Технологія виробництва електроенергії.

Хімічно підготовлена знесолена живильна вода подається живильним насосом з конденсатного тракту в паровий котел. У котлі за рахунок палива, що спалюється, ця вода перетворюється на пару. Пара перегрівається (нагрівається вище температури насичення) і направляється по трубопроводах у парову турбіну.

Розширюючись у напрямних і робочих лопатках турбіни, пара віддає свою внутрішню енергію, перетворюючи її в механічну для обертання ротора. Парова турбіна обертає жорстко з'єднаний з нею ротор генератора і останній виробляє електричну енергію.

Пара, пройшовши всі щаблі турбіни, надходить у конденсатор, де конденсується, віддаючи сховану теплоту паротворення охолодній воді.

У термодинамічному відношенні найбільша кількість тепла від палива, що спалюється, витрачається на процес переходу води з рідкого стану в газоподібне (тобто процес кипіння). На здійснення цього процесу витрачається близько 50% усього палива. Через те, що процес конденсації пари зворотний кипінню, втрати тепла в конденсаторі турбіни є найбільш значними і визначальними для економічної ефективності виробництва. На найбільш сучасних потужних конденсаційних енергоблоках питома витрата умовного палива на відпущену 1 кВтг електроенергії становить 315—350 г.

На відміну від конденсаційних електростанцій на теплоелектроцентралі є додаткове обладнання (теплообмінники) для виробництва теплової енергії. Відмінність теплової схеми наступне. У проточній частині турбіни (у зоні відносно низьких тисків: 1,0—2,0 кг/см2) є регульований відбір пари, що частково відпрацювала. З цього відбору значна частина пари направляється в теплообмінник для нагрівання мережевої води. Чим вище теплове навантаження, тим більша кількість пари направляється в цей опалювальний відбір для нагрівання мережевої води. Через те, що процес конденсації цієї пари відбувається в теплообміннику з мережевою водою, кількість пари, прямуючої в «хвостову» частину турбіни і далі, в конденсатор, пропорційно зменшується. Тому, незважаючи на деяке зниження виробітку електроенергії через відбір пари із проточної частини турбіни, внаслідок зменшення безповоротних втрат тепла в конденсаторі турбіни техніко-економічні показники електростанції істотно поліпшуються. Так, питома витрата умовного палива на відпуск 1 кВтг електроенергії для енергоблоку №3 ВАТ «Харківська ТЕЦ-5» становить 215 г (при номінальному тепловому й електричному навантаженні), питома витрата умовного палива на відпустку 1 Гкал теплової енергії становить 140 кг. Для порівняння: питома витрата умовного палива на відпустку 1 Гкал тепла у водогрійних котлах становить 152—155 кг.

На ВАТ «Харківська ТЕЦ-5» установлені три теплофікаційних енергоблоки (два — з паровими котлами ТГМЕ-464 і турбінами Т-100/120-130 й один з паровим котлом ТГМП-344А и турбіною Т-250/300-240) і чотири пікових водогрійних котли типу ПТВМ-180.

Основне нагрівання циркулюючої по контуру мережевої води здійснюється в підігрівниках мережевої води (ПМВ). Покриття піків теплового навантаження (при необхідності збільшення температури «прямої» мережевої води вище 105 °С здійснюється шляхом нагрівання мережевої води в пікових водогрійних котлах.

На кожному енергоблоці встановлене по двох ПМВ — верхній (ПМВ-2) і нижній (ПМВ-1), що живляться, відповідно, від верхнього та нижнього відбору пари з проточної частини турбіни.

Відбір пари з турбіни здійснюється з так званих регульованих відборів. Регульовані відбори пари (на блоках № 1 та № 2 — це IV й VII відбори, на блоці № 3 — VII й VIII відбори) розташовані в циліндрах середнього тиску (ЦСТ) турбін. Для регулювання тиску пари в цих відборах за ними, тобто на вході пари в циліндр низького тиску (ЦНТ), установлена поворотна діафрагма.

Мережева вода зі зворотної магістралі насосами мережевої води першого підйому подається в головний корпус на теплофікаційну установку (ПМВ) енергоблоків. Після ПМВ нагріта до заданої температури вода подається з головного корпуса на мережеві насоси другого підйому, які перекачують її із заданим диспетчером теплових мереж тиском безпосередньо в «прямий» магістральний трубопровід теплових мереж або через пікові водогрійні котли в «пряму» тепломагістраль.

Технологія виробництва теплової енергії.

Пара з котла надходить у турбіну, де він розширюється, спрацьовуючи свою внутрішню енергію (тиск і температуру) на робочих лопатках ЦВТ і ЦСТ турбіни. Після часткового розширення, частина пари з ЦСТ відводиться в ПМВ-2, де, конденсуючись, пара передає свою сховану теплоту паротворення циркулюючої по трубках ПМВ-2 мережевій воді. Інший потік пари, розширюючись ще на одному щаблі ЦСТ турбіни, надходить у зону відбору пари до ПМВ-1.

Пара на ПМВ-1 відбирається після ЦСТ перед входом його в ЦНТ. Конденсуючись на трубках ПМВ-1, пара підігріває мережеву воду. Інший обсяг пари, проходячи через паропропускні вікна поворотної діафрагми (ПД), направляється в ЦНТ, де, розширюючись на лопатках турбіни, віддає свою енергію для обертання ротора турбіни. Відпрацьована пара після ЦНТ направляється в конденсатор турбоустановки, де вона конденсується, віддаючи залишкову енергію циркулюючої по трубках конденсатора циркуляційній воді. Конденсатор турбіни працює при глибокому вакуумі (-0,92 — -0,98 атм). При цьому вакуумі температура пари становить 35—40 °С.

Для збільшення теплового навантаження ПД прикривається. При цьому її паропропускні вікна частково перекриваються, що зменшує пропуск пари в ЦНТ турбіни й збільшує витрату пари в «нижній» й «верхній» теплофікаційні відбори до ПМВ-1 і ПМВ-2.

Таким чином, тиск пари в опалювальних відборах росте, отже, росте й температура конденсації пари внаслідок чого температура мережевої води на виході з теплофікаційної установки збільшується.

При максимальному тепловому навантаженні (для блоків № 1 і № 2 максимальне теплове навантаження дорівнює 175 Гкал/г, для блоку №3 — 350 Гкал/г). ПД закривається до упору, повністю перекриваючи паропропускні вікна й тим самим, перекриваючи доступ пари в ЦНТ турбіни і повністю направляючи його в ПМВ-1, ПМВ-2.

Через відключення ЦНТ електрична потужність турбіни знижується й для її відновлення потрібне збільшення паропродуктивності котла шляхом збільшення подачі палива. При збільшенні паропродуктивності котла тиск пари в опалювальних відборах росте. Тому для втримання температури мережевої води на заданому значення ПД відкривається, частина пари пропускається в ЦНТ, тиск пари в опалювальних відборах зменшується до заданої величини, електрична потужність, вироблювана турбогенератором відновлюється. При необхідності зменшення теплового навантаження всі вищевказані дії виробляються у зворотному порядку.

Всі операції по зміні теплового й електричного навантаження автоматизовані. Оператор енергоблоку тільки задає необхідний режим роботи обладнання і стежить за роботою автоматики, що сама за допомогою електронно-гідравлічних систем виконує задану команду. Оператор втручається в роботу автоматики тільки при явних збоях або для точного корегування заданих параметрів.