серия основана в 1996 г.
ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
СТАНЦИИ.
СХЕМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Москва
ИНФРА-М
2012
УДК 621.3.11.22(075.8)
ББК 31.37
К88
Р е ц е н з е н т ы:
зав. кафедрой «Тепловые электрические станции»
Московского энергетического института
(технического университета) д-р техн. наук, профессор ;
зав. кафедрой «Тепловые электрические станции»
Казанского энергетического университета
д-р хим. наук, профессор
К88 Тепловые электрические станции. Схемы и оборудование: Учеб. пособ. – М.: ИНФРА-М, 2012. – 309 с.: ил. (Высшее образование).
ISBN 5-7964-0675-2
Изложены основы теории повышения тепловой экономичности электростанций за счет применения пара высоких и сверхвысоких параметров, комбинированной выработки электрической и тепловой энергии, регенеративного подогрева питательной воды, промежуточного перегрева пара, использования газотурбинных и парогазовых установок. Описаны принципиальные тепловые схемы современных ТЭС, освещены вопросы выбора основного и вспомогательного оборудования, расчета тепловых схем, компоновки главного здания, технического водоснабжения и подготовки добавочной воды, топливного хозяйства и очистки уходящих газов.
Для студентов энергетических вузов и специальностей, а также инженерно-технических работников электростанций.
ББК 31.37
ISBN 5-7964-0675-2 © , 2012
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Повышение экологической безопасности тепловых электрических станций: Учеб. пособие / , , и др.; Под ред. . М.: Изд-во МЭИ, 2001. 389 с.
2. Термодинамические основы циклов теплоэнергетических установок. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. 258 с.
3. Основы проектирования тепловой схемы энергоблоков ТЭС на суперкритических параметрах / , . М.: Издательский дом МЭИ, 2007. 157 с.
4. Тепловые электрические станции: Учебник для вузов; Под ред. , , и др. – 2-е изд., перераб. и доп. М.: Издательский дом МЭИ, 2007. 466 с.
5. Тепловые электрические станции / , . М.: Энергия, 1973. 240 с.
6. Теплоэнергетические установки электростанций. М.: Энергоиздат, 1982. 264 с.
7. Техническая термодинамика / , , . М: Энергия, 1983.
8. Водоподготовка в энергетике / , , . М.: Издательский дом МЭИ, 2006. 309 с.
9. Турбины тепловых и атомных электрических станций / , , . М.: Изд-во МЭИ, 2001. 488 с.
10. Гидрогазодинамика: Учеб. пособ. М.: ИНФРА-М, 2011. 336 с.
11. А. Тепловые электрические станции: Учеб. пособие. Самара: СамГТУ, 2008. 348 с.
12. , Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. М.: Машиностроение, 2011. 374 с.
13. Анализ перспектив развития отечественной теплоэнергетики / , , . Иваново: Иван. гос. энерг. ун-т, 2002. 256 с.
14. Теплообменные аппараты ТЭС / , . М.: Издательство МЭИ, 2005. 260 с.
15. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. РД 34.20.501–95. М.: СПО ОРГРЭС, 2004.
16. Вспомогательное оборудование тепловых электростанций / , , . М.: Энергоатомиздат, 1987. 216 с.
17. Методы защиты окружающей среды. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. 336 с.
18. Я. Тепловые электрические станции. М.: Энергоатомиздат, 1987. 328 с.
19. Промышленные тепловые электростанции / , , . М.: Энергия, 1967. 344 с.
20. Теплофикация и тепловые сети. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. 472 с.
21. Проектирование теплоснабжающих установок для промышленных предприятий. М.: Энергия, 1978. 192 с.
22. Тепловые и атомные электростанции / , , . М.: Издательский дом МЭИ, 2008.
23. Тепловые и атомные электрические станции: Справочник / Под общ. ред. , . – 3-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МЭИ, 2003. 648 с.
24. Паровые и газовые турбины: Учебник для вузов / , , и др.; Под ред. , . М.: Энергоатомиздат, 1985. 352 с.
25. Основы современной энергетики. Ч. 1. Современная теплоэнергетика / , , . М.: Изд-во МЭИ, 2002. 368 с.
26. Цанев С.В. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций / , , . М.: Издательский дом МЭИ, 2006. 580 с.
27. S. Consonni, P. Silva. Applied Thermal Engineering 27 (2007), p. 712–721.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие…………………………………………………... | 3 |
Введение………………………………………………………. | 5 |
1. Особенности функционирования энергетики в природно - климатических условиях России……............................................. | 5 |
2. Ресурсная обеспеченность энергетики России…………… | 6 |
3. Перспектива развития энергетики России…………………. | 7 |
Глава 1. Тепловые электрические станции. Общие сведения…………………………………………………………… | 8 |
1.1. Классификация электрических станций…………………….. | 8 |
1.2. Потребление энергии ………………………………………... | 9 |
1.3. Принципиальная тепловая схема КЭС на органическом топливе………………………………………………………... | 12 |
1.4. Принципиальные тепловые схемы теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) на органическом топливе…………………………….. | 13 |
1.5. Технологическая схема паротурбинной ТЭС ……………… | 15 |
1.6. Основные требования к ТЭС ……………………................... | 17 |
Глава 2. Энергетические показатели тепловых электростанций………………………………………………. | 19 |
2.1. КПД конденсационных электростанций……………………. | 19 |
2.2. Цикл Ренкина в T, s и i,s-диаграммах……………………….. | 20 |
2.3. Основные составляющие абсолютного КПД | 21 |
2.4. Расход пара на КЭС………………………………………….. | 23 |
2.5. Расходы тепла и топлива на КЭС…………………………… | 24 |
2.6. Процесс работы пара в конденсационной турбине без регулируемого отбора пара в i, s-диаграмме. Определение расхода пара………………………………………………….. | 25 |
2.7. Производство тепловой и электрической энергии на ТЭЦ. Общие сведения....................................................................... | 28 |
2.8. Расходы теплоты на ТЭЦ. КПД ТЭЦ……………………….. | 29 |
2.9. Процесс работы пара в турбине с регулируемым отбором пара в i, s-диаграмме………………………………………… | 30 |
2.10. Расход пара на теплофикационную турбину……………… | 32 |
2.11. Тепловая экономичность и расход топлива на ТЭЦ….… | 35 |
2.12. Сравнение КПД теплофикационной и конденсационной турбин……………………………………………………….. | 36 |
2.13. Сравнение комбинированного и раздельного производства электрической и тепловой энергии…………………….. | 37 |
Глава 3. Параметры пара. Промежуточный перегрев пара…………………………………………………………… | 40 |
3.1. Влияние начальных параметров пара на тепловую экономичность конденсационных турбин………………... | 40 |
3.2. Сопряженные начальные параметры пара………………….. | 42 |
3.3. Влияние конечных параметров пара на тепловую экономичность ТЭС………………………………………… | 44 |
3.4. Промежуточный перегрев пара……………………………… | 46 |
3.5. Способы промежуточного перегрева пара…………………. | 48 |
3.6. Особенности промежуточного перегрева пара на ТЭЦ……. | 49 |
3.7. Влияние начальных параметров пара на тепловую экономичность теплофикационных ……………………….. | 50 |
Глава 4. Регенеративный подогрев питательной воды… | 52 |
4.1. Энергетическая эффективность регенеративного подогрева питательной воды……………………………………………. | 52 |
4.2. Схемы включения регенеративных подогревателей………. | 54 |
4.3. Расходы пара на регенеративные подогреватели………….. | 57 |
4.4. Оптимальные параметры регенеративного подогрева питательной воды на КЭС и ТЭЦ………………………………... | 60 |
4.5. Пароохладители в схеме регенеративного подогрева питательной воды. Охладители дренажа……………………….. | 63 |
4.6. Схемы отвода конденсата греющего пара в регенеративных подогревателях поверхностного типа…………………. | 64 |
4.7. Расчет схемы регенерации…………………………………… | 66 |
Глава 5. Балансы пара и воды, способы восполнения потерь пара и воды………………………………………… | 71 |
5.1. Балансы пара и воды на КЭС и ТЭЦ………………………... | 71 |
5.2. Классификация вод, используемых на ТЭС. Добавочная вода…………………………………………………………… | 73 |
5.3. Химическая подготовка добавочной воды………………….. | 74 |
5.4. Термическая подготовка добавочной воды………………… | 76 |
5.5. Схемы включения испарительных установок на ТЭС……... | 79 |
5.6. Обессоливание воды обратным осмосом…….……………... | 80 |
5.7. Потребители технологического пара и горячей воды……... | 82 |
5.8. Схемы включения паропреобразовательных установок….. | 84 |
5.9. Восполнение потерь пара и конденсата технологических потребителей……………………………………………………….. | 87 |
5.10. Отпуск теплоты на отопление, вентиляцию и бытовые нужды………………………………………………………… | 89 |
5.11. Схемы подогрева сетевой воды на ТЭЦ………………….. | 92 |
5.12. Схема теплофикационной установки турбины Т-110-12,8. | 93 |
5.13. Сетевая подогревательная установка энергоблока с турбиной Т-250-240…………………………………………….. | 96 |
Глава 6. Режимы работы и энергетические характеристики агрегатов электростанции………………………… | 98 |
6.1. Режимы работы оборудования ТЭС………………………… | 98 |
6.2. Энергетическая характеристика конденсационной турбоустановки..…………………………………………………… | 99 |
6.3. Энергетическая характеристика турбоустановки с одним регулируемым отбором пара………………………………. | 102 |
6.4. Практическое применение диаграммы режимов турбоустановки с одним регулируемым отбором пара…………. | 106 |
6.5. Энергетическая характеристика турбоустановки с двумя регулируемыми отборами пара……………………………... | 107 |
6.6. Практическое применение диаграммы режимов турбоустановки с двумя регулируемыми отборами пара……….. | 110 |
6.7. Влияние нагрузки на КПД теплофикационной турбины….. | 112 |
6.8. Характеристики теплообменников турбины……………….. | 113 |
6.9. Переменный режим работы парогенератора……………….. | 114 |
6.10. Характеристики конденсаторов паровых турбин…………. | 115 |
6.11. Характеристики питательных насосов…………………….. | 116 |
Глава 7. Принципиальная тепловая схема станции…… | 117 |
7.1. Назначение принципиальной тепловой схемы (ПТС)……... | 117 |
7.2. Основные положения по составлению ПТС станции……… | 118 |
7.3. Принципиальная тепловая схема конденсационной электростанции…………………………………………………… | 120 |
7.4. Принципиальная тепловая схема ТЭЦ……………………… | 122 |
7.5. Методика расчета ПТС КЭС………………………………… | 126 |
7.6. Методика расчета ПТС ТЭЦ………………………………… | 127 |
Глава 8. Выбор основного и вспомогательного оборудования ТЭС………………………………………………… | 129 |
8.1. Мощность агрегатов ТЭС и ее резервы…………………….. | 129 |
8.2. Основные положения по выбору турбогенераторов………. | 131 |
8.3. Методика определения надежности работы ТЭС………….. | 133 |
8.4. Выбор парогенераторов ТЭС………………………………... | 134 |
8.5. Выбор вспомогательного оборудования турбин…………… | 138 |
8.6. Вспомогательное тепловое оборудование турбинной установки………………………………………………………….. | 146 |
8.7. Вспомогательное оборудование котельной установки…….. | 149 |
8.8. Водоподготовка………………………………………………. | 152 |
Глава 9. Полная или развернутая тепловая схема и трубопроводы ТЭС…………………………………………. | 156 |
9.1. Назначение и содержание развернутой тепловой схемы ТЭС…………………………………………………………… | 156 |
9.2. Схемы главных паропроводов ТЭС…………………………. | 157 |
9.3. Типы станционных трубопроводов…………………………. | 159 |
9.4. Арматура, защитные устройства и тепловая изоляция трубопроводов…………………………………………………… | 161 |
9.5. Опоры, подвески, компенсаторы, окраска трубопроводов.. | 163 |
9.6. Koнструкция и эксплуатация трубопроводов ТЭС………… | 164 |
9.7. Расчет трубопроводов ТЭС………………………………….. | 165 |
9.7.1. Гидравлический расчет трубопроводов……………… | 165 |
9.7.2. Расчет трубопроводов на прочность…………………. | 167 |
9.7.3. Расчет самокомпенсации трубопроводов……………. | 169 |
9.8. Дренирование паропроводов………………………………… | 171 |
9.9. Выбор числа параллельных линий паропровода и оценка их надёжности………………………………………………. | 172 |
Глава 10. Компоновка главного здания ТЭС…………… | 175 |
10.1. Состав главного корпуса и основные требования к его компоновке…………………………………………………. | 175 |
10.2. Строительная часть главного корпуса ТЭС……………….. | 176 |
10.3. Типы компоновки главного корпуса ТЭС………………… | 179 |
10.4. Компоновка оборудования в помещении парогенераторов | 183 |
10.5. Компоновка оборудования в турбинном помещении…… | 184 |
10.6. Особенности компоновки главного корпуса современных КЭС…………………………………………………………. | 185 |
10.7. Особенности компоновки главного корпуса ТЭЦ………... | 187 |
10.8. Компоновка главного корпуса КЭС открытого типа…….. | 188 |
Глава 11. Техническое водоснабжение ТЭС……………. | 190 |
11.1. Потребление воды на ТЭС………………………………….. | 190 |
11.2. Источники систем водоснабжения ТЭС..………………….. | 191 |
11.3. Прямоточная система циркуляционного водоснабжения... | 193 |
11.4. Оборотное водоснабжение с прудами-охладителями……. | 196 |
11.5. Системы оборотного водоснабжения с градирнями……… | 200 |
11.6. Водный баланс ТЭС………………………………………… | 205 |
11.7. Технико-экономические характеристики систем водоснабжения…………………………………………….. | 207 |
11.8. Особенности работы циркуляционных систем на морской воде.......................................................................................... | 208 |
11.9. Борьба с загрязнением конденсаторов и обработка циркуляционной воды……………………………………………. | 209 |
Глава 12. Генеральный план ТЭС……………………….. | 211 |
12.1. Требования к площадке для строительства ТЭС………….. | 211 |
12.2. Оценка использования территории ТЭС………………….. | 212 |
12.3. Требования к генплану ТЭС и их реализация……………. | 213 |
12.4. Генеральный план ТЭС……………………………………... | 216 |
Глава 13. Топливное хозяйство, очистка уходящих газов и золоудаление на ТЭС………………………………… | 218 |
13.1. Топливное хозяйство ТЭС на твердом топливе…………... | 218 |
13.2. Топливное хозяйство ТЭС на жидком топливе…………… | 223 |
13.3. Топливное хозяйство ТЭС на газообразном топливе……. | 226 |
13.4. Очистка уходящих продуктов сгорания на ТЭС…………. | 227 |
13.5. Золоудаление на ТЭС………………………………………. | 231 |
Глава 14. Газотурбинные и парогазовые ТЭС…………. | 234 |
14.1. Общие сведения…………………………………………….. | 234 |
14.2. Принципиальные тепловые схемы ГТУ открытого типа… | 237 |
14.3. Тепловая схема замкнутой ГТУ……………………………. | 240 |
14.4. Цикл Брайтона ГТУ с подводом теплоты к рабочему телу при постоянном давлении. КПД ГТУ……………………. | 241 |
14.5. Классификация ПГУ, их преимущества и недостатки…… | 244 |
14.6. Монарные ПГУ……………………………………………… | 246 |
14.7. Утилизационные ПГУ (ПГУ-У)……………………………. | 247 |
14.8. ПГУ со сбросом уходящих газов ГТУ в энергетический котел…………………………………………………………. | 251 |
14.9. ПГУ с высоконапорным парогенератором (ПГУ с ВПГ)… | 253 |
14.10. ПГУ с “вытеснением” регенерации (c газовым регенеративным подогревателем)………………………………….. | 254 |
14.11. Цикл ПГУ с газовым регенеративным подогревателем… | 255 |
14.12. Цикл ПГУ с котлом-утилизатором (ПГУ-У)…………….. | 257 |
14.13. ПГУ с двухконтурным котлом-утилизатором…………... | 259 |
14.14. Парогазовый блок мощностью 450 МВт Северо-западной ТЭЦ г. Санкт-Петербурга……………………… | 261 |
14.15. Теплофикационная установка ПГУ-450т………………… | 263 |
14.16. ПГУ с трехконтурным котлом-утилизатором…………… | 265 |
14.17. Принципиальная схема одновальной ПГУ………………. | 267 |
14.18. Парогазовые ТЭС с котлами, работающими на бытовых отходах……………………………………………………… | 269 |
Список литературы………………………………………… | 274 |
Приложения…………………………………………………. | 276 |
Приложение 1. Технические характеристики энергетических котлов................................................................................................ | 276 |
Приложение 2. Технические характеристики паровых турбин | 285 |
Приложение 3. Технические характеристики газотурбинных установок…………………………………………………………... | 289 |
КЭС…… |
