ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЬ
(ТЭЦ),
тепловая
электростанция, вырабатывающая не только электрич. энергию, но и тепло,
отпускаемое потребителям в виде пара и горячей воды. Использование в практич.
целях отработавшего тепла двигателей, вращающих электрич. генераторы, является
отличит, особенностью ТЭЦ и носит назв. теплофикация. Комбинированное
производство энергии двух видов способствует более экономному использованию
топлива по сравнению с раздельной выработкой электроэнергии на конденсационных
электростанциях (в СССР - ГРЭС) и тепловой энергии на местных
котельных
установках. Замена местных котельных, нерационально использующих топливо
и загрязняющих атмосферу городов и посёлков, централизованной системой
теплоснабжения
способствует
не только значит, экономии топлива, но и повышению чистоты воздушного
бассейна, улучшению санитарного состояния населённых мест.
Исходный источник энергии на ТЭЦ
-органич. топливо (на паротурбинных и газотурбинных ТЭЦ) либо ядерное
топливо (на планируемых атомных ТЭЦ). Преимущественное распространение
имеют (1976) паротурбинные ТЭЦ на органич. топливе (рис. 1),
являющиеся наряду с конденсационными электростанциями осн. видом тепловых
паротурбинных электростанций (ТПЭС). Различают ТЭЦ пром. типа
- для снабжения теплом пром. предприятий, и отопит, типа-для отопления
жилых и обществ, зданий, а также для снабжения их горячей водой. Тепло
от пром. ТЭЦ передаётся на расстояние до неск. км (преим. в виде
тепла пара), от отопительных - на расстояние до 20-30 км (в виде
тепла горячей воды ).
Рис. 1. Общий вид теплоэлектроцентрали.
Осн. оборудование паротурбинных ТЭЦ
- турбоагрегаты, преобразующие энергию рабочего вещества (пара) в электрич.
энергию, и котлоагрегаты, вырабатывающие пар для турбин. В состав
турбоагрегата входят паровая турбина и синхронный генератор.
Паровые
турбины, используемые на ТЭЦ, наз. теплофикационными турбинами
(ТТ).
Среди них различают ТТ: с противодавлением, обычно равным 0,7 -1,5 Мн/м2
(устанавливаются на ТЭЦ, снабжающих паром пром. предприятия); с конденсацией
и отборами пара под давлением 0,7 -1,5 Мн/м1 (для пром.
потребителей) и 0,05-0,25 Мн/м2(для коммунальнобытовых
потребителей); с конденсацией и отбором пара (отопительным) под
давлением 0,05-0,25 Мн/м2.
Отработавшее тепло ТТ с противодавлением
можно использовать полностью. Однако электрич. мощность, развиваемая такими
турбинами, зависит непосредственно от величины тепловой нагрузки, и при
отсутствии последней (как это, напр., бывает в летнее время на отопит.
ТЭЦ) они не вырабатывают электрич. мощности. Поэтому ТТ с противодавлением
применяют лишь при наличии достаточно равномерной тепловой нагрузки, обеспеченной
на всё время действия ТЭЦ (т. е. преим. на пром. ТЭЦ).
У ТТ с конденсацией и отбором пара
для снабжения теплом потребителей используется лишь пар отборов, а тепло
конденсационного потока пара отдаётся в конденсаторе охлаждающей воде и
теряется. Для сокращения потерь тепла такие ТТ большую часть времени должны
работать по "тепловому" графику, т. е. с минимальным "вентиляционным" пропуском
пара в конденсатор. В СССР разработаны и строятся ТТ с конденсацией и отбором
пара, в к-рых использование тепла конденсации предусмотрено: такие ТТ в
условиях достаточной тепловой нагрузки могут работать как ТТ с противодавлением.
ТТ с конденсацией и отбором пара получили на ТЭЦ преимуществ. распространение
как универсальные по возможным режимам работы. Их использование позволяет
регулировать тепловую и электрич. нагрузки практически независимо; в частном
случае, при пониженных тепловых нагрузках или при их отсутствии, ТЭЦ может
работать по "электрическому" графику, с необходимой, полной или почти полной
электрич. мощностью.
Электрич. мощность теплофикационных
турбоагрегатов (в отличие от конденсационных) выбирают предпочтительно
не по заданной шкале мощностей, а по количеству расходуемого ими свежего
пара. Поэтому в СССР крупные теплофикационные турбоагрегаты унифицированы
именно по этому параметру. Так, турбоагрегаты Р-100 с противодавлением,
ПТ-135 с пром. и отопит, отборами и Т-175 с отопит, отбором имеют одинаковый
расход свежего пара (ок. 750 т/ч), но различную электрич. мощность
(соответственно 100, 135 и 175 Мет). Котлоагрегаты, вырабатывающие
пар для таких турбин, имеют одинаковую производительность (ок. 800 т/ч).
Такая унификация позволяет использовать на одной ТЭЦ турбоагрегаты различных
типов с одинаковым тепловым оборудованием котлов и турбин. В СССР унифицируются
также котлоагрегаты, используемые для работы на ТПЭС различного назначения.
Так,
котлоагрегаты производительностью по пару 1000 т/ч используют для
снабжения паром как конденсационных турбин на 300 Мет, так и самых
крупных в мире ТТ на 250 Мет.
Давление свежего пара на ТЭЦ принято
в СССР равным 13-14 Мн/м3 (преимущественно)
и
24-25 Мн/м2 (на наиболее крупных теплофикационных энергоблоках
- мощностью 250 Мет). На ТЭЦ с давлением пара 13-14
Мн/м2,
в
отличие от ГРЭС, отсутствует промежуточный перегрев пара, т. к.
на таких ТЭЦ он не даёт столь существенных технич. и экономич. преимуществ,
как на ГРЭС. Энергоблоки мощностью 250 Мет на ТЭЦ с отопит, нагрузкой
выполняют с промежуточным перегревом пара.
Тепловая нагрузка на отопит. ТЭЦ
неравномерна в течение года. В целях снижения затрат на осн. энергетическое
оборудование часть тепла (40-50%) в периоды повышенной нагрузки
подаётся потребителям от пиковых водогрейных котлов. Доля тепла,
отпускаемого осн. энергетич. оборудованием при наибольшей нагрузке, определяет
величину коэффициента теплофикации ТЭЦ (обычно равного 0,5-0,6).
Подобным же образом можно покрывать пики тепловой (паровой) пром.
нагрузки (ок. 10-20% от максимальной) пиковыми паровыми котлами
невысокого
давления. Отпуск тепла может осуществляться по двум схемам (рис. 2).
При открытой схеме пар от турбин направляется непосредственно к потребителям.
При закрытой схеме тепло к теплоносителю (пару, воде), транспортируемому
к потребителям, подводится через теплообменники (паропаровые и пароводяные).
Выбор схемы определяется в значит, мере водным режимом ТЭЦ.
На ТЭЦ используют твёрдое, жидкое
или газообразное топливо. Вследствие большей близости ТЭЦ к населённым
местам на них шире (по сравнению с ГРЭС) используют более ценное,
меньше загрязняющее атмосферу твёрдыми выбросами топливо - мазут и газ.
Для
защиты возд. бассейна от загрязнения твёрдыми частицами используют (как
и на ГРЭС) золоуловители (см. Газов очистка), для рассеивания
в атмосфере твёрдых частиц, окислов серы и азота сооружают дымовые трубы
высотой до 200-250 м. ТЭЦ, сооружаемые вблизи потребителей тепла,
обычно отстоят от источников водоснабжения на значит, расстоянии.
Поэтому на большинстве ТЭЦ применяют оборотную систему водоснабжения с
искусств, охладителями -градирнями. Прямоточное водоснабжение на
ТЭЦ встречается редко.
На газотурбинных ТЭЦ в качестве привода
электрич. генераторов используют газовые турбины. Теплоснабжение
потребителей осуществляется за счёт тепла, отбираемого при охлаждении воздуха,
сжимаемого компрессорами газотурбинной установки, и тепла газов, отработавших
в турбине. В качестве ТЭЦ могут работать также парогазовые электростанции
(оснащённые паротурбинными и газотурбинными агрегатами) и атомные
электростанции.
Рис. 2. Простейшие схемы теплоэлектроцентралей
с различными турбинами и различными схемами отпуска пара: а - турбина с
противодавлением и отбором пара, отпуск тепла - по открытой схеме; б -конденсационная
турбина с отбором пара, отпуск тепла - по открытой и закрытой схемам; ПК
- паровой котёл; ПП - пароперегреватель; ПТ - паровая турбина; - электрический
генератор; К - конденсатор; П - регулируемый производственный отбор пара
на технологические нужды промышленности; Т - регулируемый теплофикационный
отбор на отопление; ТП - тепловой потребитель; ОТ -отопительная нагрузка;
КН и ПН - конденсатный и питательный насосы; ПВД и ПНД - подогреватели
высокого и низкого давления; Д - деаэратор; ПБ -бак питательной воды; СП
- сетевой подогреватель; СН - сетевой насос.
Наибольшее распространение ТЭЦ получили
в СССР. Первые теплопроводы были проложены от электростанций Ленинграда
и Москвы (1924, 1928). С 30-х гг. началось проектирование и стр-во
ТЭЦ мощностью 100-200 Мет. К концу 1940 мощность всех действующих
ТЭЦ достигла 2 Гвт, годовой отпуск тепла -108 Гдж,
а
протяжённость тепловых сетей - 650 км. В сер. 70-х гг. суммарная
электрич. мощность ТЭЦ составляет ок. 60 Гвт (при общей мощности
электростанций 220 и тепловых электростанций 180 Гвт).
Годовая
выработка электроэнергии на ТЭЦ достигает 330 млрд. кет -ч, отпуск
тепла - 4-109 Гдж; мощность отд. новых ТЭЦ - 1,5-1,6
Гвт
при часовом отпуске тепла до (1,6-2,0)Х X 104Гдж;
удельная выработка электроэнергии при отпуске 1 Гдж тепла -
150-160 кет-ч. Удельный расход условного топлива на произ-во
1 кет-ч электроэнергии составляет в среднем 290 г (тогда
как на ГРЭС - 370 г); наименьший среднегодовой удельный расход условного
топлива на ТЭЦ около 200 г/квт -ч (на лучших ГРЭС - ок. 300 г/квт
-ч). Такой
пониженный (по сравнению с ГРЭС)
удельный
расход топлива объясняется комбинированным произ-вом энергии двух видов
с использованием тепла отработавшего пара. В СССР ТЭЦ дают экономию до
25 млн. т условного топлива в год ( 11% всего топлива, идущего
на произ-во электроэнергии).
ТЭЦ - осн. производств, звено в системе
централизованного теплоснабжения. Стр-во ТЭЦ - одно из осн. направлений
развития энергетич. х-ва в СССР и др. социалистич. странах. В капиталистич.
странах ТЭЦ имеют ограниченное распространение (в основном пром. ТЭЦ).
Лит.: Соколов Е. Я., Теплофикация
и тепловые сети, М., 1975; Р ы ж к и н В. Я., Тепловые электрические станции,
М., 1976. В. Я. Рыжкин.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я