• Топливоподача
  • Топливоприготовление
  • Производство пара
  • Преобразование пара в механическую энергию
  • Преобразование механической энергии в электрическую
  • Трансформация напряжения с целью сокращения потерь электроэнергии при передаче
  • Распределение электроэнергии в различных направлениях
visual-element
visual-element
visual-element
visual-element
visual-element
visual-element
visual-element
Топливоподача
Топливоприготовление
Производство пара
Преобразование пара в механическую энергию
Преобразование механической энергии в электрическую
Трансформация напряжения с целью сокращения потерь электроэнергии при передаче
Распределение электроэнергии в различных направлениях

Топливо доставляется на теплоэлектростанции железнодорожными вагонами. В ходе приемки выполняется количественный контроль – топливо подается в углеразгрузочный парк через тензометрические весы. Параллельно отбираются пробы угля и выполняется контроль качества топлива. После этого вагоны с углем подаются под выгрузку на вагоноопрокидыватели или краны-перегружатели. В период низких температур наружного воздуха вагоны с замерзшим углем предварительно проходят гаражи размораживания смешанного типа. После выгрузки ленточными питателями и конвейерами топливо подается либо в бункеры сырого угля для дальнейшего приготовления, либо на склад для хранения. В среднем ТЭС способна ежесуточно разгружать до 200 вагонов с углем летом и до 100 вагонов зимой.

По тракту топливоподачи уголь подается в систему пылеприготовления котельного отделения ТЭС, где и происходит его подготовка к сжиганию – размол и сушка. Эти операции выполняются в шаробарабанных мельницах: масса металлических шаров, размалывающих уголь, может доходить до 70 тонн, а барабан мельницы вращается с частотой 18 оборотов в минуту. Производительность одной пылесистемы, которая включает мельницу, сепаратор, циклон, мельничный вентилятор, систему транспортировки и подачи топлива, может достигать 50 т/ч, в зависимости от влажности угля и нагрузки энергоблока. Энергоблок 200 МВт при полной нагрузке потребляет до 90 тонн угля в час, а энергоблок 800 МВт – до 340 тонн.
Измельченный уголь в виде угольной пыли потоком горячего воздуха через горелки подается в топку котла, где происходит процесс горения с выделением тепла.

Энергетический котел – это огромный парогенератор: высота корпуса котла энергоблока 200 МВт превышает 40 м, энергоблока 800 МВт – 45 м, а масса металла котла (без каркаса) достигает от 1,1 до 1,8 тыс. т соответственно. Паропроизводительность котлов составляет 640 т/ч (200 МВт) и 2 180 т/ч (800 МВт).
В процессе горения при температуре ядра факела порядка 2 000°С образуются дымовые газы, усваивающие большую часть тепла. Этот продукт (температурой 1500-1600оС) взаимодействует с водой, которой заполнены трубки и экраны, покрывающие изнутри стены топочной камеры. В результате теплообменных процессов происходит кипение воды и образование водяного пара. Это – насыщенный пар, и он пока не пригоден для использования в турбине из-за относительно невысокой «работоспособности». Чтобы повысить его температуру и, следовательно, производительность, он направляется в пароперегреватель, обогреваемый дымовыми газами. Теперь это – перегретый пар.

Перегретый пар поступает в турбину одновальную с промежуточным перегревом пара. Масса цилиндров высокого, среднего и низкого давления с роторами турбины энергоблока 800 МВт суммарно составляет 610 т, энергоблока 200 МВт – 334 т.
Рождение механической энергии начинается с расширения пара, протекающего через сопло. Давление и температура его при этом снижаются – от начальных высоких параметров перед турбиной (240 ата и 540°С – блок 800 МВт и 130 ата и 5400С – блок 200 МВт) до конечного давления в 0,037 ата и температуры горловины конденсатора 25-300С, а скорость увеличивается. Объем пара при конденсации уменьшается в 28 тысяч раз. Таким образом, потенциальная энергия пара превращается в кинетическую, которая передается изогнутым лопаткам, укрепленным на ободе диска, насаженного на вал. Лопатки вместе с диском и валом вращаются с частотой 3000 оборотов в минуту – энергия пара преобразовывается в механическую.

Электрический генератор – сложная машина, объединяющая в себе электрические и магнитные цепи. Масса генератора блока 800 МВт достигает 515 тонн, энергоблока 200 МВт – 256 тонн. Генератор и паровая турбина представляют собой единый узел. Через блочный трансформатор электрический генератор подсоединен к единой электроэнергетической системе.
При вращении в генераторе вырабатывается переменный электрический ток: механическая энергия вращения вала турбины передается валу генератора и уравновешивается электромагнитным моментом генератора. Чем выше вращающий момент на валу турбогенератора, тем выше встречный электромагнитный момент и, соответственно, ток обмотки статора генератора, обеспечивающий равновесие электромагнитной системы в целом и равенство частоты вращения вала и магнитного поля генератора. Электрическая мощность обусловлена наличием электромагнитного момента и зависит от количества пара, подаваемого в турбину.

Для каждого энергоблока установлен собственный, независимый блочный трансформатор с определенным классом напряжения – 24/330 кВ, 15,75/220 кВ или 15,75/110 кВ. Это оборудование предназначено для трансформации электроэнергии и получения параметров, необходимых для передачи ее на большие расстояния с приемлемым уровнем потерь: напряжение с 15,75-24 кВ поднимается до 220-330 кВ, а иногда и до 750 кВ.
Для обеспечения бесперебойного функционирования электростанции в штатном и аварийном режимах предусмотрены схемы электрических и паровых собственных нужд ТЭС. Электрические собственные нужды обеспечиваются от рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд. Управление, защиты и аварийное электропитание ответственных присоединений собственных нужд 0,4 кВ осуществляется от аккумуляторных батарей.

Распределение энергии между потребителями происходит через открытые и закрытые распределительные устройства с помощью электрических аппаратов. На электростанциях эксплуатируют ОРУ и ЗРУ классом напряжения 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ и 330 кВ, соединенные между собой автотрансформаторами. Выдача мощности осуществляется по высоковольтным линиям ВЛ 330 кВ, ВЛ 220 кВ, ВЛ 110 кВ и ВЛ 35 кВ: чем больше расстояние, на которое необходимо передать электрическую энергию, тем выше класс напряжения. Сложные разветвленные электрические сети обеспечивают удобство и надежность распределения электроэнергии между потребителями.