Теплоэлектроцентраль

Теплоелектроцентраль (ТЕЦ), теплова електростанція, що виробляє не лише електричну енергію, але і тепло, що відпускається споживачам у вигляді пари і гарячої води. Використання в практичних цілях відпрацьованого тепла двигунів, що обертають електричні генератори, є відмітною особливістю ТЕЦ(теплоелектроцентраль) і носить назву теплофікація .Комбіноване виробництво енергії двох видів сприяє економнішому використанню палива в порівнянні з роздільним виробленням електроенергії на конденсаційних електростанціях (у СРСР — ГРЕС(державна районна електростанція)) і тепловій енергії на місцевих котельних установках . Заміна місцевих котельних, що нераціонально використовують паливо і міст, що забруднюють атмосферу, і селищ, централізованою системою теплопостачання сприяє не лише значній економії палива, але і підвищенню чистоти повітряного басейну, поліпшенню санітарного стану населених місць.

Вихідне джерело  енергії на ТЕЦ(теплоелектроцентраль) — органічне паливо (на паротурбінних і газотурбінних ТЕЦ(теплоелектроцентраль)) або ядерне паливо (на планованих атомних ТЕЦ(теплоелектроцентраль)). Переважне поширення мають (1976) паротурбінні ТЕЦ(теплоелектроцентраль) на органічному паливі ( мал. 1 ), що є поряд з конденсаційними електростанціями основним виглядом теплових паротурбінних електростанцій (ТПЕС). Розрізняють ТЕЦ(теплоелектроцентраль) промислового типа — для постачання теплом промислових підприємств, і опалювального типа — для опалювання житлових і суспільних будівель, а також для постачання їх гарячою водою. Тепло від промислових ТЕЦ(теплоелектроцентраль) передається на відстань до декількох км. (переважно у вигляді тепла пари), від отопітельних — на відстань до 20—30 км. (у вигляді тепла гарячої води).  

 Основне устаткування  паротурбінних ТЕЦ(теплоелектроцентраль) — турбоагрегати, що перетворюють енергію робочої речовини (пара) в електричну енергію, і котлоагрегати, що виробляють пару для турбін. До складу турбоагрегату входятьпарова турбіна і синхронний генератор . Парові турбіни, використовувані на ТЕЦ(теплоелектроцентраль), називаютьсятурбінами теплофікацій (ТТ). Серед них розрізняють ТТ: з протіводавленієм, зазвичай рівним 0,7—1,5 Мн/м-кодом ²(встановлюються на ТЕЦ(теплоелектроцентраль), що забезпечують пором промислові підприємства); з конденсацією і відборами пара під тиском 0,7— 1,5 Мн/м-коду ² (для промислових споживачів) і 0,05—0,25 Мн / м-коду ² (для комунально-побутових споживачів); з конденсацією і відбором пари (отопітельним) під тиском 0,05—0,25 Мн/м-код ² . 

 Відпрацьоване  тепло ТТ з протіводавленієм можна використовувати повністю. Проте електрична потужність, що розвивається такими турбінами, залежить безпосередньо від величини теплового навантаження, і за відсутності останньої (як це, наприклад, буває в літній час на опалювальних ТЕЦ(теплоелектроцентраль)) вони не виробляють електричної потужності. Тому ТТ з протіводавленієм застосовують лише за наявності досить рівномірного теплового навантаження, забезпеченого на весь час дії ТЕЦ(теплоелектроцентраль) (тобто переважно на промислових ТЕЦ(теплоелектроцентраль)).  

 У ТТ з конденсацією і відбором пари для постачання теплом споживачів використовується лише пара відборів, а тепло конденсаційного потоку пари віддається в конденсаторі воді, що охолоджує, і втрачається. Для скорочення втрат тепла такі ТТ велику частину часу повинні працювати по «тепловому» графіку, тобто з мінімальним «вентиляційним» пропуском пари в конденсатор. У СРСР розроблені і будуються ТТ з конденсацією і відбором пари, в яких використання тепла конденсації передбачене: такі ТТ в умовах достатньої теплового навантаження можуть працювати як ТТ з протіводавленієм. ТТ з конденсацією і відбором пари набули на ТЕЦ(теплоелектроцентраль) переважного поширення як універсальні по можливих режимах роботи. Їх використання дозволяє регулювати теплове і електричне навантаження практично незалежно; у окремому випадку, при знижених теплових навантаженнях або при їх відсутності, ТЕЦ(теплоелектроцентраль) може працювати по «електричному» графіку, з необхідною, повною або майже повною електричною потужністю. 

 Електричну потужність  турбоагрегатів (На відміну від  конденсаційних) теплофікацій вибирають  переважно не за заданою шкалою  потужностей, а по кількості  що витрачається ними свіжої пари. Тому в СРСР крупні турбоагрегати теплофікацій уніфіковані саме по цьому параметру. Так, турбоагрегати Р-100 з протіводавленієм, ПТ-135 з промисловими і опалювальними відборами і Т-175 з опалювальним відбором мають однакову витрату свіжої пари (близько 750 т/ч ) , але різну електричну потужність (відповідно 100, 135 і 175 Мвт ) . Котлоагрегати, що виробляють пару для таких турбін, мають однакову продуктивність (близько 800 т/ч ) . Така уніфікація дозволяє використовувати на одній ТЕЦ(теплоелектроцентраль) турбоагрегати різних типів з однаковим тепловим устаткуванням казанів і турбін. У СРСР уніфікуються також котлоагрегати, використовувані для роботи на ТПЕС різного призначення. Так, котлоагрегати продуктивністю по парі 1000 т/чвикористовують для постачання парою як конденсаційних турбін на 300 Мвт, так і найбільших в світі ТТ на 250 Мвт. 

 Тиск свіжої пари на ТЕЦ(теплоелектроцентраль) прийнятий в СРСР рівним ~ 13—14 Мн/м-код ² (переважно) і ~ 24—25 Мн/м-код ² (на найбільш крупних енергоблоках теплофікацій — потужністю 250 Мвт ) . На ТЕЦ(теплоелектроцентраль) з тиском пари 13—14 Мн/м-кодом ² , на відміну від ГРЕС(державна районна електростанція), відсутній проміжний перегрів пари, оскільки на таких ТЕЦ(теплоелектроцентраль) він не дає настільки істотних технічних і економічних переваг, як на ГРЕС(державна районна електростанція). Енергоблоки потужністю 250 Мвт на ТЕЦ(теплоелектроцентраль) з опалювальним навантаженням виконують з проміжним перегрівом пари. 

 Теплове навантаження  на опалювальних ТЕЦ(теплоелектроцентраль) нерівномірне протягом року. В цілях зниження витрат на основне енергетичне устаткування частина тепла (40—50%) в періоди підвищеного навантаження подається споживачам від пікових водогрейних казанів . Доля тепла що відпускається основним енергетичним устаткуванням при найбільшому навантаженні, визначає величину коефіцієнта теплофікації ТЕЦ(теплоелектроцентраль) (зазвичай рівного 0,5—0,6). Подібним же чином можна покривати списи теплового (паровий) промислового навантаження (близько 10—20% від максимальної) піковими паровими казанами невисокого тиску. Відпустка тепла може здійснюватися за двома схемами ( мал. 2 ). При відкритій схемі пар від турбін прямує безпосередньо до споживачів. При закритій схемі тепло до теплоносія (парі, воді), що транспортується до споживачів, підводиться через теплообмінники (паропаровиє і пароводяні). Вибір схеми визначається значною мірою водним режимом ТЕЦ(теплоелектроцентраль). 

 На ТЕЦ(теплоелектроцентраль) використовують тверде, рідке або газоподібне паливо. Унаслідок більшої близькості ТЕЦ(теплоелектроцентраль) до населених місць на них ширше (в порівнянні з ГРЕС(державна районна електростанція)) використовують коштовніше, менше забруднююче атмосферу твердими викидами паливо — мазут і газ.(газета) Для захисту повітряного басейну від забруднення твердими частками використовують (як і на ГРЕС(державна районна електростанція)) золоуловлювачі (див. Газів очищення ) , для розсіювання в атмосфері твердих часток, оксидів сірки і азоту споруджують димарі заввишки до 200—250 м. ТЕЦ(теплоелектроцентраль), що споруджуються поблизу споживачів тепла, зазвичай отстоят від джерел водопостачання на значній відстані. Тому на більшості ТЕЦ(теплоелектроцентраль) застосовують оборотну систему водопостачання з штучними охолоджувачами — градірнямі . Прямоточне водопостачання на ТЕЦ(теплоелектроцентраль) зустрічається рідко. 

 На газотурбінних  ТЕЦ(теплоелектроцентраль) як привід електричних генераторів використовують газові турбіни .Теплопостачання споживачів здійснюється за рахунок тепла, що відбирається при охолоджуванні повітря, що стискується компресорами газотурбінної установки, і тепла газів, відпрацьованих в турбіні. У якості ТЕЦ(теплоелектроцентраль) можуть працювати також парогазовиє електростанції (оснащені паротурбінними і газотурбінними агрегатами) і атомні електростанції . 

 Найбільшого  поширення ТЕЦ(теплоелектроцентраль) набули в СРСР. Перші теплопроводи були прокладені від електростанцій Ленінграда і Москви (1924, 1928). З 30-х рр. почалося проектування і будівництво ТЕЦ(теплоелектроцентраль) потужністю 100—200 Мвт. До кінця 1940 потужність всіх ТЕЦ(теплоелектроцентраль), що діють, досягла 2 Гвт, річна відпустка тепла — 10 ⁸ Гдж, а протяжність теплових мереж — 650 км. В середині 70-х рр. сумарна електрична потужність ТЕЦ(теплоелектроцентраль) складає близько 60 Гвт (при загальній потужності електростанцій ~ 220 і теплових електростанцій ~ 180 Гвт ) . Річне вироблення електроенергії на ТЕЦ(теплоелектроцентраль) досягає 330 млрд.квт×ч, відпустка тепла — 4×10 ⁹ Гдж; потужність окремих нових ТЕЦ(теплоелектроцентраль) — 1,5—1,6 Гвт при годинній відпустці тепла до (1,6—2,0)×10 ⁴ Гдж; питоме вироблення електроенергії при відпустці 1 Гдж тепла — 150—160 квт×ч.Питома витрата умовного палива на виробництво 1 квт×ч електроенергії складає в середньому 290 г (тоді як на ГРЕС(державна районна електростанція) — 370 г ) ; найменша середньорічна питома витрата умовного палива на ТЕЦ(теплоелектроцентраль) близько 200 г/квт×ч (на кращих ГРЕС(державна районна електростанція) — близько 300 г/квт×ч ) . Такий знижений (в порівнянні з ГРЕС(державна районна електростанція)) питома витрата палива пояснюється комбінованим виробництвом енергії двох видів з використанням тепла відпрацьованої пари. У СРСР ТЕЦ(теплоелектроцентраль) дають економію до 25 млн. т умовного палива в рік (~ 11% всього палива, що йде на виробництво електроенергії).  

 ТЕЦ(теплоелектроцентраль) — основна виробнича ланка в системі централізованого теплопостачання. Будівництво ТЕЦ(теплоелектроцентраль) — один з основних напрямів розвитку енергетичного господарства в СРСР і ін. соціалістичних країнах. У капіталістичних країнах ТЕЦ(теплоелектроцентраль) мають обмежене поширення (в основному промислові ТЕЦ(теплоелектроцентраль)).   

Літ.: Соколів Е. Я., Теплофікація і теплові мережі, М., 1975; Рижкин Ст Я., Теплові електричні станції, М., 1976. 

 Ст Я. Рижкин.