Введение в теплоэнергетику

Во исполнение Постановления СНК СССР от 10 июня 1936 г. № 1013, приказа Народного комиссариата тяжелой промышленности (НКТП) от 13 сентября 1936 г. № 1325 распоряжением Главного управления энергетического хозяйства СССР (Главэнерго СССР) от 5 января 1937 г. № 10 было создано 1 января 1937г. районное управление «Дальзнерго». Системообразу-ющими электростанциями в этот период явились Ар-темовская ГРЭС (ныне Артемовская ТЭЦ) мощностью 24 МВт. Владивостокская ГРЭС № I (ныне Владивостокская ТЭЦ № 1) мощностью 11 МВт и Влади-востокская ГРЭС №2 («КЭТ») мощностью 6 МВт.

В 1937 г. в районное управление "Дальэнерго" вош-ли энергообъекты городов Хабаровска, Комсомольска-на-Амуре, Совгавани и Амурской области.

РУ «Дальэнерго», вступив в свои обязанности, приняло на себя функции, не свойственные Владивостокской ГРЭС № 1 и обременяющие ее. В первую очередь, оно приняло на себя диспетчерское управление работой электрических станций и сетей, объединенных в энергосистему.

Приказом от 7.04.1937 г. № 3 была организована самостоятельная  строительно-монтажная контора по строительству сетей и подстанций (СМК) с подчинением РУ «Дальэнерго».

Приказом по РУ «Дальэнерго» от 21.04.1937 г. .№5 при РУ был организован Отдел эксплуатации элект-росетей и подстанций – ОЭС «Дальэнсрго», который в соответствии с положением о нем, утвержденным РУ 5.05.1937 г., принял от Владивостокской ГРЭС № 1 все магистральные и распределительные сети.

На основании указаний Главэнерго НКТП РУ<. Дальэнерго" своим приказом № 89 от 11 мая 193* г. реорганизовало Отдел эксплуатации сетей и подстанций в Управление эксплуатацией сетей и подстанций – УЭС "Дальэнерго".

 

Этим же приказом в.и.о. директора УЭС был назначен Гребенкин  Петр Федорович, а в.и.о. главного инженера УЭС - Загоруйко А.П.

1 мая 1937 г. в составе  РУ «Дальэнерго» был организован  Отдел сбыта энергии, которому были переданы все абоненты ВГРЭС № 1.

1.1.1938 г. Отдел сбыта  энергии стал самостоятельным  предприятием Энергосбыт «Дальэнерго».

Первым управляющим  РУ «Дальэнерго» был Балашов Владимир Васильевич (26.02.1937 – 1.11.1937 гг.), бывший директор Владивостокской электростанции (1935 – 1937 гг.).

На посту управляющего его сменил Гребенкин Петр Федорович (3.11.1937-3.05.1938 гг.), бывший заведующий городской  электросетью (1932-3.11.1937 г.).

Балашова В.В. и Гребенкина П.Ф. необоснованно репрессировали без права переписки (смертный приговор), а затем посмертно реабилитировали из-за отсутствия состава преступления.

 

Козик Михаил Матвеевич  – управляющий РЭУ «Дальэнерго» (28.07.1953 - 8.09.1969 гг.)

 

Мемориальная доска  на административном здании ВТЭЦ-1

 

В последующие годы управляющими РУ «Дальэнерго» были:

15.02.1938-2.02.1941 гг. – Юренский  Петр Федорович;

5.04.1941-12.11.1946 гг. – Белов Николай  Семенович, в дальнейшем управляющий  «Кузбассэнерго» – Герой Социалистического Труда;

13.11.1946-11.05.1951 гг. – Прозоров Виктор Ефимович;

11.05.1951-28.07.1953 гг. – Хлебников  Дмитрий Михайлович;

28.07.1953-8.09.1969 гг. – Козик  Михаил Матвеевич;

8.09.1969-15.11.1976 гг. – Кленов  Валентин Михайлович;

15.11.1976-20.08.1996 гг. – Башаров  Юрий Дмитриевич;

20.08.1996-май 1999 гг. – Полищук Василий Степанович;

10.08.2000-август 2001 гг. –  Лихойда Юрий Иванович;

12.09.2001 г. по настоящее  время – Онищенко Олег Александрович.

Заметный след в развитии энергетики Советского Союза оставили выдающиеся инженеры и руководители энергетики Белов Николай Семенович и Козик Михаил Матвеевич. [2]

 

Календарь знаменательных дат «Дальэнерго» [2].

1918	Во  Владивостоке основан Дальневосточный  Политехнический Институт, в котором  была организована кафедра «Тепловой  Механики». На ее базе создана кафедра «Теоретической и общей теплотехники», выпускающая с 1930 года инженеров-механиков по теплотехнической специальности.
1936	Пущен первый турбогенератор Артемовской  ГРЭС 6 ноября им. С.М. Кирова мощностью 24 МВт. Артемовская ГРЭС включилась на параллельную работу с Владивостокской государственной электростанцией (ВГЭС-1) - образована энергосистема «Дальэнерго».
1937	Организовано  районное управление «Дальэнерго» для 1 января руководства строительством и эксплуатацией энергетического  хозяйства Дальнего Востока.
1937	В состав «Дальэнерго» вошли энергообъекты  городов Хабаровска, Комсомольска-на-Амуре, Советской Гавани и Амурской области.

1937	Организовано  предприятие «Отдел сбыта энергии 1 мая «Энергосбыт», которое с 1.01.38г. стало самостоятельным.
1938	Впервые на Дальнем Востоке введена в  работу линия электропередачи 110 кВ «Артемовская ГРЭС-Владивосток».
1938	Во  Владивостоке создано Управление электрических 11 мая сетей и подстанций «Дальэнерго» - УЭС «Дальэнерго», в настоящее  время – «Южные электрические сети»  – ЮЭС «Дальэнерго».
1939	Во  Владивостоке организована Государственная союзная 1 апреля строительно-монтажная контора «Дальэнергострой» для строительства тепловых электростанций, подстанций и линий электропередачи на Дальнем Востоке, которая 17 декабря 1939 года преобразована в Государственный трест по строительству и монтажу электростанций, подстанций И линий электропередачи «Дальэнергострой ».
1939	Создано Проектно-конструкторское бюро «Дальэнерго», 15 ноября на базе которого 1.06.66г. образовано Дальневосточное отделение (ДВО) института  «Энергосетьпроект». С 20.02.92г. отделение преобразовано в институт «Дольэнергосетьпроект», который с 1.10.92г. вошел в состав ОАО «Дальэнерго».
1944	В Дальневосточном  Политехническом Институте создан «Электротехнический факультет», на котором в 1947 году образована кафедра «Электрические станции».
1946	Введена в эксплуатацию ЛЭП 110 кВ «Артемовская ГРЭС-Уссурийск». Город Уссурийск  подключен к энергосистеме «Дальэнерго».
1954	На  Хабаровской ТЭЦ-1 впервые на Дальнем  Востоке (летом) введено в эксплуатацию оборудование высокого давления с турбогенератором 25 МВт.
1954	Введен  в работу первый турбогенератор на Партизанской 17 декабря ГРЭС и включена в работу ЛЭП 110 кВ «Артемовская ГРЭС-Находка-Портизанская ГРЭС». Партизанская ГРЭС включена в  сети энергосистемы «Дальэнерго».
1957	Образована  Хабаровская энергосистема и  из состава 19 июня РУ «Дальэнерго» вышли  энергетические объекты Хабаровского края. Амурской и Сахалинской областей.
1958	Создано предприятие «Дальэнергоремонт», которое 12 октября в 1992 году вошло в состав «Дальэнерго».
1960	На  Партизанской ГРЭС впервые на Дальнем  Востоке введен в эксплуатацию турбогенератор мощностью 100 МВт.
1961	Создано в п.Кавалерово предприятие «Восточный район 5 мая высоковольтных электрических  сетей и подстанций «Дальэнерго», в настоящее время Северные электрические сети - СЭС «Дальэнерго».
1961	Вошло в строй действующих первая на Дальнем Вестоке ЛЭП 220 кВ «Партизанская  ГРЭС-Чугуевка-Кенцухе».
1964	Созданы в Уссурийске Центральные электрические 5 февраля сети - ЦЭС «Дальэнерго».
1965, 25 февраля	Во  Владивостоке организовано предприятие  «Тепловые сети» – ПТС «Дальэнерго».
1965, 1 апреля	Организована  «Дирекция строящейся Приморской ГРЭС».
1965	Во  Владивостоке создано Дальневосточное  отделение треста ОРГРЭС (в настоящее время «Дальтехэнерго», которое 12.12.91 года вошло в состав «Дальэнерго»).
1966, 22 декабря	Ежегодный праздник «День Энергетика» установлен указом Президиума Верховного Совета СССР от 23 мая 1966 года в честь дня  открытия 22 декабря 1920 года Восьмого Всероссийского съезда Советов, одобрившего Государственный план электрификации России – план ГОЭЛРО.
1969, 22 ноября	Организован во Владивостоке Дальневосточный Энергетический Техникум, который в 1992 году вошел  в состав ОАО «Дальэнерго».
1970, 30 апреля	Выдал энергию первый агрегат Владивостокской ТЭЦ-2 мощностью 100 МВт.
1973, 6 ноября	В составе  «Дальэнерго» организовано специализированное ремонтное предприятие «Дальэнергоспецремонт».
1974, 15 января	Введен  в эксплуатацию первый энергоблок Приморской ГРЭС мощностью 110 МВт.
1974, 1 ноября	В Лесозаводске созданы Западные электрические  сети – ЗЭС «Дальэнерго».
1976	Введена в эксплуатацию ЛЭП 220 кВ «Хабаровск-Приморская ГРЭС», соединившая энергосистему  «Дальэнерго» с энергосистемой «Хабаровскэнерго»  И образовавшая объединенную энергетическую систему Дальнего Востока. Образовано ОДУ «Востока».
1977	На  Владивостокской ТЭЦ-2 на котлах БКЗ-210-140Ф  начали устанавливать дожигательные  решетки РДМ-1,1/3,0, что создало  условия для бессепарационного  режима работы мельниц-вентиляторов с увеличением их производительности до 22,8 т/час и повысило производительность котлов с 210 тонн пара в час до 240 тонн пара в час без снижения КПД при сжигании низкосортных приморских углей без подсветки пылеугольного факела мазутом.
1980, 29 декабря	Введен  в эксплуатацию первый на Дальнем  Востоке энергоблок мощностью 210 МВт  с первыми в СССР мелющими вентиляторами  типа МВ-3300/800/490.
1985, 14 октября	Включены  в работу ЛЭП 500 кВ «Приморская ГРЭС – п/ст. «Дальневосточная» и подстанция 500 кВ «Дальневосточная».
1987, 10 марта	Организована  в г.Уссурийске «Дирекция строящейся Уссурийской ТЭЦ».
1990, -28 ноября	Организована  в составе «Дальэнерго» Специализированная механизированная колонна» (СМК).
1994, 29 апреля	В составе  «Дальэнерго» создано Электромонтажно-налодочное управление (ЭМНУ).
1995	Введена в эксплуатацию ЛЭП 500 кВ «Приморская  ГРЭС-Чугуевка».
1996, февраль	В энергосистеме  «Дальэнерго» введены в эксплуатацию вакуумные выключатели напряжением 6-10 кВ на ток 630 А, 1000 А и 1500 А, что позволило значительно повысить надежность распределительных устройств и взрыво-пожаробезопосности.

Энергосистемы Дальнего Востока.

В настоящий момент Дальневосточная  энергосистема представляет собой  сеть предприятий, связанных под  общей управляющей компанией ОАО «Дальэнерго».

Тепловые  станции и тепловые электроцентрали (по очередности запуска):

• Владивостокская ТЭЦ-1;
• Артемовская ТЭЦ;
• Партизанская ГРЭС;
• Владивостокская ТЭЦ-2;
• Приморская ГРЭС;

Подстанции (110 КВт и свыше):

• Находкинская ЭПС;
• Преображенская ЭПС;
• Надеждинская ЭПС (стр.);
• Дальневосточная ЭПС;
• Спасская ЭПС;
• Чугуевская ЭПС;
• Лесозаводская ЭПС и др.

 

§ 2. Схема преобразования энергии  на ТЭС.

Технологически любая ТЭС  оформляется в виде определенной схемы движения и преобразования энергии. Так, подавая на вход этой схемы  некоторое топливо Х, можно различными путями получать на выходе электроэнергию. В зависимости от того, какое топливо  применяется на электростанции, разрабатывается принципиальная схема работы этой станции. На данный момент существует пять основных цепей преобразования энергии, реализованных на практике. Они показаны ниже:

Схема I – основная для стационарных установок. Это наиболее общая схема построения типовых тепловых электростанций.

Схема II – транспортабельная энергетическая установка, работающая за счет расширения продуктов сгорания. Иначе это принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания, изобретенного Отто в 1876 году (за что получил медаль), который работал на газе. ДВС также работают на бензине, дизельном топливе.

Другим видом ТЭУ являются движители  – устройства для перемещения  аппаратов в сплошной среде (воде, воздухе и т.д.). К движителям относятся  реактивные двигатели (внешнего сгорания). Устройство реактивного двигателя представляет собой бак, куда подается топливо, зажигательное устройство (как правило, это свеча), сопловой элемент, который выходит своими концами непосредственно в сплошную среду. За счет расширения продуктов сгорания внутри бака происходит их выход наружу через сопловой аппарат. Благодаря свойствам сопла, скорость и давление выходящего газа (жидкости или иного продукта сгорания) увеличиваются, за счет чего происходит толкательный момент движителя при соприкосновении с упругой средой. В результате, при правильном подборе конструкции двигателя, можно развивать скорости, приближенные к скоростям звука. Ракетные двигатели, являясь частными случаями реактивного двигателя, также делятся на одноконтурные и многоконтурные, реактивные и турбореактивные, прямые и реверсивные, которые служат для разных целей при полете.

Для того чтобы на стационарных ТЭС  развивать номинальные мощности в короткое время, используют газотурбинные  установки (ГТУ). Эти установки представляют собой турбины, которые работают не за счет энергии пара, а за счет расширения продуктов сгорания газа. Таким образом, используя ГТУ некоторое время после остановки основной паровой турбины до ее полного разгона, можно восполнять потери электроэнергии в энергосистеме, не лишая ее потребителей.

Схема III – безмашинное преобразование энергии топлива в электричество. Если плазму направить в магнитогидродинамический канал, то она, проходя через силовые линии магнитного поля, преобразуется в механическую энергию, а на концах полюсов магнитов образуется постоянный ток. Проблема таких установок встает в том, как получить высокотемпературную плазму, подобрать правильное устройство гидромагнитного канала и материалы для транспортировки плазмы. Однако существовали такие установки совместного США с Россией производства, которые по причине «холодной войны» между этими двумя государствами исчезли в неизвестном направлении.

Схема IV – получение электроэнергии путем конвертации ее из тепловой посредством электрохимических реакций материалов.

В 1821 году Зеебек получил прямое преобразование тепловой энергии в электрическую  в термоэлектрическом генераторе.

 

А, В – разнородные проводники

 

Т_Г – энергия тепла

 

Т_окр – температура окружающей среды

 

 

 

 

Эффект Зеебека более ста лет используется для измерения температур в термопарах.

~1880 году – Эдисон открыл явление термоэмиссии электронов; эффект назван в его честь. Суть термоэмисии состоит в том, что при нагревании одной из двух параллельных пластин из разного материала, между которыми имеется воздушная прослойка, происходит отдача электронов от нагретой пластины той, что имеет температуру окружающей среды. Эффект Эдисона применялся в полупроводниковых лампах до 1947 года – когда появились транзисторы.

Чуть позднее, в 1895 году, Герц выявляет фотоэффект у светочувствительных пластин разнородных материалов. При попадании солнца на поверхность этих материалов происходит процесс эмиссии электронов, который усиливается, если напротив пластины поместить принимающую сетку, которая притягивает электроны и является анодом данного энергетического элемента.

Схема V – прямое преобразование химической энергии в электрическую (без горения). Основой этой системы является электролитический материал. Взаимодействуя с анодом посредством химической реакции, последний сильно ионизируется, в результате чего на нем оседают электроны электролита, и возникает ЭДС. На данный момент такой способ получения энергии считается самым надежным, но одновременно и самым дорогим. Однако ведутся исследования на предмет создания специальных недорогих ионизирующих аппаратов, которые для специально подобранных материалов увеличивают силу и скорость отдачи электронов, а, следовательно, и мощность энергетической установки. Также изучается процесс восстановления проработанных материалов реакций в специальных вакуумных антиокислителях¹.

Таким образом, широкое распространение  в XX веке получили лишь схемы (I) для стационарных ТЭС и (II) для транспортабельных ТЭУ.

Рассмотрим принципиальную схему  типовой ТЭС, достоинства и недостатки современного оборудования и тенденции в оснащении и модернизации аппаратуры тепловых электростанций.

В начале этой схемы располагается  одно из ключевых  устройств ТЭС  – паровой котел. В него поступает топливо в виде угля, мазута, газа и т.д., где оно и сжигается огромным факелом. Факел нагревает трубы котла, по которым циркулирует нагретая вода, за счет чего вода превращается в пар для дальнейшего хода по узлам электростанции. Основные характеристики котлов: паропроизводительность (кг/час), КПД (%), мощность (кВт), максимальное давление (бар, атм.), поверхность нагрева (м²), температура перегрева (К). На Владивостокских ТЭЦ кроме котлов, обслуживающих турбины, имеются котлы для подготовки сетевой воды, поступающей непосредственно в системы отопления города. Питаются котлы частично от отработанной воды (конденсата) и частично от питательной воды, поступающей из цеха химической очистки. Ввиду того, что в котле постоянно поддерживаются высокие давление и температура, происходит подгорание и деформация кипятильных труб, оседание накипи и золы. Поэтому на станциях устанавливают несколько котлов для обеспечения бесперебойной подачи электроэнергии, если один из котлов выйдет из строя. Именно с котлов начинают осмотр, когда на станции происходят неполадки технического характера, например, выход из строя ступеней турбин, каминных укреплений или ржавление металлических деталей.

Далее после котлов в этой схеме следует турбина – основной преобразователь тепловой энергии  в механическую энергию вращательного движения. Турбина состоит из нескольких ступеней, на которые подается пар различного давления. Ступень турбины представляет собой два основных элемента: роторную и статорную части. На роторе по всему диаметру на определенном расстоянии друг от друга закреплены лопатки турбины. На них через сопловые аппараты поступает пар, который, подчиняясь законам аэродинамики, начинает вращать лопатку, а, следовательно, и весь ротор. Статор же служит для того, чтобы ротор не раскачивался от действующего на него давления. На последних ступенях турбины для экономии пара также ставятся элементы каминных уплотнений.

Следующим преобразователем одного вида энергии в другую после турбины  является индуктивный электрогенератор. Подключенный к вращательному валу турбины, он перенимает механическое движение и преобразует его в электрический ток по закону магнитной индукции и закону ЭДС. Генераторы переменного тока характеризуются частотой подаваемого тока (рассчитывается по формуле T = ν_т / 60, где ν_т – число оборотов в минуту турбины), мощностью, силой тока и напряжением на выходе.