомных (ядерное топливо), является водяной пар. Требования, предъявляемые к пару, поступающему в турбину, распространяются как на его параметры (давление, температура), так и на содержание в нем различных примесей. По начальным параметрам пара турбины подразделяются на турбины среднего (4—10 МПа), высокого (10—14 МПа), сверхвысокого (14—18 МПа) и сверхкритиче-ского (24—30 МПа) давления. Котлы, предназначенные для получения пара нужных для турбин параметров, имеют те же подразделения. Поскольку к качеству пара предъявляются определенные требования, а между концентрациями примесей в паре и воде, из которой пар генерируется, существует определенная связь, то и качество воды для котлов (питательной воды) строго регламентируется. [c.5] Водные балансы тепловых электростанций зависят от назначения станции, которое в свою очередь определяет тип установленных на ней паровых турбин. Независимо от параметров пара станция может быть предназначена для выработки электрической или преимущественно тепловой энергии. С точки зрения выработки электрической энергии основным агрегатом станции следует считать электрический генератор, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую, паровой турбине при этом отводится роль привода электрического генератора. С точки же зрения выработки тепловой энергии паровая турбина является основным агрегатом, поставляющим потребителям эту энергию в виде пара или горячей воды. Соотношение между двумя функциями — служить приводом электрогенератора и быть непосредственным источником тепловой энергии — неодинаково у разных турбин. Если паровая турбина предназначена обеспечивать потребности в тепловой энергии только самой электростанции, которые, как правило, невелики, то потоки пара, идущие через отборы турбины, также невелики у таких турбин, называемых конденсационными, основной поток пара (70%) направляется в конденсатор турбины. Тепловые станции, оборудованные турбинами конденсационного типа, называются конденсационными электростанциями (КЭС). [c.6] Питательная вода, подаваемая в котлы питательными насосами через подогреватели высокого давления, представляет собой на КЭС смесь турбинного конденсата, конденсата регенеративных подогревателей и добавочной воды. Отдельные компоненты, образующие в смеси питательную воду, принято называть составляюи1,ими питательной воды. Так как для любого момента времени расход питательной воды должен соответствовать паропроизводительности котла, то сумма всех составляющих питательной воды в процентном выражении должна равняться 100 %. В условиях нормальной эксплуатации водный баланс основного цикла КЭС характеризуется относительным постоянством соотношений между отдельными составляющими питательной воды. В процентах от паропроизводительности котлов в водном балансе КЭС турбинный конденсат занимает 65—70, конденсат регенеративных подогревателей 30—32, добавочная вода 1—2 %. [c.8] В зависимости от того, какие потребители подключены к ТЭЦ и каковы их относительные потребности в паре, невозврат конденсата производственных потребителей на разных ТЭЦ различен. Он колеб-ляется от 40 до 100 %, если рассчитывать по отношению к количеству отпущенного пара, и от 10 до 40 %, если рассчитывать по отношению к количеству пара, поступающего в турбину. Для ТЭЦ невозврат конденсата от внешних потребителей пара является внешними потерями. Они, так же как и внутристанционные потери, должны восполняться добавочной водой. Общий добавок в основной цикл ТЭЦ определяется суммой внешних и внутристанционных потерь. [c.9] В связи с изменением режимов и графиков работы промышленных предприятий потребности их в паре меняются, изменяется также и возврат конденсата на станцию. Таким образом, размер добавка на ТЭЦ с производственными отборами пара не сохраняется постоянным, а изменяется соответственно условиям работы промышленных предприятий. Изменение внутристанционных потерь, зависящих от условий эксплуатации самой станции, существенно сказывается на размерах добавка только на КЭС, но почти не отражается на размерах добавка на ТЭЦ, где внешние потери являются определяющими. [c.9] Паровые турбины, устанавливаемые на ТЭЦ, отличаются друг от друга не только мощностью, но и соотношением расходов отборного пара на производство и для теплосети. На ТЭЦ с турбинами, имеющими только теплофикационные отборы, водные балансы основного цикла по количественному соотношению отдельных составляющих менее устойчивы во времени, чем на КЭС, но более устойчивы по сравнению с ТЭЦ, где есть турбины с производственными отборами. В водном балансе основного цикла ТЭЦ только с отопительной нагрузкой турбинный конденсат составляет менее 30, конденсат сетевых подогревателей — 40—70, конденсат регенеративных подогревателей — около 30, добавочная вода—1—2%. По размеру добавка отопительные ТЭЦ очень близки к чисто конденсационным, т. е. к КЭС на станциях таких типов расход добавочной воды в условиях нормальной эксплуатации составляет 1—2 % производительности котлов. [c.10] На ТЭЦ, где есть турбины как с производственными, так и теплофикационными отборами, доля турбинного конденсата в водном балансе станции обычно невелика — всего 5—10%. Изменения соотношений других составляющих находятся в следующих пределах конденсат производственных потребителей от О до 60, конденсат сетевых подогре-лателей от 10 до 50, конденсат регенеративных подогревателей от 20 до 30, добавочная вода от 10 до 40 %. [c.10] Выражая отдельные составляющие питательной воды в процентах или долях, можно получить четкое представление о структуре водного баланса основного цикла станции, однако с помощью этих цифр нельзя представить себе абсолютные количества пара и воды, проходящие через основные и вспомогательные агрегаты КЭС и ТЭЦ. Чтобы оценить масштабы расходов пара и воды, нужно помимо структуры водного баланса знать также мощность и тип турбин, установленных на станции. [c.10] Рассмотрим примеры водных балансов современных энергетических блоков, оборудованных паровыми турбинами разных типов. [c.10] В энергоблоке мощностью 300 МВт расход пара на конденсационную турбину типа К-300-240 с параметрами 24 МПа, 545 °С составляет при номинальном режиме 900 т/ч. Через отборы к регенеративным подогревателям поступает 300 т/ч пара, а в конденсатор турбины проходит 600 т/ч. Расход охлаждающей воды через конденсатор составляет около 30 ООО т/ч, размер добавка 20 т/ч. [c.10] Теплоэнергетика СССР развивается в направлении увеличения как единичной мощности основных агрегатов, так и общей мощности электростанций. Соответственно возрастают потоки воды и пара в агрегатах электростанции и потребление воды из источников водоснабжения. [c.11] Вода на тепловых электростанциях, работающих на органическом топливе, является не только исходным веществом для получения пара в котлах. Она используется также в качестве теплоносителя и как охладитель. Роль теплоносителя вода выполняет в тепловых сетях, перенося теплоту (рис. В.2) отдельным потребителям. Движение воды в тепловой сети от ТЭЦ к потребителям и обратно обеспечивается сетевыми насосами, установленными на ТЭЦ. [c.11] Есть два способа передачи теплоты потребителям первый, когда потребители используют теплоту сетевой воды в своих поверхностных теплообменниках, и второй, когда потребители используют не только теплоту, но и горячую воду, забирая ее непосредственно из теплосети. Тепловые сети, отпуск теплоты в которых осуществляется первым способом, называются закрытыми, а сети, в которых совмещаются оба способа передачи теплоты потребителям, называются открытыми или тепловыми сетями с водоразбором. [c.11] Водные балансы тепловых сетей закрытого типа и с водоразбором у потребителей существенно различны. В закрытых теплосетях приходится восполнять лишь утечки воды через имеющиеся неплотности в арматуре и оборудовании в теплосетях же с водоразбором помимо утечек необходимо восполнять и то количество воды, которое разбирают потребители. При удовлетворительном состоянии сетевого хозяйства потери воды в теплосетях не превышают 1—2 %. На водоразбор у потребителей в различных тепловых сетях уходит от 40 до 100 % воды,, идущей от ТЭЦ. Таким образом, расходы добавочной воды для разных тепловых сетей различны — это десятки тонн в час для небольших тепловых сетей закрытого типа и сотни и даже тысячи тонн в час для крупных тепловых сетей с водоразбором у потребителей. Требования, предъявляемые к качеству добавочной воды, неодинаковы для обоих типов тепловых сетей и существенно отличаются от гребований к добавочной воде котлов. По этой причине на ТЭЦ обычно приходится сооружать не одну водоподготовительную установку, работающую пО единой технологической схеме, а две одну для подготовки добавочной воды котлов, другую для подготовки добавочной воды тепловой сети. [c.11] На ТЭЦ с производственными отборами часто имеется еще третья установка для очистки конденсата, возвращаемого внешними потребителями пара. По своей производительности эти установки должны удовлетворять водным балансам основного цикла станции и тепловой сети. Размером потерь в основном цикле определяется производительность водоподготовительной установки, предназначенной для получения добавочной воды котлов. Размером потерь в теплосети и водоразбором у потребителей определяется производительность водоподготовительного оборудования для получения добавочной воды теплосети. Возвратом конденсата от внешних потребителей определяется производительность установки для очистки производственных конденсатов. [c.12] В качестве охладителя вода на тепловых электростанциях используется широко. Водой охлаждаются конденсаторы паровых турбин, конденсаторы испарителей, маслоохладители, подшипники дымососов и других механизмов. Первое место по количеству расходуемой на охлаждение воды занимают конденсаторы турбин. Соотношение расходов пара и охлаждающей воды в конденсаторах турбин составляет примерно 1 к 50—60, это значит, что на 1 т пара, поступающего в конденсатор, требуется подавать 50—60 т охлаждающей воды. На мощных КЭС для охлаждения конденсаторов требуются буквально реки воды. Так, чтобы охлаждать конденсаторы шести турбин К-300-240, требуется подавать в них 180 000 т/ч воды, или 50 мV , что, примерно равно расходу воды в реке Клязьме у г. Владимира или в реке Суре у г. Пензы. [c.12] Если бы на такой станции поставили еще одну турбину, то для конденсатора этой турбины воды в реке уже не хватало бы. Примеров, когда дебит, т. е. расход воды источника водоснабжения, ограничивает наращивание мощности КЭС или ТЭЦ, очень много. В тех случаях, когда природный источник водоснабжения (река, озеро, море, водохранилище) полностью обеспечивает потребности станции в охлаждающей воде, систему охлаждения конденсаторов турбин выполняют прямоточной (рис. В.З). Это значит, что через конденсатор вода проходит однократно, циркуляционные насосы подают все новые порции воды из водоисточника. Места забора воды из водоема и сброса воды обратно в водоем удалены друг от друга, чтобы в конденсатор поступала вода с минимальной температурой. [c.12] Испарение, а также унос брызг и капель воды в окружающую атмосферу создают наряду с утечками (продувками) потери воды в цикле оборотного охлаждения. Их приходится восполнять добавочной водой, забираемой из основного источника водоснабжения станции. Размер добавка в системы оборотного охлаждения колеблется от 1,5 до 3 % количества воды, проходящей через конденсатор. [c.14] Вернуться к основной статье