Электрическую энергию получают на гидростанциях из энергии воды, на тепловых электростанциях — из тепловой энергии различных видов топлива. Как работает тепловая электростанция?
Топливо сжигается в топках мощных паровых котлов. Теплота сгораемого топлива нагревает заполняющую паровой котел воду и превращает ее в пар. Пар в котле доводится до определенного давления и температуры. На наших больших электростанциях давление пара в большинстве случаев не превышает 25—35 атмосфер при температуре в 400— 425° Ц.
Пар из котла по паропроводу поступает в машинный зал, в паровую турбину, которую он приводит во вращение; в свою очередь турбина вращает генератор, так как он находится с турбиной на одном валу.
Проходя через турбину, пар постепенно расширяется и выходит из нее с давлением, значительно меньшим первоначального.
Чем больше разница между давлением входящего и выходящего пара, тем больше можно получить электроэнергии с одного килограмма поступающего в турбину пара. На современных электростанциях конечное давление пара при выходе из турбины составляет 0,03—0,04 атмосферы. Это давление в 25—30 раз меньше, чем давление воздуха на поверхность земли. Так как при таком давлении пар не может самостоятельно уходить, из турбины в атмосферу, тo его превращают в воду, «конденсируют», в специальном аппарате — конденсаторе, установленном около турбины; затем конденсат (воду) удаляют из конденсатора. Из реки или пруда подается в конденсатор большое количество воды, которая охлаждает пар и конденсирует его в воду.
Турбина, в которой пар расширяется до ничтожного давления, называется конденсационной турбиной, а станция, на которой установлены конденсационные турбины, называется конденсационной станцией.
На конденсационных электростанциях три четверти тепла не могут быть полезно использованы и представляют собой тепловые потери.
Можно ли избежать столь больших тепловых потерь и таким образом повысить использование тепла на тепловых электростанциях? Ответ на этот вопрос дает теплофикация, позволяющая использовать 60—70% тепла, заключенного в сжигаемом топливе. Достигается это следующим образом: большое количество пара, поступившего в турбину, расширяется в ней до нужного нам давления; затем этот пар идет не в конденсатор, а отбирается из турбины и по паропроводам направляется на снабжение теплом промышленных предприятий и коммунального хозяйства города. Таким образом, пар при теплофикационном методе работает два раза: сначала он, постепенно теряя давление в турбине, вырабатывает электроэнергию, а затем, по выходе из турбины, дополнительно отдает свое тепло (50—55%) различным потребителям. Турбины, у которых пар отбирается для тепловых потребителей, называются турбинами с отбором пара, или теплофикационными турбинами.
На крупных тепловых электростанциях топливом служат торф и различные каменные угли — антрацитовая мелочь, бурые угли, сланцы и главным образом угольная мелочь, которую сжигают под котлами, предварительно превращая ее в пыль. Сжигание низкосортного топлива в пылевидном состоянии дает возможность максимально использовать тепло топлива за счет уменьшения тепловых потерь.
Рассмотрим, какой путь должно проделать топливо на мощной тепловой электростанции для превращения тепла, заключенного в топливе, в электрическую энергию. (См. cтp. 32—33.)
С места добычи уголь подается в вагонах по железнодорожным путям к открытому топливному складу электростанции (обозначено на рисунке) и выгружается в канавы (1), проложенные вдоль угольного склада. Уголь при помощи портального крана (2), а иногда и других механизмов, укладывается на территории склада в штабели высотой от 2 до 6 м, в зависимости от сорта топлива и способности его к самовозгоранию.
Портальный кран установлен на рельсовых путях и может двигаться вдоль топливного склада.
Грейферный ковш (3) передвигается по верхней ферме портального крана в поперечном направлении. Размеры портального крана могут быть различны — на наших крупных станциях средняя ширина портального крана около 60—100 м при высоте12—15 м.
С открытого склада уголь при помощи портального крана погружается в вагоны, которые подаются на закрытый склад (4), представляющий собой длинный (80—100 м) крытый сарай. В центре сарая расположены рельсовые пути и канавы, куда уголь выгружается из вагонов.
Чаще всего, при равномерной подаче угля на станцию, часть состава поезда, минуя открытый склад, подается на закрытый топливный склад, где и производится разгрузка в канавы.
При помощи скрепера (5) из канав закрытого склада уголь подается на ленточный транспортер (6), на котором и доставляется в дробильное помещение (7). В дробильном помещении вальцовые или молотковые дробилки, а также просеиватели разбивают крупные куски угля, доводя их до 10 мм при влажных углях, требующих перед сжиганием подсушки, или 20—25 мм при сухих углях.
Дробильное помещение обычно представляет собой четырех- или пятиэтажное здание. Такая большая высота необходима для того, чтобы уголь, один раз поднятый наверх, мог бы самотеком пройти через все аппараты дробления и просеивания.
Из подвальной части дробильного помещения уголь на ленточном транспортере (8) подается через наклонный коридор до бункерной галереи котельной и с помощью разгрузочных устройств попадает в бункера (9) котла.
Из бункеров уголь подается на автоматические весы (10) для взвешивания и, если не требует подсушки, идет на размол в мельницу (11).
Для размола низкосортных углей на наших станциях устанавливаются тихоходные шаровые мельницы, которые представляют собой вращающиеся барабаны диаметром 2—3 м. Внутри барабанов, на площади, равной одной четвертой части их объема, помещены стальные шары, которые вращаются в барабане и производят размол угля.
Размолотый уголь засасывается из мельницы вентилятором (72) посредством горячего воздуха, поступающего в мельницу из воздухопровода (13). Угольная пыль вместе с воздухом подается в пылепровод (14) и поступает в пылевые горелки (75).
Пройдя горелки, воздух и пыль интенсивно перемешиваются и входят в топку (16) в виде аэросмеси, сжигание которой дает возможность наиболее экономично получать максимальное количество тепла из низкосортных видов топлива. Для полного сжигания аэросмеси по воздухопроводу к горелкам подводится дополнительное количество горячего воздуха (77), который получают в результате охлаждения дымовых газов в пластинчатом воздухоподогревателе (18).
Топливо сгорает, и получаются горячие газы. Проходя через элементы парового котла (К), они отдают свое тепло воде, циркулирующей в системе труб и барабанах котла. Вода превращается в пар, который по паропроводу (79) поступает в паровую турбину (24).
Пройдя котел и воздухоподогреватель, газы охлаждаются до температуры 150—180° Ц. После этого при помощи специального вентилятора — дымососа (20) — они выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу (если на станции есть установка по улавливанию из дыма золы и сернистого газа, то из вентилятора дымовые газы поступают в такую установку).
Большая часть золы и шлаков при сжигании топлива выпадает в топке и отводится из нее золосмывными устройствами (27). Некоторые количества золы и шлаков с частью несгоревшего топлива уносятся вместе с уходящими дымовыми газами, а частично задерживаются в газоходах котла.
Собственно, на этом и заканчивается весь путь топлива на тепловой электростанции.
Рассмотрим теперь, какой путь должна пройти вода, чтобы из нее получился пар. В качестве питательной воды для котлов используется конденсат пара, к которому добавляется свежая вода. Эта вода предварительно очищается в водоочистительных установках от механических примесей и различных солей, которые могли бы осесть на стенках трубок и барабанных котлов и тем самым увеличить расход топлива, а также вызвать пережог трубок.
Конденсат, а также добавочное количество свежей воды подогреваются до температуры 80—100° и подаются в деаэратор (22), где питательная вода освобождается от растворенных в ней газов, главным образом кислорода и углекислого газа. Попадая в котел, эти газы могут вызывать ржавление стенок котла. Из деаэратора вода забирается питательными центробежными насосами (23), часть которых приводится в движение от электромоторов, а часть — от паровых турбин. Это делается для того, чтобы в работающие котлы всегда можно было подать питательную воду в случае аварии с электромоторами. Питательные насосы подают воду в барабаны котла, откуда она самостоятельно распределяется по его трубкам и, нагреваясь, превращается в пар нужного давления и температуры.
Пар по трубопроводу (79) поступает в паровую турбину (24), где заставляет вращаться диски с лопатками, установленными на валу турбины. Вместе с дисками вращается и вал электрогенератора (25), в котором вырабатывается электрический ток. Из турбины отработанный пар попадает в конденсатор (26), представляющий собой закрытый цилиндр, внутри которого находятся трубки. По трубкам протекает холодная вода, которая подается по трубопроводу (27) насосами (28) из береговой насосной установки (29), построенной на берегу реки или пруда. Между трубками конденсатора проходит пар. Он отдает свое тепло воде и сам при этом обращается в воду (конденсат). Конденсат собирается внизу конденсатора, откуда перекачивается по трубопроводу (30) специальным конденсатным насосом в деаэратор (22). На пути конденсат предварительно подогревается паром, отбираемым от турбины. Охлаждающая вода, пройдя через трубки конденсатора, нагревается и сбрасывается по трубе или каналу (31) обратно в реку, подальше от насосной станции (от места, где забирается свежая вода).
Для станции мощностью, примерно, в 100 тыс. квт количество охлаждающей воды в летнее время составляет около 40 тыс. куб. м в час, или около 11 куб. м в секунду.
Электрический ток, полученный в электрогенераторе (25), по электрокабелям поступает в здание (32), где размещена электрочасть станции (сборные машины, масляные выключатели, трансформаторы и т. д.), и уже оттуда, пройдя через трансформаторы повысительной подстанции с напряжением 110—220 тыс. вольт, направляется по высоковольтной линии (33) к потребителям.
Комментариев нет:
Отправить комментарий