Теплоэнергетика 1. Кто все эти ваши ТЭЦ, КЭС, ПГУ и прочее
Болтал на досуге с товарищем, посвящал его в тему своей специальности. Как и везде в теплоэнергетике есть свой вагон аббревиатур, порой тексты на треть из них состоят. Как и всегда пришлось объяснять что куда и почему, а расшифровывать каждую аббревиатуру по 100 раз муторно, посему да будет пост про теплоэнергетические аббревиатуры. Так как речь об аббревиатурах, то хоть сколь-нибудь подробных объяснений принципов работы оборудования не будет (но это не точно).
Начать стоит с самого простого, с аббревиатур самих электростанций:
ТЭС - тепловая электрическая станция. Это понятие объединяет в себе вообще все генераторы электроэнергии (далее ЭЭ), которые конвертируют тепло в электроэнергию. В их число входят ТЭЦ, КЭС (они же ГРЭС), ГеоТЭС, АЭС и прочие мало распространённые "звери".
ТЭЦ - теплоэлектроцентраль. Это ТЭС, которая участвует в теплофикации (т.е. целенаправленно снабжает теплом/тепловой энергией различных потребителей) и по большей части занимается именно производством тепла, работая по тепловому графику.
К ТЭЦ, например, относятся все электростанции Москвы.КЭС - конденсационная электрическая станция. Это тоже ТЭС, но её задача производить ЭЭ, а тепло (если таковое вообще на ней производится) это побочный продукт. Такие станции принято называть ГРЭС, так уж исторически сложилось, но в названии кроется ключ к разгадке разницы между ТЭЦ и КЭС. Конденсация пара (все же знают как работает ТЭС?) на КЭС происходит в конденсаторе, на ТЭЦ же этот процесс переносится в сетевые подогреватели (теплообменники для нагрева теплоносителя в отопительных магистралях). К КЭС относятся практически все АЭС в России.
Далее спустимся на уровень ниже в терминологии, поговорим про типы энергоблоков (энергоблок - комплекс из генератора тепла и устройств преобразования этого тепла в полезную ЭЭ):
ПТУ - паротурбинная установка. Аналогичное название ПСУ (паросиловые установки). Это дойная корова нашей российской православной энергетики, по запросу в интернете "ТЭС схема" или что-то типа такого вам покажут именно это. Котёл (в качестве котла может выступать вообще любой агрегат, от скороварки до ядерного реактора) с паровой турбиной, назовём это "классической" ТЭС. Работают такие установки в соответствии с циклом Ренкина, рабочее тело - пар.
ГТУ - газотурбинная установка. Тут генератора тепла в виде котла нет, никакого пара не производится. В камере сгорания газовой турбины (далее ГТ) сжигается топляк, продукты сгорания поступают в ступени ГТ, на выхлопе сбрасываются либо в атмосферу, либо смотреть п.3. Работают такие установки в соответствии с циклом Брайтона, рабочее тело - продукты сгорания топлива.
ПГУ - парогазовая установка. Это смесь двух предыдущих пациентов, продукты сгорания из ГТУ подаются в котёл утилизатор (далее КУ), который выполняет все те же функции, что и обычный паровой котёл, только внутри КУ основным источником тепла являются продукты сгорания после ГТ, а не от сжигания топлива внутри котла, как в классической схеме. КУ является частью ПТУ. Таким образом ГТУ и ПТУ работают в тандеме в соответствии с циклом Брайтона-Ренкина (кто бы мог подумать).
На самом деле ПГУ это очень широкая тема, с множеством вариантов "как впихнуть КУ в схему ПТУ нестандартным способом", но об этом я здесь конечно же не стану рассказывать.ГПУ - газопоршневые установки. По сути это двигатель внутреннего сгорания, который работает на природном газе, но вместо колёс крутится турбогенератор. Работает по всем известному циклу Отто. Фаворит малой распределённой энергетики.
Теперь ещё глубже, про ТМиВО (тепломеханическое и вспомогательное оборудование).
Приведу теплосхему самого популярного в РФ теплофикационного энергоблока, на ней есть практически всё необходимое
Идти будем по порядку, от конденсатора (это который круглый справа с буквой М повёрнутой, и буквой К):
КП - конденсатор поверхностный. Большая бочка-охладитель, в которой отработавший в паровой турбине пар конденсируется и превращается в воду. С точки зрения тепловой эффективности это самый противный агрегат на всей ТЭС, ибо пар сконденсировавшись нагревает охлаждающую воду, которая в свою очередь просто испаряется в градирнях. Потери с выбросом тепла в окружающую среду достигают катастрофических 60%, но без этого, увы, никак.
А зачем вообще этот самый пар конденсировать? Вопрос для определения качества образования теплоэнергетика)
КН - конденсационный насос. Ничего особенного, обычный насос низкого давления, необходимый для прокачивания конденсата до деаэратора, при этом преодолевая гидравлическое сопротивление подогревателей и труб. Картинки не будет, мне лень искать что-то понятное, да и не нужно оно.
ПНД - подогреватели низкого давления. К этим подогревателям относятся П4-П1 (подогреватели с 1 по 4) и СП (сальниковый подогреватель). Это бочка-нагреватель, в неё подаётся пар из отборов турбины (честно отобрал у турбины пар? значит нашёл!), который нагревает конденсат. Низкого давления потому, что давление в отборах турбины низкое, не больше 25 атмосфер, обычно.
ПНД бывают поверхностные и смешивающие, у каждого есть свои плюсы и минусы, но это сейчас не важно, мы тут про аббревиатуры собралисьЭто схема самого простого поверхностного ПНД 4-ходового с U-образными трубкамиА это уже смешивающий, в нём трубок нет
ПС - подогреватель сетевой (ПСГ/ПСВ/СП). Тоже самое, что и ПНД, но задачи другие. В этих подогревателях греют сетевую воду. Ту самую, которая течёт по теплотрассам, на которых зимой травка растёт (увы, тепловые потери неизбежны). На схеме это ПСГ1 и ПСГ2 (Г - значит горизонтальные, В - вертикальные).
Также следует обратить внимание на ПВК - пиковый водогрейный котёл, мини котёл для дополнительного подогрева воды после ПС, либо для реализации различных режимов прохождения пиков и провалов.Это горизонтальный, то есть ПСГ, подписей что есть что не будет, их съело что-тоВертикальный, то есть ПСВ
Д - деаэратор. По названию понятно, что это штуковина удаляет воздух. Зачем удалять воздух? Надо! Правда надо) причин много, но самые важная такова: удаление агрессивных газов (кислород и углекислый газ). Иначе коррозия в трубках котла и последующих подогревателей уничтожит их крайне быстро. Очень полезный гаджет, без него конечно можно, но только в очень специфичных условиях.
Струйно-барботажный термический деаэратор, если кто-то видит знакомое очертание ректификационной колонны, то вы не ошибаетесь в догадках. Принципиально это крайне похожие устройства)
ПН - питательный насос. Серьёзный и крайне важный агрегат, хотя всё равно числится вспомогательным оборудованием. Задача ПН создать требуемое давление (для Т-110 это 128 атмосфер) перед стопорным клапаном турбины (на схеме СК), а также не забыть про гидравлическое сопротивление трубопроводов, далее стоящих подогревателей, поверхностей нагрева котла и прочие местные потери.
Существует два варианта ПН: с электрическим приводом, тогда это ПЭН - питательный электронасос и с турбоприводом (у насоса есть своя собственная паровая турбина, на которую подаётся пар из отбора основной турбоустановки), тогда это ПТН - питательный турбонасос.ПВД - подогреватели высокого давления. Та же самая функция, что и у ПНД, но давление пара в корпусе намного выше и конструкция другая, ыыы). В связи с высоким давлением у данного агрегата есть прозвище "
гандон", а место его установки "стартовая площадка", советую ознакомиться с аварией на пензенской ТЭЦ-1 2017 года.Верхняя часть корпуса, колпак, ничего не напоминает)?
ПК - паровой котёл. Самый большой агрегат на всей станции, высота (важный фактор для правильного подбора ПН) варьируется от нескольких метров до 106 (П-67 на березовском угле). Относится к категории основного оборудования, характеризуется тремя самыми важными параметрами: паропроизводительность, температура и давление "острого" или "свежего" пара. Несмотря на простоту физики (огонь горит, вода кипит) единицы котлов эксплуатируются правильно. Обычно котлы разделяют на две группы: ДКД - докритическое давление и СКД - сверхкритическое давление, соответственно и весь энергоблок определяют также, СКД или ДКД.
При достижение параметров СКД (критическая точка воды - 220 атмосфер и 375 Г.Ц.) она, вода, приобретает уникальную особенность! Пропадает как таковой фазовый переход, т.е. вода не вскипает как в чайнике в какой-то точке, а молекула сразу переходит в состояние пара. Из-за этого пропадают проблемы, связанные с кризисами кипения первого и второго родов.
Из-за этих проблем ДКД котлы выполнены с контуром циркуляции жидкости и огромным "барабаном" на самом верху котла (поэтому ДКД котлы называют барабанными), а СКД котлы выполняются без барабана и контура циркуляции (поэтому их называют прямоточными).Гигант,106 метров! Но это не самый мощный котёл, есть еще ТГМП-1202 для костромской К-1200
ТА - турбоагрегат. Самый сложный агрегат, на который завязаны все процессы не только на станции, но и во всей энергосистеме! Паровую турбину разделяют на несколько цилиндров: ЦВД, ЦСД и ЦНД (иногда турбину не делят на цилиндры, иногда совмещают ЦНД и ЦСД в один ЦСНД) - цилиндры высокого, среднего и низкого давлений, соответственно. Турбины в свою очередь делятся на несколько основных классов (которые всегда указываются в её названии): Т - теплофикационные турбины с регулируемыми отборами пара (для ТЭЦ), К - конденсационные турбины (для КЭС), П - производственные турбины с отбором пара на промышленные нужды, Р - с противодавлением турбины (у такой турбины нет конденсатора и весь пар на выходе из неё направляется к потребителю), и различные нособразы и дикороги ПТ, ТП, К(Т) - скрещивание функций различных турбин.
самая мощная теплофикационная турбина в мире Т-290/335-23,5 на ТЭЦ-22 в Москве, красотка!
Итак, это самые важные аббревиатуры и понятия касающиеся ТЭС и различного ТМиВО, которые необходимо хотя-бы прочитать и понять, чтобы понимать о чём речь идёт. У меня вроде как отпуск и есть позывы что-то поделать, так почему бы не написать о том, о чём давно хотел)
Спасибо за внимание!