На старт. Внимание, ТЭЦ!
На старт. Внимание, ТЭЦ!
Григорий Игоревич Бирюков
Данная книга поможет новичку в энергетике понять, как устроена ТЭЦ, принципы работы её подсистем.
Григорий Бирюков
На старт. Внимание, ТЭЦ!
Введение
Первое, что мы будем помнить после того, как пересечём границу цеха, – это безопасность. Личная безопасность. Всё, что будет после: схемы, понимание процесса работы ТЭЦ, и тому подобные вещи – следствие.
Книга, читаемая вами в данный момент времени, является, своего рода, пожеланием и, отчасти, наставлением для новичка в энергетике.
Моя задача – облегчить начальный путь в энергетике машинисту-обходчику 6 разряда по турбине и котлу (сокращённо, МОТ-6 и МОК-6). Помочь в освоении и понимании процессов, происходящих внутри системы. Объяснить простым языком сложный процесс. Я пришёл в энергетику впервые, поэтому опыт был колоссальный и яркий.
Изложенный материал прожит мной лично на ТЭЦ-25. За каждый факт и разъяснение материала по работе и устройстве ТЭЦ благодарю людей, работавших вместе со мной на станции: руководство и персонал станции.
ТЭЦ – хаос или система?
С высота птичьего полёта ТЭЦ предстаёт перед нами раскидистым и мощным комплеком. Мы видим основное здание, где газ и мазут превращается в тепло и электричество, градирни (большие и широкие трубы, из которых выходит пар), административный корпус, в народе "белый дом", и КПП.
ТЭЦ, как любая сложная система, состоит из множества маленьких и простых систем. Принцип матрёшки отражается во всём, без исключения.
Когда я первый раз попал в цех, зрелище, которое я увидел, удививило и, одновременно с тем, насторожило меня. Как всё это устроено и работает? – подумал я. Постоянный шум, похожий на звук бесконечно взлетающего самолёта, вибрация, перепады температур с арктики до пустыни сахары и наоборот, множество манометров, датчиков, приборов и устройств, которые на первый взгляд расположены хаотично и безсвязно. Успокою, здесь всё системно и безопасно, если "голова на плечах".
Здесь говорят так: "Не знаешь, не лезь". Спроси у коллег по смене, 100 раз переспроси, и только потом сделай. Здесь только те, кто действительно любит энергетику и хочет в ней разобраться до конца.
Главы в книге идут в той же последовательности, что и на практике изучение настоящего оборудования, поэтому информация будет наслаиваться постепенно. Сложные процессы описаны простым языком, чтобы смог понять любой человек, пришедший в энергетику. По итогу, в конце книге у вас сложится полное представление и понимание всех процессов, происходящих в цеху ТЭЦ. Начнём!
От общего к частному
Сложные процессы всегда состоят из множества простых процессов. Помните об этом, и тогда любой незнакомый и сложный процесс будет восприниматься легче и проще.
Можно изучать от общего к частному или наоборот. Всё зависит от вашего склада ума. В моём случае, изучение свелось от общего к частному. Что рекомендую и вам.
Нам нужно сначала увидеть общую картину в целом, чтобы понимать глобальные процессы. И только потом переходить к детальному изучению локальных процессов.
Пожалуйста, не пугайтесь сокращённых аббревиатур. В процессе чтения к ним быстро привыкаешь. Просто знайте и помните, что весь процесс очень логичен и структурирован. Выверена каждая деталь и каждый сантиметр. Здесь не бывает лишних или не нужных деталей. Каждая имеет своё назначение.
Держите в голове общий процесс работы системы. И, когда вчитываетесь в локальный процесс, сосредотачивайтесь на конечном результате этого процесса, а потом на влиянии этого процесса на результат общей системы. При таком подходе следующая новая информация будет восприниматься мозгом легче.
Если чувствуете, что потеряли нить, возвращайтесь к началу главы, где приведена логическая последовательность. Так вы поймёте, на каком этапе находитесь.
Изучать будем планомерно, чтобы в конце прочтения сложилась общая картина.
Общий принцип работы
Всё начинается с момента, когда природный газ или мазут (далее, топливо) приходит на станцию. Его подготавливают и насосами перекачивают в котёл.
В котле, в его трубах находится огромное количество воды. В котле топливо сжигается, высвобождается огромное количество энергии. Вопрос, зачем? Чтобы нагреть воду. Зачем? Чтобы получить огромное количество пара. Зачем? Чтобы подать этот пар в турбину. Зачем так много пара подавать в турбину? Чтобы раскрутить огромные и тяжёлые лопасти турбины и через вращение вала в генераторе создать электрическую энергию. А ещё для чего? Чтобы зимой нагреть воду и отправить её в город для того, чтобы люди в домах и квартирах не замёрзли от холода. А ещё, чтобы любой человек в любое время года мог поставить на зарядку телефон, ноутбук или посмотреть телевизор.
Казалось бы, так просто. Проще не бывает! И эта простота вшита во всю систему котло-турбинного оборудования и всего цикла.
Общая схема-система
Рассмотрим более детальнее. И начнём с того, что ТЭЦ состоит из нескольких турбин, связанных с ними котлов и пунктов управления. Котлов без турбин не бывает. Котёл – это сердце и кровь, турбина – это тело, а пункт управления – это мозг. Всё, как в человеческом организме. Чтобы понимать, как управлять организмом, нужно знать, из чего он состоит и как функционирует.
Начнём с котла. В нём сжигается газ или мазут, или и то и другое сразу (по аналогии, топливо – пища). Газ – основное топливо, мазут – резервное. Топливо в котле (в сердце) подогревает воду и создаёт пар – кровь.
Пар поступает в турбину (в тело) и заставляет её вращаться, двигаться. С помощью вращения турбины через генератор создаётся электричество (1 результат работы организма). А также, с помощью пара подогревается вода, называемая сетевой водой (2 результат работы организма).
Отработанный пар через систему конденсата возвращается обратно в котёл, и цикл замыкается.
По итогу, мы получаем 2 результата: тепло и электричество.
Пункт управления – БЩУ (блочный щит управления, по аналогии, мозг) контролирует весь процесс одной турбину (весь организм). ГЩУ (главный щит управления) контролирует работу и результат работы всех турбин станции.
Типы изучаемых подсистем
Рассмотрим два типа подсистем:
– основные: конденсат, котёл, сетевая вода, газ и мазут. Обеспечивают основной процесс работы для создания тепла и электричества.
– вспомогательные: масло, охлаждение, уплотнения. Обеспечивают и поддерживают работоспособность основных подсистем.
– противоаварийные: здесь всё ясно – для защиты от аварий
Мы рассмотрим каждую из подсистем. Но в главах перед изучением той или иной подсистемы, мы рассмотрим в ней обозначение каждого элемента и логическую последовательность (что и за чем идёт).
В самом конце мы поговорим о частных манипуляциях с оборудованием и подробно рассмотрим каждую.
1-ая основная подсистема. Конденсат и питательная вода
Обозначение и логическая последовательность
1. Турбина – основная деталь в подсистеме. Турбина паром вращает находящийся в ней вал и создаёт через генератор электричество. В турбине потенциальная энергия пара на лопатках преобразуется в механическую энергию, которая вращает сам ротор турбины. Механическая энергия на роторе генератора преобразуется в электрическую энергию.
2. Конденсатор – забирает отработанный пар из турбины и преобразует его в воду. Состоит из двух частей А и Б в целях лучшей выработки энергии.
3. КНТ-1 (конденсатный насос первого подъёма) – нужен для перекачки конденсата (воды) в БОУ.
5. ОКТ (охладитель конденсата турбины) – охлаждает конденсат до нужной температуры перед БОУ.
6. БОУ (блочная обессоливающая установка) – обессоливает воду определённого давления, которого создаёт КНТ-1, и определённой температуры, которую создаёт ОКТ.
7. КНТ-2 (конденсатный насос второго подъёма) – нужен для того, чтобы перекачать воду до деаратора (для перекачки КНТ-2 создаёт определённое давление).
8. ОЭ (основной эжектор) – нужен, чтобы создавать и поддерживать вакуум в обессоленной воде, убирать из неё лишний воздух. Причина: лишний воздух, который присутствует в отработанном паре приводит к понижению экономичности работы турбоагрегата. В системе два основных эжектора: А и Б. По аналогии, для каждой из половин конденсатора А и Б.
9. ЭУ (эжектор уплотнений) – нужен, чтобы поддерживать вакуум в уплотнениях турбины. Вакуум в уплотнениях нужен для того, чтобы в турбине и системе не было утечек пара.
10. ПНД (подогреватель низкого давления) – нужен для того, чтобы подогреть обессоленную и безвоздушную воду перед подачей в деаэратор.
11. Деаэратор – нужен для того, чтобы очистить подготовленную воду от нежелательных газовых примесей. Вода после деаэратора становится питательной водой, то есть максимально подготовленной по её химическим свойствам (без солей, без лишнего воздуха, без газов). Также, деаэратор хранит запас питательной воды.
12. БЭН (бустерный электронасос) – нужен для того, чтобы в кратчайшие сроки обеспечить нужное давление у питательной воды.
13. ПЭН (питательный электронасос) – нужен для того, чтобы питательную воду без потери давления, которое создалось на БЭНе, с последующим повышением давления передать на ПВД. Используется только во время пуска турбины или при авариях. Качает 600 тонн воды в час.
14. ПТН (питательный турбонасос) – нужен для того, чтобы подавать питательную воду в ПВД, повышает давление перед ПВД. Качает 1125 тонн воды в час. Используется, как основной насос.
Насосы ПЭН и ПТН находятся в системе параллельно и при необходимости взаимо-заменяют друг друга.
15. ПВД (подогреватель высокого давления) – нужен для того, чтобы догреть питательную воду под давлением, созданным на БЭНе и на ПТН (или ПЭНе), до определённой температуры в 240
С, подходящей для передачи её в котёл. С ПВД питательная вода идёт в котёл.
Мы рассмотрели и обозначения и последовательность. Рекомендую нарисовать описанную последовательность в простом виде: квадраты, треугольники и стрелки с направлением движения.
По итогу, на схеме мы выделяем для себя:
– турбину для создания тепла и электричества
– систему конденсата для создания питательной воды из отработанного пара турбины (Конденсатор, КНТ-1, ОКТ, БОУ, КНТ-2, ОЭ, ЭУ, ПНД, Деаэратор)
– систему питательной воды (Деаэратор, БЭНы, ПТН и ПЭН, ПВД)
Теперь рассмотрим более детально каждую из подсистем. Это поможет нам понять причины описанной последовательности и её логику.
Турбина
Турбина, как было упомянуто выше, является "телом"процесса.
Пара в турбину поступает действительно очень много: максимально 980 тонн в час или 27,2 килограмм в секунду. Для сравнения, обычная русская баня выделяет около 180 килограмм в час. То есть, чтобы запустить турбину Т-250, нужно примерно 5 444 русских бань. Но есть один ньюанс, пар в турбину должен поступать сухим, а в бане пар влажный. Поэтому, минимум умножаем на 3, то есть нужно построить и растопить около 16 332 русских бань, чтобы обеспечить сухим паром одну турбину Т-250.
Поскольку отработанного пара очень много, его нужно распределить с умом и не потерять КПД (коэффициэнт полезного действия). Отчасти, поэтому турбина разделена на 4 части (цилиндры).
Турбина состоит из цилиндров высокого (ЦВД), двух средних (ЦСД-1 и ЦСД-2) и низкого давлений (ЦНД). Здесь пар выполняет главную задачу – вращает вал турбины.
Другие задачи, которые решает отработанный пар:
– подогревает сетевую воду (воду полученную из города)
– поддерживает нужную температуру в деаэраторе, тем самым помогает удалять лишние газы из питательной воды
– помогает ПНД (подогревателю низкого давления) подогревать питательную воду перед подачей в деаэратор
– помогает ПВД (подогревателю высокого давления) подогревать питательную воду перед подачей в котёл
Весомые задачи, не так ли?
Подсистема регенерации отработанного пара
Если с турбиной более-менее ясно (пар отработал и ушёл в конденсатор), то систему регенарции отработанного пара нужно рассмотреть детальнее, здесь больше процессов и задач.
Эта система служит для того, чтобы нам решить 2 задачи:
– создать из конденсата (воды) питательную воду
– вернуть отработанный пар в качестве питательной (подготовленной) воды обратно в котёл для повторения цикла
Сразу обозначим, что система регенарции отработанного пара состоит из:
– система конденсата (здесь конденсируется отработанный в турбине пар, обессоливается, вакуумируется, подогревается и подаётся в систему создания питательной воды)
– системы создания питательной воды (здесь из воды с конденсата создаётся питательная вода – вода, пригодная для использования при повторном нагреве и, далее, превращения воды в пар)
Отработанный пар, ставший в конденсаторе водой, мы не можем просто взять и отправить обратно в котёл хотя бы потому, что её (воду) нам нужно очистить и обессолить, вакуумировать, убрать из неё лишние газы, примеси и нагреть до нужной температуры.
Если мы подадим неподготовленную холодную и "грязную"воду сразу в разогретый котёл, произойдёт авария или взрыв, хотя бы из-за большой разницы температур.
Итак, нам нужно вернуть конденсат (воду) обратно в котёл. Для этого нам нужно провести с водой следующие операции:
Подсистема конденсата:
– сконденсировать пар в воду
– охладить
– обессолить
– создать вакуум
– подогреть перед подачей в деаэратор
Подсистема питательной воды:
– убрать лишние газы и примеси
– подогреть перед подачей в котёл
Разберём подробно, как решить каждую задачу и при помощи каких устройств. Напомню, что сейчас относительно общего цикла и всего процесса мы находимся в самом начале, когда мы получили отработанный пар из турбины. И нам нужно этот отработанный пар каким-то образом вернуть обратно в котёл. Вопрос, зачем? В экономических целях. Чтобы тратить меньше топлива и получать больше энергии: тепла и электричества.
Подсистема конденсата:
Сконденсировать пар. Чтобы пар, пришедший с турбины, быстрее превратился в воду, мы подаём на конденсатор холодную воду. Где мы её возьмём? С градирен. Градирня выглядит как большая труба, которую вы видите рядом с ТЭЦ. Обычно, их несколько. По сути, это холодильник в виде башни для охлаждения горячей воды в паровых установках. О том, как градирня связана с общей системой, разберёмся чуть позже.
Изначально, само слово «градирня» произошло от немецкого «gradieren», что значит – сгущать солевой раствор, так как изначально градирни создавались для добычи соли путем выпаривания.
Воды для охлаждения пара нужно много, в соотношении 1:50. На 1 тонну конденсирующегося пара приходится около 50 тонн охлаждающей воды.
Так вот, мы подаём охлаждающую воду (в народе "цирквода") в конденсатор, где пар за счёт разницы температур преобразуется в конденсат.
Получили конденсат, создали давление и перекачали его с помощью КНТ-1 на ОКТ для охлаждения.
Охладить. Охлаждать конденсат (воду) будем двумя ОКТ – охладитель конденсата турбины. Само охлаждение конденсата происходит за счёт подачи в ОКТ сетевой воды.
Далее, охлаждённый конденсат под давлением передаём на БОУ.
Важный момент: конденсат, поступающий на БОУ, должен иметь температуру не более 50 градусов и давление не более 8 кгс/см
, иначе химия, применяемая нами на БОУ, не сработает и вода не обессолится. Именно насос КНТ-1 создаёт нужное давление, а ОКТ охлаждает конденсат до нужной температуры.
Обессолить.Обессоливать воду (конденсат) будем при помощи БОУ (блочная обессоливающая установка). Нам нужно очистить 100% конденсата, поступающего из конденсатора. Производительность установки 650 т/ч. Установка располагается между конденсатными насосами первой (КНТ-1) и второй ступени (КНТ-2).
Обессолили, передали воду на ОЭ (эжектора) при помощи насоса второго подъёма (КНТ-2), передаём в эжектор.
Создать вакуум.Эту задачу нам поможет решить ОЭ (основной эжектор). Как было написано выше, эжектор создаёт вакуум. Но как устроен основной эжектор и как он создаёт вакуум? Эжектор основан на принципе Бернулли, который гласит, что при увеличении скорости жидкости, её давление уменьшается, и наоборот.
Введём 4 понятия – принципиальный состав эжектора:
– эжектирующая жидкость – входящий основной или активный поток, в нашем случае обессоленная вода
– сопло – коническая насадка, через которую проходит эжектирующая жидкость
– эжектируемая жидкость – входящий вспомогательный или пассивный поток, в нашем случае пар из отбора турбины
– диффузор – камера, в которой смешиваются эжектирующая и эжектируемая жидкости: обессоленная вода и пар
Принцип работы эжектора: обессоленная вода, проходящая через сопло, и пар, приходящий под высоким давлением и скоростью, смешиваются в диффузоре.
Результат: из диффузора с высокой скоростью выходит обессоленная вода, из которой удалён воздух, создан вакуум.
Примечание: в системе конденсата таких эжектора два, А и Б, для двух половин конденсатора, соответственно.
Здесь стоит рассказать и об ЭУ (эжектор уплотнений), а правильнее будете сказать об "Эжекторе отсоса из уплотнений". Что это, для чего и как работает?
ЭУ врезан в систему конденстата не с проста. Ведь в конденсатор поступает не чистый пар, а паровоздушная смесь: часть воздуха приносится паром, а часть подсасывается через неплотности вакуумной системы. Воздух сам по себе не конденсируется, поэтому, если его не удалять, он будет постепенно накапливаться в конденсаторе. К чему это приведёт? Это ухудшит теплообмен, повысит температуру и давление пара в конденсаторе, а следовательно снизит экономичность паротурбинной установки. Для удаления воздуха из конденсатора как раз и служит эжектор отсоса уплотнений.
Для чего нужен ЭУ? Он служит для отсоса и конденсации пара из концевых уплотнений турбин низкого и высокого давления.
Обессолили, создали вакуум, передаём в ПНД.
Перед тем как приступить к удалению газов и разных примесей, правильнее будет сказать ещё об одной детали в подсистеме конденсата, об ОКБ (охладитель конденсата бойлеров). Им мы будем пользоваться только в случае, когда нужно будет экстренно подогреть воду. Подогрев идёт за счёт пара с ПСГ (подогревателя сетевой воды). В обычном режиме конденсат через ОКБ проходит просто, без подогрева. Но об этом чуть позже. Просто зафиксируем, что ОКБ связан с подсистемой конденсата. А мы идём далее.
Подогреть перед подачей в деаэратор. Зачем нам подогревать обессоленную и вакуумированную воду перед подачей в деаэратор? Дело в том, что для деаэратора нужно порядка 94°С, чтобы обеспечить в нём нормальное вскипание воды и удаление из неё растворенных газов (Деаэратор – устройство для удаления газов и примесей).
Для цели подогрева перед деаэратором мы используем ПНД – подогреватель низкого давления. Как он устроен ПНД?
ПНД состоит из:
– трубная система – здесь подогревается обессоленная и вакуумированная вода
– пароподводящий патрубок – это то, чем подогревается вода, пар для подогрева берётся из отборов тубрины
– водяная камера – сюда стекается конденсат
Принцип работы ПНД: при помощи пара, приходящего из турбины, мы подогреваем обессоленную и вакуумированную воду до 94°С.
Обессолили, создали вакуум, немного подогрели, передали в Деаэратор. Переходим к подсистеме питательной воды.
Подсистема питательной воды:
Убрать лишние газы и примеси.
Получив подготовленную воду из ПНД, мы удаляем при помощи деаэратора лишние газы и примеси. Деаэратор или, по-другому, дегазатор.
Задачи деаэратора:
– хранение питательной воды
– удаление растворенного кислорода механическими средствами для уменьшения необходимости обработки воды химическими поглотителями кислорода
– удаление растворенного газа механическими средствами для защиты паровой сети и предотвращения коррозии и выхода из строя
– удаление растворенного неконденсируемого газа для повышения эффективности паровой системы
– нагрев холодной воды для защиты котла от термошока
– продления срока службы котла
Как устроен деаэратор:
– деаэраторный бак – место, где хранится питательная вода
– предохранительный клапан (гидрозатвор) – один гидрозатвор защищает деаэратор от превышения допустимого давления, а другой от опасного повышения уровня воды. Оба гидрозатвора объединены в общую гидравлическую систему. Расширительный бак гидрозатвора нужен для накопления объёма воды, как только гидрозатвор сработает.
– охладитель выпара – сохраняет тепло и конденсат в деаэраторе
– регуляторы перелива – для защиты от превышения максимально допустимого уровня в нижней части бака
– защитные устройства – для исключения аварийных ситуаций
– запорная и регулирующая арматура – задвижки и вентили для регулирования оборудования на деаэраторе
– приборы КИПиА – контрольно-измерительные приборы и автоматика
Как деаэратор удаляет лишние газы и примеси:
Деаэратор состоит из нескольких дискообразных тарелок (от 2 до 5). Вода, поступающая в деаэратор в виде дождя, падает с одной тарелки на другую. И так до самого низа в бак. В это же время пар, подаваемый в нижнюю часть, поднимаясь вверх, удаляет из воды лишние газы и примеси в атмосферу через верхнюю часть деаэратора.
Важно: для безаварийной работы котла необходимо знать, как правильно использовать деаэратор. В первую очередь, нужно следить за уровнем воды в баке, она должна быть на определенном уровне.
Далее, следить за объёмом реагентов, попадающих в воду, и контролировать её качество, следить за уровнем очищенной воды.
Необходимо, чтобы гидрозатворы легко открывались и закрывались.
Удалили из воды лишние газы и примеси, передаём её в ПВД для финального подогрева перед подачей в котёл.
Подогреть перед подачей в котёл. Получили на ПВД обессоленную, вакуумированную, подогретую воду из деаэратора. Вода перед подачей в котёл прогревается постепенно. Поставить один ПВД и подогревать в нём весь объём воды мы не можем (теоретически, конечно, можем), но тогда нам нужен один огромный ПВД. Да, и смысл в этом какой? У нас большой объём воды под высоким давлением. А нам нужно плавно дать воде ещё большее давление и температуру. Зачем, спрашивается? Такие условия воды должны быть перед подачей в котёл. Обычно, на станциях ставится три ПВД.
Условно, ПВД состоит из множества змеевиков, большого количества труб, по которым проходит питательная вода и подогревается. Если быть более точным, то ПВД состоит из:
– зон охлаждения конденсата
– зоны конденсации пара
– теплообменных труб (это и есть те самые змеевики), закреплённых в трубной решетке вальцовкой и сваркой
– нижней камеры, через которую организован подвод пара и выход конденсата греющего пара.
Приницип устройства ПВД похож на устройство ПНД, однако стоит отметить, что ПВД является одним из самых опасных участков в подсистеме питательной воды.
В ПВД присутствует большое давление и температура. Причём, чем ближе к котлу, тем больше. А ещё вспомните, какой путь прошла вода от конденсатора, сколько раз она подогревалась, вакуумировалась и сколько раз в ней повышалось давление. Плюс к этому, ПВД связан напрямую с турбиной. Из неё в ПВД поступает пар для подгорева. По итогу, мы имеем несколько "заряженных"баков с водой.
В ПВД важно контролировать уровень воды в каждом из баков. К чему приведёт потерь контроля над уровнем воды? К взрыву бака и выводу из строя турбины.
Поздравляю! Мы успешно прошли все этапы подготовки конденсата для передачи его в качестве питательной воды в котёл:
В подсистеме конденсата мы:
– сконденсировали пар в воду
– охладили
– обессолили
– создали вакуум
– подогрели перед подачей в деаэратор
В подсистеме питательной воды:
– убрали лишние газы и примеси
– финально подогрели перед подачей в котёл
2-ая основная подсистема. Котёл
3-я основная сис
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «Литрес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию (https://www.litres.ru/book/grigoriy-igorevich-birukov/na-start-vnimanie-tec-71760622/?lfrom=390579938) на Литрес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.
Григорий Игоревич Бирюков
Данная книга поможет новичку в энергетике понять, как устроена ТЭЦ, принципы работы её подсистем.
Григорий Бирюков
На старт. Внимание, ТЭЦ!
Введение
Первое, что мы будем помнить после того, как пересечём границу цеха, – это безопасность. Личная безопасность. Всё, что будет после: схемы, понимание процесса работы ТЭЦ, и тому подобные вещи – следствие.
Книга, читаемая вами в данный момент времени, является, своего рода, пожеланием и, отчасти, наставлением для новичка в энергетике.
Моя задача – облегчить начальный путь в энергетике машинисту-обходчику 6 разряда по турбине и котлу (сокращённо, МОТ-6 и МОК-6). Помочь в освоении и понимании процессов, происходящих внутри системы. Объяснить простым языком сложный процесс. Я пришёл в энергетику впервые, поэтому опыт был колоссальный и яркий.
Изложенный материал прожит мной лично на ТЭЦ-25. За каждый факт и разъяснение материала по работе и устройстве ТЭЦ благодарю людей, работавших вместе со мной на станции: руководство и персонал станции.
ТЭЦ – хаос или система?
С высота птичьего полёта ТЭЦ предстаёт перед нами раскидистым и мощным комплеком. Мы видим основное здание, где газ и мазут превращается в тепло и электричество, градирни (большие и широкие трубы, из которых выходит пар), административный корпус, в народе "белый дом", и КПП.
ТЭЦ, как любая сложная система, состоит из множества маленьких и простых систем. Принцип матрёшки отражается во всём, без исключения.
Когда я первый раз попал в цех, зрелище, которое я увидел, удививило и, одновременно с тем, насторожило меня. Как всё это устроено и работает? – подумал я. Постоянный шум, похожий на звук бесконечно взлетающего самолёта, вибрация, перепады температур с арктики до пустыни сахары и наоборот, множество манометров, датчиков, приборов и устройств, которые на первый взгляд расположены хаотично и безсвязно. Успокою, здесь всё системно и безопасно, если "голова на плечах".
Здесь говорят так: "Не знаешь, не лезь". Спроси у коллег по смене, 100 раз переспроси, и только потом сделай. Здесь только те, кто действительно любит энергетику и хочет в ней разобраться до конца.
Главы в книге идут в той же последовательности, что и на практике изучение настоящего оборудования, поэтому информация будет наслаиваться постепенно. Сложные процессы описаны простым языком, чтобы смог понять любой человек, пришедший в энергетику. По итогу, в конце книге у вас сложится полное представление и понимание всех процессов, происходящих в цеху ТЭЦ. Начнём!
От общего к частному
Сложные процессы всегда состоят из множества простых процессов. Помните об этом, и тогда любой незнакомый и сложный процесс будет восприниматься легче и проще.
Можно изучать от общего к частному или наоборот. Всё зависит от вашего склада ума. В моём случае, изучение свелось от общего к частному. Что рекомендую и вам.
Нам нужно сначала увидеть общую картину в целом, чтобы понимать глобальные процессы. И только потом переходить к детальному изучению локальных процессов.
Пожалуйста, не пугайтесь сокращённых аббревиатур. В процессе чтения к ним быстро привыкаешь. Просто знайте и помните, что весь процесс очень логичен и структурирован. Выверена каждая деталь и каждый сантиметр. Здесь не бывает лишних или не нужных деталей. Каждая имеет своё назначение.
Держите в голове общий процесс работы системы. И, когда вчитываетесь в локальный процесс, сосредотачивайтесь на конечном результате этого процесса, а потом на влиянии этого процесса на результат общей системы. При таком подходе следующая новая информация будет восприниматься мозгом легче.
Если чувствуете, что потеряли нить, возвращайтесь к началу главы, где приведена логическая последовательность. Так вы поймёте, на каком этапе находитесь.
Изучать будем планомерно, чтобы в конце прочтения сложилась общая картина.
Общий принцип работы
Всё начинается с момента, когда природный газ или мазут (далее, топливо) приходит на станцию. Его подготавливают и насосами перекачивают в котёл.
В котле, в его трубах находится огромное количество воды. В котле топливо сжигается, высвобождается огромное количество энергии. Вопрос, зачем? Чтобы нагреть воду. Зачем? Чтобы получить огромное количество пара. Зачем? Чтобы подать этот пар в турбину. Зачем так много пара подавать в турбину? Чтобы раскрутить огромные и тяжёлые лопасти турбины и через вращение вала в генераторе создать электрическую энергию. А ещё для чего? Чтобы зимой нагреть воду и отправить её в город для того, чтобы люди в домах и квартирах не замёрзли от холода. А ещё, чтобы любой человек в любое время года мог поставить на зарядку телефон, ноутбук или посмотреть телевизор.
Казалось бы, так просто. Проще не бывает! И эта простота вшита во всю систему котло-турбинного оборудования и всего цикла.
Общая схема-система
Рассмотрим более детальнее. И начнём с того, что ТЭЦ состоит из нескольких турбин, связанных с ними котлов и пунктов управления. Котлов без турбин не бывает. Котёл – это сердце и кровь, турбина – это тело, а пункт управления – это мозг. Всё, как в человеческом организме. Чтобы понимать, как управлять организмом, нужно знать, из чего он состоит и как функционирует.
Начнём с котла. В нём сжигается газ или мазут, или и то и другое сразу (по аналогии, топливо – пища). Газ – основное топливо, мазут – резервное. Топливо в котле (в сердце) подогревает воду и создаёт пар – кровь.
Пар поступает в турбину (в тело) и заставляет её вращаться, двигаться. С помощью вращения турбины через генератор создаётся электричество (1 результат работы организма). А также, с помощью пара подогревается вода, называемая сетевой водой (2 результат работы организма).
Отработанный пар через систему конденсата возвращается обратно в котёл, и цикл замыкается.
По итогу, мы получаем 2 результата: тепло и электричество.
Пункт управления – БЩУ (блочный щит управления, по аналогии, мозг) контролирует весь процесс одной турбину (весь организм). ГЩУ (главный щит управления) контролирует работу и результат работы всех турбин станции.
Типы изучаемых подсистем
Рассмотрим два типа подсистем:
– основные: конденсат, котёл, сетевая вода, газ и мазут. Обеспечивают основной процесс работы для создания тепла и электричества.
– вспомогательные: масло, охлаждение, уплотнения. Обеспечивают и поддерживают работоспособность основных подсистем.
– противоаварийные: здесь всё ясно – для защиты от аварий
Мы рассмотрим каждую из подсистем. Но в главах перед изучением той или иной подсистемы, мы рассмотрим в ней обозначение каждого элемента и логическую последовательность (что и за чем идёт).
В самом конце мы поговорим о частных манипуляциях с оборудованием и подробно рассмотрим каждую.
1-ая основная подсистема. Конденсат и питательная вода
Обозначение и логическая последовательность
1. Турбина – основная деталь в подсистеме. Турбина паром вращает находящийся в ней вал и создаёт через генератор электричество. В турбине потенциальная энергия пара на лопатках преобразуется в механическую энергию, которая вращает сам ротор турбины. Механическая энергия на роторе генератора преобразуется в электрическую энергию.
2. Конденсатор – забирает отработанный пар из турбины и преобразует его в воду. Состоит из двух частей А и Б в целях лучшей выработки энергии.
3. КНТ-1 (конденсатный насос первого подъёма) – нужен для перекачки конденсата (воды) в БОУ.
5. ОКТ (охладитель конденсата турбины) – охлаждает конденсат до нужной температуры перед БОУ.
6. БОУ (блочная обессоливающая установка) – обессоливает воду определённого давления, которого создаёт КНТ-1, и определённой температуры, которую создаёт ОКТ.
7. КНТ-2 (конденсатный насос второго подъёма) – нужен для того, чтобы перекачать воду до деаратора (для перекачки КНТ-2 создаёт определённое давление).
8. ОЭ (основной эжектор) – нужен, чтобы создавать и поддерживать вакуум в обессоленной воде, убирать из неё лишний воздух. Причина: лишний воздух, который присутствует в отработанном паре приводит к понижению экономичности работы турбоагрегата. В системе два основных эжектора: А и Б. По аналогии, для каждой из половин конденсатора А и Б.
9. ЭУ (эжектор уплотнений) – нужен, чтобы поддерживать вакуум в уплотнениях турбины. Вакуум в уплотнениях нужен для того, чтобы в турбине и системе не было утечек пара.
10. ПНД (подогреватель низкого давления) – нужен для того, чтобы подогреть обессоленную и безвоздушную воду перед подачей в деаэратор.
11. Деаэратор – нужен для того, чтобы очистить подготовленную воду от нежелательных газовых примесей. Вода после деаэратора становится питательной водой, то есть максимально подготовленной по её химическим свойствам (без солей, без лишнего воздуха, без газов). Также, деаэратор хранит запас питательной воды.
12. БЭН (бустерный электронасос) – нужен для того, чтобы в кратчайшие сроки обеспечить нужное давление у питательной воды.
13. ПЭН (питательный электронасос) – нужен для того, чтобы питательную воду без потери давления, которое создалось на БЭНе, с последующим повышением давления передать на ПВД. Используется только во время пуска турбины или при авариях. Качает 600 тонн воды в час.
14. ПТН (питательный турбонасос) – нужен для того, чтобы подавать питательную воду в ПВД, повышает давление перед ПВД. Качает 1125 тонн воды в час. Используется, как основной насос.
Насосы ПЭН и ПТН находятся в системе параллельно и при необходимости взаимо-заменяют друг друга.
15. ПВД (подогреватель высокого давления) – нужен для того, чтобы догреть питательную воду под давлением, созданным на БЭНе и на ПТН (или ПЭНе), до определённой температуры в 240
С, подходящей для передачи её в котёл. С ПВД питательная вода идёт в котёл.
Мы рассмотрели и обозначения и последовательность. Рекомендую нарисовать описанную последовательность в простом виде: квадраты, треугольники и стрелки с направлением движения.
По итогу, на схеме мы выделяем для себя:
– турбину для создания тепла и электричества
– систему конденсата для создания питательной воды из отработанного пара турбины (Конденсатор, КНТ-1, ОКТ, БОУ, КНТ-2, ОЭ, ЭУ, ПНД, Деаэратор)
– систему питательной воды (Деаэратор, БЭНы, ПТН и ПЭН, ПВД)
Теперь рассмотрим более детально каждую из подсистем. Это поможет нам понять причины описанной последовательности и её логику.
Турбина
Турбина, как было упомянуто выше, является "телом"процесса.
Пара в турбину поступает действительно очень много: максимально 980 тонн в час или 27,2 килограмм в секунду. Для сравнения, обычная русская баня выделяет около 180 килограмм в час. То есть, чтобы запустить турбину Т-250, нужно примерно 5 444 русских бань. Но есть один ньюанс, пар в турбину должен поступать сухим, а в бане пар влажный. Поэтому, минимум умножаем на 3, то есть нужно построить и растопить около 16 332 русских бань, чтобы обеспечить сухим паром одну турбину Т-250.
Поскольку отработанного пара очень много, его нужно распределить с умом и не потерять КПД (коэффициэнт полезного действия). Отчасти, поэтому турбина разделена на 4 части (цилиндры).
Турбина состоит из цилиндров высокого (ЦВД), двух средних (ЦСД-1 и ЦСД-2) и низкого давлений (ЦНД). Здесь пар выполняет главную задачу – вращает вал турбины.
Другие задачи, которые решает отработанный пар:
– подогревает сетевую воду (воду полученную из города)
– поддерживает нужную температуру в деаэраторе, тем самым помогает удалять лишние газы из питательной воды
– помогает ПНД (подогревателю низкого давления) подогревать питательную воду перед подачей в деаэратор
– помогает ПВД (подогревателю высокого давления) подогревать питательную воду перед подачей в котёл
Весомые задачи, не так ли?
Подсистема регенерации отработанного пара
Если с турбиной более-менее ясно (пар отработал и ушёл в конденсатор), то систему регенарции отработанного пара нужно рассмотреть детальнее, здесь больше процессов и задач.
Эта система служит для того, чтобы нам решить 2 задачи:
– создать из конденсата (воды) питательную воду
– вернуть отработанный пар в качестве питательной (подготовленной) воды обратно в котёл для повторения цикла
Сразу обозначим, что система регенарции отработанного пара состоит из:
– система конденсата (здесь конденсируется отработанный в турбине пар, обессоливается, вакуумируется, подогревается и подаётся в систему создания питательной воды)
– системы создания питательной воды (здесь из воды с конденсата создаётся питательная вода – вода, пригодная для использования при повторном нагреве и, далее, превращения воды в пар)
Отработанный пар, ставший в конденсаторе водой, мы не можем просто взять и отправить обратно в котёл хотя бы потому, что её (воду) нам нужно очистить и обессолить, вакуумировать, убрать из неё лишние газы, примеси и нагреть до нужной температуры.
Если мы подадим неподготовленную холодную и "грязную"воду сразу в разогретый котёл, произойдёт авария или взрыв, хотя бы из-за большой разницы температур.
Итак, нам нужно вернуть конденсат (воду) обратно в котёл. Для этого нам нужно провести с водой следующие операции:
Подсистема конденсата:
– сконденсировать пар в воду
– охладить
– обессолить
– создать вакуум
– подогреть перед подачей в деаэратор
Подсистема питательной воды:
– убрать лишние газы и примеси
– подогреть перед подачей в котёл
Разберём подробно, как решить каждую задачу и при помощи каких устройств. Напомню, что сейчас относительно общего цикла и всего процесса мы находимся в самом начале, когда мы получили отработанный пар из турбины. И нам нужно этот отработанный пар каким-то образом вернуть обратно в котёл. Вопрос, зачем? В экономических целях. Чтобы тратить меньше топлива и получать больше энергии: тепла и электричества.
Подсистема конденсата:
Сконденсировать пар. Чтобы пар, пришедший с турбины, быстрее превратился в воду, мы подаём на конденсатор холодную воду. Где мы её возьмём? С градирен. Градирня выглядит как большая труба, которую вы видите рядом с ТЭЦ. Обычно, их несколько. По сути, это холодильник в виде башни для охлаждения горячей воды в паровых установках. О том, как градирня связана с общей системой, разберёмся чуть позже.
Изначально, само слово «градирня» произошло от немецкого «gradieren», что значит – сгущать солевой раствор, так как изначально градирни создавались для добычи соли путем выпаривания.
Воды для охлаждения пара нужно много, в соотношении 1:50. На 1 тонну конденсирующегося пара приходится около 50 тонн охлаждающей воды.
Так вот, мы подаём охлаждающую воду (в народе "цирквода") в конденсатор, где пар за счёт разницы температур преобразуется в конденсат.
Получили конденсат, создали давление и перекачали его с помощью КНТ-1 на ОКТ для охлаждения.
Охладить. Охлаждать конденсат (воду) будем двумя ОКТ – охладитель конденсата турбины. Само охлаждение конденсата происходит за счёт подачи в ОКТ сетевой воды.
Далее, охлаждённый конденсат под давлением передаём на БОУ.
Важный момент: конденсат, поступающий на БОУ, должен иметь температуру не более 50 градусов и давление не более 8 кгс/см
, иначе химия, применяемая нами на БОУ, не сработает и вода не обессолится. Именно насос КНТ-1 создаёт нужное давление, а ОКТ охлаждает конденсат до нужной температуры.
Обессолить.Обессоливать воду (конденсат) будем при помощи БОУ (блочная обессоливающая установка). Нам нужно очистить 100% конденсата, поступающего из конденсатора. Производительность установки 650 т/ч. Установка располагается между конденсатными насосами первой (КНТ-1) и второй ступени (КНТ-2).
Обессолили, передали воду на ОЭ (эжектора) при помощи насоса второго подъёма (КНТ-2), передаём в эжектор.
Создать вакуум.Эту задачу нам поможет решить ОЭ (основной эжектор). Как было написано выше, эжектор создаёт вакуум. Но как устроен основной эжектор и как он создаёт вакуум? Эжектор основан на принципе Бернулли, который гласит, что при увеличении скорости жидкости, её давление уменьшается, и наоборот.
Введём 4 понятия – принципиальный состав эжектора:
– эжектирующая жидкость – входящий основной или активный поток, в нашем случае обессоленная вода
– сопло – коническая насадка, через которую проходит эжектирующая жидкость
– эжектируемая жидкость – входящий вспомогательный или пассивный поток, в нашем случае пар из отбора турбины
– диффузор – камера, в которой смешиваются эжектирующая и эжектируемая жидкости: обессоленная вода и пар
Принцип работы эжектора: обессоленная вода, проходящая через сопло, и пар, приходящий под высоким давлением и скоростью, смешиваются в диффузоре.
Результат: из диффузора с высокой скоростью выходит обессоленная вода, из которой удалён воздух, создан вакуум.
Примечание: в системе конденсата таких эжектора два, А и Б, для двух половин конденсатора, соответственно.
Здесь стоит рассказать и об ЭУ (эжектор уплотнений), а правильнее будете сказать об "Эжекторе отсоса из уплотнений". Что это, для чего и как работает?
ЭУ врезан в систему конденстата не с проста. Ведь в конденсатор поступает не чистый пар, а паровоздушная смесь: часть воздуха приносится паром, а часть подсасывается через неплотности вакуумной системы. Воздух сам по себе не конденсируется, поэтому, если его не удалять, он будет постепенно накапливаться в конденсаторе. К чему это приведёт? Это ухудшит теплообмен, повысит температуру и давление пара в конденсаторе, а следовательно снизит экономичность паротурбинной установки. Для удаления воздуха из конденсатора как раз и служит эжектор отсоса уплотнений.
Для чего нужен ЭУ? Он служит для отсоса и конденсации пара из концевых уплотнений турбин низкого и высокого давления.
Обессолили, создали вакуум, передаём в ПНД.
Перед тем как приступить к удалению газов и разных примесей, правильнее будет сказать ещё об одной детали в подсистеме конденсата, об ОКБ (охладитель конденсата бойлеров). Им мы будем пользоваться только в случае, когда нужно будет экстренно подогреть воду. Подогрев идёт за счёт пара с ПСГ (подогревателя сетевой воды). В обычном режиме конденсат через ОКБ проходит просто, без подогрева. Но об этом чуть позже. Просто зафиксируем, что ОКБ связан с подсистемой конденсата. А мы идём далее.
Подогреть перед подачей в деаэратор. Зачем нам подогревать обессоленную и вакуумированную воду перед подачей в деаэратор? Дело в том, что для деаэратора нужно порядка 94°С, чтобы обеспечить в нём нормальное вскипание воды и удаление из неё растворенных газов (Деаэратор – устройство для удаления газов и примесей).
Для цели подогрева перед деаэратором мы используем ПНД – подогреватель низкого давления. Как он устроен ПНД?
ПНД состоит из:
– трубная система – здесь подогревается обессоленная и вакуумированная вода
– пароподводящий патрубок – это то, чем подогревается вода, пар для подогрева берётся из отборов тубрины
– водяная камера – сюда стекается конденсат
Принцип работы ПНД: при помощи пара, приходящего из турбины, мы подогреваем обессоленную и вакуумированную воду до 94°С.
Обессолили, создали вакуум, немного подогрели, передали в Деаэратор. Переходим к подсистеме питательной воды.
Подсистема питательной воды:
Убрать лишние газы и примеси.
Получив подготовленную воду из ПНД, мы удаляем при помощи деаэратора лишние газы и примеси. Деаэратор или, по-другому, дегазатор.
Задачи деаэратора:
– хранение питательной воды
– удаление растворенного кислорода механическими средствами для уменьшения необходимости обработки воды химическими поглотителями кислорода
– удаление растворенного газа механическими средствами для защиты паровой сети и предотвращения коррозии и выхода из строя
– удаление растворенного неконденсируемого газа для повышения эффективности паровой системы
– нагрев холодной воды для защиты котла от термошока
– продления срока службы котла
Как устроен деаэратор:
– деаэраторный бак – место, где хранится питательная вода
– предохранительный клапан (гидрозатвор) – один гидрозатвор защищает деаэратор от превышения допустимого давления, а другой от опасного повышения уровня воды. Оба гидрозатвора объединены в общую гидравлическую систему. Расширительный бак гидрозатвора нужен для накопления объёма воды, как только гидрозатвор сработает.
– охладитель выпара – сохраняет тепло и конденсат в деаэраторе
– регуляторы перелива – для защиты от превышения максимально допустимого уровня в нижней части бака
– защитные устройства – для исключения аварийных ситуаций
– запорная и регулирующая арматура – задвижки и вентили для регулирования оборудования на деаэраторе
– приборы КИПиА – контрольно-измерительные приборы и автоматика
Как деаэратор удаляет лишние газы и примеси:
Деаэратор состоит из нескольких дискообразных тарелок (от 2 до 5). Вода, поступающая в деаэратор в виде дождя, падает с одной тарелки на другую. И так до самого низа в бак. В это же время пар, подаваемый в нижнюю часть, поднимаясь вверх, удаляет из воды лишние газы и примеси в атмосферу через верхнюю часть деаэратора.
Важно: для безаварийной работы котла необходимо знать, как правильно использовать деаэратор. В первую очередь, нужно следить за уровнем воды в баке, она должна быть на определенном уровне.
Далее, следить за объёмом реагентов, попадающих в воду, и контролировать её качество, следить за уровнем очищенной воды.
Необходимо, чтобы гидрозатворы легко открывались и закрывались.
Удалили из воды лишние газы и примеси, передаём её в ПВД для финального подогрева перед подачей в котёл.
Подогреть перед подачей в котёл. Получили на ПВД обессоленную, вакуумированную, подогретую воду из деаэратора. Вода перед подачей в котёл прогревается постепенно. Поставить один ПВД и подогревать в нём весь объём воды мы не можем (теоретически, конечно, можем), но тогда нам нужен один огромный ПВД. Да, и смысл в этом какой? У нас большой объём воды под высоким давлением. А нам нужно плавно дать воде ещё большее давление и температуру. Зачем, спрашивается? Такие условия воды должны быть перед подачей в котёл. Обычно, на станциях ставится три ПВД.
Условно, ПВД состоит из множества змеевиков, большого количества труб, по которым проходит питательная вода и подогревается. Если быть более точным, то ПВД состоит из:
– зон охлаждения конденсата
– зоны конденсации пара
– теплообменных труб (это и есть те самые змеевики), закреплённых в трубной решетке вальцовкой и сваркой
– нижней камеры, через которую организован подвод пара и выход конденсата греющего пара.
Приницип устройства ПВД похож на устройство ПНД, однако стоит отметить, что ПВД является одним из самых опасных участков в подсистеме питательной воды.
В ПВД присутствует большое давление и температура. Причём, чем ближе к котлу, тем больше. А ещё вспомните, какой путь прошла вода от конденсатора, сколько раз она подогревалась, вакуумировалась и сколько раз в ней повышалось давление. Плюс к этому, ПВД связан напрямую с турбиной. Из неё в ПВД поступает пар для подгорева. По итогу, мы имеем несколько "заряженных"баков с водой.
В ПВД важно контролировать уровень воды в каждом из баков. К чему приведёт потерь контроля над уровнем воды? К взрыву бака и выводу из строя турбины.
Поздравляю! Мы успешно прошли все этапы подготовки конденсата для передачи его в качестве питательной воды в котёл:
В подсистеме конденсата мы:
– сконденсировали пар в воду
– охладили
– обессолили
– создали вакуум
– подогрели перед подачей в деаэратор
В подсистеме питательной воды:
– убрали лишние газы и примеси
– финально подогрели перед подачей в котёл
2-ая основная подсистема. Котёл
3-я основная сис
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «Литрес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию (https://www.litres.ru/book/grigoriy-igorevich-birukov/na-start-vnimanie-tec-71760622/?lfrom=390579938) на Литрес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.
Григорий Бирюков
Тип: электронная книга
Жанр: Топливно-энергетический комплекс
Язык: на русском языке
Стоимость: 990.00 ₽
Издательство: Автор
Дата публикации: 12.03.2025
Отзывы: Пока нет Добавить отзыв
О книге: Данная книга поможет новичку в энергетике понять, как устроена ТЭЦ, принципы работы её подсистем.