Лекция №1.Введение.. Основные понятия и определения. Пароводяной баланс ТЭЦ.

Лекция №1.Введение.

Основные понятия и определения. Пароводяной баланс ТЭЦ.

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 парогенераторов (питательной воды)^ строго регламентируется.

Требования к качеству воды, питающей парогенераторы, зависят от особенностей их конструкции и рабочего давления. При одинаковых параметрах прямоточные парогенераторы предъявляют более жесткие требования, чем парогенераторы с естественной циркуляцией. Чем выше давление, тем строже требования к питательной воде. Природная вода из любых источников (реки, озера, моря, артезианские скважины) в ее натуральном виде для питания парогенераторов современных тепловых электростанций использована быть не может, потому что содержание примесей в ней в десятки тысяч раз превышает концентрации, оговоренные требованиями. Тем не менее именно природная вода служит исходным сырьем для приготовления воды, используемой для указанных целей.

Переработка исходного сырья (природной воды) в конечный продукт (очищенную воду), сводящаяся к освобождению воды от тех или иных примесей, осуществляется на специальных водоподготовительных установках. Состав примесей природной воды, способы их удаления, технологические схемы и аппаратура водоподготовительных установок тепловых электростанций рассматриваются в соответствующих учебных пособиях и монографиях по водоподготовке⁴. Требования к качеству очищенной воды, а также производительность водоподготовительных установок тепловых электростанций определяются водными балансами и условиями использования воды, стремлением предотвратить протекание нежелательных процессов, нарушающих нормальную работу теплоэнергетического оборудования. Учитываются также экономические соображения, ставящие задачей достижение необходимых результатов с минимальными затратами.

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 вспомогательная 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, 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 (сокращенно КЭС).

Турбины, предназначенные обеспечивать тепловой энергией промышленные предприятия и прилегающий жилой район, имеют весьма значительные отборы пара (40—80%), которые используются для подогрева воды в специальных подогревателях (сетевые подогреватели). Эти отборы пара из турбин называют теплофикационными (отопительными) отборами, а те, которые обеспечивают подачу пара к его производственным потребителям,— промышленными отборами. Основным назначением турбин с промышленными и теплофикационными отборами является выработка тепловой энергии. Станции, оборудованные такими турбинами, называются теплоэлектроцентралями (сокращенно ТЭЦ).

Принципиальная тепловая схема ТЭЦ показаны на рис. В-2. Рассматривая основной пароводяной контур станции, видим, последовательность включения теплоэнергетического оборудования: парогенератор, турбина, конденсатор турбины, конденсатный насос, подогреватели низкого давления (ПНД), деаэратор, питательный насос, подогреватели высокого давления (ПВД).

Все подогреватели основного цикла станции объединяются под общим названием регенеративных подогревателей. Греющей средой в ПВД, ПНД и деаэраторе служит пар из соответствующих отборов турбины. В деаэраторе греющий пар, непосредственно контактируя с нагреваемой водой, конденсируется, и конденсат этого пара смешивается с водой. В ПВД и ПНД тепло передается через поверхности нагрева, которые исключают контакт конденсата греющего пара с нагреваемой водой в самом подогревателе. Обычно применяется каскадный сброс конденсата подогревателей более высокого давления в точки тракта с более низким. В итоге конденсат регенеративных подогревателей остается в основном цикле станции. Отработанный в турбине пар поступает в конденсатор, отдает тепло охлаждающей воде и превращается в конденсат, называемый турбинным конденсатом. Из конденсатора турбинный конденсат конденсатными насосами направляется на питание парогенератора через систему регенеративных подогревателей, смешиваясь по пути с конденсатом греющего пара этих подогревателей. Суммарное количество турбинного конденсата и конденсата регенеративных подогревателей вроде должно точно соответствовать количеству пара, вырабатываемому парогенератором. В действительности же на станции всегда есть утечки, есть необходимость в расходовании пара и конденсата на собственные нужды, в результате чего общий поток конденсата оказывается меньше потребного расхода пара на турбину. Возникающие в основном цикле станции потери пара и воды называются внутристан-ционными потерями. При нормальной эксплуатации внутристанционные потери составляют 1—2% от общей паропроизводительности парогенераторов. Чтобы восполнить потери, в основной цикл станции приходится добавлять воду. Эта вода, называемая добавком или добавочной водой для парогенераторов,

Водные балансы основного цикла ТЭЦ характеризуются большим числом составляющих питательной воды, а также непостоянством соотношения между ними во времени. Как уже говорилось выше, у турбин с производственными отборами пар из этих отборов направляется на промышленные предприятия, находящиеся за пределами ТЭЦ (внешние потребители).

Потребляющие пар промышленные предприятия чрезвычайно разнообразны по характеру технологических процессов, аппаратуре и неодинаковы по условиям загрязнения пара и конденсата теми или иными примесями. Есть производства с такой технологией, когда пар или его конденсат загрязняется специфическими для данного производства, трудно удаляемыми примесями в столь значительных количествах, что возвращение конденсата на ТЭЦ для повторного его использования после соответствующей очистки от примесей является экономически нецелесообразным.

Наряду с такими есть производства, где использование пара происходит без существенного его загрязнения, либо пар загрязняется такими примесями, которые удаляются простыми и дешевыми способами. На таких производствах целесообразно конденсат пара собирать, возвращать на ТЭЦ с наименьшими потерями и после очистки использовать для питания парогенераторов.

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 колеблется от 40 до 100%,если рассчитывать по отношению к количеству отпущенного пара. Для ТЭЦ невозврат конденсата от внешних потребителей пара является потерями. Эти потери, называемые внешними потерями, так же как и внутристанционные потери, должны восполняться добавочной водой. Общий добавок в основной цикл ТЭЦ определяется суммой внешних и внутристанционных потерь.

В связи с изменением режимов и графиков работы промышленных предприятий потребности их в паре меняются во времени, меняется во времени и возврат конденсата на станцию. Таким образом, размер добавка на ТЭЦ с производственными отборами пара не сохраняется постоянным во времени, изменяясь соответственно условиям работы промышленных предприятий. Изменение внутристанционных потерь, зависящих от условий эксплуатации самой станции почти не сказывается на размерах добавка на ТЭЦ, где внешние потери являются определяющими.

У турбин с теплофикационными отборами пар из этих отборов направляется в подогреватели, где подогревается вода тепловой сети (сетевые подогреватели). Отдав тепло воде, пар конденсируется, а конденсат сетевых подогревателей поступает в основной цикл ТЭЦ и используется для питания парогенераторов, являясь одной из составляющих питательной воды. Доля конденсата сетевых подогреватели в водном балансе ТЭЦ зависит от расхода пара на теплофикацию. С увеличением отпуска тепла (например, в зимний отопительный период) эта доля возрастает, с уменьшением тепловой нагрузки — уменьшается.

Выражая отдельные составляющие питательной воды в относительных величинах (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 ТЭЦ. Чтобы оценить масштабы расходов пара и воды, нужно, помимо структуры водного баланса, знать мощность и тип турбин, установленных на станции. Вода на тепловых электростанциях, работающих на органическом топливе, не только является исходным веществом для получения пара в парогенераторах. Она используется также в качестве теплоносителя и как охладитель. Роль теплоносителя вода выполняет в тепловых сетях, перенося тепло от ТЭЦ, где находятся сетевые подогреватели (см. рис. В-2), к отдельным потребителям. Движение воды в тепловой сети от ТЭЦ к потребителям и обратно обеспечивается сетевыми насосами, установленными на ТЭЦ.

Есть два способа передачи тепла потребителям. Один, когда потребители используют тепло сетевой воды в своих поверхностных теплообменниках, и другой, когда потребители используют не только тепло, но и саму горячую воду, забирая ее непосредственно из теплосети. Тепловые сети, отпуск тепла в которых осуществляется первым способом, называются закрытыми. Тепловые сети, в которых совмещаются оба способа передачи тепла потребителям, называются открытыми.