yandex.metrica
Теплотехника

Тепловые электростанции и теплоснабжение металлургических заводов

Конденсационные электростанции и теплоэлектроцентрали

Тепловые электростанции различают по виду отпускаемой энергии. Так, конденсационные электростанции (КЭС) отпускают электрическую энергию, а теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) — электрическую энергию и тепловую энергию в виде пара и горячей воды. Тепловые электростанции металлургических заводов включают в себя установки по производству электрической и тепловой энергии, т.е. являются теплоэлектроцентралями, а также установки по производству сжатого воздуха для доменного дутья, т.е. являются одновременно и паровоздуходувными станциями (ПВС). Поэтому их называют ТЭЦ-ПВС. Тепловая энергия отпускается потребителю в виде пара из парогенератора или из отбора турбины, либо в виде горячей воды из бойлерных установок. Из всего топлива, поступающего на ТЭЦ-ПВС, 15-30% расходуется на выработку электроэнергии, 25-45% — на выработку теплоты и 40-50% — на выработку сжатого воздуха. Источниками теплоснабжения, помимо ТЭЦ, являются также паровые и водогрейные котельные.

Работает ТЭЦ следующим образом (рис. 7.1).

Принципиальная тепловая схема ТЭЦ-ПВС
Рис. 7.1. Принципиальная тепловая схема ТЭЦ-ПВС
1-парогенератор; 2-турбина (привод электрогенератора); 3-электрогенератор; 4-турбина (привод нагнетателя
воздуха); 5-нагнетатель воздуха; 6-конденсатор; 7-бойлер; 8-технологический потребитель пара; 9-конденсатный
насос; 10-деаэратор; 11-питательный насос.

В парогенераторе (паровом котле) 1 за счёт горения топлива получают пар под давлением 4,5-10,0 МПа и температурой 400-500 0 С. Полученный пар поступает в турбины 2 и 4, приводящие во вращение, соответственно, электрогенератор 3 и нагнетатель воздуха 5. Из промежуточных отборов турбины 2 пар направляется в бойлерные установки 7 и к технологическим потребителям пара 8. Пар после последних ступеней турбин 2 и 4 поступает в конденсатор 6, где конденсируется и затем закачивается конденсатным насосом 9 в деаэратор 10. В деаэратор также поступает конденсат из бойлерной установи 7 и от технологических потребителей пара 8. В деаэраторе поддерживается температура, равная температуре кипения воды. Это необходимо для удаления из воды, питающей паровой котел, растворенных в ней газов, которые образуют в соединении с водой слабо концентрированные кислоты и приводят к интенсивной коррозии металла труб котла. Вода подается в котел питательным насосом 11.

Помимо показанного на схеме оборудования, на ТЭЦ имеются механизированные склады твёрдого топлива, пылеприготовительная система, мазутное и газовое хозяйство, оборудование золоулавливания и золошлакоудаления, оборудование для подготовки питательной воды и очистки конденсата, поступающего от технологических установок, маслохозяйство, тягодутьевые установки.

Показатели работы ТЭЦ

Основным показателем работы ТЭЦ является термический коэффициент полезного действия (к.п.д.), представляющий собой отношение полезно используемой теплоты (превращённой в механическую работу) к затраченной. На практике качество работы ТЭЦ оценивают отдельно по выработке электроэнергии и по выработке тепловой энергии. Экономичность работы ТЭЦ можно оценивать по расходу условного топлива на единицу выработанной энергии или теплоты (порядка 0,3кг/квт·ч).

Топливо, используемое на ТЭЦ

В качестве топлива на ТЭЦ используют доменный, коксовый и природный газ, антрацитовый штыб (АШ). Твёрдое топливо поступает к котлу через систему пылеприготовления, а газообразное топливо всех видов подводится по трубопроводам раздельными потоками. Образующиеся зола и шлак улавливаются и подаются на золоотвалы с помощью пневматических, гидравлических или пневмогидравлических систем золоудаления.

Водоподготовка

На ТЭЦ используется большое количество воды для конденсации отработавшего пара, выработки пара в котлах, транспортирования золы и шлака, очистки дымовых газов,
охлаждения масла, воздуха, подшипников, на хозяйственно-бытовые нужды.

Природная вода без специальной обработки не может быть использована для водоснабжения теплоэнергетического оборудования из-за растворенных в ней солей и газов. Соли, попавшие в котёл, образуют отложения в виде накипи на внутренней поверхности труб и в проточной части турбины, что ухудшает теплообмен и снижает показатели работы котла, а иногда приводит к прогару труб, газы вызывают коррозию металла.

Для удаления из воды вредных примесей используют специальные методы водоподготовки:

  • метод осветления воды (отстаивание, фильтрация, коагуляция);
  • метод осаждения (образование труднорастворимых соединений, выпадающих в осадок);
  • магнитный метод (магнитная обработка воды с целью извлечения магнитных включений и ускорения отстаивания);
  • метод ионного обмена (перевод солей в вещества, не образующие накипь).

Для удаления растворённых газов используют термическую деаэрацию воды (нагрев воды до кипения при пониженном давлении).

ТЭЦ как источник теплоснабжения

Теплота в виде горячей воды потребляется устройствами отопления и вентиляции, горячего водоснабжения и кондиционирования воздуха. Теплота в виде пара потребляется подогревателями газообразных, жидких и твёрдых веществ, выпарными и сушильными аппаратами, паровыми молотами и прессами, ковочными машинами. Они используют пар давлением 0,3-1,0 МПа и температурой 200-250 0 С.

Воду для систем теплоснабжения подогревают в пароводяных теплообменных аппаратах, именуемых бойлерами. Это, как правило, теплообменные аппараты поверхностного типа (теплообмен через разделительную поверхность), в которых по трубам проходит нагреваемая вода, а между трубами — греющий пар.

Системы парового теплоснабжения получают пар из отборов паровых турбин либо из редукционно-охладительных установок (РОУ). В РОУ давление пара снижается в результате его дросселирования, а температура — за счёт впрыскивания в пар воды.