Тепловые схемы промышленных паротурбинных электростанций малой и средней мощности соответственно среднего и высокого давления весьма разнообразны к изменяются в зависимости от назначения электростанции, общей ее электрической и тепловой мощности, начальных параметров пара, типа и единичной мощности устанавливаемого оборудования, системы регенерации способа отпуска тепла и подготовки питательной воды.. Ниже приведены наиболее характерные тепловые схемы электростанций и указаны их отличительные особенности.
Тепловая схема ТЭЦ малой мощности среднего давления, связанной с системой, с преимущественным отпуском пара на производство показана на рис. 11-1.
На ТЭЦ используются выпускаемые в настоящее время серийные котлы и турбины с противодавлением типа Р. Один из котлов включается в работу в период отопительного максимума и большую часть времени является резервным, что обеспечивает бесперебойное теплоснабжение потребителей.
Производственные потребители снабжаются отработавшим паром турбин и резервируются РОУ. Подогрев воды, идущей на теплоснабжение, производится паром от турбин в подогревательной установке.
Регенеративный подогрев питательной воды осуществляется в деаэраторах низкого и подогревателях высокого давления отработавшим паром от турбин. Восполнение потерь конденсата и воды из теплосети осуществляется химически очищенной и деаэрированной водой. Система основных трубопроводов электростанции выполнена по секционной схеме с переключательной магистралью. Напорные линии питательной воды в котельной — двойные.
Рис. 11-1. Тепловая схема ТЭЦ малой мощности с турбинами с противодавлением.
1 — котел; 2 — турбина с противодавлением; 3 — генератор; 4 — охладитель пара из уплотнений; 5 — деаэратор; 6 — охладитель выпара; 7 — питательный турбонасос; 8 — питательный электронасос; 9 — подогреватель высокого давления; 10 — бак производственного конденсата; 11 — перекачивающий насос; 12 — подогреватель сырой воды; 13 — сепаратор непрерывной продувки; 14 — теплообменник непрерывной продувки; 15 — подогреватель воды на производство; 16 — сетевой подогреватель; 17 — сетевой насос; 18 — подпиточный насос; 19 — редукционно-охладительная установка; 20 — химводоочистка; 21 — редукционный клапан; 22 — пиковый водогрейный котел.
Основным недостатком тепловой схемы является подогрев воды паром более высокого давления, чем необходимое, что уменьшает возможную выработку электроэнергии на тепловом потреблении. Такое решение, давая возможность установить однотипные турбины, допустимо при малом расходе тепла на теплофикацию.
При преимущественно теплофикационной нагрузке в ряде случаев оказывается возможным упростить тепловую схему электростанции, применив установку блоков котел — турбина PT и пиковых водогрейных котлов.
На рис. 11-2 показана тепловая схема изолированной ТЭЦ малой мощности среднего давления с преимущественным отпуском пара на производство. На ТЭЦ устанавливаются серийные котлы и турбины с одним регулируемым отбором пара типа П.
В нормальных условиях эксплуатации один котел и одна турбина находятся в резерве. Отпуск пара потребителям и на подогрев воды, идущей на теплоснабжение, производится из регулируемых отборов турбин.
Регенеративный -подогрев питательной воды осуществляется в подогревателе низкого давления паром из нерегулируемого отбора турбины, в деаэраторе низкого давления и подогревателе высокого давления — паром из регулируемого отбора турбины.
Восполнение потерь конденсата и воды из теплосети осуществляется химически очищенной и деаэрированной водой. Система основных трубопроводов выполнена по секционной схеме с переключательной магистралью.
Напорные линии питательной воды—двойные в котельной. В этом случае также имеет место дросселирование пара, идущего на подогревательную установку и деаэраторы, что связано с энергетическими потерями и допустимо при малом расходе тепла на теплофикацию. При основной теплофикационной нагрузке и значительном потреблении производственного пара на электростанции обычно устанавливаются турбины двух типов: Т и П с регулируемым отопительным и производственным отбором пара.
Рис. 11-2. Тепловая схема ТЭЦ малой мощности с турбинами с отбором пара:
1 — котел; 2 — турбина П с отбором пара 5 ата; 3 — турбина Т с отбором пара 1,2 — 2,5 ата; 4 — генератор переменного тока; 5 — конденсатор; 6 — конденсатный насос; 7 — деаэратор питательной воды котлов; 8 — охладитель выпара; 9 — питательный турбонасос; 10 — питательный электронасос; 11 — подогреватель высокого давления; 12 — бак производственного конденсата; 13 — перекачивающий насос; 14 — бак дренажный; 15 — перекачивающий насос; 16 — сетевой подогреватель пиковый; 17 — сетевой подогреватель основной; 18 — насос перекачивающий; 19 — сетевой насос; 20 — деаэратор подпиточной воды; 21 — водоводяной теплообменник; 22 — пароводяной подогреватель; 23 — подпиточный насос; 24 — сепаратор непрерывной продувки; 25 — теплообменник непрерывной продувки; 26 — редукционно-охладительная установка; 27 — эжекторный подогреватель; 28 — подогреватель низкого давления.
Использование на электростанциях среднего давления пара от бестолочных котлов, получаемого за счет вторичных энергетических ресурсов, не вносит принципиальных изменений в тепловую схему и приводит к уменьшению производительности котельной и снижению регенерации на станции, так как подогрев воды для питания бестолочных котлов может производиться только в деаэраторах.
При значительном количестве получаемого пара оказывается возможным уменьшить число устанавливаемых котлов на электростанции.
Рис. 11-3. Расчетная схема ТЭЦ с турбогенераторами ПТ.
1 — котел; 2 — турбогенератор ПТ; 3 — конденсатор; 4 — конденсатный насос: 5 — эжекторный подогреватель; 6 — подогреватель низкого давления первой ступени; 7— смеситель конденсата; 8 — подогреватель низкого давления второй ступени; 9 — (подогреватель низкого давления третьей ступени; 10 — деаэратор питательной воды; 11 — питательный насос; 12 — подогреватель высокого давления первой ступени; 13 — подогреватель высокого давления второй ступени; 14 — расширитель непрерывной продувки; 15 — подогреватель химически очищенной воды; 16 — деаэратор химически очищенной воды; 17 — перекачивающий насос; 18 — основной сетевой подогреватель; 19 — пиковый сетевой подогреватель; 20 — сетевой насос системы теплофикации; 21 — вспомогательный турбогенератор; 22 — насос для перекачки конденсата сетевых подогревателей; 23 — редукционный клапан.
На рис. 11-3 показана тепловая схема ТЭЦ средней мощности высокого давления со значительной производственной и отопительной нагрузкой. На ТЭЦ устанавливаются турбины с двумя регулируемыми отборами пара типа ПТ. Один из котлов нормально находится в резерве. Отпуск пара потребителям производится из регулируемого производственного отбора турбин. Подогрев воды, идущей на теплофикацию, осуществляется в подогревательной установке, в первой ступени паром из регулируемого отопительного отбора — во второй из регулируемого производственного отбора турбин.
Для резервирования регулируемых отборов установлены РОУ, пар к которым подается непосредственно из котлов.
Регенеративный подогрев питательной воды осуществляется б трех подогревателях низкого давления, деаэраторе повышенного давления и двух подогревателях высокого давления. Греющим служит пар из нерегулируемых и регулируемых отборов турбины. Восполнение потерь конденсата и сетевой воды производится химически очищенной и деаэрированной водой.
Паропроводы свежего пара выполнены по блочной схеме с переключательной магистралью. Паропроводы для пара из производственного и отопительного отборов выполнены в виде двойных магистралей с целью уменьшения диаметра труб.
Питательные магистрали в котельной — двойные; подвод к ним от насосов осуществлен по блочной схеме с переключательной магистралью.
Характерным для тепловой схемы являются развитая регенерация и отсутствие при нормальных условиях эксплуатации дросселирования пара, что обеспечивается наличием двух регулируемых отборов от турбин.
На рис. 11-4 показана тепловая схема ТЭЦ — ПВС высокого давления.
На ТЭЦ — ПВС установлены серийные котлы, турбины с двумя регулируемыми отборами пара типа ПТ и турбовоздуходувки, предназначенные для подачи воздуха в доменные печи. Турбины воздуходувок также работают на паре высокого давления.
Принципиально тепловая схема не отличается от схемы ТЭЦ высокого давления, рассмотренной ранее.
Необходимо отметить, что турбины воздуходувок имеют нерегулируемые отборы пара на регенерацию, обеспечивающие подогрев питательной воды до температуры, равной температуре после первого подогревателя высокого давления основных турбин.
Подогрев питательной воды во втором подогревателе высокого давления осуществляется паром, из отбора основных турбин.
Рис. 11-4, Тепловая схема ТЭЦ—ПВС высокого давления.
1 — котел высокого давления; 2 — турбогенератов ПТ-25; 3 — турбогенератор Р-12; 4 — котел-утилизатор; 5 — центральный пароперегреватель; 6 — турбовоздуходувка; 7 — деаэратор высокого давления; 8 — питательный насос; 9 — конденсатный насос; 10 — деаэратор низкого давления; 11 — основной сетевой подогреватель; 12 — пиковый сетевой подогреватель; 13 — сетевой подогреватель; 14 — потребители горячей воды; 15 — потребители пара; 16 — перекачивающий насос; 17 — турбогенератор на паре отопительного отбора; 18 — подогреватель высокого давления; 19 — расширитель непрерывной продувки; 20 — теплообменник непрерывной продувки; 21 — подогреватель низкого давления; 22 — редуктор.
Для использования пара среднего давления, получаемого от бестопочных котлов на ТЭЦ и ТЭЦ—ПВС высокого давления, необходима установка специальных турбин среднего давления.
При отпуске ют ТЭЦ производственного пара в количестве, большем получаемого от бестолочных котлов, целесообразна установка наиболее простых и дешевых турбин с противодавлением. Когда для использования пара от бестолочных котлов необходима выработка части электроэнергии: на конденсационном режиме, устанавливаются турбины среднего давления с производственным или отопительным отбором пара.
Пар низкого давления, отработавший от молотов и прессов, а также от систем испарительного охлаждения технологических агрегатов, может быть использован на ТЭЦ среднего и высокого давления в течение всего года на подогрев питательной воды, а при большом его количестве — в специальных турбинах низкого давления, как это имеет место на ряде ТЭЦ машиностроительных заводов.
На рис. 11-5 показана тепловая схема ТЭЦ с надстройкой высокого давления, для которой характерным является применение блочной установки котлов высокого давления и предвключенных турбин.
В качестве резервного оборудования и пиковых котлов на ТЭЦ используются имеющиеся котлы и турбины низкого давления.
Тепловая схема парогазовой ТЭЦ малой и средней мощности с одновальными ГТУ показана на рис. 11-6.
Дополнительная камера сгорания, включенная параллельно парогенератору, дает возможность при уменьшении тепловых нагрузок и соответственно снижении производительности парогенератора, а также температуры газов за ним поддерживать постоянную мощность ГТУ независимо от режима работы парогенератора и паровой турбины. При этом обеспечиваются почти постоянный к. п. д. и наибольшая выработка электроэнергии на тепловом потреблении при переменных тепловых нагрузках.
Рис. 11-5. Тепловая схема ТЭЦ с надстройкой высокого давления.
1 — котел высокого давления; 2 — котел низкого давления; 3 — предвключенная турбина высокого давления; 4 — турбина П низкого давления; 5 — турбина Т низкого давления; 6 — подогреватель низкого давления; 7 — атмосферный деаэратор; 8 — деаэратор повышенного давления; 9 — деаэратор подпиточной сетевой воды; 10 — питательный насос; 11 — подогреватель сетевой воды основной; 12 — подогреватель сетевой воды пиковый; 13 — сетевой насос; 14 — конденсатный насос; 15 — перекачивающий насос; 16 — перекачивающий насос, конденсата; 17 — потребители пара; 18 — теплофикационные потребители; 19 — химводоочистка.
Положительным качеством установки является увеличение выработки пара парогенератором и электрической мощности газовой турбиной при пониженных температурах наружного воздуха, что соответствует зимним условиям, т. е. максимальной потребности в тепле и электроэнергии предприятия. При изменении наружной температуры от + 16 до —25° С производительность парогенератора увеличивается на 18%, а мощность газовой турбины примерно на 60%.
Рис. 11-6. Принципиальная тепловая схема теплофикационной парогазовой электростанции с высоконапорным парогенератором.
1 — высоконапорный парогенератор; 2 — барабан парогенератора; 3 — циркуляционный насос парогенератора; 4 — камера сгорания; 5 — газовая турбина; 5 — компрессор; 7 — турбина с отбором пара; 8 — конденсатор с ухудшенным вакуумом; 9 — конденсатный насос; 10 — эжекторный подогреватель; 11 — подогреватель низкого давления; 12 — деаэратор; 13 — питательный насос; 14 — газовый подогреватель питательной воды; 15 — подогреватель высокого давления цервой ступени; 16 — подогреватель высокого давления второй ступени; 17 и 18 — сетевой подогреватель; 19 — перекачивающий насос.
На рис. 11-7 показана тепловая схема парогазовой электростанции с двухвальными ГТУ, имеющими многократное промежуточное охлаждение воздуха, с расположением парогенератора за газовой турбиной высокого давления.
Рис. 11-7. Принципиальная тепловая схема теплофикационной парогазовой электростанции с высоконапорным прямоточным парогенератором и двухвальной ГТу.
1 — компрессор низкого давления; 2 — компрессор высокого давления; 3 — камера горения; 4 — газовая турбина высокого давления; 5 — прямоточный высоконапорный парогенератор; 6 — газовая турбина низкого давления; 7 компрессор среднего давления; 8 — охладитель воздуха; 9 — паровая турбина с отбором пара; 10 — конденсатор на ухудшенном вакууме; 11 — конденсатный насос; 12 — эжекторный подогреватель; 13 — подогреватель низкого давления; 14 — перекачивающий насос; 15 — газовый подогреватель питательной воды низкого давления; 16 — деаэратор; 17 — питательный насос; 18 — подогреватель высокого давления; 19 — газовый подогреватель питательной воды высокого давления.
Такие установки имеют перспективы широкого применения, так как они позволяют увеличить полезную мощность ГТУ до мощности паровой турбины при конденсационном режиме ее работы и обеспечивают выработку электроэнергии на тепловом потреблении, в 2 раза большую, чем на паротурбинной ТЭЦ.
