Блог об энергетике

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 — пишите нам. 

Движение пара после ротора

После того как водяной пар проходит турбину, его давление и температура значительно опускаются, и он поступает в следующую часть станции — конденсатор. Внутри этого элемента происходит обратное превращение пара в жидкость. Для выполнения этой задачи внутри конденсатора имеется охлаждающая вода, которая поступает туда посредством труб, проходящих внутри стен устройства. После обратного преобразования пара в воду, она откачивается конденсатным насосом и поступает в следующий отсек — деаэратор

Также важно отметить, что откачиваемая вода, проходит сквозь регенеративные подогреватели

Основная задача деаэратора — это удаление газов из поступающей воды. Одновременно с операцией очистки, осуществляется и подогрев жидкости так же, как и в регенеративных подогревателях. Для этой цели используется тепло пара, которое отбирается из того, что следует в турбину. Основное предназначение операции деаэрации состоит в том, чтобы понизить содержание кислорода и углекислого газа в жидкости до допустимых значений. Это помогает снизить скорость влияние коррозии на тракты, по которым идет поставка воды и пара.

Домашние электростанции — все «за» и «против»

При производстве электричества выделяется значительное количество тепловой энергии. На мощных тепловых электростанциях излишки тепла выбрасываются в атмосферу через градирни.

Имея собственную, домашнюю мини–электростанцию можно на 100% использовать тепловую энергию для отопления и горячего водоснабжения. С учетом сегодняшних тарифов это более чем значительная экономия денег.

В летний период такое количество тепла может не понадобиться. Домашние электростанции смогут превратить эту тепловую энергию в холод для кондиционирования помещений. Но это стоит очень дополнительных денег.

Газовые электростанции не загрязняют окружающую среду и практически бесшумны в работе. Современные домашние электростанции энергоэффективны, имеют высокий КПД. Эта техническая особенность мини–электростанций дает немаловажную экономию денег при эксплуатации.

Позитивный фактор — отсутствие  обслуживающего персонала — контроль над работой микротурбин осуществляет компьютер. Датчики газовых утечек, пожарная и охранная системы делают эксплуатацию домашних микротурбин — электростанций максимально безопасной. Следует отметить хороший промышленный дизайн микротурбинных установок и их компактные размеры.

Если коттедж, дом или дача, имеют один этаж, то домашняя электростанция устанавливается в подсобных помещениях.

Мурманская

Город Мурманск известен как база нашего флота на Балтийском море. Но еще он характеризуется крайней суровостью климатических условий, что накладывает определенные требования на его энергетическую систему. Неудивительно, что Мурманская ТЭЦ во многом является совершенно уникальным техническим объектом даже в масштабах всей страны.

Она была введена в эксплуатацию еще в 1934 году, и с тех пор продолжает исправно снабжать жителей города теплом и электроэнергией. Впрочем, в первые пять лет Мурманская ТЭЦ являлась обычной электростанцией. Первые 1150 метров теплотрассы были проложены только в 1939 году. Дело в запущенной Нижне-Туломской ГЭС, которая практически полностью перекрывала потребности города в электричестве, а потому появилась возможность высвободить часть тепловой выработки для отопления городских домов.

Станция характерна тем, что весь год работает в сбалансированном режиме, так как ее тепловая и «энергетическая» выработки приблизительно равны. Впрочем, в условиях полярной ночи ТЭЦ в некоторые пиковые моменты начинает использовать большую часть топлива именно для выработки электроэнергии.

Чем ТЭС отличается от ТЭЦ

Сначала надо разобраться с формулировками. Многие не понимаю, чем ТЭС отличается от ТЭЦ, и почему часто один и то же объект называют обеими этими аббревиатурами.

На самом деле это действительно примерно одно и то же. Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) является разновидностью теплоэлектростанции (ТЭС). В отличии от второй, первая вырабатывает не только электричество, а еще и тепло для отопления близлежащих домов.

ТЭЦ более универсальны, но когда с отоплением в домах все нормально, строятся простые ТЭС, но часто они могут быть преобразованы в ТЭЦ строительством пары дополнительных блоков и прокладкой инфраструктуры в виде труб.

Крупнейшие тепловые электростанции России: список

Общая суммарная мощность вырабатываемой тепловыми электростанциями России энергии составляет более 140 млн. кВт*ч, при этом карта электростанции РФ четко дает возможность проследить наличие того или иного вида топлива.

https://youtube.com/watch?v=xURxSIf2jfE

Крупнейшие электростанции России по федеральным округам:

1. Центральный:
   • Костромская ГРЭС, которая работает на мазуте;
   • Рязанская станция, основным топливом для которой является уголь;
   • Конаковская, которая может работать на газе и мазуте;
2. Уральский:
   • Сургутская 1 и Сургутская 2. Станции, которые являются одними из самых крупных электростанций РФ. Обе они работаю на природном газе;
   • Рефтинская, функционирующая на угле и являющаяся одной из крупнейших электростанций на Урале;
   • Троицкая, также работающая на угле;
   • Ириклинская, главным источником топлива для которой является мазут;
3. Приволжский:
4. Сибирский ФО:
5. Южный:
6. Северо-Западный:

Гидроэлектростанции

Карта электростанций России (РФ) была бы не полной без упоминания гидроэлектростанций, которые занимают заслуженное второе место в электроэнергетики РФ. Главным преимуществом применения именно таких станций является использование ими в качестве источника энергии возобновляемые ресурсы, кроме того, подобные станции отличает простота эксплуатации. Самым богатым округом России по количеству ГЭС является Сибирь, благодаря наличию большого количества бурных рек. Использование воды в качестве источника для получения энергии позволяет при снижении уровня капиталовложений получить электроэнергию, которая в 5 раз дешевле, чем вырабатываемая электростанциями Европейской территории.

Список электростанций России, которые вырабатывают энергию при помощи воды расположены на территории Ангаро-Енисейского каскада:

1. Енисей: Саяно-Шушенская и Красноярская ГЭС;
2. Ангара: Иркутская, Братская, Усть-Илимская.

При этом гидроэлектростанции нельзя назвать полностью экологичными, поскольку перегораживание рек приводит к значительному изменению рельефа местности, что сказывается на водных экосистемах.

Атомные электростанции

Третьими в списке электростанций России являются атомные станции, которые в качестве топлива используют силу атомной энергии, высвобождающуюся при соответствующей реакции. АЭС обладают большим количеством преимуществ, в числе которых:

• большое содержание энергии в атомном топливе;
• полное отсутствие выбросов в атмосферный воздух;
• для выработки энергии не требуется участия кислорода.

При этом атомные станции относят к объектам повышенной опасности, поскольку при работе данного типа станции существует вероятность наступления техногенной катастрофы, которая может вызвать значительное загрязнение территории. Также к минусам использования АЭС относятся проблемы с захоронениями отходов функционирования станции. Наибольшая часть АЭС на территории России сконцентрирована в Центральном ФО (Курская, Смоленская, Калининская, Нововоронежская станции). Количество АЭС на Урале ограничивается одной Белоярской станцией. Также несколько атомных станций имеется в Северо-Западном и Приволжском федеральном округе.

Подведем итоги

Подводя итоги, можно отметить, что количество электростанций в России составляет 558 действующих объектов, что в достаточной степени покрывает потребность промышленности и населения в электроэнергии. При этом наиболее дешевыми в эксплуатации являются ГЭС, а самую дешевую энергию вырабатывают АЭС, которые при этом остаются самыми опасными объектами. Факторами, оказывающими влияние на размещение станций, являются наличие сырья и нужды потребителей. Например, электростанции Урала занимают небольшую часть общего числа, поскольку плотность населения в данном регионе намного ниже, чем в центральных районах, которые считаются самыми «богатыми» по количеству ТЭЦ, АЭС и ГРЭС.

Как работают ТЭС на угольном топливе

Для того чтобы станция работала непрерывно, по железнодорожным путям постоянно привозят уголь, который разгружается при помощи специальных разгрузочных устройств. Далее имеются такие элементы, как транспортерные ленты, по которым разгруженный уголь подается на склад. Далее топливо поступает в дробильную установку. При необходимости есть возможность миновать процесс поставки угля на склад, и передавать его сразу к дробилкам с разгрузочных устройств. После прохождения этого этапа раздробленное сырье поступает в бункер сырого угля. Следующий шаг — это поставка материала через питатели в пылеугольные мельницы. Далее угольная пыль, используя пневматический способ транспортировки, подается в бункер угольной пыли. Проходя этот путь, вещество минует такие элементы, как сепаратор и циклон, а из бункера уже поступает через питатели непосредственно к горелкам. Воздух, проходящий сквозь циклон, засасывается мельничным вентилятором, после чего подается в топочную камеру котла.

Далее движение газа выглядит примерно следующим образом. Летучее вещество, образовавшееся в камере топочного котла, проходит последовательно такие устройства, как газоходы котельной установки, далее, если используется система промежуточного перегрева пара, газ подается в первичный и вторичный пароперегреватель. В этом отсеке, а также в водяном экономайзере газ отдает свое тепло на разогрев рабочего тела. Далее установлен элемент, называющийся воздухоперегревателем. Здесь тепловая энергия газа используется для подогрева поступающего воздуха. После прохождения всех этих элементов, летучее вещество переходит в золоуловитель, где очищается от золы. После этого дымовые насосы вытягивают газ наружу и выбрасывают его в атмосферу, использую для этого газовую трубу.

Влияние на окружающую среду

Воздействие на атмосферу

При горении топлива потребляется большое количество кислорода, а также происходит выброс значительного количества продуктов сгорания таких как: летучая зола, газообразные окислы углерода, серы и азота, часть которых имеет большую химическую активность, и радиоактивные элементы, содержащиеся в исходном топливе. Также выделяется большое количество тяжёлых металлов, в том числе ртуть и свинец.

Воздействие на литосферу

Для захоронения больших масс золы требуется много места. Данные загрязнения снижаются использованием золы и шлаков в качестве строительных материалов.

ТЭС и АЭС

Довольно часто возникает вопрос о том, что общего между тепловыми и атомными станциями и есть ли сходство в принципах работы ТЭС и АЭС.

Если говорить об их сходстве, то их несколько. Во-первых, обе они построены таким образом, что для своей работы используют природный ресурс, являющийся ископаемым и иссекаемым. Кроме этого, можно отметить, что оба объекта направлены на то, чтобы вырабатывать не только электрическую энергию, но и тепловую. Сходства в принципах работы также заключаются и в том, что ТЭС и АЭС имеют турбины и парогенераторы, участвующие в процессе работы. Далее имеются лишь некоторые отличие. К ним можно отнести то, что, к примеру, стоимость строительства и электроэнергии, полученной от ТЭС гораздо ниже, чем от АЭС. Но, с другой стороны, атомные станции не загрязняют атмосферу до тех пор, пока отходы утилизируются правильным образом и не происходит аварий. В то время как ТЭС из-за своего принципа работы постоянно выбрасывают в атмосферу вредные вещества.

Здесь кроется и главное отличие в работе АЭС и ТЭС. Если в тепловых объектах тепловая энергия от сжигания топлива передается чаще всего воде или преобразуется в пар, то на атомных станциях энергию берут от деления атомов урана. Полученная энергия расходится для нагрева самых разных веществ и вода здесь используется довольно редко. К тому же все вещества находятся в закрытых герметичных контурах.

Конденсационные электростанции

Конденсационные электростанции часто называют государственными районными электрическими станциями (ГРЭС). КЭС в основном располагаются вблизи районов добычи топлива или водоемов, используемых для охлаждения и конденсации пара, отработавшего в турбинах.

Характерные особенности конденсационных электрических станции

1. в большинстве своем значительная удаленность от потребителей электрической энергии, что обуславливает необходимость передавать электроэнергию в основном на напряжениях 110-750 кВ;
2. блочный принцип построения станции, обеспечивающий значительные технико-экономические преимущества, заключающиеся в увеличении надежности работы и облегчении эксплуатации, в снижении объема строительных и монтажных работ.
3. Механизмы и установки, обеспечивающие нормальное функционирование станции, составляют систему ее .

Топливоподача и приготовление твердого топлива заключается в транспортировке его из складов в систему топливоприготовления. В этой системе топливо доводится до пылевидного состояния с целью дальнейшего вдувания его к горелкам топки котла. Для поддержания процесса горения специальным вентилятором в топку нагнетается воздух, подогретый отходящими газами, которые отсасываются из топки дымососом.

Подготовка газового топлива состоит в основном в регулировании давления газа перед сжиганием. Газ от месторождения или хранилища транспортируется по газопроводу к газораспределительному пункту (ГРП) станции. На ГРП осуществляется распределение газа и регулирование его параметров.

Процессы в пароводяном контуре

Основной пароводяного контур осуществляет следующие процессы:

1. Горение топлива в топке сопровождается выделением тепла, которое нагревает воду, протекающую в трубах котла.
2. Вода превращается в пар с давлением 13…25 МПа при температуре 540..560 °С.
3. Пар, полученный в котле, подается в турбину, где совершает механическую работу — вращает вал турбины. Вследствие этого вращается и ротор генератора, находящийся на общем с турбиной валу.
4. Отработанный в турбине пар с давлением 0,003…0,005 МПа при температуре 120…140°С поступаетв конденсатор, где превращается в воду, которая откачивается в деаэратор.
5. В деаэраторе происходит удаление растворенных газов, и прежде всего кислорода, опасного ввиду своей коррозийной активности.Система циркуляционного водоснабжения обеспечивает охлаждение пара в конденсаторе водой из внешнего источника (водоема, реки, артезианской скважины). Охлажденная вода, имеющая на выходе из конденсатора температуру, не превышающую 25…36 °С, сбрасывается в систему водоснабжения.

Интересное видео о работе ТЭЦ можно посмотреть ниже:

Следует отметить, что для нормальной работы пароводяных установок, особенно со сверх критическими параметрами пара, важное значение имеет качество воды, подаваемой в котел, поэтому турбинный конденсат пропускается через систему фильтров обессоливания. Система водоподготовки предназначена для очистки подпиточной и конденсатной воды, удаления из нее растворенных газов

На станциях, использующих твердое топливо, продукты сгорания в виде шлака и золы удаляются из топки котлов специальной системой шлака- и золоудаления, оборудованной специальными насосами.

На КЭС имеют место значительные потери энергии. Особенно велики потери тепла в конденсаторе (до 40..50 % общего количества тепла, выделяемого в топке), а также с отходящими газами (до 10 %). Коэффициент полезного действия современных КЭС с высокими параметрами давления и температуры пара достигает 42 %.

Электрическая часть КЭС представляет совокупность основного электрооборудования (генераторов, ) и электрооборудования собственных нужд, в том числе сборных шин, коммутационной и другой аппаратуры со всеми выполненными между ними соединениями.

В связи с этим на КЭС не сооружается распределительное устройство генераторного напряжения.

Распределительные устройства на 110-750 кВ в зависимости от количества присоединений, напряжения, передаваемой мощности и требуемого уровня надежности выполняются по типовым схемам электрических соединений. Поперечные связи между блоками имеют место только в распределительных устройствах высшего или в энергосистеме, а также по топливу, воде и пару.

Для обеспечения электроэнергией собственных нужд станции выполняются отпайки от генераторов каждого блока. Для питания мощных электродвигателей (200 кВт и более) используется генераторное напряжение, для питания двигателей меньшей мощности и осветительных установок — система 380/220 В. Электрические схемы собственных нужд станции могут быть различными.

Ещё одно интересное видео о работе ТЭЦ изнутри:

Литература

• Конденсационная электростанция //  :  / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978..
• Рыжкин В. Я. Тепловые электрические станции: Учебник для вузов / Под редакцией В. Я. Гиршфельда. — 3-е изд., перераб. и доп.. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 328 с.
• Буров В. Д., Дорохов Е. В., Елизаров Д. П. и др. Тепловые электрические станции: Учебник для вузов / Под ред. В. М. Лавыгина, А. С. Седлова, С. В. Цанева. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательский дом МЭИ, 2007. — 466 с.
• Тепловые и атомные электрические станции: Справочник / Под общей редакцией В. А. Григорьева и В. М. Зорина. — 2-е изд., перераб. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 608 с.
• Быстрицкий Г. Ф. Основы энергетики. — М.: Инфра-М, 2007. — ISBN 978-5-16-002223-9.

Чем ТЭС отличается от ТЭЦ

Сначала надо разобраться с формулировками. Многие не понимаю, чем ТЭС отличается от ТЭЦ, и почему часто один и то же объект называют обеими этими аббревиатурами.

На самом деле это действительно примерно одно и то же. Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) является разновидностью теплоэлектростанции (ТЭС). В отличии от второй, первая вырабатывает не только электричество, а еще и тепло для отопления близлежащих домов.

ТЭЦ более универсальны, но когда с отоплением в домах все нормально, строятся простые ТЭС, но часто они могут быть преобразованы в ТЭЦ строительством пары дополнительных блоков и прокладкой инфраструктуры в виде труб.

Музей московской энергосистемы

Электростанцию между Раушской набережной и Садовнической улицей заложили в июне 1896 года. По одной из версий, её проект разработали архитектор Н.П. Басин и инженер А.И. Колосов. Другая гласит, что проект составлен фирмой «Сименс и Гальске» в Шарлоттенбурге, а Н.П. Басин придумал, как будет выглядеть фасад станции.

К 1 ноября 1896-го собрали заявки от абонентов будущей станции. Подключить должны были 23 435 лампочек. ГЭС, получившую имя Раушская, запустили 28 ноября 1897 года. Её система водоснабжения стала грандиозной: в час подавалось до 30 тысяч тонн воды. Это было вдвое больше, чем во всех московских водопроводах.

В 1907-м на ГЭС достроили новый машинный зал и котельную, территория станции выросла, а кабельная сеть охватила окраины Москвы и проникла в фабричные районы. В следующем году Раушская станция пережила одно из самых сильных наводнений в истории города. Залило все залы, обмотка генераторов была подмочена, а в аккумуляторном помещении взорвался пол и хлынул такой поток воды, что насосы не справились. На Пасху Москва была погружена во мрак, на второй день праздника осветили Тверскую улицу и три театра, а через неделю вся станция заработала. После этого построили новую насосную станцию, а о стихийном бедствии и сегодня напоминает табличка уровня весенних вод 1908 года на стене у входа на ГЭС-1.

Сильное наводнение помешало работе станции, а вот во время войны она не останавливалась ни разу. Над работающим оборудованием устанавливали металлические укрытия, трубы закрывали фанерой, маскировали их под деревья. Отводной канал превратился в улицу.

278 работников станции ушли на фронт, 16 — в народное ополчение, двое воевали в партизанских отрядах. 48 человек пали смертью храбрых. Их имена высечены на мемориальной табличке во внутреннем дворике ГЭС-1, где сохранилось и изображение профиля Ленина с подписью «Мы придём к победе коммунистического труда».

Эти же фамилии есть и в импровизированной экспозиции, посвящённой истории ГЭС-1. «В этом году нашей станции исполняется 120 лет. Здесь сотрудники собрали небольшую выставку из экспонатов и документов, которые удалось найти в архивах», — говорит Алексей Шувалов. В небольшой комнате собраны фотографии, воспоминания, документы, в том числе приглашения на открытие станции и меню праздничного обеда, а также элемент декоративного оформления торца крыши, лампы, потенциометр постоянного тока 1960-х годов и другие экспонаты.