Пар, выходящий из турбины, направляют для
охлаждения и конденсации в специальное устройство, называемое конденсатором. Конденсатор
представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого имеется большое число
латунных трубок. По трубкам протекает охлаждающая вода, поступающая в конденсатор
обычно при температуре 10—15°С и выходящая из него при температуре 20—25°С. Пар
обтекает трубки сверху вниз, конденсируется и снизу удаляется. Давление в конденсаторе
поддерживается в пределах 3—4 кПа, что достигается охлаждением пара.
Расход
охлаждающей воды составляет примерно 50—100 кг на 1 кг пара. На электростанции
мощностью 1 ГВт расходуется 40 м3/с охлаждающей воды, что примерно равно расходу
воды в Москве-реке.
Если воду для охлаждения пара забирают из реки, подают
в конденсатор, а затем сбрасывают в реку, то такую систему водоснабжения называют
прямоточной. В случаях, когда воды в реке не хватает, сооружают пруд. С одной
стороны пруда вода подается в конденсатор, а с другой стороны пруда сбрасывается
нагретая в конденсаторе вода.
В замкнутых системах водоснабжения для охлаждения
воды, нагретой в конденсаторе, сооружают градирни, представляющие собой устройства
высотой примерно 50 м. Вода вытекает струйками из отверстий лотков, разбрызгивается
и, стекая вниз, охлаждается. Внизу расположен бассейн, в котором вода собирается
и затем насосами подается в конденсатор.
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОНДЕНСАЦИОННОЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ
На ТЭС происходят многократные преобразования энергии,
сопровождающиеся потерями. Экономичность процесса преобразования химической энергии
топлива в электрическую и потери на различных стадиях производства можно выявить
из анализа теплового баланса электрической станции. Если за 100% принять химическую
энергию, получаемую при сжигании угля в топках котлов, то в среднем только 25%
той энергии превращается в электрическую (рис. 2.10). Наибольшие потери теплоты
происходят в конденсаторе. С охлаждающей водой конденсатора уносится 55% теплоты.

Рис.
2.10. Тепловой баланс конденсационной электрической станции.
Q и Qэл –
теплота, полученная при сжигании топлива и теплота, преобразованная в электрическую
энергию.
ΔQтб, ΔQтр, ΔQкт – потери теплоты в конденсаторе,
турбогенераторе и котельном агрегате соответственно.
3. ГАЗОТУРБИННЫЕ УСТАНОВКИ
На
отечественных ТЭС начинают широко использовать газотурбинные установки (ГТУ).
В качестве рабочего тела в них используется смесь продуктов сгорания топлива
с воздухом или нагретый воздух при большом давлении и высокой температуре. В ГТУ
преобразуется теплота газов в кинетическую энергию вращения ротора турбины.
По
конструктивному исполнению и принципу преобразования энергии газовые турбины не
отличаются от паровых. Экономичность работы газовых турбин примерно такая же,
как и двигателей внутреннего сгорания, а при очень высоких температурах рабочего
газа экономичность газовых турбин выше. Кроме того, газовые турбины более компактны,
чем паровые турбины и двигатели внутреннего сгорания аналогичной мощности.
Особенно
широкое распространение газовые турбины получили на транспорте. Применение газовых
турбин в качестве основных элементов авиационных двигателей позволило в современной
авиации достичь больших скоростей, грузоподъемности и высоты полета. Газотурболокомотивы
на железнодорожном транспорте конкурентоспособны с тепловозами, оборудованными
поршневыми двигателями внутреннего сгорания.
Современные газовые турбины
в основном работают на жидком топливе, однако кроме жидкого топлива может использоваться
газообразное: как естественный природный горючий газ, так и искусственный газ,
получаемый особым сжиганием твердых топлив любых видов.
Представляет практический
интерес перспектива сжигания угля в местах его залегания. При этом под землю компрессорами
в необходимом количестве подается воздух, производится специальное сжигание угля
с образованием горючего газа, который затем подается по трубам к газотурбинным
установкам. Впервые в мире такая опытная электростанция построена в Тульской области.
Работа
газотурбинной установки осуществляется следующим образом. В камеру сгорания 1
подается жидкое или газообразное топливо и воздух (рис. 3.1, а). Получающиеся
в камере сгорания газы 2 с высокой температурой и под большим давлением направляются
на рабочие лопатки турбины 3. Турбина вращает электрический генератор 4 и компрессор
5, необходимый для подачи под давлением воздуха 6 в камеру сгорания. Сжатый в
компрессоре воздух перед подачей в камеру его сгорания подогревается в регенераторе
7 отработанными в турбине горючими газами 8. Подогрев воздуха позволяет повысить
эффективность сжигания топлива в камере сгорания.
Общий вид газотурбинной
установки приведен на рис. 3.1.

Рис.
3.1. Принципиальная схема газотурбинной установки:
_ . _ . _ ._ - топливо;
x
– x – x – x – - воздух;
. . . . . . . . – продукты сгорания;