КОНДЕНСАЦИО́ННАЯ ЭЛЕКТРОСТА́НЦИЯ

Принципиальная схема КЭС.

КОНДЕНСАЦИО́ННАЯ ЭЛЕКТРО­СТА́Н­ЦИЯ (КЭС), те­п­ло­вая па­ро­тур­бин­ная элек­тро­стан­ция, в ко­то­рой энер­гия пер­вич­ных ис­точ­ни­ков (при­род­ный газ, ис­ко­пае­мый уголь, ма­зут и др.) пре­об­ра­зу­ет­ся в элек­трич. энер­гию с ис­поль­зо­ва­ни­ем кон­ден­са­ци­он­ной тур­би­ны. КЭС вы­ра­ба­ты­ва­ет толь­ко элек­тро­энер­гию (в от­ли­чие от те­п­ло­элек­тро­цен­тра­лей). Тех­но­ло­гич. про­цесс пре­вра­ще­ния энер­гии на КЭС про­из­во­дит­ся на ос­но­ве Ран­ки­на цик­ла. Прин­ци­пи­аль­ная схе­ма КЭС по­ка­за­на на ри­сун­ке. То­п­ли­во сжи­га­ет­ся в топ­ке кот­ло­аг­ре­га­та (па­ро­ге­не­ра­то­ра), ко­то­рый пред­на­зна­чен для по­лу­че­ния во­дя­но­го па­ра вы­со­ких дав­ле­ния (13–35 МПа) и темп-ры (540–600 °C). Пар по па­ро­про­во­ду по­сту­па­ет в кон­ден­са­ци­он­ную тур­би­ну, ва­ло­про­вод ко­то­рой со­еди­нён с ро­то­ром тур­бо­ге­не­ра­то­ра (ско­рость вра­ще­ния 1500–3000 об/мин), где ме­ха­нич. энер­гия пре­об­ра­зу­ет­ся в элек­три­че­скую. От­ра­бо­тав­ший в тур­би­не пар по­сту­па­ет в кон­ден­са­тор и ох­ла­ж­да­ет­ся во­дой, за­би­рае­мой из ис­точ­ни­ка во­до­снаб­же­ния (ре­ка, озе­ро, мо­ре, пруд-ох­ла­ди­тель). Воз­дух, по­па­даю­щий в кон­ден­сатор, уда­ля­ет­ся с по­мо­щью эжек­то­ра. В про­цес­се кон­ден­са­ции па­ра по­треб­ляет­ся до 45 м³/с ох­ла­ж­даю­щей во­ды (темп-ра во­ды 10–20 °С). Кон­ден­сат па­ра (во­да) кон­ден­сат­ным на­со­сом по­да­ёт­ся в де­аэра­тор, пред­на­зна­чен­ный для уда­ле­ния из не­го га­зов (в пер­вую оче­редь воз­ду­ха), вы­зы­ваю­щих ин­тен­сив­ную кор­ро­зию труб кот­ла, за­тем во­да на­прав­ля­ет­ся в те­п­ло­об­мен­ни­ки, где по­дог­ре­ва­ет­ся от­би­рае­мым из тур­би­ны па­ром (до темп-ры 240–300 °C), и опять по­сту­па­ет в кот­ло­аг­ре­гат. Для ком­пен­са­ции по­терь во­ды в кон­ден­са­тор до­пол­ни­тель­но по­да­ёт­ся очи­щен­ная во­да. Т. о. соз­да­ёт­ся замк­ну­тый па­ро­во­дя­ной тракт КЭС (кот­ло­аг­ре­гат – па­ро­про­вод – тур­би­на – кон­ден­са­тор – кон­ден­сат­ный и пи­та­тель­ный на­со­сы – те­п­ло­об­мен­ни­ки по­дог­ре­ва кон­ден­са­та и пи­та­тель­ной во­ды – тру­бо­про­во­ды во­ды – кот­ло­аг­ре­гат), на­зы­вае­мый тех­но­ло­гич. схе­мой КЭС.

Обыч­но КЭС со­сто­ят из отд. энер­го­бло­ков мощ­но­стью до 1200–1500 МВт. Часть от­во­ди­мой с вы­во­дов ге­не­ра­то­ров элек­тро­энер­гии по­треб­ля­ет­ся вспо­мо­гат. обо­ру­до­ва­ни­ем КЭС: на­со­са­ми, вен­ти­ля­то­ра­ми, транс­пор­тё­ра­ми, дро­бил­ка­ми уг­ля и др. Рас­ход элек­тро­энер­гии на собств. ну­ж­ды КЭС за­ви­сит от ти­па сжи­гае­мо­го ор­га­нич. то­п­ли­ва, дав­ле­ния па­ра, ти­па при­во­да пи­та­тель­ных на­со­сов (элек­три­че­ский или тур­бин­ный) и др.; он со­став­ля­ет в сред­нем (в про­цен­тах от об­ще­го про­из-ва элек­три­че­ст­ва) для пы­ле­уголь­ной КЭС до 7%, для га­зо­ма­зут­ной – до 4%. Зна­чит. часть энер­гии на собств. ну­ж­ды (око­ло по­ло­ви­ны) рас­хо­ду­ет­ся на при­вод пи­та­тель­ных на­со­сов (при па­ро­тур­бин­ном при­во­де рас­ход наи­мень­ший). Ос­таль­ная элек­тро­энер­гия от­во­дит­ся к транс­фор­ма­то­рам по­вы­ше­ния на­пря­же­ния и да­лее по ли­ни­ям элек­тро­пе­ре­да­чи по­сту­па­ет в энер­го­сис­те­му к по­тре­би­те­лям.

Ос­нов­ную и б. ч. вспо­мо­гат. обо­ру­дова­ния КЭС раз­ме­ща­ют в гл. кор­пу­се элек­тро­стан­ции, раз­ме­ры ко­то­ро­го за­ви­сят от ви­да сжи­гае­мо­го то­п­ли­ва, ти­па и рас­по­ло­же­ния кот­лов, тур­бин и элек­тро­ге­не­ра­то­ров. Отд. зве­ном тех­но­ло­гич. схе­мы КЭС яв­ля­ет­ся ус­та­нав­ли­вае­мая ря­дом с ис­точ­ни­ком во­до­снаб­же­ния бе­ре­го­вая на­сос­ная стан­ция. Вы­со­ко­про­из­во­дит. во­дя­ные на­со­сы, ко­то­рые обес­пе­чи­ва­ют по­да­чу ох­ла­ж­даю­щей во­ды в кон­ден­са­тор, рас­по­ла­га­ют в ма­шин­ном за­ле гл. кор­пу­са КЭС.

То­п­ли­во на тер­ри­то­рию КЭС обыч­но по­да­ёт­ся по га­зо­про­во­ду и ж.-д. со­ста­ва­ми. Зо­лу и шла­ки из то­поч­ной ка­ме­ры и зо­ло­уло­ви­те­лей уда­ля­ют гид­рав­лич. спо­со­бом. На тер­ри­то­рии КЭС про­кла­ды­ва­ют ж.-д. пу­ти и ав­то­мо­биль­ные до­ро­ги, инж. на­зем­ные и под­зем­ные ком­му­ни­ка­ции. Пло­щадь тер­ри­то­рии, за­ни­мае­мой со­ору­же­ния­ми КЭС, со­став­ля­ет, в за­ви­си­мо­сти от мощ­но­сти элек­тро­стан­ции, ви­да то­п­ли­ва и др. ус­ло­вий, 25–70 га.

Кпд КЭС, как пра­ви­ло, не пре­вы­ша­ет 40% (для срав­не­ния: кпд АЭС 32%), что объ­яс­ня­ет­ся зна­чит. по­те­ря­ми те­п­ло­ты в ок­ру­жаю­щую сре­ду (пре­ж­де все­го при кон­ден­са­ции от­ра­бо­тав­ше­го па­ра па­ро­вых тур­бин в кон­ден­са­то­рах). По­это­му для со­вер­шен­ст­во­ва­ния тех­но­ло­гич. про­цес­са при­ме­ня­ют вне­дре­ние вто­рич­но­го про­ме­жу­точ­но­го пе­ре­гре­ва па­ра в кот­ле, по­вы­ше­ние темп-ры кон­ден­са­та, сни­же­ние дав­ле­ния при кон­ден­са­ции па­ра в кон­ден­са­то­ре и т. п.

Кро­ме КЭС, ра­бо­таю­щих на ор­га­нич. то­п­ли­ве, раз­ли­ча­ют так­же атом­ные КЭС (АКЭС), в ко­то­рых роль па­ро­во­го кот­ла вы­пол­ня­ет ядер­ный ре­ак­тор и со­еди­нён­ный с ним па­ро­ге­не­ра­тор; гео­тер­маль­ные КЭС (Гео­КЭС), ис­поль­зую­щие тер­маль­ные под­зем­ные во­ды для по­да­чи вы­де­ляе­мо­го из них па­ра в па­ро­вые тур­би­ны; сол­неч­ные КЭС, в ко­то­рых сол­неч­ное из­лу­че­ние кон­цен­три­ру­ет­ся зер­ка­ла­ми на стен­ках па­ро­ге­не­ра­то­ра.

КЭС яв­ля­ют­ся осн. про­из­во­ди­те­ля­ми элек­тро­энер­гии в РФ и боль­шин­стве пром. стран ми­ра. КЭС, ра­бо­таю­щие в энер­го­сис­те­мах РФ, на­зы­ва­ют так­же ГРЭС. Пер­вые па­ро­тур­бин­ные КЭС бы­ли по­строе­ны поч­ти од­но­вре­мен­но в США и Рос­сии в кон. 19 – нач. 20 вв. План ГОЭЛРО по­зво­лил раз­вер­нуть в СССР строи­тель­ст­во ря­да круп­ных КЭС: Ка­шир­ской ГРЭС, Ша­тур­ской им. В. И. Ле­ни­на, Ко­на­ков­ской, Ко­ст­ром­ской (с энер­го­бло­ка­ми 1200 МВт) и др. элек­тро­стан­ций. Осн. на­прав­ле­ния­ми соз­да­ния КЭС за ру­бе­жом яв­ля­ют­ся: строи­тель­ст­во мощ­ных па­ро­га­зо­вых элек­тро­стан­ций, ра­бо­таю­щих на при­род­ном га­зе с кпд ок. 60% (Гер­ма­ния, Ве­ли­ко­бри­та­ния, Юж. Ко­рея и др.); со­ору­же­ние круп­ных уголь­ных КЭС на кри­тич. па­ра­мет­рах па­ра (дав­ле­ние па­ра до 35 МПа, темп-ра па­ра до 720 °C) с двой­ным про­ме­жу­точ­ным пе­ре­гре­вом па­ра и до­пол­нит. со­вер­шен­ст­во­ва­ни­ем те­п­ло­вой схе­мы (Да­ния, Ве­ли­ко­бри­та­ния, Гер­ма­ния, США); строи­тель­ст­во мощ­ных АКЭС с во­до-во­дя­ны­ми ре­ак­то­ра­ми (Фран­ция, Ин­дия, Иран, Ки­тай и др.); про­ек­ти­ро­ва­ние КЭС с ис­поль­зо­ва­ни­ем аль­тер­на­тив­ных ис­точ­ни­ков энер­гии. На ря­де КЭС (напр., «Wabash», США) ор­га­ни­зо­ва­на ре­кон­ст­рук­ция то­пок кот­лов с при­ме­не­ни­ем ки­пя­ще­го слоя уг­ля (сни­же­ние SO₂ на 90%). На не­ко­то­рых КЭС (напр., «Avedore», Да­ния) реа­ли­зо­ва­но ком­би­ни­ров. сжи­га­ние уг­ля, при­род­но­го га­за и био­мас­сы (со­ло­ма, дре­вес­ные от­хо­ды).