Открыть главное меню

Энергоблок

Энергоблок с реактором PWR АЭС Библис

Энергоблок — почти автономная часть атомной или неядерной тепловой электрической станции, представляющая собой технологический комплекс для производства электроэнергии, включающий различное оборудование, например, паровой котёл или ядерный реактор, турбину, турбогенератор, повышающий трансформатор, вспомогательное тепломеханическое и электрическое оборудование, паропроводы и трубопроводы питательной воды и другое.

Компоновку электростанции из энергоблоков называют блочной, проектные решения для осуществления такой компоновки называют блокировкой. Основная её необходимость заключается в выборе тепловой схемы электростанции.

У блочных электростанций отсутствуют связи между различными паротурбинными установками в её составе. Принцип блочности распространяется как на тепловую и электрическую схемы электростанции, так и на строительную её часть.

Блочная компоновка имеет ряд явных преимуществ перед неблочной, — последняя применяется обычно лишь для неядерных ТЭС, у которых отсутствует промежуточный перегрев пара. АЭС всегда строят блочными[1][2][3][4].

Особенности блочных станцийПравить

 
Два современных энергоблока угольной ТЭС Липпендорф в Германии.
 
Шесть энергоблоков украинской Запорожской АЭС.

Неядерные тепловые электростанции по типу тепловой схемы разделяются на блочные и неблочные (секционные, централизованные, секционно-централизованные). Все атомные электростанции блочные.

При блочной схеме всё основное и вспомогательное оборудование различных паротурбинных установок в составе станции не имеет технологических связей между собой. Общими являются лишь вспомогательные линии, служащие для пусковых операций, подвода добавочной воды и других целей. При неблочной схеме (ТЭС с поперечными связями) пар от всех паровых котлов поступает в общий паропровод, а из неё распределяется по турбинам, таким образом можно использовать пар от всех котлов для питания любой турбины. Линии, по которым питательная вода подаётся в котлы, также имеют поперечные связи.

Блочные ТЭС дешевле неблочных, так как при такой компоновке упрощается схема трубопроводов и сокращается количество арматуры. Также упрощается управление отдельными агрегатами, облегчается автоматизация технологических процессов. При этом во время эксплуатации работа одного блока не сказывается на других. При расширении электростанции последующие блоки могут иметь другую мощность и технологические параметры, что даёт возможность со временем устанавливать на расширяемой станции более мощное оборудование на более высоких параметрах и повышать таким образом технико-экономические параметры станции. При этом наладка и освоение нового оборудование не будет влиять на работу уже эксплуатируемых энергоблоков.

Блокировку также применяют в целях сокращения генерального плана и протяжённости инженерных коммуникаций. Для этого основные и вспомогательные здания и сооружения максимально плотно (по технологической возможности) компонуют в отдельные крупные здания. Таким образом увеличивается плотность застройки промышленной площадки и, как следствие, повышает коэффициент использования территории и сокращается количество оборудования, и снижаются в нём энергетические потери. Блокирование сооружений также значительно улучшает условия для эксплуатационного обслуживания.

Однако для нормальной эксплуатации блочных ТЭС надёжность их оборудования должна быть значительно выше, чем на неблочных, так как в блоках нет резервных котлов. На блочных ТЭС нельзя использовать так называемый «скрытый резерв», который широко используется на неблочных (при превышении возможной производительности котла над необходимым для данной турбины расходом, часть пара перепускается на другую)[1][2][5][6].

ПрименениеПравить

Для паротурбинных установок с промежуточным перегревом пара блочная схема является почти единственно возможной, так как неблочная в этом случае чрезвычайно усложнится.

Промежуточный перегрев пара используется обычно на крупных конденсационных электростанциях с начальным давлением пара свыше 12,7 МПа (127 атмосфер) и теплоэлектроцентралях с начальным давлением 23,5 МПа, такие станции строятся блочными. Также строятся блочными все АЭС.

Тепловые электростанции без регулируемых отборов пара с начальным давлением менее 8,8 МПа и с регулируемыми отборами пара при начальном давлении менее 12,7 МПа работают по циклам без промежуточного перегрева пара, такие станции обычно строят неблочными[1][7].

Моноблоки и дубль-блокиПравить

Если паровой котёл энергоблока ТЭС снабжает паром одну турбину, его называют моноблоком. В случае снабжения турбины паром от двух котлов — дубль-блоком. Схема с дубль-блоками даёт некоторое повышение возможности аварийного резервирования. На раннем этапе развития теплоэнергетики чаще строились дубль-блоки, однако такая схема не оправдала себя экономически и в настоящее время почти не используется, современные энергоблоки ТЭС, несмотря на большую мощность, строят моноблочными[8][9].

На АЭС сдвоенные энергоблоки также применяются — большинство АЭС с реакторами ВВЭР-440 имели общее сооружение на два реактора, однако они имели сдвоенность лишь в строительной части, тепловая и электрические схемы таких установок являются моноблочными. Так как создать мощный реактор для параметров, применяющихся на АЭС, значительно проще, чем турбину, в блоке с одним реактором на многих АЭС, строившихся на раннем этапе развития ядерной энергетики, работали 2-3 турбины. Современные энергоблоки АЭС строят моноблочными с одной турбиной[1][5].

Автоматизация энергетических блоковПравить

Главной задачей регулирования энергоблока является выработка заданного количества электроэнергии в соответствии с суточным графиком нагрузки при минимуме расхода топлива на выработанный киловатт-час или же достижение заданных показателей экономичности.

Основными регулирующими воздействиями блочной установки служат перемещения регулирующих органов подачи топлива, питательной воды котлов и регулирующих клапанов турбины основными регулируемыми величинами — активная электрическая мощность генератора  и частота вращения ротора турбины, соответствующая частоте сети.

Кроме того, энергоблок имеет технологическое множество промежуточных параметров, требующих непрерывной стабилизации для обеспечения его нормальной работы (температура пара по тракту, разрежение вверху топки, уровни воды в барабане, подогревателях, конденсаторе и др.).

Основной способ регулирования активной мощности турбогенератора основан на передаче воздействий по каналу  клапаны — мощность. Его реализуют перемещением регулирующих клапанов турбины под действием регулятора частоты вращения или электрического синхронизатора турбины Другой способ основан на передаче воздействий по каналу давление — мощность изменением начального давления пара перед турбиной. Регулирующим воздействием в этом случае служит изменение подачи топлива в топку. Этим же способом управляют блоком на скользящих параметрах пара при развороте от холостого хода до набора 50—70 % номинальной мощности.

Режимы работы энергоблоков и системы регулированияПравить

Анализ существующих графиков электрической нагрузки позволяет выделить две характерные составляющие: первая — постоянная (последовательность стабильных уровней), вторая — колебательная.

Постоянная составляющая поддается достаточно точному прогнозированию. Блоки, участвующие в ее покрытии, работают в так называемом базовом режиме. Колебательная составляющая обусловлена работой потребителей с быстроменяющейся нагрузкой и носит случайный характер Обеспечение последней является наиболее сложной задачей, выполнение которой падает на ТЭС и энергоблоки, действующие в регулирующем режиме.[10]

ПримечанияПравить

  1. 1 2 3 4 Л.С.Стерман, С.А.Тевлин, А.Т.Шарков. Тепловые и атомные электростанции / Под ред. Л.С.Стермана. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Энергоиздат, 1982. — С. 25—26. — 456 с.
  2. 1 2 Под общей редакцией чл.-корр.РАН Е.В. Аметистова. Том 1 по редакцией проф.А.Д.Трухния // Основы современной энергетики. В 2-х томах. — М.: Издательский дом МЭИ, 2008. — С. 36. — 472 с. — ISBN 978 5 383 00162 2.
  3. Котел-турбина блок — статья из Большой советской энциклопедии
  4. Блочная тепловая электростанция — статья из Большой советской энциклопедии
  5. 1 2 Л.М.Воронин. Особенности проектирования и сооружения АЭС. — М.: Атомиздат, 1980. — С. 67—76. — 192 с.
  6. И.П.Купцов, Ю.Р.Иоффе. Проектирование и строительство тепловых электростанций. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — С. 42. — 408 с.
  7. В.Д.Буров, Е.В.Дорохов, Д.П.Елизаров, В.Ф.Жидких, Е.Т.Ильин, Г.П.Киселев, В.М.Лавыгин, В.Д.Рожнатовский, А.С.Седлов, С.Г.Тишин, С.В.Цанев. Тепловые электрические станции / под ред. В.М.Лавыгина, А.С.Седлова, С.В.Цанева. — 3-е изд. — Издательский дом МЭИ, 2009. — С. 248. — 466 с. — ISBN 978 5 383 00404 3.
  8. А.Э.Гельтман, Д.М.Будняцкий, Л.Е.Апатовский. Блочные конденсационные электростанции большой мощности (параметры и тепловые схемы) / Под ред. А.Э.Гельтмана. — М.Л.: Энергия, 1964. — С. 53—55. — 404 с.
  9. В.Я.Рыжкин. Тепловые электрические станции / Под ред. В.Я.Гиршфельда. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — С. 12—13. — 328 с.
  10. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике: учебник для студентов вузов / Г.П. Плетнев. — 4-е изд., стереот. — М.: Издательский дом МЭИ, 2007. —с. 282 -286 - ISBN 978 5 903072859