Тепловой электрической станцией (ТЭС) называется комплекс оборудования и устройств, назначением которого является преобразование энергии природного источника в электрическую и тепловую энергию.
Паротурбинные ТЭС используют в качестве рабочего тепла водяной пар, совершающий регенеративный цикл, т.е. теплосиловой цикл с отборами пара из турбины на регенеративный подогрев питательной воды в смешивающих или поверхностных регенеративных теплообменниках.
Принципиальная тепловая схема показывает связь основного технологического оборудования в процессе выработки теплоты и электроэнергии по заданному циклу.
Принципиальная схема ТЭЦ представлена на рис. 1. В топке парогенератора (ПГ) сжигается топливо, при этом питательная вода нагревается, кипит и испаряется, образуя насыщенный водяной пар. Пар подают в пароперегреватель (ПП), в котором он нагревается при постоянном давлении до температуры Т0.
Перегретый пар с параметрами Р0 и Т0 поступает в I и II ступени (отсеки) турбины, где он совершает работу, вырабатывая энергию в электрогенераторе (ЭГ). Отработанный пар поступает в барометрический конденсатор (БК). Здесь пар конденсируется и направляется в первый подогреватель низкого давления (ПНД1).
С целью повышения термодинамической эффективности цикла путем уменьшения отвода теплоты в окружающую среду за счет сокращения потока пара, поступающего в конденсатор, применяют регенеративный подогрев питательной воды. Регенеративный подогрев питательной воды - это подогрев направляемого в парогенератор конденсата и добавочной воды паром из отборов турбины. В зависимости от типа станции, параметров пара и питательной воды паровая турбина может иметь различное количество отборов пара (от 2 до 9), один или два из этих отборов являются регулируемыми, пар из которых идет на нужды теплоснабжения. Регенеративный подогрев проводится в нескольких последовательно расположенных подогревателях. Основное условие нормальной работы этих установок - давление питательной воды выше, чем давление греющего пара (во избежание вскипания нагреваемой среды). Регенеративный подогрев питательной воды на ТЭЦ до оптимальной температуры дает существенную экономию топлива и приведенных затрат.
Регенеративные подогреватели выполняют в основном вертикальными.
В схему регенеративного подогрева включен также подогреватель смешивающего типа - деаэратор. В нем происходит не только подогрев питательной воды (путем смешения), но и удаление из воды агрессивных газов.
Подогретая питательная вода подается в парогенератор, где она приобретает высокий энергетический потенциал, превращается в пар и поступает в паровую турбину. Часть пара проходит несколько ступеней турбины, отбирается из неё при повышенных параметрах и направляется на регенеративный подогрев. Остальная часть пара проходит все ступени турбины. Отработанный пар этого потока, имеющий низкий энергетический потенциал, поступает в конденсатор. Скрытая теплота парообразования при этом теряется. Скрытая теплота парообразования потоков пара, отобранных на регенерацию, возвращается в цикл с питательной водой. Теплота потока пара, отобранного на теплоснабжение, передается сетевой воде.
Сетевая вода для нужд теплоснабжения вырабатывается в сетевом или пиковом подогревателе.
Основные сетевые подогреватели питаются паром из регулируемого отбора.
Пиковые подогреватели включаются в схему в период пиковых нагревательных нагрузок (например, при значительном снижении температуры наружного воздуха) и питаются “острым” паром из парогенератора, проходящим через редукционно-охладительную установку, которая снижает параметры “острого” пара (давление и температуру) до требуемых величин.
Все потоки конденсата из конденсатора, подогревателей сетевой воды, подогревателей высокого давления, подогревателей низкого давления, а также добавка химически очищенной воды сливаются в деаэратор.
Конденсат в ПВД имеет более высокие параметры, чем среда в деаэраторе, а конденсат в ПНД1 – более высокие параметры, чем пар в ПНД2. Их можно использовать в качестве греющей среды. За счет перепада давлений эти потоки конденсата направляют в ПНД1 через конденсатоотводчики (они пропускают конденсат, но не пропускают пар).
В парогенераторе предусматривается продувка котловой воды для поддержания допустимого солесодержания котловой воды. В целях снижения потерь с продувочной водой она пропускается через сепаратор непрерывной продувки, где за счет уменьшения давления происходит частичное испарение ее и возвращение пара в цикл станции. Оставшаяся часть отсепарированной котловой воды проходит через подогреватель химически очищенной воды. Оставшийся сепарат сливается в дренаж.