Главная > Развод > Как работает тепловая электростанция (ТЭЦ)? Организационная структура управления тэц и основные функции персонала.

Как работает тепловая электростанция (ТЭЦ)? Организационная структура управления тэц и основные функции персонала.

May 29th, 2013

Оригинал взят у zao_jbi в посте Что такое ТЭЦ и как она работает.

Однажды, когда мы въезжали в славный город Чебоксары, с восточного направления моя супруга обратила внимание на две огромные башни, стоящие вдоль шоссе. "А что это такое?" - спросила она. Поскольку мне абсолютно не хотелось показать жене свою неосведомленность, я немного покопался в своей памяти и выдал победное: "Это ж градирни, ты что, не знаешь?". Она немного смутилась: "А для чего они нужны?" "Ну что-то там охлаждать, вроде бы". "А чего?". Потом смутился я, потому что совершенно не знал как выкручиваться дальше.

Может быть этот вопрос, так и остался навсегда в памяти без ответа, но чудеса случаются. Через несколько месяцев после этого случая, вижу в своей френдленте пост z_alexey о наборе блогеров, желающих посетить Чебоксарскую ТЭЦ-2, ту самую, что мы видели с дороги. Приходиться резко менять все свои планы, упустить такой шанс будет непростительно!

Так что же такое ТЭЦ?

Это сердце ТЭЦ, и здесь происходит основное действие. Газ, поступающий в котел, сгорает, выделяя сумасшедшее количество энергии. Сюда же подается "Чистая вода". После нагрева она превращается в пар, точнее в перегретый пар, имеющий температуру на выходе 560 градусов, а давление 140 атмосфер. Мы тоже назовем его "Чистый пар", потому что он образован из подготовленной воды.
Кроме пара, на выходе мы еще имеем выхлоп. На максимальной мощности, все пять котлов потребляют почти 60 кубометров природного газа в секунду! Что бы вывести продукты сгорания нужна недетская "дымовая" труба. И такая тоже имеется.

Трубу видно практически из любого района города, учитывая высоту 250 метров. Подозреваю, что это самое высокое строение в Чебоксарах.

Рядом находится труба чуть поменьше. Снова резерв.

Если ТЭЦ работает на угле, необходима дополнительная очистка выхлопа. Но в нашем случае этого не требуется, так как в качестве топлива используется природный газ.

В втором отделении котлотурбинного цеха находятся установки, вырабатывающие электроэнергию.

В машинном зале Чебоксарской ТЭЦ-2 их установлено четыре штуки, общей мощностью 460 МВт (мегаватт). Именно сюда подается перегретый пар из котельного отделения. Он, под огромным давлением направляется на лопатки турбины, заставляя вращаться тридцатитонный ротор, со скоростью 3000 оборотов в минуту.

Установка состоит из двух частей: собственно сама турбина, и генератор, вырабатывающий электроэнергию.

А вот как выглядит ротор турбины.

Повсюду датчики и манометры.

И турбины, и котлы, в случае аварийной ситуации можно остановить мгновенно. Для этого существуют специальные клапаны, способные перекрыть подачу пара или топлива за какие-то доли секунды.

Интересно, а есть такое понятие как промышленный пейзаж, или промышленной портрет? Здесь есть своя красота.

В помещении стоит страшный шум, и чтобы расслышать соседа приходиться сильно напрягать слух. К тому же очень жарко. Хочется снять каску и раздеться до футболки, но делать этого нельзя. По технике безопасности, одежда с коротким рукавом на ТЭЦ запрещена, слишком много горячих труб.
Основную часть времени цех пустой, люди здесь появляются один раз в два часа, во время обхода. А управление работой оборудования ведется с ГрЩУ (Групповые щиты управления котлами и турбинами).

Вот так выглядит рабочее место дежурного.

Вокруг сотни кнопок.

И десятки датчиков.

Есть механические, есть электронные.

Это у нас экскурсия, а люди работают.

Итого, после котлотурбинного цеха, на выходе мы имеем электроэнергию и частично остывший и потерявший часть давления пар. С электричеством вроде бы попроще. На выходе с разных генераторов напряжение может быть от 10 до 18 кВ (киловольт). С помощью блочных трансформаторов, оно повышается до 110 кВ, а дальше электроэнергию можно передавать на большие расстояния с помощью ЛЭП (линий электропередач).

Оставшийся "Чистый пар" отпускать на сторону невыгодно. Так как он образован из "Чистой воды", производство которой довольно сложный и затратный процесс, его целесообразней охладить и вернуть обратно в котел. Итак по замкнутому кругу. Зато с его помощью, и с помощью теплообменников можно нагреть воду или произвести вторичный пар, которые спокойно продавать сторонним потребителям.

В общем то именно таким образом, мы с вами получаем тепло и электричество в свои дома, имея привычный комфорт и уют.

Ах, да. А для чего же все-таки нужны градирни?

Оказывается все очень просто. Что бы охладить, оставшийся "Чистый пар", перед новой подачей в котел, используются все те же теплообменники. Охлаждается он при помощи технической воды, на ТЭЦ-2 ее берут прямо с Волги. Она не требует какой-то специальной подготовки и также может использоваться повторно. После прохождения теплообменника техническая вода нагревается и уходит на градирни. Там она стекает тонкой пленкой вниз или падает вниз в виде капель и охлаждается за счет встречного потока воздуха, создаваемого вентиляторами. А в эжекционных градирнях вода распыляется с помощью специальных форсунок. В любом случае основное охлаждение происходит за счет испарения небольшой части воды. С градирен остывшая вода уходит по специальному каналу, после чего, с помощью насосной станции отправляется на повторное использование.
Одним словом, градирни нужны, что бы охлаждать воду, которая охлаждает пар, работающий в системе котел - турбина.

Вся работа ТЭЦ, контролируется из Главного Щита Управления.

Здесь постоянно находится дежурный.

Все события заносятся в журнал.

Меня хлебом не корми, дай сфотографировать кнопочки и датчики...

На этом, почти все. В завершение осталось немного фотографий станции.

Это старая, уже не рабочая труба. Скорее всего скоро ее снесут.

На предприятии очень много агитации.

Здесь гордятся своими сотрудниками.

И их достижениями.

Похоже, что не напрасно...

Осталось добавить, что как в анекдоте - "Я не знаю, кто эти блогеры, но экскурсовод у них директор филиала в Марий Эл и Чувашии ОАО "ТГК-5", КЭС холдинга - Добров С.В."

Вместе с директором станции С.Д. Столяровым.

Без преувеличения - настоящие профессионалы своего дела.

Ну и конечно, огромное спасибо Ирине Романовой, представляющей пресс-службу компании, за прекрасно организованный тур.

Disgusting Men продолжает рассказывать читателям о самых разных ремеслах - как тех, которые прекрасно , так и тех, которыми владеют состоявшиеся мужчины и женщины. Ранее мы писали о мастерстве , работе и других профессиях, близких к сфере искусства и развлечений. Наш сегодняшний гость в своей работе, напротив, максимально далек от того, о чем мы тут привыкли разговаривать. Читатель Disgusting Men вечером, днем Павел Щеплягин работает на теплоэлектроцентрали, одной из тех, чьи огромные трубы пугали и одновременно очаровывали нас в детстве: а что там внутри? А если туда человек упадет? А это та самая штука, которая делает облака?

Эти и другие мифы о демонических ТЭЦ - в нашем новом материале о мужской работе.

Место

Москва, Бережковская наб., д.16. Фото - «Мосэнерго».

ТЭЦ №12 ПАО «Мосэнерго». Основное топливо - газ, вспомогательное - мазут (для энергетических котлов старого образца: БКЗ-420, ТП-80, ТП-87) и дизель (для парогазовой установки ). Отпускная электрическая мощность - 420 МВт для старой очереди и 220 МВт для ПГУ. Суммарный возможный отпуск тепловой энергии - 2200 Гкал/ч. ТЭЦ-12 отапливает центральные районы Москвы.

Цеха: какие они, и зачем они нужны

Как и любое энерговырабатывающее предприятие, станция имеет цеховую структуру. Заметным событием в истории «Мосэнерго» середины нулевых стал выкуп контрольного пакета акций «Газпромом», после чего структура стала более витиеватой. Цеха стали подразделениями, бывшие начальники могли оказаться в других службах, но я буду опираться на традиционные названия.

В общем случае на электростанции имеется котлотурбинный цех (КТЦ), электроцех (ЭЦ), химцех (ХЦ) и топливо-транспортный цех (ТТЦ). Последний имел большую значимость, когда многие станции работали на угле - сейчас ТТЦ обслуживает только резервное топливо.

Электрический цех занимается освещением и силовой частью: от питания насосов до обслуживания повышающих/понижающих трансформаторов .

Задача химцеха - водоподготовка. Для пароводяного тракта энергоблока требуется обессоленная вода. В нашем случае на обессоливание отправляется москворецкая вода.

Станция IM, Шарлеруа, Бельгия

Сначала она проходит группу механических фильтров для очистки от взвесей, затем натрий-катионитные фильтры для удаления накипеобразователей, после чего группу H- и OH-фильтров для очистки от растворённых солей.

Обессоленная вода отправляется в КТЦ, в деаэратор, где из неё удаляются кислород и другие газовые примеси, после чего она уже начинает носить название «питательная вода» и подхватывается пароводяным трактом энергоблока.

Общая схема энергоблока состоит из огромного количества элементов, я упомяну только самые основные. Паровой котел представляет собой монументальную конструкцию высотой обычно 40 метров. Большая часть этой конструкции - топочная камера, через которую вода проходит по опускным и подъемным трубам, и нагретая до 545°C поднимается на самую верхушку котлоагрегата, в барабан (если у котла он есть - бывают прямоточные модификации).

Электростанция «Франклин». США

Основная задача машиниста котла - поддержание уровня в барабане таким, чтобы граница раздела сред находилась примерно посередине. С верхней части барабана пар с давлением 140 атмосфер (иногда выше, зависит от конструктивных особенностей, бывает и 230) подается на лопатки паровой турбины , на одном валу с которой находится электрогенератор. Скорость вращения вала турбины также поддерживается в строгом значении - 3000 об/мин (отсюда и частота переменного тока в нашей сети - 50 Гц). Отработанный пар с турбины поступает в конденсатор, где за счет сильного разрежения обращается в воду, после чего охлаждается в градирне и вновь направляется в деаэратор. Цикл повторяется.

Персонал ТЭЦ

Станция из Вестероса, центральная Швеция

Персонал станции делится на сменный (оперативный, присутствующий на станции постоянно) и дневной. Первый - это в основном операторы АРМ , обходчики и аппаратчики всех мастей; в значительно меньшем количестве - машинисты котлов, инженеры, слесари, лаборанты; начальники смен. График чаще всего такой: две дневных смены по 12 часов, выходной, две ночных, отсыпной, два выходных. К дневному персоналу относится административный, ремонтный и лаборатория. Особняком стоят всевозможные подрядные организации: строители, наладчики, ремонтники, охрана, столовая, транспорт и т. п. У подрядных организаций график может быть абсолютно любой: от дневного до вахтового. Строители энергетических объектов, например, работают вахтовым методом, зарабатывают существенно больше персонала электростанции, а проживают во время строительства в каком-нибудь Рэдиссон Славянская за счёт застройщика.

Конкретно моя задача на станции - измерения. Но я не метролог, как можно было подумать. Должность официально записывается как «электрослесарь по ремонту и обслуживанию КИП и средств автоматизации». КИП - контрольно-измерительные приборы. В основном это первичные преобразователи (датчики) расхода, давления, температуры, приборы химического контроля и их более верхние уровни - регистрирующие приборы. Начну с последних.

Станция IM, Шарлеруа, Бельгия

В былые времена все параметры регистрировались внушительных размеров самописцами на диаграммные ленты. Все они были построены по принципу компенсационной схемы (например, для измерения температуры используется мост (КСМ), дифференциально-трансформаторная система - для измерения расхода (КСД), потенциометр для давления (КСП), и т. п.) с большим количеством механических частей, и перебирать раз в год каждый такой самописец было одной из основных моих задач. Позже какое-то время закупались электронные приборы. Перебирать в них особо нечего, паять мне по должностной инструкции не положено, так что я произвожу только их калибровку.

Вестпортская электростанция, Балтимор, штат Мэриленд

Калибровка - это как поверка (sic!), только не аттестованным государственной метрологической службой лицом. В общем случае это проверка соответствия заявленному производителем классу точности, мелкая настройка. В настоящее время на новых, модернизируемых или реконструируемых объектах вся регистрация показаний производится ПТК (программно-техническим комплексом), и производить его калибровку потребности нет. Калибруются только первичные преобразователи и приборы местных показаний (технические манометры, например, - их по-прежнему нужно перебирать ручками, и всегда будет нужно, потому как если станция «сядет на ноль» (выработка равна нулю), это единственные приборы, которые будут что-то показывать).

Заброшенная газовая электростанция. Сиэтл, штат Вашингтон.

Кроме вышеперечисленного я обслуживаю электродвигатели на запорной арматуре (клапанах, задвижках) и регуляторы. О последних хотелось бы рассказать подробнее, но для этого придётся расписывать всю теорию автоматического управления. Скажем так, если, например, понятие «апериодическое звено» или «ПИ-регулятор» вам о чем-то говорит, то продолжать излишне; если нет - лучше и не стоит.

В качестве иллюстраций были использованы фотографии из поста о заброшенных станциях отсюда . Если у вас есть история о своей работе - .

Назначение теплоэлектроцентралей. Принципиальная схема ТЭЦ

ТЭЦ (теплоэлектроцентрали) - предназначены для централизованного снабжения потребителей теплом и электроэнергией. Их отличие от КЭС в том, что они используют тепло отработавшего в турбинах пара для нужд производства, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Из-за такого совмещения выработки электроэнергии и тепла достигается значительная экономия топлива в сравнении с раздельным энергоснабжением (выработкой электроэнергии на КЭС и тепловой энергии на местных котельных). Благодаря такому способу комбинированного производства, на ТЭЦ достигается достаточно высокий КПД, доходящий до 70%. Поэтому ТЭЦ получили широкое распространение в районах и городах с высоким потреблением тепла. Максимальная мощность ТЭЦ меньше, чем КЭС.

ТЭЦ привязаны к потребителям, т.к. радиус передачи теплоты (пара, горячей воды) составляет приблизительно 15 км. Загородные ТЭЦ передают горячую воду при более высокой начальной температуре на расстояние до 30 км. Пар для производственных нужд давлением 0.8-1.6 МПа может быть передан на расстояние не более 2-3 км. При средней плотности тепловой нагрузки мощность ТЭЦ обычно не превышает 300-500 МВт. Только в крупных городах, таких как Москва или Санкт-Петербург с большой плотностью тепловой нагрузки имеет смысл строить станции мощностью до 1000-1500 МВт.

Мощность ТЭЦ и тип турбогенератора выбирают в соответствии с потребностями в тепле и параметрами пара, используемого в производственных процессах и для отопления. Наибольшее применение получили турбины с одним и двумя регулируемыми отборами пара и конденсаторами (см. рис). Регулируемые отборы позволяют регулировать выработку тепла и электроэнергии.

Режим ТЭЦ - суточный и сезонный - определяется в основном потреблением тепла. Станция работает наиболее экономично, если ее электрическая мощность соответствует отпуску тепла. При этом в конденсаторы поступает минимальное количество пара. Зимой, когда спрос на тепло максимален, при расчетной температуре воздуха в часы работы промпредприятий нагрузка генераторов ТЭЦ близка к номинальной. В периоды, когда потребление тепла мало, например летом, а также зимой при температуре воздуха выше расчетной и в ночные часы электрическая мощность ТЭЦ, соответствующая потреблению тепла, уменьшается. Если энергосистема нуждается в электрической мощности, ТЭЦ должна перейти в смешанный режим, при котором увеличивается поступление пара в части низкого давления турбин и в конденсаторы. Экономичность электростанции при этом снижается.

Максимальная выработка электроэнергии теплофикационными станциями "на тепловом потреблении" возможна только при совместной работе с мощными КЭС и ГЭС , принимающими на себя значительную часть нагрузки в часы снижения потребления тепла.

У этой паровой турбины хорошо видны лопатки рабочих колес.

Тепловая электростанция (ТЭЦ) использует энергию, высвобождающуюся при сжигании органического топлива - угля, нефти и природного газа - для превращения воды в пар высокого давления. Этот пар, имеющий давление около 240 килограммов на квадратный сантиметр и температуру 524°С (1000°F), приводит во вращение турбину. Турбина вращает гигантский магнит внутри генератора, который вырабатывает электроэнергию.

Современные тепловые электростанции превращают в электроэнергию около 40 процентов теплоты, выделившейся при сгорании топлива, остальная сбрасывается в окружающую среду. В Европе многие тепловые электростанции используют отработанную теплоту для отопления близлежащих домов и предприятий. Комбинированная выработка тепла и электроэнергии увеличивает энергетическую отдачу электростанции до 80 процентов.

Паротурбинная установка с электрогенератором

Типичная паровая турбина содержит две группы лопаток. Пар высокого давления, поступающий непосредственно из котла, входит в проточную часть турбины и вращает рабочие колеса с первой группой лопаток. Затем пар подогревается в пароперегревателе и снова поступает в проточную часть турбины, чтобы вращать рабочие колеса с второй группой лопаток, которые работают при более низком давлении пара.

Вид в разрезе

Типичный генератор тепловой электростанции (ТЭЦ) приводится во вращение непосредственно паровой турбиной, которая совершает 3000 оборотов в минуту. В генераторах такого типа магнит, который называют также ротором, вращается, а обмотки (статор) неподвижны. Система охлаждения предупреждает перегрев генератора.

Выработка энергии при помощи пара

На тепловой электростанции топливо сгорает в котле, с образованием высокотемпературного пламени. Вода проходит по трубкам через пламя, нагревается и превращается в пар высокого давления. Пар приводит во вращение турбину, вырабатывая механическую энергию, которую генератор превращает в электричество. Выйдя из турбины, пар поступает в конденсатор, где омывает трубки с холодной проточной водой, и в результате снова превращается в жидкость.

Мазутный, угольный или газовый котел

Внутри котла

Котел заполнен причудливо изогнутыми трубками, по которым проходит нагреваемая вода. Сложная конфигурация трубок позволяет существенно увеличить количество переданной воде теплоты и за счет этого вырабатывать намного больше пара.

Современный мир требует огромного количества энергии (электрической и тепловой), которая производится на электростанциях различного типа.

Человек научился добывать энергию из нескольких источников (углеводородное топливо, ядерные ресурсы, падающая вода, ветер и т.д.) Однако и по сей день наиболее востребованными и эффективными остаются тепловые и атомные электростанции, о которых и пойдет речь.

Что такое АЭС?

Атомная электростанция (АЭС) – это объект, на котором для производства энергии используется реакция распада ядерного топлива.

Попытки использования управляемой (то есть контролируемой, прогнозируемой) ядерной реакции для выработки электроэнергии были предприняты советскими и американскими учеными одновременно – в 40-х годах прошлого века. В 50-х годах «мирный атом» стал реальностью, и во многих странах мира стали строить АЭС.

Центральным узлом любой АЭС является ядерная установка, в которой происходит реакция. При распаде радиоактивных веществ происходит выделение огромного количества тепла. Выделяемая тепловая энергия используется для нагрева теплоносителя (как правило, воды), который, в свою очередь, нагревает воду второго контура до перехода ее в пар. Горячий пар вращает турбины, благодаря чему происходит образование электроэнергии.

В мире не утихают споры о целесообразности использования атомной энергии для выработки электричества. Сторонники АЭС говорят об их высокой продуктивности, безопасности реакторов последнего поколения, а также о том, что такие электростанции не загрязняют окружающую среду. Противники утверждают, что АЭС потенциально чрезвычайно опасны, а их эксплуатация и, особенно, утилизация отработанного топлива сопряжены с огромными расходами.

Что такое ТЭС?

Наиболее традиционным и распространенным в мире видом электростанциЙ являются ТЭС. Тепловые электростанции (так расшифровывается данная аббревиатура) вырабатывают электроэнергию за счет сжигания углеводородного топлива – газа, угля, мазута.

Схема работы ТЭС выглядит следующим образом: при сгорании топлива образуется большое количество тепловой энергии, с помощью которой нагревается вода. Вода превращается в перегретый пар, который подается в турбогенератор. Вращаясь, турбины приводят в движение детали электрогенератора, образуется электрическая энергия.

На некоторых ТЭЦ фаза передачи тепла теплоносителю (воде) отсутствует. В них используются газотурбинные установки, в которых турбину вращают газы, полученные непосредственно при сжигании топлива.

Существенным преимуществом ТЭС считается доступность и относительная дешевизна топлива. Однако есть у тепловых станций и недостатки. Это, прежде всего, угроза окружающей среде. При сжигании топлива в атмосферу выбрасывается большое количество вредных веществ. Чтобы сделать ТЭС более безопасными, применяется ряд методов, в том числе: обогащение топлива, установка специальных фильтров, задерживающих вредные соединения, использование рециркуляции дымовых газов и т.п.

Что такое ТЭЦ?

Само название данного объекта напоминает предыдущее, и на самом деле, ТЭЦ, как и тепловые электростанции преобразуют тепловую энергию сжигаемого топлива. Но помимо электроэнергии теплоэлектроцентрали (так расшифровывается ТЭЦ) поставляют потребителям тепло. ТЭЦ особенно актуальны в холодных климатических зонах, где нужно обеспечить жилые дома и производственные здания теплом. Именно поэтому ТЭЦ так много в России, где традиционно используется центральное отопление и водоснабжение городов.

По принципу работы ТЭЦ относятся к конденсационным электростанциям, но в отличие от них, на теплоэлектроцентралях часть выработанной тепловой энергии идет на производство электричества, а другая часть – на нагрев теплоносителя, который и поступает к потребителю.

ТЭЦ более эффективна по сравнению с обычными ТЭС, поскольку позволяет использовать полученную энергию по максимуму. Ведь после вращения электрогенератора пар остается горячим, и эту энергию можно использовать для отопления.