Водоснабжение тепловой электрической станции и подготовка воды

Санкт-Петербургский  государственный 

архитектурно-строительный университет 
 
 

Кафедра водоотведения и экологии 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ 

на  тему  «Водоснабжение тепловой электрической станции

  и подготовка воды» 

по дисциплине «Введение в специальность» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2011

 

Введение 

     Тепловая электрическая станция – энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в электрическую. Тип электрической станции определяется, прежде всего, видом природной энергии. Наибольшее распространение получили тепловые электрические станции (ТЭС), на которых используется тепловая энергия, выделяемая при сжигании органического топлива (уголь, нефть, газ и др.).

     На  тепловых электростанциях вырабатывается около 76% электроэнергии, производимой на нашей планете. Это обусловлено наличием органического топлива почти во всех районах нашей планеты; возможностью транспорта органического топлива с места добычи на электростанцию, размещаемую близ потребителей энергии; техническим прогрессом на тепловых электростанциях, обеспечивающим сооружение ТЭС большой мощностью; возможностью использования отработавшего тепла рабочего тела и отпуска потребителям, кроме электрической, также и тепловой энергии (с паром или горячей водой) и т.п.

     Тепловые  электрические станции, предназначенные только для производства электроэнергии, называют конденсационными электрическими станциями (КЭС).  Электростанции, предназначенные для комбинированной выработки электрической энергии и отпуска пара, а также горячей воды тепловому потребителю имеют паровые турбины с промежуточными отборами пара или с противодавлением. На таких установках теплота отработавшего пара частично или даже полностью используется для теплоснабжения, вследствие чего потери теплоты с охлаждающей водой сокращаются. Однако доля энергии пара, преобразованная в электрическую, при одних и тех же начальных параметрах на установках с теплофикационными турбинами ниже, чем на установках с конденсационными турбинами. Теплоэлектростанции, на которых отработавший пар наряду с выработкой электроэнергии используется для теплоснабжения, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). 

 
 
 
 
 
 
 
 

 

Принцип работы тепловой электрической станции. 

     Для начала рассмотрим схему работы ТЭС, которую называют схемой с промежуточным перегревом пара. Как известно из курса термодинамики, тепловая экономичность такой схемы при одних и тех же начальных и конечных параметрах и правильном выборе параметров промежуточного перегрева выше, чем в схеме без промежуточного перегрева.

     Рассмотрим  принципы работы ТЭС. Топливо и окислитель, которым обычно служит подогретый воздух, непрерывно поступают в топку котла. В качестве топлива используется уголь, торф, газ, горючие сланцы или мазут. Большинство ТЭС нашей страны используют в качестве топлива угольную пыль. За счёт тепла, образующегося в результате сжигания топлива, вода в паровом котле нагревается, испаряется, а образовавшийся насыщенный пар поступает по паропроводу в паровую турбину, назначение которой превращать тепловую энергию пара в механическую энергию.

     Все движущиеся части турбины жёстко связаны с валом и вращаются  вместе с ним. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору следующим образом. Пар высокого давления и температуры, имеющий  большую внутреннюю энергию, из котла  поступает в сопла (каналы) турбины. Струя пара с высокой скоростью, чаще выше звуковой, непрерывно вытекает из сопел и поступает на рабочие лопатки турбины, укрепленные на диске, жёстко связанном с валом. При этом механическая энергия потока пара превращается в механическую энергию ротора турбины, а точнее говоря, в механическую энергию ротора турбогенератора, так как валы турбины и электрического генератора соединены между собой. В электрическом генераторе механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.

     После паровой турбины водяной пар, имея уже низкое давление и температуру, поступает в конденсатор. Здесь пар с помощью охлаждающей воды, прокачиваемой по расположенным внутри конденсатора трубкам, превращается в воду, которая конденсатным насосом через регенеративные подогреватели подаётся в деаэратор.

     Деаэратор служит для удаления из воды растворённых в ней газов; одновременно в нём, так же как в регенеративных подогревателях, питательная вода подогревается паром, отбираемым для этого из отбора турбины. Деаэрация проводится для того, чтобы довести до допустимых значений содержание кислорода и углекислого газа в ней и тем самым понизить скорость коррозии в трактах воды и пара.

     Деаэрированная  вода питательным насосом через подогреватели подаётся в котельную установку. Конденсат греющего пара, образующийся в подогревателях, перепускается каскадно в деаэратор, а конденсат греющего пара подогревателей подаётся дренажным насосом в линию, по которой протекает конденсат из конденсатора. 

Деаэрация воды на ТЭС 

      Питательная вода паровых котлов ТЭС высокого давления согласно Правил технической эксплуатации (ПТЭ) должна иметь жесткость не более 0,2 мкг-экв/кг, содержать кислорода менее 10 мкг/кг.

     Главным устройством, удаляющим газы из питательной  воды является деаэратор.

      Классификация деаэраторов паротурбинных установок  ТЭС:

1. По назначению:
1. деаэраторы питательной воды паровых котлов;
2. деаэраторы подпиточной воды тепловых сетей;
3. деаэраторы добавочной воды и обратного конденсата внешних потребителей.
2. По давлению греющего пара:
1. 6÷8 ат - деаэраторы высокого давления (используются для деаэрации питательной воды; устанавливаются в рассечку между группой ПВД и ПНД);
2. 1,2 ат - деаэраторы атмосферного типа (используются для деаэрации подпиточной и добавочной воды; устанавливаются после ХВО);
3. 7,5÷50 кПа - вакуумные деаэраторы (применяются в тепловых сетях и на водогрейных котельных: там, где нет пара).
3. По конструкции:
1. смешивающего типа (смешение потоков греющего пара и обогреваемой деаэрируемой воды);
2. деаэраторы перегретой воды с внешним предварительным нагревом воды отборным паром.
4. По принципу формирования межфазной поверхности теплоносителя:
1. барботажного типа;
2. струйного (тарельчатого) типа;
3. пленочного типа;
4. капельного типа.

 

Схемы включения деаэратора

1. Деаэратор включается как отдельный самостоятельный регенеративный подогреватель.

• при повышении нагрузки давление в отборе повышается, нагрев питательной воды может достичь состояния насыщения → питательные насосы работают в кавитационном режиме;

• при снижении нагрузки давление в отборе понижается и могут удаляться не все растворенные газы.

     Выход: ставят дроссель (экономичность снижается) и отбор делают с давлением  выше, чем надо и дросселируют. 

2. Деаэратор работает как предвключенная ступень  одного из регенеративных подогревателей.

     Деаэратор присоединяют через дроссельный  клапан к регенеративному отбору, питающему паром следующий за деаэратором по ходу питательной  воды ПВД.

     Схема более надежна и экономична. 

     Деаэраторные  баки предназначены в основном для  аккумулирования запаса питательной воды, обеспечивающего надежное питание паровых котлов в течение некоторого времени при отключении питательной воды:

• пятиминутную производительность (для котлов с низкими параметрами);
• десятиминутную производительность (для котлов с высокими  и средними параметрами).

     Кроме того, в деаэраторном баке заканчивается  процесс дегазации воды. 

Техническое водоснабжение ТЭС 

     Водоснабжение необходимо для обеспечения надежной и бесперебойной работы.

     Состав  систем технического водоснабжения: источник, подводной и отводной каналы, насосные и охладители. 

     Типы  систем технического водоснабжения  ТЭС:

• прямоточное снабжение;
• оборотные системы технического водоснабжения (используются многократно);
• смешанные системы.

 

Основные  потребители.

• Конденсаторы турбин
• Газоохладители
• Маслоохладители
• Охлаждение подшипников технологического оборудования
• ХВО для подпитки котлов
• Гидрозолошлакоудаление
• Газоочистка
• Хозяйственно бытовые нужды
• Подпитка ТС
• Питьевой и пожарный водопровод

 

     Выбор системы технического водоснабжения  осуществляется с учетом следующих факторов:

1. наличие вблизи предполагаемого места станции достаточного источника воды и достаточность его технического водоснабжения станции.

    Дебет реки должен в 3-5 раз превышать потребности станции;

2. удаленность источника водоснабжения от станции и разность геодезических уровней площадки станции  и уровня воды в источнике;
3. при отсутствии или невозможности использования естественных водоемов следует рассматривать возможность использования искусственных (наливных) водоемов;
4. условия работы ТЭС, определяющие необходимый расход на основании технико-экономических расчетов;
5. качество воды в источнике (Ж_о, температура воды должна быть менее 30°С, возможность забора глубинных вод).

 

Схема водоснабжения.

-прямоточная;

-оборотная.

Прямоточная схема.

1. береговая насосная станция с водозаборными  устройствами;
2. приемные самотечные каналы подающие водовод;
3. приемные колодцы циркуляционных насосов;
4. циркуляционные насосы;
5. конденсаторы турбин;
6. сливные колодцы конденсаторов турбин;
7. сливные каналы;
8. насосная маслоохладителей, охладителей технологического оборудования газоохладителей;
9. потребители;

     10- насосная химического цеха, хоз.бытового, гидросилового удаления;

     11- сильфоны (снижающие напор   циркуляционных насосов). 

Оборотная система технического водоснабжения.

     Вода, нагретая на станции (в конденсаторах  турбин) используется повторно после  охлаждения в охладителях. В качестве охладителей используются естественные или искусственные пруды охладители (градирни, брызгальные бассейны).