Schema și dotarea sistemului de alimentare cu căldură a centralei termice. Tipuri și tipuri de centrale electrice
Clasă: 9
Goluri: pentru a forma studenților o idee despre industria rusă de energie electrică ca industrie de avangardă economie nationalaţări.
Sarcini:
- Educational: aprofundarea cunoștințelor studenților despre complexul de combustibil și energie din Rusia; explicați conceptele de „industrie electrică” și „sistem energetic”; dați o idee despre rolul și importanța industriei de energie electrică pentru industrie și populația țării;
- De dezvoltare: dezvoltarea abilităților elevilor în lucrul cu hărți și text; promovează dezvoltarea gândirii analitice și logice;
- Educational: să cultive interesul pentru geografia țării natale, economia și ecologia acesteia.
Tip de lecție: combinate.
Ajutoare de formare tehnică și suport material: Computer inclus – 1 set, Videoproiector – 1 buc., Tablă interactivă – 1 buc., Programe de calculatorși media – 1 set, hartă „Industria energiei electrice a Rusiei”, atlase studențești, prezentare ( Anexa 1) fotografii ale diferitelor centrale electrice, diagrame, clipuri video.
Aparatul terminologic: centrala electrica, centrala termica, centrala hidroelectrica, centrala nucleara, surse alternative de energie, sistem energetic.
Timp: 45 de minute.
În timpul orelor
I. Moment organizatoric (1 min.)
II. Sondaj pentru teme (8 min.)
Test. Lucrul cu textul de prezentare.
Cele mai mari rezerve de cărbune (geologice generale) sunt concentrate în: (diapozitivul 3)
A) Bazinul Kuznetsk
B) Bazinul Pechora
B) Bazinul Tunguska
D) Bazinul Donețk
Bazinul ocupă primul loc în Rusia în ceea ce privește rezervele de cărbune (diapozitivul 4)
A) Kuznețki
B) Pechorsky
B) Iakut de Sud
Cel mai ieftin cărbune (de 2-3 ori mai ieftin decât Kuznetsk) din bazin (diapozitivul 5)
A) Pechora
B) Donețk
B) Kansk-Achinsk
Cea mai mare bază de petrol și gaze din Rusia este (diapozitivul 6)
A) Vestul Siberiei
B) Regiunea Volga
B) Marea Barents
Pe teritoriul Rusiei există (diapozitivul 7)
A) 26 de rafinării
B) 22 de rafinării
B) 30 de rafinării
D) 40 de rafinării
Lungimea totală a conductelor de gaz din Rusia este (diapozitivul 8)
A) 140 mii km
B) 150 mii km
B) 170 mii km
D) 120 mii km
Rusia se clasează în lume în ceea ce privește rezervele de gaze (diapozitivul 9)
A) Locul I
B) locul 2
B) Locul 3
Desenați o diagramă „Compoziția complexului de combustibil și energie”
Lucrul cu textul (elevii primesc cartonașe cu textul, identifică erorile din acesta și le corectează). Raspunsuri: 1) B; 2) A; 3) B; 4) A; 5) A; 6) B; 7) A. (diapozitivul 10). Evaluarea de către colegi a muncii în perechi. Anexa 2
III. Studierea unui subiect nou (diapozitivul 12) (30 min.)
Plan.
- Importanța industriei energiei electrice pentru țară.
- Surse alternative energie.
1. Importanța industriei de energie electrică pentru țară.
Scrieți definiția în caiet (diapozitivul 13)
Industria energiei electrice este o industrie care produce energie electrică la centralele electrice și o transmite la distanță prin liniile electrice.
Lucrul cu material statistic din tabelul manualului (pag. 125) „Dinamica producției de energie electrică în Rusia în ultimii 20 de ani”. S-a înregistrat o scădere a producției la sfârșitul anilor 1990, dar o creștere a producției în prezent.
Consumatori de energie (diapozitivul 14)
Principala cerință este fiabilitatea sursei de alimentare. Pentru a face acest lucru, ei încearcă să conecteze toate centralele electrice cu linii de transmisie a energiei electrice (PTL), astfel încât o defecțiune bruscă a uneia dintre ele să poată fi compensată de către alții. Așa se formează Sistemul Energetic Unificat (UES) al țării (diapozitivul 15).
UES-ul țării în industria energiei electrice combină producția, transportul și distribuția energiei electrice între consumatori. În sistemul de alimentare, fiecare centrală are posibilitatea de a alege cel mai economic mod de funcționare. UES din Rusia reunește peste 700 de centrale electrice mari, care conțin mai mult de 84% din capacitatea tuturor centralelor din țară (diapozitivul 16). Diapozitiv pe hartă (diapozitivul 17).
Producția de energie electrică la diferite tipuri de stații este prezentată în diagramă (diapozitivul 18).
Factorii de localizare a centralei electrice tipuri diferite: (diapozitivul 19).
Fiecare centrală are propriile sale caracteristici. Să ne uităm la ele.
Tipuri de centrale electrice:
2. TPP– termică. Aceștia funcționează cu combustibili tradiționali: cărbune, păcură, gaz, turbă, șisturi petroliere.
Eficiență -30-70% (diapozitivul 20, 21).
Factori pentru amplasarea centralelor termice (diapozitivul 22).
CHP este un tip de centrală termică (diapozitivul 23).
Avantajele și dezavantajele centralelor termice (diapozitivul 24).
Cea mai mare centrală termică din țara noastră este termocentrala Surgut (un scurt mesaj de la un student - o sarcină avansată) (diapozitivul 25).
Următorul tip este
Centrale hidroelectrice
3. Centrală hidroelectrică– hidraulice. Ei folosesc energia apei în cădere sau în mișcare; eficiența este de 80% (diapozitivul 26).
Locația centralelor hidroelectrice este determinată folosind harta „Resurse hidroenergetice ale Rusiei” (diapozitivul 27).
Pe cele mai mari râuri au fost construite cascade de hidrocentrale (diapozitivul 28).
Avantajele și dezavantajele centralelor hidroelectrice (diapozitivul 29).
Cea mai mare centrală hidroelectrică din Rusia este Sayano-Shushenskaya (6,4 MW), unde a avut loc un dezastru provocat de om în 2009 (diapozitivul 30).
Hidrocentrala Ceboksary este cea mai apropiată de Republica Mari El (diapozitivul 31).
Centrale nucleare.
4. Centrală nucleară- centrale nucleare. Ei folosesc energia dezintegrarii nucleare.
- Eficiență -30-35% (diapozitivul 32).
Principiul de funcționare al unei centrale nucleare poate fi văzut în clipul video (diapozitivul 33) ( Anexa 3 , Anexa 4). Vedem locația centralei nucleare pe hartă (diapozitivul 34).
Avantajele și dezavantajele centralelor nucleare (diapozitivul 35).
Tipurile de centrale electrice luate în considerare funcționează pe arderea combustibilului mineral, care inevitabil se va epuiza după o anumită perioadă de timp. Sursele alternative de energie vor fi necesare pentru a satisface nevoile viitoare de energie electrică.
5. Surse alternative de energie
Centrale electrice alternative (diapozitivul 36). Să ne uităm la tipurile de energii alternative.
- Energie solara. Fabrica in constructie panouri solareîn Chuvahia (diapozitivul 37). (38) Panourile solare își găsesc deja aplicații practice în capitala republicii. În Grădina Botanică din Yoshkar-Ola, sera este iluminată și încălzită folosind energia solară (diapozitivul 39).
- Energie eoliana. Diapozitivul (40) prezintă motoare eoliene și o moară de vânt în muzeul în aer liber din Kozmodemyansk, Republica Mari El. Astfel de mori au fost folosite în multe așezări ale țării.
- Energia internă a Pământului. (diapozitivul 41). În ce regiune a țării sunt situate centralele cu turbine cu gaz? (diapozitivul 42).
- Energia mareelor este utilizată la TPP Kislogubskaya (diapozitivul 43)
IV. Reflecție (4 min.)
Ce lucruri noi ai învățat despre tine?
- Ce tip de centrale electrice predomină în Rusia?
- Care este diferența dintre centrale și stații?
- Unde este cel mai bun loc pentru a construi o centrală hidroelectrică?
- Unde sunt construite centralele lor nucleare?
- Ce este o rețea electrică?
V. Tema pentru acasă (2 min).
(diapozitivul 44, 45) Citiți manualul, paragraful 23. Pune pe harta conturului: Balakovskaya, Beloyarskaya, Bilibinskaya, Bratkaya, Volzhskaya, Zeyskaya, Kola, Konakovskaya, Kursk, Leningradskaya, Obninskaya, Reftinskaya, Smolenskaya, Surgutskaya, Cheboksaryskaya. Scrieți problemele industriei de energie electrică și încercați să găsiți o soluție la problemă.
Pentru cei interesati:
- urmăriți seria de programe „Energia: cum funcționează”
- myenergy.ru
Notele elevilor.
Mulțumesc pentru lecție!
Literatură.
- Geografia Rusiei. Populația și economia clasa a IX-a. Manual V.P. Dronov, V.Ya. Rom.
- Dezvoltarea lecției de geografie „Populația și economia Rusiei” clasa a IX-a. E.A. Zhizhina.
- Atlas și hărți de contur în geografie pentru clasa a 9-a.
- Școala virtuală a lui Chiril și Metodiu. Lecții de geografie clasa a IX-a.
- Harta industriei energiei electrice din Rusia Disc multimedia.
- Prezentare pentru lecția „Ingineria energiei electrice. Tipuri de centrale electrice.”
O centrală termică este o întreprindere de producere a energiei electrice și termice. La construirea unei centrale electrice, aceștia sunt ghidați de următoarele, ceea ce este mai important: locația unei surse de combustibil în apropiere sau locația unei surse de consum de energie din apropiere.
Amplasarea centralelor termice in functie de sursa de combustibil.
Să ne imaginăm că, să zicem, avem un mare zăcământ de cărbune. Dacă construim aici o centrală termică, vom reduce costurile transportului combustibilului. Dacă luăm în considerare faptul că componenta de transport în costul combustibilului este destul de mare, atunci are sens să construim centrale termice în apropierea site-urilor miniere. Dar ce vom face cu electricitatea rezultată? E bine dacă este undeva în apropiere să-l vândă, este o lipsă de energie electrică în zonă.
Ce să faci dacă nu este nevoie de energie electrică nouă? Apoi vom fi forțați să transmitem electricitatea rezultată prin fire pe distanțe lungi. Și pentru a transmite energie electrică pe distanțe mari fără pierderi mari, este necesar să o transmiteți prin fire de înaltă tensiune. Dacă nu sunt acolo, atunci va trebui să fie trase. În viitor, liniile electrice vor necesita întreținere. Toate acestea vor necesita și bani.
Amplasarea centralelor termice in functie de consumator.
Majoritatea centralelor termice noi din țara noastră sunt situate în imediata apropiere a consumatorului.
Acest lucru se datorează faptului că beneficiul amplasării centralelor termice în imediata apropiere a sursei de combustibil este consumat de costul transportului pe distanțe lungi prin liniile electrice. Mai mult, în acest caz, există pierderi mari.
Când amplasați o centrală direct lângă consumator, puteți câștiga și dacă construiți o centrală termică. Puteți citi mai detaliat. În acest caz, costul căldurii furnizate este redus semnificativ.
Dacă este plasat direct lângă consumator, nu este nevoie să construiți linii electrice de înaltă tensiune; o tensiune de 110 kV va fi suficientă.
Din tot ce scrie mai sus putem trage o concluzie. Dacă sursa de combustibil este departe, atunci în situația actuală este mai bine să construiți centrale termice, totuși, aproape de consumator. Beneficii mai mari se obțin dacă sursa de combustibil și sursa de consum de energie electrică sunt în apropiere.
Dragi vizitatori! Acum ai ocazia să vezi Rusia.
TINERETUL ȘI SPORTUL UCRAINEI
YU.A. GICHEV
CENTRALELE TERMICE
Desb eu
Dnepropetrovsk NMetAU 2011
MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI,
TINERETUL ȘI SPORTUL UCRAINEI
ACADEMIA NAȚIONALĂ DE METALURGICĂ DIN UCRAINA
YU.A. GICHEV
CENTRALELE TERMICE
Desb eu
Ill. 23. Bibliografie: 4 nume.
Responsabil de problemă, Dr. Tech. științe, prof.
Revizor: , Dr. Tech. științe, prof. (DNUZHT)
Cand. tehnologie. Științe, conferențiar (NMetAU)
© National Metalurgical
Academia Ucrainei, 2011
INTRODUCERE……………………………………………………………………………………………..4
1 INFORMAȚII GENERALE DESPRE CENTRALELE TERMICE……...5
1.1 Definirea și clasificarea centralelor electrice………………………….5
1.2 Schema tehnologică a unei centrale termice……………8
1.3 Indicatori tehnico-economici ai centralelor termice……………………………….11
1.3.1 Indicatori energetici…………………………………………….11
1.3.2 Indicatori economici…………………………………………….13
1.3.3 Indicatori de performanță…………………………………15
1.4 Cerințe pentru centralele termice………………………………………………………16
1.5 Caracteristicile centralelor termice industriale…………16
2 CONSTRUCȚIA DIAGRAMELOR TERMICE ALE TPP………………………………………………………...17
2.1 Concepte generale despre circuitele termice………………………………………………………17
2.2 Parametrii inițiali ai aburului…………………………………………….18
2.2.1 Presiunea inițială a aburului…………………………………….18
2.2.2 Temperatura inițială a aburului………………………………...20
2.3 Supraîncălzirea intermediară a aburului…………………………………………..22
2.3.1 Eficiența energetică a supraîncălzirii intermediare...24
2.3.2 Presiunea de supraîncălzire intermediară…………………………26
2.3.3 Implementarea tehnică a supraîncălzirii intermediare……27
2.4 Parametrii finali ai aburului…………………………………………………….29
2.5 Încălzirea cu regenerare a apei de alimentare……………………………….30
2.5.1 Eficiența energetică a încălzirii regenerative...30
2.5.2 Implementarea tehnică a încălzirii regenerative......34
2.5.3 Temperatura de încălzire regenerativă a apei de alimentare..37
2.6 Construirea schemelor termice ale centralelor termice pe baza principalelor tipuri de turbine……..39
2.6.1 Construcția unui circuit termic bazat pe turbina „K”…………...39
2.6.2 Construcția unui circuit termic bazat pe turbina „T”….………..41
LITERATURA………………………………………………………………………………….44
INTRODUCERE
Disciplina „Centrale termice” din mai multe motive are o importanță deosebită printre disciplinele predate pentru specialitatea 8(7). - ingineria energiei termice.
În primul rând, din punct de vedere teoretic, disciplina acumulează cunoștințele dobândite de studenți la aproape toate disciplinele anterioare principale: „Combustibil și arderea acestuia”, „Instalații de cazane”, „Superalimentare și motoare termice", "Surse de alimentare cu căldură pentru întreprinderile industriale", "Purificarea gazelor" și altele.
În al doilea rând, din punct de vedere practic, centralele termice (TPP) sunt o întreprindere energetică complexă care include toate elementele principale ale economiei energetice: un sistem de preparare a combustibilului, un atelier de cazane, un magazin de turbine, un sistem de transformare și alimentare. energie termică către consumatori externi, sisteme de reciclare și neutralizare a emisiilor nocive.
În al treilea rând, din punct de vedere industrial, centralele termice sunt întreprinderile producătoare de energie dominantă în sectorul energetic intern și extern. Centralele termice reprezintă aproximativ 70% din capacitatea instalată de generare a energiei electrice în Ucraina, iar ținând cont de centralele nucleare, unde sunt implementate și tehnologii cu turbine cu abur, capacitatea instalată este de aproximativ 90%.
Aceste note de curs au fost elaborate în conformitate cu programul de lucru și programa pentru specialitatea 8(7). - ingineria termoenergetică și include ca teme principale: informații generale despre centralele termice, principiile construirii circuitelor termice ale centralelor electrice, selecția echipamentelor și calculele circuitelor termice, dispunerea echipamentelor și funcționarea centralelor termice.
Disciplina „Centrale termice” ajută la sistematizarea cunoștințelor dobândite de studenți, la extinderea orizontului lor profesional și poate fi utilizată în cursuri într-o serie de alte discipline, precum și în pregătirea tezelor pentru specialiști și a tezelor de licență pentru masterat.
1 INFORMAȚII GENERALE DESPRE CENTRALELE TERMICE
1.1 Definirea și clasificarea centralelor electrice
Centrală electrică– o întreprindere energetică concepută pentru a transforma diferite tipuri de combustibil și resurse energetice în energie electrică.
Principalele opțiuni pentru clasificarea centralelor electrice:
I. În funcție de tipul de combustibil convertit și de resursele energetice:
1) centrale termice (TPP), în care energie electrică este produsă prin transformarea combustibililor cu hidrocarburi (cărbune, gaze naturale, păcură, SRE combustibile și altele);
2) centrale nucleare (CNE), în care electricitatea este produsă prin conversia energiei atomice din combustibil nuclear;
3) centrale hidroelectrice (CHP), în care electricitatea se obține prin conversia energiei mecanice a fluxului sursă naturală apă, în primul rând râuri.
Această opțiune de clasificare poate include și centralele electrice care utilizează surse de energie netradiționale și regenerabile:
· centrale geotermale;
· centrale eoliene;
· centrale mareoelectrice și altele.
II. Pentru această disciplină este de interes o clasificare mai aprofundată a centralelor termice, care, în funcție de tipul de motoare termice, se împart în:
1) centrale cu turbine cu abur (STP);
2) centrale cu turbine cu gaz (GTU);
3) centrale electrice cu ciclu combinat (CGE);
4) centrale electrice care utilizează motoare cu ardere internă (ICE).
Dintre aceste centrale, centralele cu turbine cu abur sunt dominante, reprezentând peste 95% din capacitatea totală instalată a centralelor termice.
III. În funcție de tipul de energie furnizată consumatorilor externi, centralele electrice cu turbine cu abur sunt împărțite în:
1) centralele electrice în condensare (CPS), care furnizează exclusiv energie electrică consumatorilor externi;
2) centrale termice și electrice combinate (CHP), care furnizează atât energie termică, cât și energie electrică consumatorilor externi.
IV. În funcție de scopul lor și de subordonarea departamentului, centralele electrice sunt împărțite în:
1) centralele raionale, care sunt concepute pentru a furniza energie electrică tuturor consumatorilor din regiune;
2) centralele industriale, care fac parte din întreprinderile industriale și sunt destinate să furnizeze energie electrică în primul rând consumatorilor întreprinderilor.
V. În funcție de durata de utilizare a capacității instalate pe parcursul anului, centralele electrice se împart în:
1) de bază (B): 6000÷7500 ore/an, adică peste 70% din durata anului;
2) semibază (P/B): 4000÷6000 h/an, 50÷70%;
3) semi-vârf (P/P): 2000÷4000 h/an, 20÷50%;
4) vârf (P): până la 2000 ore/an, până la 20% din an.
Această opțiune de clasificare poate fi ilustrată folosind exemplul unui grafic al duratei sarcinilor electrice:
Figura 1.1 – Graficul duratei sarcinilor electrice
VI. În funcție de presiunea aburului care intră în turbine, centralele termice cu turbine cu abur se împart în:
1) presiune scăzută: până la 4 MPa;
2) presiune medie: până la 9 – 13 MPa;
3) presiune mare: până la 25 – 30 MPa, inclusiv:
● presiune subcritică: până la 18 – 20 MPa
● presiune critică și supracritică: peste 22 MPa
VII. În funcție de putere, centralele cu turbine cu abur sunt împărțite în:
1) centrale electrice de mică putere: putere totală instalată până la 100 MW cu o putere unitară a turbogeneratoarelor instalate până la 25 MW;
2) putere medie: putere totală instalată până la 1000 MW cu o putere unitară a turbogeneratoarelor instalate până la 200 MW;
3) de mare putere: capacitate totală instalată peste 1000 MW cu o putere unitară a turbogeneratoarelor instalate peste 200 MW.
VIII. În funcție de metoda de conectare a generatoarelor de abur la turbogeneratoare, centralele termice sunt împărțite în:
1) centrale termice centralizate (neunitare), în care aburul de la toate cazanele intră într-o conductă centrală de abur și apoi este distribuit între turbine generatoare (vezi Fig. 1.2);
1 – generator de abur; 2 – turbină cu abur; 3 - linie centrală (principală) de abur; 4 – condensator turbină cu abur; 5 – generator electric; 6 – transformator.
Figura 1.2 - Diagramă schematică centrala termica centralizata (nebloc).
2) termocentrale bloc, în care fiecare dintre generatoarele de abur instalate este conectat la un turbogenerator foarte specific (vezi Fig. 1.3).
1 – generator de abur; 2 – turbină cu abur; 3 – supraîncălzitor intermediar; 4 – condensator turbină cu abur; 5 – generator electric; 6 – transformator.
Figura 1.3 - Schema schematică a unei centrale termice de bloc
Spre deosebire de proiectarea non-bloc, proiectarea în bloc a centralelor termice necesită mai puține costuri de capital, este mai ușor de operat și creează condiții pentru automatizarea completă a instalației de turbine cu abur a centralei electrice. În diagrama bloc, numărul de conducte și volumele de producție ale stației pentru amplasarea echipamentelor sunt reduse. Când se utilizează supraîncălzirea intermediară a aburului, utilizarea diagramelor bloc este obligatorie, deoarece în caz contrar nu este posibil să se controleze fluxul de abur eliberat din turbină pentru supraîncălzire.
1.2 Schema tehnologică a centralei termice
Schema tehnologică prezintă principalele părți ale centralei electrice, interconectarea acestora și, în consecință, arată succesiunea operațiunilor tehnologice de la momentul livrării combustibilului către stație până la furnizarea de energie electrică către consumator.
Ca exemplu, Figura 1.4 prezintă o diagramă tehnologică a unei centrale electrice cu turbină cu abur cu cărbune pulverizat. Acest tip de centrală termică predomină printre centralele termice de bază existente în Ucraina și în străinătate.
Soare – consumul de combustibil la stație; Dp. g. – productivitatea generatorului de abur; Ds. n. – flux condiționat un cuplu pentru nevoile proprii ale stației; Dt – consumul de abur pe turbină; Evir – cantitatea de energie electrică generată; Esn - consumul de energie electrică pentru nevoile proprii ale stației; Eotp este cantitatea de energie electrică furnizată consumatorilor externi.
Figura 1.4 – Exemplu de diagramă tehnologică a unei centrale electrice pe cărbune pulverizat cu turbină cu abur
Schema tehnologică a unei centrale termice este de obicei împărțită în trei părți, care sunt marcate cu linii punctate în Figura 1.4:
eu … Calea combustibil-gaz-aer, care include:
1 – instalații de combustibil (dispozitiv de descărcare, depozit de cărbune brut, instalații de concasare, buncăre de cărbune măcinat, macarale, transportoare);
2 – sistem de preparare a prafului (mori de cărbune, ventilatoare fine, coșuri de praf de cărbune, alimentatoare);
3 – ventilator pentru alimentarea cu aer pentru arderea combustibilului;
4 - generator de aburi;
5 – curatarea gazelor;
6 – aspirator de fum;
7 - șemineu;
8 – pompa de zgura pentru transportul hidrocenusa si amestec de zgura;
9 – furnizarea de hidrocenusa si amestec de zgura pentru eliminare.
În general, calea combustibil-gaz-aer include : instalații de alimentare cu combustibil, sistem de pregătire a prafului, mijloace de tiraj, coșuri cazanului și sistem de îndepărtare a cenușii și zgurii.
II … Calea abur-apă, care include:
10 - turbină cu abur;
11 – condensator turbină cu abur;
12 – pompa de circulatie a sistemului de alimentare cu apa circulanta pentru racirea condensatorului;
13 – dispozitiv de răcire a sistemului de circulație;
14 – furnizarea de apă suplimentară pentru compensarea pierderilor de apă în sistemul de circulație;
15 – alimentarea cu apă brută pentru prepararea apei epurate chimic, compensând pierderea condensului la stație;
16 – tratarea chimică a apei;
17 – pompa de tratare chimica a apei care furnizeaza apa tratata chimic suplimentar fluxului de condens de abur evacuat;
18 – pompa de condens;
19 – boiler regenerativ de alimentare cu apă de joasă presiune;
20 – dezaerator;
21 - pompe de alimentare;
22 – boiler regenerativ de alimentare cu apă de înaltă presiune;
23 – pompe de drenaj pentru îndepărtarea condensului de abur de încălzire din schimbătorul de căldură;
24 – extracția regenerativă a aburului;
25 – supraîncălzitor intermediar.
În general, traseul abur-apă include: parte abur-apă a cazanului, turbină, unitate de condens, sisteme de preparare a apei circulante de răcire și apă purificată chimic suplimentar, un sistem de încălzire regenerativă a apei de alimentare și dezaerare a apei de alimentare.
III … Partea electrică care include:
26 - generator electric;
27 – transformator pentru energie electrică furnizată consumatorilor externi;
28 – magistralele tabloului deschis al centralei electrice;
29 – transformator pentru energie electrică pentru nevoile proprii ale centralei electrice;
30 – bare colectoare ale dispozitivului de distribuție a energiei electrice auxiliare.
Astfel, partea electrică include: generatoare electrice, transformatoare și magistrale de comutație.
1.3 Indicatori tehnico-economici ai centralelor termice
Indicatorii tehnici și economici ai centralelor termice sunt împărțiți în 3 grupe: energetice, economice și operaționale, care, respectiv, au scopul de a evalua nivelul tehnic, eficiența și calitatea funcționării stației.
1.3.1 Performanța energetică
Principalii indicatori energetici ai centralelor termice includ: eficienţă centrale electrice (), consum specific de căldură (), consum specific de combustibil pentru producerea de energie electrică ().
Acești indicatori sunt numiți indicatori de eficiență termică a instalației.
Pe baza rezultatelor exploatării efective a centralei electrice, eficiența este determinată de relațiile:
; (1.1)
; (1.2)
La proiectarea unei centrale electrice și analizarea funcționării acesteia, eficiență. determinată de produse ținând cont de eficiență. elemente individuale ale stației:
unde ηcat, ηturb – eficiență. magazine de cazane și turbine;
ηt. p. – k.p.d. fluxul de căldură, care ia în considerare pierderile de căldură de către lichidele de răcire din interiorul stației din cauza transferului de căldură către mediu inconjurator prin pereții conductei și scurgeri de lichid de răcire, ηt. n. = 0,98...0,99 (medie 0,985);
esn este ponderea energiei electrice cheltuite pentru nevoile proprii ale centralei electrice (acționare electrică în sistemul de preparare a combustibilului, acționare a echipamentului de tiraj al atelierului de cazane, acționare a pompei etc.), esn = Esn/Evir = 0,05...0,10 (cf. 0,075);
qсн – ponderea consumului de căldură pentru nevoi proprii (tratarea chimică a apei, dezaerarea apei de alimentare, funcționarea ejectoarelor de abur care asigură vid în condensator etc.), qсн = 0,01...0,02 (cf. 0,015).
K.p.d. magazinul de cazane poate fi reprezentat ca eficienta generator de abur: ηcat = ηp. g = 0,88…0,96 (medie 0,92)
K.p.d. atelierul de turbine poate fi reprezentat ca randament electric absolut. turbogenerator:
ηturb = ηt. g. = ηt · ηoi · ηм, (1.5)
unde ηt este randamentul termic. ciclul unei instalații cu turbină cu abur (raportul dintre căldura utilizată și căldura furnizată), ηt = 0,42...0,46 (cf. 0,44);
ηoi – randamentul relativ intern. turbine (se ține cont de pierderile din interiorul turbinei datorate frecării cu aburului, fluxurilor transversale, ventilației), ηoi = 0,76...0,92 (cf. 0,84);
ηm – randament electromecanic, care ia în considerare pierderile în timpul transferului de energie mecanică de la turbină la generator și pierderile în generatorul electric propriu-zis, ηen = 0,98...0,99 (cf. 0,985).
Luând în considerare produsul (1.5), expresia (1.4) pentru eficiență centrala neta ia forma:
ηsnetto = ηпг·ηt· ηoi· ηм· ηтп·(1 – есн)·(1 – qсн); (1,6)
iar după înlocuirea valorilor medii va fi:
ηsnetto = 0,92·0,44·0,84·0,985·0,985·(1 – 0,075)·(1 – 0,015) = 0,3;
În general, pentru o centrală eficiența este net variază în intervalul: ηsnet = 0,28…0,38.
Consumul specific de căldură pentru producerea de energie electrică este determinat de raportul:
, (1.7)
unde Qfuel este căldura obținută din arderea combustibilului 
.
; (1.8)
unde pH-ul este raportul standard de eficiență a investiției, anul-1.
Valoarea inversă pH oferă perioada de rambursare pentru investițiile de capital, de exemplu, cu pH = 0,12 an-1, perioada de rambursare va fi:
Costurile date sunt utilizate pentru a selecta cea mai economică opțiune pentru construirea unei noi sau reconstrucția unei centrale electrice existente.
1.3.3 Performanță
Indicatorii operaționali evaluează calitatea funcționării centralei electrice și includ în mod specific:
1) coeficient de personal (număr de personal de serviciu la 1 MW de putere instalată a stației), W (pers./MW);
2) factorul de utilizare a capacității instalate a centralei electrice (raportul dintre producția efectivă de energie electrică și producția maximă posibilă)
; (1.16)
3) numărul de ore de utilizare a capacității instalate
4) factorul și coeficientul de disponibilitate a echipamentului utilizare tehnică echipamente
; (1.18)
Factorii de disponibilitate a echipamentelor pentru magazinele de cazane și turbine sunt: Kgotkot = 0,96...0,97, Kgotturb = 0,97...0,98.
Rata de utilizare a echipamentelor pentru centrale termice este: KispTPP = 0,85…0,90.
1.4 Cerințe pentru centralele termice
Cerințele pentru centralele termice sunt împărțite în 2 grupuri: tehnice si economice.
LA cerinte tehnice raporta:
· fiabilitate (alimentare neîntreruptă în conformitate cu cerințele consumatorilor și programul de expediere a sarcinilor electrice);
· manevrabilitate (capacitatea de a crește sau îndepărta rapid sarcina, precum și de pornire sau oprire a unităților);
· randament termic (eficienta maxima si consum specific minim de combustibil in diverse moduri de functionare ale centralei);
· respectarea mediului (emisii nocive minime în mediu și nedepășirea emisiilor permise în diferite moduri de funcționare ale instalației).
Cerințe economice sunt reduse la costul minim al energiei electrice, sub rezerva respectării tuturor cerințelor tehnice.
1.5 Caracteristicile centralelor termice industriale
Printre principalele caracteristici ale centralelor termice industriale se numără:
1) comunicare bidirecțională a centralei cu principalele ateliere tehnologice (centrala asigură sarcina electrică a atelierelor tehnologice și, în funcție de necesitate, modifică alimentarea cu energie electrică, iar atelierele sunt în unele cazuri surse de resursele de energie regenerabilă termică și combustibilă care sunt utilizate la centralele electrice);
2) comunitatea unui număr de sisteme de centrale electrice și ateliere tehnologice ale întreprinderii (alimentare cu combustibil, alimentare cu apă, facilități de transport, bază de reparații, ceea ce reduce costurile construcției centralei);
3) prezența la centralele industriale, pe lângă turbogeneratoare, a turbocompresoarelor și turbosuflantelor pentru alimentarea cu gaze de proces a atelierelor întreprinderii;
4) predominanța centralelor combinate de căldură și energie (CHP) în rândul centralelor industriale;
5) capacitate relativ mică a centralelor termice industriale:
70…80%, ≤ 100 MW.
Centralele termice industriale asigură 15...20% din totalul producției de energie electrică.
2 CONSTRUCȚIA DIAGRAME TERMICE ALE TPP
2.1 Concepte generale despre circuitele termice
Diagramele termice se referă la traseele abur-apă ale centralelor electrice și arată :
1) poziția relativă a echipamentului principal și auxiliar al stației;
2) racordarea tehnologică a echipamentelor prin conducte de conducte de lichid de răcire.
Circuitele termice pot fi împărțite în 2 tipuri:
1) fundamentale;
2) extins.
Schemele schematice prezintă echipamentul în măsura necesară pentru calculul circuitului termic și analiza rezultatelor calculului.
Pe baza schemei de circuit, sunt rezolvate următoarele sarcini:
1) determinați costurile și parametrii lichidelor de răcire în diferite elemente ale circuitului;
2) alege echipamentul;
3) dezvoltarea circuitelor termice detaliate.
Circuite termice extinse include toate echipamentele stației, inclusiv echipamentele de rezervă, toate conductele stației cu supape de închidere și control.
Pe baza schemelor dezvoltate, sunt rezolvate următoarele sarcini:
1) amplasarea reciprocă a echipamentelor la proiectarea centralelor electrice;
2) executarea desenelor de lucru în timpul proiectării;
3) funcţionarea staţiilor.
Construcția diagramelor termice este precedată de rezolvarea următoarelor probleme:
1) selectarea tipului de stație, care se realizează pe baza tipului și cantității de sarcini energetice așteptate, adică CPP sau CHP;
2) determina electrice si putere termala stația în ansamblu și capacitatea blocurilor (unităților) individuale;
3) selectați parametrii de abur inițial și final;
4) determinarea necesității supraîncălzirii intermediare a aburului;
5) alegeți tipurile de generatoare de abur și turbine;
6) elaborarea unei scheme de încălzire regenerativă a apei de alimentare;
7) aranjați principalul solutii tehnice conform schemei termice (puterea unității, parametrii de abur, tipul de turbine) cu o serie de probleme auxiliare: prepararea apei suplimentare purificate chimic, dezaerarea apei, utilizarea apei de evacuare a generatorului de abur, antrenarea pompelor de alimentare și altele.
Dezvoltarea circuitelor termice este influențată în principal de 3 factori:
1) valoarea parametrilor inițiali și finali ai aburului într-o instalație de turbină cu abur;
2) supraîncălzirea intermediară a aburului;
3) încălzirea regenerativă a apei de alimentare.
2.2 Parametrii inițiali de abur
Parametrii inițiali ai aburului sunt presiunea (P1) și temperatura (t1) aburului înaintea supapei de oprire a turbinei.
2.2.1 Presiunea inițială a aburului
Presiunea inițială a aburului afectează eficiența. centralele electrice și, în primul rând, prin randamentul termic. ciclu al unei instalații cu turbine cu abur, care, la determinarea eficienței centrala electrică are o valoare minimă (ηt = 0,42...0,46):
Pentru a determina randamentul termic poate fi folosit este– diagrama vaporilor de apă (vezi Fig. 2.1):
(2.2)
unde Mai sus este pierderea de căldură adiabatică a aburului (pentru un ciclu ideal);
qsupply este cantitatea de căldură furnizată ciclului;
i1, i2 – entalpia aburului înainte și după turbină;
i2" – entalpia condensatului aburului evacuat în turbină (i2" = cpt2).
Figura 2.1 – Către determinarea randamentului termic.
Rezultatele calculului folosind formula (2.2) dau următoarele valori ale eficienței:
ηt, fracții de unități
Aici 3,4...23,5 MPa sunt presiunile standard ale aburului adoptate pentru centralele electrice cu turbine cu abur din sectorul energetic al Ucrainei.
Din rezultatele calculului rezultă că odată cu creșterea presiunii inițiale a aburului, valoarea eficienței. crește. Împreună cu asta, O creștere a presiunii are o serie de consecințe negative:
1) odată cu creșterea presiunii, volumul de abur scade, aria de curgere a părții de curgere a turbinei și lungimea palelor scad și, în consecință, debitele de abur cresc, ceea ce duce la o scădere a eficienței relative interne. turbine (ηоі);
2) o creștere a presiunii duce la o creștere a pierderilor de abur prin garniturile capului turbinei;
3) consumul de metal pentru echipamente și costul unei instalații cu turbine cu abur crește.
Pentru a elimina impactul negativ Odată cu creșterea presiunii, ar trebui mărită și puterea turbinei, ceea ce asigură :
1) creșterea debitului de abur (exclude o scădere a ariei de curgere în turbină și a lungimii palelor);
2) reduce evacuarea relativă a aburului prin garniturile mecanice;
3) o creștere a presiunii împreună cu o creștere a puterii face posibilă compactarea conductelor și reducerea consumului de metal.
Raportul optim dintre presiunea inițială a aburului și puterea turbinei, obținut pe baza unei analize a funcționării centralelor existente în străinătate, este prezentat în Figura 2.2 (raportul optim este marcat prin umbrire).
Figura 2.2 – Relația dintre puterea turbogeneratorului (N) și presiunea inițială a aburului (P1).
2.2.2 Temperatura inițială a aburului
Pe măsură ce presiunea inițială a aburului crește, umiditatea aburului la ieșirea turbinei crește, ceea ce este ilustrat de graficele din diagrama iS (vezi Fig. 2.3).
Р1 > Р1" > Р1"" (t1 = const, P2 = const)
x2< x2" < x2"" (y = 1 – x)
y2 > y2" > y2""
Figura 2.3 – Natura modificării conținutului final de umiditate al aburului cu creșterea presiunii inițiale a aburului.
Prezența umidității aburului crește pierderile prin frecare și reduce eficiența relativă internă. și provoacă eroziunea cu picături a palelor și a altor elemente ale traseului de curgere a turbinei, ceea ce duce la distrugerea acestora.
Umiditatea maximă admisă a aburului (y2add) depinde de lungimea palelor (ll); De exemplu:
ll ≤ 750…1000 mm y2add ≤ 8…10%
ll ≤ 600 mm y2adăugați ≤ 13%
Pentru a reduce umiditatea aburului, temperatura trebuie crescută împreună cu o creștere a presiunii aburului, care este ilustrată în Figura 2.4.
t1 > t1" > t1"" (P2 = const)
x2 > x2" > x2"" (y = 1 - x)
y2< y2" < y2""
Figura 2.4 – Natura modificării conținutului final de umiditate al aburului cu creșterea temperaturii inițiale a aburului.
Temperatura aburului este limitată de rezistența la căldură a oțelului din care sunt fabricate supraîncălzitorul, conductele și elementele turbinei.
Este posibil să se utilizeze oțeluri de 4 clase:
1) oteluri carbon si mangan (cu temperatura maxima tpr ≤ 450...500°C);
2) oțeluri crom-molibden și crom-molibden-vanadiu din clasa perlitică (tpr ≤ 570...585°C);
3) oțeluri cu conținut ridicat de crom din clasa martensitic-feritică (tpr ≤ 600...630°C);
4) oțeluri inoxidabile crom-nichel din clasa austenitică (tpr ≤ 650...700°C).
La trecerea de la o clasă de oțel la alta, costul echipamentelor crește brusc.
Calitatea oțelului
Cost relativ
Pe în această etapă din punct de vedere economic este indicat sa se foloseasca otel perlitic cu temperatura de functionare tr ≤ 540°C (565°C). Oțelurile din clasa martensitic-feritică și austenitică duc la o creștere bruscă a costului echipamentelor.
De asemenea, trebuie remarcată influența temperaturii inițiale a aburului asupra eficienței termice. ciclul unei instalații cu turbine cu abur. O creștere a temperaturii aburului duce la o creștere a eficienței termice:
Cel mai adesea în energia modernă se disting energia tradițională și cea netradițională.
Energia tradițională este împărțită în principal în energie electrică și energie termică.
Cel mai convenabil tip de energie este electrică, care poate fi considerată baza civilizației. Conversia energiei primare în energie electrică se realizează la centralele electrice.
Țara noastră produce și consumă o cantitate imensă de energie electrică. Este produs aproape în întregime de trei tipuri principale de centrale electrice: centrale termice, nucleare și hidroelectrice.
Aproximativ 70% din electricitatea mondială este generată de centrale termice. Acestea sunt împărțite în centrale termice în condensare (CHP), care produc numai energie electrică, și centrale termice combinate (CHP), care produc energie electrică și căldură.
În Rusia, aproximativ 75% din energie este produsă de centrale termice. Centralele termice sunt construite în zonele de producere a combustibilului sau în zonele de consum de energie. Este profitabil să construiești centrale hidroelectrice pe râuri de munte adânci. Prin urmare, cele mai mari centrale hidroelectrice au fost construite pe râurile siberiene. Yenisei, Angara. Dar cascade de centrale hidroelectrice au fost construite și pe râurile de câmpie: Volga și Kama.
Centralele nucleare sunt construite în zone în care se consumă multă energie și alte resurse energetice sunt rare (în partea de vest a țării).
Principalul tip de centrale electrice din Rusia sunt centralele termice (TPP). Aceste instalații generează aproximativ 67% din energia electrică a Rusiei. Amplasarea lor este influențată de factorii de combustibil și de consum. Cele mai puternice centrale electrice sunt situate în locurile unde se produce combustibil. Centralele termice care utilizează combustibil transportabil, bogat în calorii sunt destinate consumatorilor.
Fig.1. Schema schematică a unei centrale termice
Schema schematică a centralei termice este prezentată în Fig. 1. Merită să rețineți că designul său poate include mai multe circuite - lichidul de răcire din reactorul de combustibil poate să nu meargă direct la turbină, dar să renunțe la căldura sa din schimbătorul de căldură la lichidul de răcire al următorului circuit, care poate deja să curgă către turbina sau poate apoi să-și transfere energia la următorul contur. De asemenea, orice centrala electrica este dotata cu un sistem de racire a lichidului de racire rezidual pentru a aduce temperatura lichidului de racire la valoarea ceruta pentru reciclare. Dacă există o zonă populată în apropierea centralei electrice, acest lucru se realizează prin utilizarea căldurii din lichidul de răcire rezidual pentru a încălzi apa pentru încălzirea locuinței sau pentru alimentarea cu apă caldă, iar dacă nu, atunci căldura în exces din lichidul de răcire rezidual este pur și simplu eliberată în atmosferă în turnurile de răcire. Turnurile de răcire sunt folosite cel mai adesea ca condensator pentru aburul evacuat în centralele nenucleare.
Echipamentul principal al unei centrale termice este un boiler-generator de abur, o turbină, un generator, un condensator de abur și o pompă de circulație.
Într-un cazan cu generator de abur, atunci când combustibilul este ars, este eliberată energie termică, care este transformată în energie aburului de apă. Într-o turbină, energia vaporilor de apă este transformată în energie mecanică de rotație. Generatorul transformă energia mecanică de rotație în energie electrică. Schema CHP diferă prin aceea că, pe lângă energie electrica, căldura este generată și prin îndepărtarea unei părți a aburului și utilizarea acestuia pentru încălzirea apei furnizate la rețeaua de încălzire.
Există centrale termice cu turbine cu gaz. Fluidul de lucru și ele sunt gaz cu aer. Gazul este eliberat în timpul arderii combustibilului organic și se amestecă cu aerul încălzit. Amestecul gaz-aer la 750-770°C este alimentat într-o turbină, care rotește generatorul. TPP-urile cu turbine cu gaz sunt mai manevrabile, ușor de pornit, oprit și reglat. Dar puterea lor este de 5-8 ori mai mică decât cele cu abur.
Procesul de generare a energiei electrice la centralele termice poate fi împărțit în trei cicluri: chimic - procesul de ardere, în urma căruia căldura este transferată în abur; mecanic - energia termică a aburului este transformată în energie de rotație; electric - energia mecanică este transformată în energie electrică.
Eficiența totală a unei centrale termice constă din produsul randamentului (η) ciclurilor:
Eficiența unui ciclu mecanic ideal este determinată de așa-numitul ciclu Carnot:
unde T 1 și T 2 sunt temperaturile aburului la intrarea și la ieșirea turbinei cu abur.
La centralele termice moderne T 1 =550°C (823°K), T 2 =23°C (296°K).
Ținând cont practic de pierderi η tes = 36-39%. Datorită utilizării mai complete a energiei termice, randamentul centralei termice = 60-65%.
O centrală nucleară diferă de o centrală termică prin faptul că cazanul este înlocuit cu un reactor nuclear. Căldură reacție nucleară folosit pentru producerea aburului.
Energia primară la o centrală nucleară este energia nucleară internă, care, în timpul fisiunii nucleare, este eliberată sub formă de energie cinetică colosală, care, la rândul ei, este transformată în energie termică. Instalația în care au loc aceste transformări se numește reactor.
Prin miezul reactorului trece o substanță de răcire, care servește la îndepărtarea căldurii (apă, gaze inerte etc.). Lichidul de răcire transportă căldura în generatorul de abur, dându-l la apă. Vaporii de apă rezultați intră în turbină. Puterea reactorului este reglată cu tije speciale. Ele sunt introduse în miez și modifică fluxul de neutroni și, prin urmare, intensitatea reacției nucleare.
Combustibilul nuclear natural al unei centrale nucleare este uraniul. Pentru protecția biologică împotriva radiațiilor se folosește un strat de beton gros de câțiva metri.
Când ardeți 1 kg de cărbune puteți obține 8 kWh de energie electrică, iar cu un consum de 1 kg de combustibil nuclear se generează 23 milioane kWh de energie electrică.
De mai bine de 2000 de ani, omenirea folosește energia apei Pământului. Acum energia apei este utilizată în trei tipuri de hidrocentrale:
- centrale hidraulice (HPP);
- centralele mareomotrice (TPP), folosind energia mareelor mărilor și oceanelor;
- centrale cu acumulare prin pompare (PSPP), care acumulează și utilizează energia rezervoarelor și a lacurilor.
Resursele hidroenergetice din turbina centralei sunt transformate în energie mecanică, care este transformată în energie electrică în generator.
Astfel, principalele surse de energie sunt combustibilul solid, petrolul, gazul, apa și energia de descompunere a nucleelor de uraniu și a altor substanțe radioactive.
Curs de prelegeri pe disciplina
„Aprovizionarea cu energie și eficiența energetică a tehnologiilor”
Modulul 1. Producția de energie. 2
Tema 1. Informații de bază despre centralele termice. 2
Tema 2. „Echipamente principale și auxiliare ale centralelor termice.” 19
Tema 3. Conversia energiei la centrale termice.. 37
Tema 4 „Centrale nucleare”. 58
Subiectul 5 „Informații de bază despre centralele hidroelectrice.” 72
Modulul 2. „Sisteme de producție și distribuție a energiei”. 85
Tema 6. „Resurse energetice”. 85
Tema 7 „Sisteme de bază pentru producția și distribuția resurselor energetice ale întreprinderilor industriale”. 94
Modulul 1. Producția de energie.
Tema 1. Informații de bază despre centralele termice.
1.1 Informații generale.
1.2 Termice și scheme tehnologice TPP.
1.3 Scheme de amenajare a centralelor termice.
Informații generale
Centrala termica(TPP) - o centrală electrică care generează energie electrică ca urmare a conversiei energiei termice eliberate în timpul arderii combustibilului organic. Primele centrale termice au apărut la sfârșitul secolului al XIX-lea și la mijlocul anilor '70. În secolul al XX-lea, centralele termice au devenit principalul tip de centrală electrică din lume. Ponderea energiei electrice generate de ei în Rusia este de aproximativ 80% și de aproximativ 70% în lume.
Majoritatea orașelor rusești sunt alimentate cu energie electrică de la centrale termice. Adesea, în orașe se folosesc centrale de cogenerare - centrale termice și electrice combinate care produc nu numai energie electrică, ci și căldură sub formă apa fierbinte sau un cuplu. În ciuda eficienței mai mari, un astfel de sistem este destul de nepractic, deoarece, spre deosebire de cablurile electrice, fiabilitatea rețelei de încălzire este extrem de scăzută pe distanțe lungi, deoarece eficiența alimentării centralizate a căldurii este mult redusă din cauza scăderii temperaturii lichidului de răcire. . Se estimează că atunci când rețeaua de încălzire are o lungime mai mare de 20 km (o situație tipică pentru majoritatea orașelor), instalarea unui cazan electric separat casă în picioare devine mai profitabilă din punct de vedere economic.
În centralele termice, energia chimică a combustibilului este transformată mai întâi în energie termică, apoi în energie mecanică și apoi în energie electrică.
Combustibilul pentru o astfel de centrală poate fi cărbune, turbă, gaz, șist petrolier și păcură. Centralele termice sunt împărțite în centrale de condensare (CHP), concepute pentru a genera numai energie electrică, și centrale combinate de căldură și energie (CHP), care produc, pe lângă energie electrică, energie termică sub formă de apă caldă și abur. CPP-urile mari de importanță regională sunt numite centrale electrice districtuale de stat (SDPP).
Scheme termice și tehnologice ale centralelor termice
Schema termică principală a unei centrale termice prezintă fluxurile principale de lichid de răcire asociate echipamentelor principale și auxiliare în procesele de conversie a căldurii pentru generarea și furnizarea de energie electrică și căldură. În practică, schema termică de bază se reduce la o diagramă a traseului abur-apă a unei centrale termice (unitate de putere), ale cărei elemente sunt de obicei reprezentate în imagini convenționale.
Schema termică (principală) simplificată a unei centrale termice pe cărbune, este prezentat în Figura 1. Cărbunele este alimentat în buncărul de combustibil 1, iar din acesta la instalația de concasare 2, unde se transformă în praf. Praful de cărbune pătrunde în cuptorul unui generator de abur (cazan de abur) 3, care are un sistem de tuburi în care circulă apa purificată chimic, numită apă de alimentare. În cazan, apa este încălzită, evaporată, iar aburul saturat rezultat este adus la o temperatură de 400-650°C și, sub o presiune de 3-25 MPa, intră printr-o linie de abur în turbina cu abur 4. Parametrii supraîncălzirii aburul (temperatura și presiunea la intrarea turbinei) depind de puterea unităților.
Schema termica completa diferă de cea fundamentală prin faptul că afișează complet echipamente, conducte, supape de închidere, control și protecție. Schema termică completă a unei unități de putere constă din diagrame ale componentelor individuale, inclusiv o unitate de stație generală (rezervoare de condens de rezervă cu pompe de transfer, completarea rețelei de încălzire, încălzirea apei brute etc.). Conductele auxiliare includ bypass, drenaj, drenaj, auxiliare și aspirarea amestecului de abur-aer.
Figura 1 - Schema termică simplificată a unei centrale termice și aspectul unei turbine cu abur
CES-urile termice au o eficiență scăzută (30 - 40%), deoarece cea mai mare parte a energiei se pierde cu gazele de ardere și apa de răcire a condensatorului. CPP-urile care funcționează pe combustibili fosili sunt de obicei construite în apropierea locurilor de extracție a combustibilului.
O centrală de cogenerare diferă de o CPP prin faptul că are instalată pe ea o turbină specială de încălzire cu extrageri intermediare de abur sau cu contrapresiune. În astfel de instalații, căldura aburului de evacuare este utilizată parțial sau chiar complet pentru furnizarea de căldură, drept urmare pierderile de apă din apa de răcire sunt reduse sau absente cu totul (în instalațiile cu turbogeneratoare de contrapresiune). Cu toate acestea, ponderea energiei aburului transformată în energie electrică, cu aceiași parametri inițiali, în instalațiile cu turbine de încălzire este mai mică decât în instalațiile cu turbine în condensare. La o centrală termică, o parte a aburului este complet utilizată în turbină pentru a genera energie electrică în generatorul 5 și apoi intră în condensator 6, iar cealaltă, care are o temperatură și o presiune mai ridicate (linia întreruptă în figură), este preluat din treapta intermediară a turbinei și este utilizat pentru alimentarea cu căldură. Condensul este furnizat de pompa 7 prin dezaeratorul 8 și apoi de pompa de alimentare 9 către generatorul de abur. Cantitatea de abur luată depinde de nevoile de energie termică ale întreprinderilor.
Eficiența centralelor termice ajunge la 60-70%.
Astfel de stații sunt de obicei construite în apropierea consumatorilor- intreprinderi industriale sau zone rezidentiale. Cel mai adesea funcționează cu combustibil importat.
Centralele termice considerate, după tipul unității termice principale (turbină cu abur), sunt clasificate ca stații de turbine cu abur. Stațiile termice cu turbină cu gaz (GTU), turbină cu gaz cu ciclu combinat (CCGT) și unități diesel au devenit semnificativ mai puțin răspândite.
Cele mai economice sunt centralele mari cu turbine termice cu abur. Într-un cazan cu abur, peste 90% din energia eliberată de combustibil este transferată în abur. În turbină, energia cinetică a jeturilor de abur este transferată rotorului (Figura 1). Arborele turbinei este conectat rigid la arborele generatorului. Turbinele moderne cu abur pentru centrale termice sunt mașini de mare viteză (3000 rpm), extrem de economice, cu o durată de viață lungă. Puterea lor cu un singur arbore ajunge la 1200 MW, iar aceasta nu este limita. Astfel de mașini sunt întotdeauna în mai multe etape, adică au de obicei câteva zeci de discuri cu lame de lucru și același număr, în fața fiecărui disc, de grupuri de duze prin care curge un flux de abur. În același timp, presiunea și temperatura aburului scad treptat.
CPP-uri de mare putere care utilizează combustibil organic sunt în prezent construite în principal pentru parametri inițiali ridicati ai aburului și presiune finală scăzută (vid profund). Acest lucru face posibilă reducerea consumului de căldură pe unitatea de energie electrică generată, deoarece parametrii inițiali sunt mai mari p 0 și T 0 în fața turbinei și sub presiunea finală a aburului R k, cu atât eficiența instalației este mai mare. Prin urmare, aburul care intră în turbină este adus la parametri înalți: temperatură - până la 650 ° C și presiune - până la 25 MPa.
Figura 2 prezintă diagrame termice tipice ale CES-urilor care funcționează pe combustibili fosili. Conform diagramei din figura 2a, căldura este furnizată ciclului numai atunci când este generat abur și încălzit la temperatura de supraîncălzire selectată. banda t;conform diagramei din Figura 2b, odată cu transferul de căldură în aceste condiții, căldura este furnizată aburului după ce acesta a funcționat în partea de înaltă presiune a turbinei.
Primul circuit se numește circuit fără supraîncălzire intermediară, al doilea - un circuit cu supraîncălzire intermediară a aburului. După cum se știe din cursul de termodinamică, eficiența termică a celei de-a doua scheme este mai mare cu aceiași parametri inițiali și finali și alegerea corectă a parametrilor intermediari de supraîncălzire.
În ambele scheme, aburul de la cazanul de abur 1 este trimis la turbina 2, situată pe același arbore cu generatorul electric 3. Aburul evacuat este condensat în condensatorul 4, răcit de apa de proces care circulă în tuburi. Condens din turbină prin pompa de condens 5 prin încălzitoarele regenerative 6 este alimentat la dezaeratorul 8.
Figura 2 - Diagrame termice tipice ale instalațiilor de condensare cu turbine cu abur care utilizează combustibil organic fără supraîncălzire intermediară a aburului (a) și cu supraîncălzire intermediară (b)
Dezaeratorul este folosit pentru a elimina din apă gazele dizolvate în el; în același timp, în ea, la fel ca în încălzitoarele regenerative, apa de alimentare este încălzită cu abur, preluat în acest scop de la ieșirea turbinei. Dezaerarea apei este efectuată pentru a aduce conținutul de oxigen și dioxid de carbon din ea la valori acceptabile și, prin urmare, pentru a reduce rata de coroziune în căile de apă și abur. În același timp, un dezaerator poate fi absent într-un număr de circuite termice ale IES.
Apa dezaerata pompa de alimentare 9 prin încălzitoarele 10 se alimentează centralei de cazane. Condensul aburului de încălzire format în încălzitoarele 10 este trecut în cascadă în dezaeratorul 8, iar condensul aburului de încălzire al încălzitoarelor 6 este alimentat. pompa de scurgere 7 în linie, prin care curge condensul din condensatorul 4.
Schemele termice descrise sunt în mare parte tipice și se modifică ușor odată cu creșterea puterii unității și a parametrilor inițiali ai aburului.
Deaeratorul și pompa de alimentare împart circuitul de încălzire regenerativă în grupuri HPH (încălzitor de înaltă presiune) și LPH (încălzitor de joasă presiune). Grupul PVD De regulă, este format din două sau trei încălzitoare cu drenaj în cascadă până la dezaerator. Dezaeratorul este alimentat cu abur de aceeași extracție ca HPH din amonte. Această schemă de pornire a unui dezaerator cu abur este larg răspândită. Deoarece în dezaerator se menține o presiune constantă a aburului, iar presiunea în extracție este redusă proporțional cu scăderea debitului de abur către turbină, această schemă creează o rezervă de presiune pentru extracție, care se realizează în HPH din amonte. Grupul HDPE constă din trei până la cinci încălzitoare regenerative și două până la trei încălzitoare auxiliare. Dacă există o instalație de evaporare (turn de răcire), condensatorul evaporatorului este pornit între HDPE.
Schema tehnologică a centralei termice, care funcționează pe cărbune, este prezentat în Figura 3. Este un complex complex de căi și sisteme interconectate: sistem de preparare a prafului; sistem de alimentare cu combustibil și aprindere (calea combustibilului); sistem de îndepărtare a zgurii și a cenușii; cale gaz-aer; un sistem de traseu abur-apă, inclusiv un cazan abur-apă și o unitate de turbină; un sistem pentru prepararea și furnizarea de apă suplimentară pentru a reumple pierderile de apă de alimentare; sistem tehnic de alimentare cu apă care asigură răcirea cu abur; sistem de incalzire a apei din retea; un sistem de alimentare electrică, inclusiv un generator sincron, un transformator de creștere, un aparat de comutare de înaltă tensiune etc.
Figura 3 - Diagrama de proces a unei centrale electrice pe cărbune pulverizat
Mai jos este dat o scurtă descriere a principalele sisteme și căi ale schemei tehnologice ale unei centrale termice pe cărbune.
1. Sistem de preparare a prafului. Calea combustibilului. Livrarea combustibilului solid este efectuată de calea ferataîn vagoane speciale de telegondolă 1. Vagoane de telegondolă cu cărbune se cântăresc pe cântare feroviare. ÎN timp de iarna telegondolele cu cărbune sunt trecute printr-o seră de dezghețare, în care pereții telegondolei sunt încălzite cu aer încălzit. În continuare, vagonul telegondolă este împins în dispozitivul de descărcare - autobasculant 2, în care este rotit în jurul axei longitudinale la un unghi de aproximativ 180 0; cărbunele este aruncat pe grătarele care acoperă buncărele de primire. Cărbunele din buncăre este furnizat prin alimentatoare către transportorul 4, prin care este alimentat fie către depozitul de cărbune 4, fie prin compartimentul de zdrobire 5 către buncărele de cărbune brut din camera de cazane 6, către care poate fi livrat și de la depozitul de cărbuni.
Din instalația de concasare, combustibilul intră în buncărul de cărbune brut 6, iar de acolo prin alimentatoare în morile de cărbune pulverizat 7. Praful de cărbune este transportat pneumatic prin separatorul 8 și ciclonul 9 în buncărul de praf de cărbune 10, iar de acolo este transportat pneumatic. furnizate arzatoarelor prin alimentatoare 11. Aerul din ciclon este aspirat de ventilatorul morii 12 și alimentat în camera de ardere a cazanului 13.
Întreaga linie de combustibil, împreună cu depozitul de cărbune, aparține sistem de alimentare cu combustibil, care este deservită de personalul atelierului de combustibil și transport al centralei termice.
Cazanele pe cărbune pulverizat au în mod necesar și un combustibil de pornire, de obicei păcură. Păcura este livrată în rezervoare de cale ferată, în care este încălzită cu abur înainte de a fi descărcată. Folosind prima și a doua pompă de ridicare, acesta este alimentat la duzele de păcură. Combustibilul de pornire poate fi, de asemenea, gaz natural furnizat de la conducta de gaz prin punctul de control al gazului la arzătoarele cu gaz.
La centralele termice care ard combustibil pe gaz și ulei, economia de combustibil este simplificată semnificativ în comparație cu centralele termice pe cărbune pulverizat, sunt eliminate depozitul de cărbune, departamentul de zdrobire, sistemul de transport, cărbunele brut și buncărul de praf, precum și sistemele de colectare și îndepărtare a cenușii.
2. Calea gaz-aer. Sistem de îndepărtare a zgurii și a cenușii. Aerul necesar arderii este furnizat încălzitoarelor de aer ale cazanului de abur printr-un ventilator 14. Aerul este de obicei preluat din partea superioară a cazanelor și (pentru cazanele cu abur de mare capacitate) din exteriorul cazanului.
Gazele formate în timpul arderii în camera de ardere, după ieșirea din aceasta, trec succesiv prin conductele de gaz ale instalației cazanului, unde în supraîncălzitorul cu abur (primar și secundar, dacă se efectuează un ciclu cu supraîncălzire intermediară a aburului) și apa. economizor, căldura este transferată în fluidul de lucru, iar încălzitorul de aer este furnizat aerului cazanului cu abur. Apoi, în colectoarele de cenușă (precipitatoare electrice) 15, gazele sunt purificate din cenușa zburătoare și eliberate în atmosferă printr-un coș de fum 17 folosind extractoare de fum 16.
Zgura și cenușa care cad sub camera de ardere, încălzitorul de aer și colectoarele de cenușă sunt spălate cu apă și curg prin canale către 33 de pompe lag, care le pompează în haldele de cenușă.
3. Calea abur-apă. Aburul supraîncălzit de la cazanul de abur 13 curge prin liniile de abur și un sistem de duze către turbina 22.
Condensul de la condensatorul turbinei 23 este furnizat de pompele de condens 24 prin încălzitoarele regenerative de joasă presiune 18 într-un dezaerator 20, în care apa este adusă la fierbere; în același timp, este eliberat de gazele agresive O 2 și CO 2 dizolvate în el, ceea ce previne coroziunea pe traseul abur-apă. De la dezaerator, apa este furnizată de pompele de alimentare 21 prin încălzitoarele de înaltă presiune 19 către economizorul cazanului, asigurând supraîncălzirea intermediară a aburului și crescând semnificativ randamentul centralei termice.
Calea abur-apă a unei centrale termice este cea mai complexă și responsabilă, deoarece pe această cale au loc cele mai ridicate temperaturi ale metalelor și cele mai mari presiuni ale aburului și apei.
Pentru a asigura funcționarea căii abur-apă, este necesar un sistem de pregătire și alimentare cu apă suplimentară pentru a reumple pierderile de fluid de lucru, precum și un sistem tehnic de alimentare cu apă pentru centralele termice pentru alimentarea cu apă de răcire a condensatorului turbinei.
4. Sistem de preparare și alimentare cu apă suplimentară. Apa suplimentară se obține în urma epurării chimice a apei brute, realizată în filtre speciale schimbătoare de ioni pentru tratarea chimică a apei.
Pierderile de abur și condens din cauza scurgerilor pe calea abur-apă sunt completate în această schemă cu apă desalină chimic, care este furnizată din rezervorul de apă demineralizată printr-o pompă de transfer la conducta de condens din spatele condensatorului turbinei.
Dispozitive pentru tratament chimic de apă suplimentară se află în atelierul chimic 28 (atelierul de tratare chimică a apei).
5. Sistem de răcire cu abur. Apa rece alimentat condensatorului de la puțul de alimentare cu apă de recepție 26 pompe de circulatie 25 . Apa de răcire încălzită în condensator este evacuată într-un puț colector 27 al aceleiași surse de apă la o anumită distanță de punctul de admisie, suficientă pentru ca apa încălzită să nu se amestece cu apa prelevată.
În multe scheme tehnologice ale centralelor termice, apa de răcire este pompată prin tuburile condensatorului prin pompele de circulație 25 și apoi intră în turnul de răcire (turnul de răcire), unde din cauza evaporării apa este răcită prin aceeași diferență de temperatură cu care a fost încălzită în condensator. Sistemele de alimentare cu apă cu turnuri de răcire sunt utilizate în principal la centralele termice. IES folosește un sistem de alimentare cu apă cu iazuri de răcire. Când are loc răcirea prin evaporare a apei, evaporarea este aproximativ egală cu cantitatea de abur care se condensează în condensatoarele turbinei. Prin urmare, sistemele de alimentare cu apă trebuie reîncărcate, de obicei cu apă de râu.
6. Sistem de unități de încălzire a apei din rețea.În diagrame se poate prevedea o mică instalație de încălzire în rețea pentru termoficarea centralei electrice și a satului adiacent. Încălzitorul de rețea 29 al acestei instalații primește abur de la extracțiile turbinei, condensul este evacuat prin conducta 31. Apa din rețea este furnizată încălzitorului și evacuată din acesta prin conductele 30.
7. Sistem de energie electrică. Un generator electric rotit de o turbină cu abur produce curent electric alternativ, care trece printr-un transformator crescător către barele colectoare ale tabloului deschis (OSD) al centralei termice. De asemenea, magistralele sistemului auxiliar sunt conectate la bornele generatorului printr-un transformator auxiliar. Astfel, consumatorii auxiliari ai unității de putere (motoare electrice ale unităților auxiliare – pompe, ventilatoare, mori etc.) sunt alimentați de generatorul unității de putere. Pentru alimentarea cu energie electrică a motoarelor electrice, a dispozitivelor de iluminat și a dispozitivelor centralei electrice, există un dispozitiv auxiliar de distribuție electrică 32.
ÎN cazuri speciale(situații de urgență, descărcare de sarcină, pornire și oprire) alimentarea cu energie pentru nevoile auxiliare este asigurată prin transformatorul de rezervă pentru bare colectoare al tabloului de distribuție exterior. Alimentarea fiabilă a motorului electric al unităților auxiliare asigură funcționarea fiabilă a unităților de putere și a centralelor termice în ansamblu. Întreruperea alimentării cu energie electrică pentru nevoi proprii duce la defecțiuni și accidente.
