Классификация тепловых электрических станций

 

Тепловые электрические станции (ТЭС) классифицируют по следующим основным при­знакам.

1. По виду теплового двигателя. В качестве тепловых двига­телей на стационарных электрических станциях применяют:

- ротационные двигатели (турбодвигатели) - газовые турби­ны, па­ровые турбины, комбинированные установки, состоящие из газо­вых и паро­вых турбин, используемые для осуществления так называе­мых паро-газовых цик­лов;

- поршневые двигатели - паровые машины, двигатели внут­рен­него сгорания.

В настоящее время на тепловых электрических станциях устанавли­вают преимущественно паровые турбины. В перспективе можно ожидать примене­ния установок с использованием парогазовых циклов и газотур­бинных устано­вок. Тепловые электрические станции с поршневыми дви­гателями имеют зна­чение только в качестве временных и передвижных и лишь в редких случаях - в качестве стационарных небольшой мощности.

 

Рис. 8.1. Фотографии различных тепловых электростанций.

2. По виду отпускаемой энергии. Если станция общего наз­начения выра­батывает только электрическую энергию и работает изоли­рованно, ее на­зывают центральной электрической станцией (ЦЭС) или государственной рай­онной электрической станцией (ГРЭС) в зависимо­сти от числа обслуживаемых объек­тов, параллельной работы с другими электростанциями и административ­ной принадлежности. В литературе часто встречается название, объединяющее эти станции, а именно кон­денсационные электрические станции (КЭС), если на них установлены конденсационные паровые турбины. Станции, снабжающие по­требите­лей электрической энергией и теплотой, называют теплоэлектроцен­траля­ми (ТЭЦ). Как правило, ГРЭС и районные ТЭЦ имеют мощность более 1 миллиона кВт.

Тепловые электрические станции можно классифицировать и по другим приз­накам, например по виду топлива и способу его сжигания, начальным параметрам пара, типу водоснабжения, расположению и конструкции зданий и т. д.

На рис. 8.2 представлена классификация тепловых электрических станций на органическом топливе.

Рис. 8.2. Типы тепловых электростанций на органическом топливе.

 

Промышленные электростанции - это электростанции, обслуживающие тепловой и электрической энергией конкретные производственные предприятия или их комплекс, например завод по производству химической продукции. Промышленные электростанции входят в состав тех промышленных предприятий, которые они обслуживают. Их мощность определяется потребностями промышленных предприятий в тепловой и электрической энергии и, как правило, она существенно меньше, чем районных ТЭС.

По виду используемого топлива тепловые электростанции разделяются на электростанции, работающие на органическом топливе (газообразном, жидком и твердом) и ядерном топливе.

За конденсационными электростанциями, работающими на органическом топливе, во времена, когда еще не было атомных электростанций (АЭС), исторически сложилось название тепловых (ТЭС - тепловая электрическая станция). Именно в таком смысле ниже будет употребляться этот термин, хотя и ТЭЦ, и АЭС, и газотурбинные электростанции (ГТЭС), и парогазовые электростанции (ПГЭС) также являются тепловыми электростанциями, работающими на принципе преобразования тепловой энергии в электрическую энергию.

Большинство ТЭС России, особенно в европейской части, в качестве основного топлива потребляют природный газ, а в качестве резервного топлива - мазут, используя последний ввиду его высокой стоимости только в крайних случаях (такие ТЭС называют газо-мазутными). Во многих регионах, в основном в азиатской части России, основным топливом является энергетический уголь – низкокалорийный уголь или отходы добычи высококалорийного каменного угля (антрацитовый штыб - АШ). Поскольку перед сжиганием такие угли размалываются в специальных мельницах до пылевидного состояния, то такие ТЭС называют пылеугольными.

Основа паротурбинных электростанций – это паротурбинные установки (ПТУ), которые для преобразования тепловой энергии в механическую используют самую сложную и мощную энергетическую машину - паровую турбину. ПТУ - основной элемент ТЭС, ТЭЦ и АЭС.

Газотурбинные тепловые электростанции (ГТЭС) оснащаются газотурбинными установками (ГТУ), работающими на газообразном или, в крайнем случае, жидком (дизельном) топливе. Поскольку температура газов за ГТУ достаточно высока, то их можно использовать для отпуска тепловой энергии внешнему потребителю. Такие электростанции называют ГТУ-ТЭЦ. В настоящее время в России функционирует одна ГТЭС (ГРЭС-3 им. Классона в городе Электрогорск Московской области) мощностью 600 МВт и одна ГТУ - ТЭЦ (в городе Электросталь Московской области).

Традиционная газотурбинная установка (ГТУ) – это совокупность воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины, а также вспомогательных систем, обеспечивающих ее работу. Совокупность ГТУ и электрогенератора называют газотурбинным агрегатом.

Парогазовые тепловые электростанции комплектуются парогазовыми установками (ПГУ), представляющими комбинацию ГТУ и ПТУ, что позволяет обеспечить высокую экономичность. ПГУ-ТЭС могут выполняться конденсационными (ПГУ-КЭС) и с отпуском тепловой энергии (ПГУ-ТЭЦ). В настоящее время в России работает четыре новых ПГУ-ТЭЦ (Северо-Западная ТЭЦ Санкт-Петербурга, Калининградская, ТЭЦ-27 ОАО «Мосэнерго» и Сочинская), построена также теплофикационная ПГУ на Тюменской ТЭЦ. В 2007 году введена в эксплуатацию Ивановская ПГУ-КЭС.

Блочные ТЭС состоят из отдельных, как правило, однотипных энергетических установок – энергоблоков. В энергоблоке каждый котел подает пар только для своей турбины, из которой он возвращается после конденсации только в свой котел. По блочной схеме строят все мощные ГРЭС и ТЭЦ, которые имеют так называемый промежуточный перегрев пара. Работа котлов и турбин на ТЭС с поперечными связями обеспечивается по-другому: все котлы ТЭС подают пар в один общий паропровод (коллектор) и от него питаются все паровые турбины ТЭС. По такой схеме строятся КЭС без промежуточного перегрева и почти все ТЭЦ на докритические начальные параметры пара.