Для чего нужна градирня и принцип её работы. На примере Благовещенской ТЭЦ June 14th, 2016
В 2014 году я первый раз побывал на ТЭЦ, посмотрел всё изнутри и досконально изучил принцип работы данного типа электростанции. По итогам той поездки я написал пост - . Что же такое градирни? Это то, с чем у любого нормального человека ассоциируется ТЭЦ, но это лишь верхушка айсберга. Самое время сорвать покровы и разобраться с этой нехитрой конструкцией. Мне повезло, я смог посмотреть на процесс строительства новой градирни и побывать внутри действующей конструкции.
02. Посмотрите какая красота! Такое ощущение, что это кадр из какого-то фантастического фильма, но нет, это я снял внутри самой охлаждающей башни, огромного холодильника, или если называть вещи своими именами, обычной градирни каких по всей стране понастроено великое множество.
Для начала давайте обратимся к простым формулировкам, а потом попробуем их расшифровать:
Градирни - это специальные устройства для охлаждения большого количества воды посредством направленного потока воздуха. Также их называют охладительными башнями - это более понятно звучит.Башенная градирня – это одно из наиболее эффективных устройств для охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Высокая башня создает ту самую тягу воздуха, которая необходима для эффективного охлаждения циркулирующей воды. Вытяжные башни служат для создания естественной тяги благодаря разности удельных весов воздуха, поступающего в градирню, и нагретого воздуха, выходящего из градирни. Под оросителем располагается водосборный резервуар. Вода подается в водораспределительное устройство по размещаемым в центре градирни стоякам. Благодаря высокой башне одна часть испарений возвращается в цикл, а другая – уносится ветром. Из-за этого в округе не образуется сырости, тумана и обледенений в зимнее время, хотя возможно появление льда вокруг оросительных устройств.
03.
Вода на электростанциях нужна для охлаждения технических узлов и агрегатов. В процессе охлаждения она нагревается и при этом она движется по замкнутому контуру, иначе говоря по кругу. Так вот, в эту цепь встраивают градирню, которая и охлаждает воду. Если рядом с электростанцией есть озеро или водоём, то вода для охлаждения берётся оттуда и соответственно градирню в таком случае строить необязательно. Важно отметить, что существует несколько видов градирен, но мы сейчас говорим о самой распространённой - градирне башенного типа. Помимо этого, существуют ещё башенные и вентиляторные градирни, у всех есть, как и свои плюсы, так и свои минусы.
Первую башенную градирню в нынешнем её виде построили в 1918г. в Нидерландах в городе Херлен. Её изобрел профессор машиностроения и директор голландских государственных шахт Фредерик ван Итерсон. Ему удалось создать максимально эффективную охлаждающую конструкцию, как в технологическом, так и в экономическом отношениях. До этого градирни не имели постоянной формы.
04.
Как происходит процесс охлаждения воды
Градирня в виде башни относится к испарительному типу градирен, внутри конструкции происходит передача тепла от жидкости атмосферному воздуху при поверхностном испарении при непосредственном контакте сред. Башенная градирня представляет собой конструкцию, в которой из-за разности давлений внутри и снаружи башни создается естественная тяга. В нижней ее части расположены технологические элементы - система водораспределения, ороситель, водоуловитель. Башенные градирни могут отличаться друг от друга формой, размерами, отдельными технологическими решениями, но в основе лежит один и тот же принцип работы.
Горячая вода из водораспределительной системы при помощи сопел разбрызгивается по всей площади орошения. Вода, попавшая на оросительное устройство, образует на его поверхности тонкую пленку или дробится на очень мелкие капли. На всей получившейся поверхности происходит процесс испарения, за счет чего и понижается температура оборотной воды. А благодаря тяге, создаваемой за счет перепада высот, насыщенная теплыми парами капельно-воздушная смесь отводится из градирни.
Если в двух словах - вода падает вниз, а воздух, который идёт вверх наперекор воде охлаждает жидкость, вот так всё просто и легко.
05. Из-за постоянного испарения внутри градирни всегда стоит туман.
06.
07. Вот так происходит процесс орошения горячей воды.
08. Мы уже разобрались, что вода стекает вниз, выглядит это так словно идёт дождь! Если подойти к градирне поближе, то можно самому посмотреть, как это выглядит со стороны.
09.
09. Посмотрите на основание градирни и обратите внимание на трубы, идущие из-под земли, по ним вода поступает в градирню, и по ним же уходит в систему. А ещё в самом внизу можно увидеть, как бы "распахнутые окна" градирни, через эти отверстия воздух нагнетается в башню, они кстати регулируются. Представьте себе жалюзи, тут действует примерно аналогичный принцип.
10. Поближе.
11. Вот тут очень хорошо видны все элементы основания градирни.
12. Ещё несколько атмосферных фотографий, на закуску!
13.
14. Вот так выглядит основание строящейся градирни.
Интересный факт!
Во время Второй мировой войны правительство Великобритании для защиты собственных электростанций от возможных ударов немецких войск камуфлировало градирни и стоящие рядом объекты под обычные городские поселения. На стены башен наносились рисунки домов и деревьев, чтобы заметные издалека стратегически важные объекты не были заметны.
15. Я напишу ещё один пост, посвящённый Благовещенской ТЭЦ, он будет посвящён строительству второй очереди электростанции.
Вот здесь очень интересная попсовая статья про различные градирни мира -
March 23rd, 2013
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.
Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара.
Первая тепловая электростанция была построена в Нью-Йорке на Перл-Стрит (Манхэттен) в 1882 году. Родиной первой российской тепловой станции, спустя год, стал Санкт-Петербург. Как это ни странно, но даже в наш век высоких технологий ТЭС так и не нашлось полноценной замены: их доля в мировой энергетике составляет более 60 %.
И этому есть простое объяснение, в котором заключены достоинства и недостатки тепловой энергетики. Ее «кровь» — органическое топливо – уголь, мазут, горючие сланцы, торф и природный газ по-прежнему относительно доступны, а их запасы достаточно велики.
Большим минусом является то, что продукты сжигания топлива причиняют серьезный вред окружающей среде. Да и природная кладовая однажды окончательно истощится, и тысячи ТЭС превратятся в ржавеющие «памятники» нашей цивилизации.
Принцип работы
Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.
Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.
Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.
Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО 2 , которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел.
Теплоснабжение
Вторая, не менее важная функция ТЭЦ – обеспечение горячей водой (паром), предназначенной для систем центрального отопления близлежащих населенных пунктов и бытового использования. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и 120 градусов зимой, после чего сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и далее по системе тепломагистралей поступает к потребителям. Запасы воды на ТЭЦ постоянно пополняются.
Как работают ТЭС на газе
По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.
Новые технологии сжигания угля
КПД современных ТЭЦ ограничен 34 %. Абсолютное большинство тепловых электростанций до сих пор работают на угле, что объясняется весьма просто — запасы угля на Земле по-прежнему громадны, поэтому доля ТЭС в общем объеме выработанной электроэнергии составляет около 25 %.
Процесс сжигания угля многие десятилетия остается практически неизменным. Однако и сюда пришли новые технологии.
Особенность данного метода состоит в том, что вместо воздуха в качестве окислителя при сжигании угольной пыли используется выделенный из воздуха чистый кислород. В результате, из дымовых газов удаляется вредная примесь – NОx. Остальные вредные примеси отфильтровываются в процессе нескольких ступеней очистки. Оставшийся на выходе СО 2 закачивается в емкости под большим давлением и подлежит захоронению на глубине до 1 км.
Метод «oxyfuel capture»
Здесь также при сжигании угля в качестве окислителя используется чистый кислород. Только в отличие от предыдущего метода в момент сгорания образуется пар, приводящий турбину во вращение. Затем из дымовых газов удаляются зола и оксиды серы, производится охлаждение и конденсация. Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.
Метод «pre-combustion»
Уголь сжигается в «обычном» режиме – в котле в смеси с воздухом. После этого удаляется зола и SO 2 – оксид серы. Далее происходит удаление СО 2 с помощью специального жидкого абсорбента, после чего он утилизируется путем захоронения.
Пятерка самых мощных теплоэлектростанций мира
Первенство принадлежит китайской ТЭС Tuoketuo мощностью 6600 МВт (5 эн/бл. х 1200 МВт), занимающей площадь 2,5 кв. км. За ней следует ее «соотечественница» — Тайчжунская ТЭС мощностью 5824 МВт. Тройку лидеров замыкает крупнейшая в России Сургутская ГРЭС-2 – 5597,1 МВт. На четвертом месте польская Белхатувская ТЭС – 5354 МВт, и пятая – Futtsu CCGT Power Plant (Япония) – газовая ТЭС мощностью 5040 МВт.
Сто лет не заглядывал. Ну вы и понаписали про трубы)))
Кому надо скажу как теплоэнергетик.
На электростанции (ТЭЦ) лазать не советую, особенно в Мск. Это режимный объект стратегического значения. Там обычно серьезная охрана + технические средства охраны, всякие видео и сигнализации. Могут припаять вплоть до терроризма, в зависимости от степени долпоепизма полиции и службы безопасности (в Мосэнерго, сиречь газпроме вас СБ запрессует думаю конкретно). Котельные в этом смысле безопаснее.
"дым свистит" потому что устье трубы подбирается исходя из расчетного расхода газа и высоты трубы по условиям рассеивания (это чтоб не нарушать ПДК вредных вещество на границе санитарно-защитной зоны) и в нормальных условиях работы газы выходят с высокой скоротью на достаточно большую высоту. Если дым "садится" на оголовок трубы - то это большая редкость и ненормально.
Дымовые газы горячие, в зависимости от виды сжигаемого топлива и степени "убитости" котла (точнее от количества присосов в газовоздушный тракт холодного воздуха) тепмература уходящих газов лежит в пределе 100-200 гр. Цельсия.
Дымовые газы - это смесь различных газов образующихся при сжигании топлива + неполностью сгоревшие частицы или полностью выгоревшие (зола, сажа). Наиболее типичные и достаточно вредные - оксиды азота, СО, оксиды серы, а также водяной пар - он безвреден. Оксиды азота есть при любом топливе. Оксиды серы - при сжигании природного газа нет, максимум при сжигании мазута, уголь зависит от концентрации серы в угле. Т.ч. дышать не советую. Достаточно держаться на расстоянии от устья и немного ниже, обычно площадка обслуживания на больших трубах так и расположена. В больших трубах обычно вентилируемый зазор между несущей обечайкой и футеровкой, т.ч. еще и воздух будет выходить по периметру оголовка трубы.
Трубы котельных выше 120 м не бывают - это максимальный стандарт для них. Максимальная высота труб крупных ТЭС - до 330-360 м. В москве трубы ТЭЦ не более 200м. Часть труб на московских ТЭЦ многоствольные - 3-4 металлических ствола внутри бетонной обечайки 10-15м метров диаметром, внутри лестницы, площадки, грузовой лифт (например ТЭЦ-26 в Бирюлево).
Бывают трубы в аварийном состоянии, с трещинами... обычно их стараются не эксплуатировать. Риск залаза на заброшенную трубу больше, т.к. никто не следит за состоянием оболочки и креплением площадок и скоб/лестниц.
П.С. что там у вас в градирне гореть должно? на фото полуразобраный пояс орошения, из асбоцементных листов судя по фотке. Хотя при ремонтах градирни иногда сгорают от раздобайства рабочих использующих сварку. На ТЭЦ-11 (м. Авимоторная) лет 10 назад спалили градирню с обшивой из алюминиевых сплавов и деревянным оросителем.
Каждый человек хоть раз в жизни видел тепловые электростанции (ТЭЦ). Это большие заводы по выработке электроэнергии с трубами. Обычно на ТЭЦ трубы двух видов: дымовые - высокие и «стройные» и огромные охладительные башни - более низкие и «толстые». Последние не несут вред окружающей среде. По сути они - увлажнители воздуха, только размером с 12-этажный дом.
В этот раз мне удалось побывать внутри и на действующей башенной градирне на Карагандинской ТЭЦ-3.
Здесь используется несколько градирен. Для изучения мы выбрали самую большую, высота которой 78 метров.
Взгляд внутрь. На фото можно найти Дмитрия и сопоставить масштабы:
Обычно охлаждающие башни или градирни (анг. cooling towers) используют там, где нет возможности использовать для охлаждения большие водоемы или озера.
Вид на саму станцию и соседнюю градирню:
При испарении 1 % воды, температура оставшейся массы понижается на 5,5 градусов Цельсия.
Вентиляторные градирни - они намного меньше, но коэффициент полезности у них больше:
Не смотря на высоту градирни, снимать с неё что-либо кроме станции нечего. Ну разве что теплицы, которые расположены неподалеку:
Выращивают огурцы и помидоры:
Переместимся под градирню, где идет постоянный тропический ливень:
Зимой в этом месте намного красивее, когда образуются наледи:
Процесс охлаждения воды происходит за счет испарения ее части воды при стекании каплями по специальному оросителю, а в противоположном направлении подаётся поток воздуха. Проще говоря, вода льется вниз, а воздух идет вверх, испаряя и охлаждая воду.
Ну и самое интересное - внутри. Я всегда мечтал попасть внутрь действующей градирни. Внутри стоит непроглядный туман. Камера запотевает почти мгновенно, одежда промокает тоже, но чуть медленнее:
Распылители:
Интересный факт: самая большая градирня в мире находится на АЭС Исар II в Германии. Она охлаждает 216 000 кубометров воды в час. Ее высота 165 м и основной диаметр 153 м.
