UNGDOM OG SPORT I UKRAINA

YU.EN. GICHEV

TERMISKE KRAFTVERK

Ofteb Jeg

Dnepropetrovsk NMetAU 2011

UDDANNINGS- OG VITENSKAPSDEPARTEMENTET,

UNGDOM OG SPORT I UKRAINA

NATIONAL METALLURGICAL ACADEMY OF UKRAINE

YU.EN. GICHEV

TERMISKE KRAFTVERK

Ofteb Jeg

Ill. 23. Litteraturliste: 4 navn.

Ansvarlig for problemet, Dr. Tech. vitenskaper, prof.

Anmelder: , Dr. Tech. vitenskaper, prof. (DNUZHT)

Cand. tech. Realfag, førsteamanuensis (NMetAU)

Akademiet i Ukraina, 2011

INNLEDNING………………………………………………………………………………………………..4

1 GENERELL INFORMASJON OM TERMISKE KRAFTVERK…………………5

1.1 Definisjon og klassifisering av kraftverk………………………….5

1.2 Teknologisk diagram av et termisk kraftverk………………………8

1.3 Tekniske og økonomiske indikatorer for termiske kraftverk……………………………………….11

1.3.1 Energiindikatorer………………………………………….11

1.3.2 Økonomiske indikatorer………………………………………….13

1.3.3 Ytelsesindikatorer………………………………………15

1.4 Krav til termiske kraftverk………………………………………………………………16

1.5 Funksjoner ved industrielle termiske kraftverk………………16

2 KONSTRUKSJON AV TERMISKE DIAGRAMMER FOR TPP………………………………………………………………...17

2.1 Generelle begreper om termiske kretser………………………………………………………………………17

2.2 Innledende dampparametere………………………………………………………….18

2.2.1 Innledende damptrykk………………………………………….18

2.2.2 Innledende damptemperatur…………………………………………...20

2.3 Middels overoppheting av damp…………………………………………………..22

2.3.1 Energieffektivitet ved mellomoveroppheting...24

2.3.2 Middels overhetingstrykk…………………………26

2.3.3 Teknisk implementering av mellomoveroppheting...27

2.4 Endelige dampparametere………………………….……………………………….29

2.5 Regenerativ oppvarming av matevann………………………………………30

2.5.1 Energieffektivitet ved regenerativ oppvarming..30

2.5.2 Teknisk implementering av regenerativ oppvarming.......34

2.5.3 Temperatur ved regenerativ oppvarming av fødevann..37

2.6 Konstruksjon av termiske diagrammer av termiske kraftverk basert på hovedtypene av turbiner……..39

2.6.1 Konstruksjon av en termisk krets basert på turbin "K"...........39

2.6.2 Konstruksjon av en termisk krets basert på turbin “T”….………..41

LITTERATUR………………………………………………………………………………………...44

INTRODUKSJON

Disiplinen «Varmekraftverk» er av en rekke årsaker av særlig betydning blant fagene som undervises i spesialitet 8(7). - termisk kraftteknikk.

For det første, fra et teoretisk synspunkt, akkumulerer faget kunnskapen som er tilegnet av studenter i nesten alle de viktigste tidligere disiplinene: "Brennstoff og dets forbrenning", "Kjeleanlegg", "Superladere og varmemotorer", "Varmeforsyningskilder for industri bedrifter», «gassrensing» og andre.

For det andre, fra et praktisk synspunkt, er termiske kraftverk (TPP) et komplekst energiforetak som inkluderer alle hovedelementene i energiøkonomien: et drivstoffforberedelsessystem, et kjeleverksted, et turbinverksted, et system for konvertering og forsyning termisk energi til eksterne forbrukere, resirkulering og nøytraliseringssystemer skadelige utslipp.

For det tredje, fra et industrielt synspunkt, er termiske kraftverk de dominerende kraftgenererende foretakene i den innenlandske og utenlandske energisektoren. Termiske kraftverk står for omtrent 70 % av den installerte elei Ukraina, og tatt i betraktning kjernekraftverk, der dampturbinteknologier også er implementert, er den installerte kapasiteten omtrent 90 %.

Disse forelesningsnotatene er utviklet i samsvar med arbeidsprogram og læreplan for spesialitet 8(7). - termisk kraftteknikk og inkluderer som hovedemner: generell informasjon om termiske kraftverk, prinsipper for konstruksjon av termiske kretser av kraftverk, valg av utstyr og beregninger av termiske kretser, layout av utstyr og drift av termiske kraftverk.

Disiplinen "Thermal Power Plants" bidrar til å systematisere kunnskapen studentene har tilegnet seg, utvide deres faglige horisont og kan brukes i kurs i en rekke andre disipliner, samt i utarbeidelse av avhandlinger for spesialister og masteroppgaver.

1 GENERELL INFORMASJON OM TERMISKE KRAFTVERK

1.1 Definisjon og klassifisering av kraftverk

Kraftstasjon– et energiforetak designet for å konvertere ulike typer drivstoff og energiressurser til elektrisitet.

Hovedalternativer for klassifisering av kraftverk:

I. Avhengig av typen konvertert drivstoff og energiressurser:

1) termiske kraftverk (TPP), der elektrisitet produseres ved å konvertere hydrokarbonbrensel (kull, naturgass, fyringsolje, brennbar RES og andre);

2) kjernekraftverk (NPP), der elektrisitet produseres ved å konvertere atomenergi fra kjernebrensel;

3) vannkraftverk (HPP), der elektrisitet produseres ved å konvertere den mekaniske energien til strømmen av en naturlig vannkilde, først og fremst elver.

Dette klassifiseringsalternativet kan også inkludere kraftverk som bruker utradisjonelle og fornybare energikilder:

· solenergianlegg;

· geotermiske kraftverk;

· vindkraftverk;

· tidevannskraftverk og andre.

II. For denne disiplinen er en mer dyptgående klassifisering av termiske kraftverk av interesse, som, avhengig av typen varmemotorer, er delt inn i:

1) dampturbinkraftverk (STP);

2) gassturbinkraftverk (GTU);

3) kombikraftverk (CGE);

4) kraftverk som bruker forbrenningsmotorer (ICE).

Blant disse kraftverkene er dampturbinkraftverk dominerende, og står for over 95 % av den totale installerte kapasiteten til termiske kraftverk.

III. Avhengig av typen energi som leveres til eksterne forbrukere, er dampturbinkraftverk delt inn i:

1) kondenskraftverk (CPS), som utelukkende leverer strøm til eksterne forbrukere;

2) kraftvarmeverk (CHP), som leverer både termisk og elektrisk energi til eksterne forbrukere.

IV. Avhengig av formålet og avdelingens underordning, er kraftverk delt inn i:

1) distriktskraftverk, som er designet for å gi strøm til alle forbrukere i regionen;

2) industrielle kraftverk, som er en del av industribedrifter og er ment å levere elektrisitet primært til forbrukere av bedrifter.

V. Avhengig av varigheten av bruken av den installerte kapasiteten i løpet av året, er kraftverk delt inn i:

1) grunnleggende (B): 6000÷7500 timer/år, dvs. over 70 % av årets varighet;

2) semi-basis (P/B): 4000÷6000 t/år, 50÷70 %;

3) halvtopp (P/P): 2000÷4000 t/år, 20÷50 %;

4) topp (P): opptil 2000 timer/år, opptil 20 % av året.

Dette klassifiseringsalternativet kan illustreres ved å bruke eksemplet på en graf over varigheten av elektriske belastninger:

Figur 1.1 – Graf over varighet av elektriske belastninger

VI. Avhengig av damptrykket som kommer inn i turbinene, er dampturbinens termiske kraftverk delt inn i:

1) lavt trykk: opptil 4 MPa;

2) middels trykk: opptil 9 – 13 MPa;

3) høytrykk: opptil 25 – 30 MPa, inkludert:

● subkritisk trykk: opptil 18 – 20 MPa

● kritisk og superkritisk trykk: over 22 MPa

VII. Avhengig av kraften er dampturbinkraftverk delt inn i:

1) lavkraftverk: total installert kapasitet opptil 100 MW med en enhetseffekt for installerte turbogeneratorer opptil 25 MW;

2) middels effekt: total installert kapasitet opptil 1000 MW med en enhetseffekt for installerte turbogeneratorer opptil 200 MW;

3) høy effekt: total installert kapasitet over 1000 MW med en enhetseffekt for installerte turbogeneratorer over 200 MW.

VIII. Avhengig av metoden for å koble dampgeneratorer til turbogeneratorer, er termiske kraftverk delt inn i:

1) sentraliserte (ikke-enhets) termiske kraftverk, der damp fra alle kjeler kommer inn i en sentral damprørledning og deretter distribueres mellom turbingeneratorer (se fig. 1.2);

1 - dampgenerator; 2 - dampturbin; 3 - sentral (hoved) damplinje; 4 - dampturbinkondensator; 5 - elektrisk generator; 6 – transformator.

Figur 1.2 - Skjematisk diagram av et sentralisert (ikke-blokk) termisk kraftverk

2) blokkere termiske kraftverk, der hver av de installerte dampgeneratorene er koblet til en veldig spesifikk turbogenerator (se fig. 1.3).

1 - dampgenerator; 2 - dampturbin; 3 - mellomoverheting; 4 - dampturbinkondensator; 5 - elektrisk generator; 6 – transformator.

Figur 1.3 - Skjematisk diagram av et blokkvarmekraftverk

I motsetning til ikke-blokkdesignet, krever blokkdesign av termiske kraftverk mindre kapitalkostnader, er lettere å drifte og skaper forutsetninger for full automatisering av dampturbininstallasjonen til kraftverket. I blokkdiagrammet reduseres antall rørledninger og produksjonsvolumer til stasjonen for plassering av utstyr. Ved bruk av mellomliggende overoppheting av damp er bruk av blokkdiagrammer obligatorisk, siden det ellers ikke er mulig å kontrollere strømmen av damp som frigjøres fra turbinen for overoppheting.

1.2 Teknologisk diagram over varmekraftverket

Det teknologiske diagrammet viser hoveddelene av kraftverket, deres sammenkobling og viser følgelig sekvensen av teknologiske operasjoner fra øyeblikket av levering av drivstoff til stasjonen til levering av strøm til forbrukeren.

Som et eksempel viser figur 1.4 et teknologisk diagram av et kraftverk med dampturbin med pulverisert kull. Denne typen termiske kraftverk dominerer blant de eksisterende grunnleggende termiske kraftverkene i Ukraina og i utlandet.

Sol – drivstofforbruk på stasjonen; Dp. g. – dampgeneratorens produktivitet; Ds. n. – betinget dampforbruk for stasjonens egne behov; Dt – dampforbruk per turbin; Evir – mengden generert elektrisitet; Esn - strømforbruk for stasjonens egne behov; Eotp er mengden elektrisitet som leveres til eksterne forbrukere.

Figur 1.4 – Eksempel på et teknologisk diagram av et kraftverk for pulverisert kull med dampturbin

Det teknologiske diagrammet til et termisk kraftverk er vanligvis delt inn i tre deler, som er markert med stiplede linjer i figur 1.4:

Jeg … Drivstoff-gass-luft-bane, som inkluderer:

1 – drivstoffanlegg (losseanordning, råkulllager, knuseanlegg, knust kullbunkere, kraner, transportbånd);

2 – støvbehandlingssystem (kullmøller, finvifter, kullstøvbinger, matere);

3 – vifte for tilførsel av luft til drivstoffforbrenning;

4 - damp-generator;

5 – gassrensing;

6 – røykavtrekk;

7 – skorstein;

8 – slaggpumpe for transport av hydroaske og slaggblanding;

9 – tilførsel av hydroaske og slaggblanding for deponering.

Generelt inkluderer drivstoff-gass-luft-banen : drivstoffanlegg, støvbehandlingssystem, trekkmidler, kjelekanaler og system for fjerning av aske og slagg.

II … Damp-vann-bane, som inkluderer:

10 - damp turbin;

11 – dampturbinkondensator;

12 – sirkulasjonspumpe til det sirkulerende vannforsyningssystemet for kjøling av kondensatoren;

13 - kjøleanordning for sirkulasjonssystemet;

14 – tilførsel av ekstra vann for å kompensere for vanntap i sirkulasjonssystemet;

15 – tilførsel av råvann for tilberedning av kjemisk renset vann, som kompenserer for tapet av kondensat ved stasjonen;

16 – kjemisk vannbehandling;

17 – kjemisk vannbehandlingspumpe som leverer ytterligere kjemisk behandlet vann til eksosdampkondensatstrømmen;

18 – kondensatpumpe;

19 – regenerativ lavtrykks matvannsvarmer;

20 – avlufter;

21 – matepumpe;

22 – regenerativ høytrykks fødevannvarmer;

23 – dreneringspumper for å fjerne oppvarmingsdampkondensat fra varmeveksleren;

24 – regenerativ dampekstraksjon;

25 – mellomoverheting.

Generelt inkluderer dampvannbanen: damp-vann del av kjelen, turbin, kondensatenhet, systemer for klargjøring av kjølende sirkulasjonsvann og ytterligere kjemisk renset vann, et system for regenerativ oppvarming av matevann og avlufting av matevann.

III … Elektrisk del som inkluderer:

26 – elektrisk generator;

27 – step-up transformator for elektrisitet levert til eksterne forbrukere;

28 – busser av det åpne koblingsanlegget til kraftverket;

29 – transformator for elektrisitet til kraftverkets egne behov;

30 – samleskinner til distribusjonsinnretningen for hjelpeelektrisitet.

Dermed inkluderer den elektriske delen: elektrisk generator, transformatorer og koblingsutstyr busser.

1.3 Tekniske og økonomiske indikatorer for termiske kraftverk

Tekniske og økonomiske indikatorer for termiske kraftverk er delt inn i 3 grupper: energi, økonomisk og driftsmessig, som henholdsvis har til hensikt å vurdere teknisk nivå, effektivitet og driftkvalitet av stasjonen.

1.3.1 Energiytelse

De viktigste energiindikatorene til termiske kraftverk inkluderer: effektivitet kraftverk (), spesifikt varmeforbruk (), spesifikt brenselforbruk for elektrisitetsproduksjon ().

Disse indikatorene kalles anleggets termiske effektivitetsindikatorer.

Basert på resultatene av selve driften av kraftverket, effektivitet bestemmes av relasjonene:

; (1.1)

; (1.2)

Når du designer et kraftverk og analyserer dets drift, effektivitet. bestemt av produkter som tar hensyn til effektivitet. individuelle elementer på stasjonen:

hvor ηkatt, ηturb – effektivitet. kjele og turbin butikker;

ηt. s. – k.p.d. varmestrøm, som tar hensyn til varmetap ved kjølevæsker inne i stasjonen på grunn av varmeoverføring til miljø gjennom veggene i rørledningen og kjølevæske lekkasjer, ηt. n. = 0,98...0,99 (gjennomsnitt 0,985);

esn er andelen elektrisitet som brukes til kraftverkets eget behov (elektrisk drift i drivstoffprepareringssystemet, driving av kjeleanleggets trekkutstyr, pumpedrift etc.), esn = Esn/Evir = 0,05...0,10 (jfr. 0,075);

qсн – andel varmeforbruk til eget behov (kjemisk vannbehandling, avlufting av matevann, drift av damputkastere som gir vakuum i kondensatoren, etc.), qсн = 0,01...0,02 (jf. 0,015).

K.p.d. kjeleverksted kan representeres som effektivitet dampgenerator: ηcat = ηp. g = 0,88…0,96 (gjennomsnitt 0,92)

K.p.d. turbinverksted kan representeres som absolutt elektrisk virkningsgrad. turbogenerator:

ηturb = ηt. g. = ηt · ηoi · ηм, (1,5)

hvor ηt er termisk effektivitet. syklus av et dampturbinanlegg (forhold mellom varme brukt til varmetilførsel), ηt = 0,42...0,46 (jf. 0,44);

ηoi – intern relativ effektivitet. turbiner (tar hensyn til tap inne i turbinen på grunn av dampfriksjon, tverrstrømmer, ventilasjon), ηoi = 0,76...0,92 (jf. 0,84);

ηm – elektromekanisk virkningsgrad, som tar hensyn til tap ved overføring av mekanisk energi fra turbinen til generatoren og tap i selve den elektriske generatoren, ηen = 0,98...0,99 (jf. 0,985).

Tar man hensyn til produktet (1.5), uttrykk (1.4) for effektiviteten nettkraftverk har formen:

ηsnetto = ηпг·ηt· ηoi· ηм· ηтп·(1 – есн)·(1 – qсн); (1,6)

og etter å ha erstattet gjennomsnittsverdiene vil det være:

ηsnetto = 0,92·0,44·0,84·0,985·0,985·(1 – 0,075)·(1 – 0,015) = 0,3;

Generelt er effektiviteten for et kraftverk netto varierer innenfor området: ηsnet = 0,28…0,38.

Det spesifikke varmeforbruket for elektrisitetsproduksjon bestemmes av forholdet:

, (1.7)

der Qfuel er varmen som oppnås fra drivstoffforbrenning .

; (1.8)

der pH er standard, år-1.

Den inverse verdien pH gir tilbakebetalingsperioden for kapitalinvesteringer, for eksempel med pH = 0,12 år-1 vil tilbakebetalingsperioden være:

De gitte kostnadene brukes til å velge det mest økonomiske alternativet for å bygge et nytt eller rekonstruere et eksisterende kraftverk.

1.3.3 Ytelse

Driftsindikatorer vurderer kvaliteten på driften av kraftverket og inkluderer spesifikt:

1) bemanningskoeffisient (antall servicepersonell per 1 MW installert effekt på stasjonen), W (personer/MW);

2) utnyttelsesfaktor for installert kapasitet til kraftverket (forholdet mellom faktisk elektrisitetsproduksjon og maksimal mulig produksjon)

; (1.16)

3) antall timers bruk av installert kapasitet

4) utstyrets tilgjengelighetsgrad og utstyrsteknisk utnyttelsesgrad

; (1.18)

Tilgjengelighetsfaktorer for utstyr for kjel- og turbinbutikker er: Kgotkot = 0,96...0,97, Kgotturb = 0,97...0,98.

Utnyttelsesgraden for utstyr for termiske kraftverk er: KispTPP = 0,85…0,90.

1.4 Krav til termiske kraftverk

Kravene til termiske kraftverk er delt inn i 2 grupper: teknisk og økonomisk.

Tekniske krav inkluderer:

· pålitelighet (uavbrutt strømforsyning i samsvar med forbrukernes krav og forsendelsesplan for elektriske belastninger);

· manøvrerbarhet (evnen til raskt å øke eller fjerne lasten, samt starte eller stoppe enheter);

· termisk effektivitet (maksimal effektivitet og minimum spesifikt drivstofforbruk under ulike driftsmoduser for anlegget);

· miljøvennlighet (minimale skadelige utslipp til miljøet og ikke overstige tillatte utslipp under ulike driftsmåter for anlegget).

Økonomiske krav reduseres til minimumskostnaden for elektrisitet, med forbehold om overholdelse av alle tekniske krav.

1.5 Funksjoner ved industrielle termiske kraftverk

Blant hovedtrekkene til industrielle termiske kraftverk er:

1) toveis kommunikasjon av kraftverket med de viktigste teknologiske verkstedene (kraftverket gir den elektriske belastningen til de teknologiske verkstedene og, i samsvar med behovet, endrer forsyningen av elektrisitet, og verkstedene er i noen tilfeller kilder til termiske og brennbare fornybare energiressurser som brukes på kraftverk);

2) fellesskapet til en rekke systemer for kraftverk og teknologiske verksteder i bedriften (drivstoffforsyning, vannforsyning, transportanlegg, reparasjonsbase, noe som reduserer kostnadene ved anleggsbygging);

3) tilstedeværelsen ved industrielle kraftverk, i tillegg til turbogeneratorer, av turbokompressorer og turboblåsere for å levere prosessgasser til virksomhetens verksteder;

4) overvekt av kombinerte varme- og kraftverk (CHP) blant industrielle kraftverk;

5) relativt liten kapasitet til industrielle termiske kraftverk:

70…80 %, ≤ 100 MW.

Industrielle termiske kraftverk står for 15...20 % av den totale elektrisitetsproduksjonen.

2 KONSTRUKSJON AV TERMISKE DIAGRAMMER AV TPP

2.1 Generelle begreper om termiske kretser

Termiske diagrammer relaterer seg til damp-vannveier til kraftverk og viser :

1) relativ plassering av hoved- og hjelpeutstyret til stasjonen;

2) teknologisk tilkobling av utstyr gjennom kjølevæskerørledninger.

Termiske kretser kan deles inn i 2 typer:

1) grunnleggende;

2) utvidet.

Skjemaene viser utstyret i den grad det er nødvendig for å beregne termisk krets og analysere beregningsresultatene.

Med utgangspunkt i kretsskjemaet løses følgende oppgaver:

1) bestemme kostnadene og parameterne til kjølevæsker i forskjellige elementer i kretsen;

2) velg utstyr;

3) utvikle detaljerte termiske kretsløp.

Utvidede termiske kretser omfatte alt stasjonsutstyr, inkludert reserveutstyr, alle stasjonsrørledninger med avstengnings- og reguleringsventiler.

Basert på de utviklede ordningene løses følgende oppgaver:

1) gjensidig plassering av utstyr ved utforming av kraftverk;

2) utførelse av arbeidstegninger under prosjektering;

3) drift av stasjoner.

Konstruksjonen av termiske diagrammer innledes ved å løse følgende problemer:

1) valg av type stasjon, som utføres basert på type og mengde forventede energibelastninger, det vil si CPP eller CHP;

2) bestemme den elektriske og termiske kraften til stasjonen som helhet og kraften til dens individuelle blokker (enheter);

3) velg de innledende og endelige dampparametrene;

4) bestemme behovet for mellomliggende overoppheting av damp;

5) velg typene dampgeneratorer og turbiner;

6) utvikle en ordning for regenerativ oppvarming av fødevann;

7) komponer de viktigste tekniske løsningene for det termiske skjemaet (enhetseffekt, dampparametere, type turbiner) med en rekke hjelpespørsmål: klargjøring av ytterligere kjemisk renset vann, vannavlufting, resirkulering av dampgeneratorens utblåsningsvann, drift av fôrpumper og andre.

Utviklingen av termiske kretser er hovedsakelig påvirket av 3 faktorer:

1) verdien av de første og siste parameterne for damp i en dampturbininstallasjon;

2) mellomliggende overoppheting av damp;

3) regenerativ oppvarming av matevann.

2.2 Innledende dampparametere

De innledende dampparametrene er trykket (P1) og temperaturen (t1) til dampen før turbinstoppventilen.

2.2.1 Innledende damptrykk

Det innledende damptrykket påvirker effektiviteten. kraftverk og først og fremst gjennom termisk effektivitet. syklus av et dampturbinanlegg, som, når man bestemmer effektiviteten kraftverket har en minimumsverdi (ηt = 0,42...0,46):

For å bestemme termisk effektivitet kan bli brukt er– vanndampdiagram (se fig. 2.1):

(2.2)

hvor ovenfor er det adiabatiske varmetapet av damp (for en ideell syklus);

qforsyning er mengden varme som tilføres syklusen;

i1, i2 - entalpi av damp før og etter turbinen;

i2" – entalpien til kondensatet til dampen som utløper i turbinen (i2" = cpt2).

Figur 2.1 – Mot bestemmelse av termisk effektivitet.

Resultatene av beregningen ved bruk av formel (2.2) gir følgende effektivitetsverdier:

ηt, brøkdeler av enheter

Her er 3,4...23,5 MPa standard damptrykk som brukes for dampturbinkraftverk i energisektoren i Ukraina.

Fra beregningsresultatene følger det at med en økning i det innledende damptrykket, verdien av effektiviteten. øker. Sammen med det, Økt trykk har en rekke negative konsekvenser:

1) med økende trykk reduseres dampvolumet, strømningsarealet til turbinstrømningsdelen og lengden på bladene reduseres, og følgelig øker dampstrømmene, noe som fører til en reduksjon i den interne relative effektiviteten. turbiner (ηоі);

2) en økning i trykk fører til en økning i damptap gjennom turbinendetetningene;

3) metallforbruk for utstyr og kostnadene for et dampturbinanlegg øker.

For å eliminere den negative effekten Sammen med en trykkøkning bør turbineffekten økes, noe som sikrer :

1) økning i dampstrøm (ekskluderer en reduksjon i strømningsarealet i turbinen og lengden på bladene);

2) reduserer det relative utslippet av damp gjennom de mekaniske tetningene;

3) en økning i trykk sammen med en økning i kraft gjør det mulig å gjøre rørledninger mer kompakte og redusere metallforbruket.

Det optimale forholdet mellom initialt damptrykk og turbinkraft, oppnådd basert på en analyse av driften av eksisterende kraftverk i utlandet, er presentert i figur 2.2 (det optimale forholdet er markert med skyggelegging).

Figur 2.2 – Sammenheng mellom turbogeneratoreffekt (N) og initialt damptrykk (P1).

2.2.2 Innledende damptemperatur

Når startdamptrykket øker, øker fuktigheten i dampen ved turbinutløpet, noe som er illustrert av grafene på iS-diagrammet (se fig. 2.3).

Р1 > Р1" > Р1"" (t1 = const, P2 = const)

x2< x2" < x2"" (y = 1 – x)

y2 > y2" > y2""

Figur 2.3 – Arten av endringen i det endelige fuktighetsinnholdet i damp med en økning i det opprinnelige damptrykket.

Tilstedeværelsen av dampfuktighet øker friksjonstap og reduserer intern relativ effektivitet. og forårsaker dråpeerosjon av bladene og andre elementer i turbinstrømningsbanen, noe som fører til ødeleggelse av dem.

Maksimal tillatt dampfuktighet (y2add) avhenger av lengden på bladene (ll); For eksempel:

ll ≤ 750…1000 mm y2add ≤ 8…10 %

ll ≤ 600 mm y2add ≤ 13 %

For å redusere fuktigheten i damp, bør temperaturen økes sammen med en økning i damptrykket, som er illustrert i figur 2.4.

t1 > t1" > t1"" (P2 = const)

x2 > x2" > x2"" (y = 1 - x)

y2< y2" < y2""

Figur 2.4 – Arten av endringen i det endelige fuktighetsinnholdet i damp med en økning i starttemperaturen til damp.

Damptemperaturen er begrenset av varmemotstanden til stålet som overheteren, rørledningene og turbinelementene er laget av.

Det er mulig å bruke stål i 4 klasser:

1) karbon- og manganstål (med maksimal temperatur tpr ≤ 450...500°C);

2) krom-molybden og krom-molybden-vanadium stål av perlitisk klasse (tpr ≤ 570...585°C);

3) høykromstål av martensittisk-ferritisk klasse (tpr ≤ 600...630°C);

4) rustfritt krom-nikkel stål av austenittisk klasse (tpr ≤ 650...700°C).

Når du flytter fra en stålklasse til en annen, øker kostnadene for utstyr kraftig.

Stålkvalitet

Relativ kostnad

På dette stadiet, fra et økonomisk synspunkt, er det tilrådelig å bruke perlittisk stål med en driftstemperatur tr ≤ 540°C (565°C). Stål av martensittisk-ferritisk og austenittisk klasse fører til en kraftig økning i utstyrskostnadene.

Det bør også bemerkes påvirkningen av den opprinnelige damptemperaturen på termisk effektivitet. syklusen til et dampturbinanlegg. En økning i damptemperatur fører til en økning i termisk effektivitet:

Den teknologiske prosessen med å konvertere råstoff (drivstoff) til sluttproduktet (elektrisitet) gjenspeiles i de teknologiske diagrammene til kraftverk.

Teknologisk diagram av et termisk kraftverk som opererer på kull , er vist i figur 3.4. Det er et komplekst sett med sammenkoblede stier og systemer: et støvforberedelsessystem; drivstofftilførsel og tenningssystem (drivstoffbane); system for fjerning av slagg og aske; gass-luft bane; et damp-vann-banesystem, inkludert en damp-vannkjele og en turbinenhet; et system for klargjøring og tilførsel av ytterligere vann for å fylle på tap av matevann; teknisk vannforsyningssystem som gir dampkjøling; nettverk vann varmesystem; et elektrisk kraftsystem, inkludert en synkrongenerator, step-up transformator, høyspentkoblingsanlegg, etc.

Nedenfor er gitt en kort beskrivelse av hovedsystemene og banene til det teknologiske opplegget til et termisk kraftverk ved å bruke eksemplet på et kullfyrt termisk kraftverk.

Ris. 3.3. Prosessdiagram av et pulverisert kullkraftverk

1. Støvbehandlingssystem. Drivstoffbane. Fast drivstoff leveres med jernbane i spesielle gondolvogner. 1 (se fig. 3.4). Gondolvogner med kull veies på jernbanevekter. Om vinteren føres gondolbiler med kull gjennom et avrimingsdrivhus, der veggene til gondolvognen varmes opp med oppvarmet luft. Deretter skyves gondolbilen inn i en losseanordning - en bildumper 2 , der den roterer rundt den langsgående aksen i en vinkel på ca. 180 0; kull dumpes på rister som dekker mottakstraktene. Kull fra bunkerne blir matet med matere til transportøren 4 , gjennom hvilken den kommer enten til kulllageret 3 , eller gjennom knuseavdelingen 5 i råkullbunkeren til fyrrommet 6 , som det også kan leveres til fra et kulllager.

Fra pukkverket kommer brensel inn i råkullbunkeren 6 , og derfra gjennom matere - til pulveriserte kullmøller 7 . Kullstøv transporteres pneumatisk gjennom separatoren 8 og syklon 9 inn i kullstøvbeholderen 10 , og derfra matere 11 leveres til brennerne. Luft fra syklonen suges inn av mølleviften 12 og mates inn i brennkammeret til kjelen 13 .

Hele denne drivstoffbanen, sammen med kulllageret, tilhører drivstoffforsyningssystemet, som betjenes av personellet i drivstofftransportavdelingen til det termiske kraftverket.

Pulveriserte kullkjeler har også et startdrivstoff, vanligvis fyringsolje. Fyringsolje leveres i jernbanetanker, der den varmes opp med damp før den slippes ut. Ved hjelp av den første og andre løftepumpen tilføres den til brennoljedysene. Startdrivstoffet kan også være naturgass tilført fra gassrørledningen gjennom gasskontrollpunktet til gassbrennerne.

Ved termiske kraftverk som brenner gass og oljebrensel er drivstofføkonomien betydelig forenklet sammenlignet med termiske kraftverk for pulverisert kull. Kulllageret, knuseavdelingen, transportsystemet, råkull- og støvbunkere, samt askeoppsamlings- og askefjerningssystemer blir unødvendig.

2. Gass-luft vei. Slagg- og askefjerningssystem. Luften som kreves for forbrenning tilføres lufttilførselen

dampkjeleovner med vifte 14 . Luft tas vanligvis fra toppen av fyrrommet og (for høykapasitets dampkjeler) fra utsiden av fyrrommet.

Gassene som genereres under forbrenning i forbrenningskammeret, etter å ha forlatt det, passerer suksessivt gjennom gasskanalene til kjeleinstallasjonen, hvor i dampoverheteren (primær og sekundær, hvis en syklus med mellomliggende overoppheting av damp utføres) og vannet economizer, varme overføres til arbeidsvæsken, og luftvarmeren tilføres dampkjelens luft. Deretter i askeoppsamlere (elektriske fellere) 15 gasser renses fra flyveaske og gjennom skorsteinen 17 røykavtrekk 16 slippes ut i atmosfæren.

Slagg og aske som faller under brennkammer, luftvarmer og askeoppsamlere vaskes av med vann og tilføres gjennom kanaler til sprengningspumpene. 33 , som pumper dem inn i askedeponier.

3. Damp-vann sti. Damp overhetet i en overheter fra en dampkjele 13 gjennom damprørledninger og et system av dyser strømmer den til turbinen 22 .

Kondens fra kondensatoren 23 turbiner forsynes av kondensatpumper 24 gjennom lavtrykks regenerative varmeovner 18 inn i avlufteren 20 , der vann kokes opp; samtidig frigjøres den fra de aggressive gassene O 2 og CO 2 som er oppløst i den, noe som forhindrer korrosjon i damp-vannbanen. Vann tilføres fra avlufteren med matepumper 21 gjennom høytrykksvarmere 19 inn i kjeleøkonomisatoren, noe som gir forvarming av vann og øker effektiviteten til det termiske kraftverket betydelig.

Damp-vannbanen til et termisk kraftverk er den mest komplekse og ansvarlige, siden i denne banen oppstår de høyeste metalltemperaturene og de høyeste damp- og vanntrykket.

For å sikre dampvannbanens funksjon, er det nødvendig med et system for klargjøring og tilførsel av ekstra vann for å fylle opp tap av arbeidsvæske, samt et teknisk vannforsyningssystem for termiske kraftverk for å levere kjølevann til turbinkondensatoren.

4. System for klargjøring og tilførsel av ekstra vann. Ytterligere vann oppnås som et resultat av kjemisk rensing av råvann, utført i spesielle ionebytterfiltre for kjemisk vannbehandling.

Tap av damp og kondensat på grunn av lekkasjer i damp-vannbanen etterfylles i denne ordningen med kjemisk demineralisert vann, som tilføres fra den demineraliserte vanntanken av en overføringspumpe til kondensatledningen bak turbinkondensatoren.

Apparater for kjemisk behandling av etterfyllingsvann er plassert i kjemisk verksted 28 (verksted for kjemisk vannbehandling).

5. Dampkjølesystem. Kjølevann tilføres kondensatoren fra vannforsyningsbrønnen 26 sirkulasjonspumper 25 . Kjølevannet oppvarmet i kondensatoren ledes ut i en samlebrønn 27 samme vannkilde i en viss avstand fra inntakspunktet, tilstrekkelig til å sikre at det oppvarmede vannet ikke blandes med det tatt vann.

I mange teknologiske ordninger for termiske kraftverk pumpes kjølevann gjennom kondensatorrørene av sirkulasjonspumper 25 og går deretter inn i kjøletårnet (kjøletårnet), hvor vannet på grunn av fordampning avkjøles med samme temperaturforskjell som det ble varmet opp med i kondensatoren. Et vannforsyningssystem med kjøletårn brukes hovedsakelig i termiske kraftverk. IES bruker et vannforsyningssystem med kjøledammer. Når det skjer fordampende avkjøling av vann, er fordampningen omtrent lik mengden damp som kondenserer i turbinkondensatorene. Derfor må vannforsyningssystemer lades, vanligvis med elvevann.

6. Nettvannsvarmesystem. Ordningene kan legge til rette for et lite nettvarmeanlegg for fjernvarme av kraftverket og den tilstøtende landsbyen. Til nettverksvarmer 29 av denne installasjonen kommer damp fra turbinekstraksjoner, kondensat slippes ut gjennom ledningen 31 . Nettvann tilføres varmeren og fjernes fra den gjennom rørledninger 30 .

7. Elektrisk kraftsystem. En elektrisk generator som roteres av en dampturbin produserer elektrisk vekselstrøm, som går gjennom en opptrappingstransformator til samleskinnene til det åpne koblingsanlegget (OSD) til det termiske kraftverket. Bussene til hjelpesystemet er også koblet til generatorterminalene gjennom en hjelpetransformator. Dermed blir hjelpeforbrukerne til kraftenheten (elektriske motorer til hjelpeenheter - pumper, vifter, møller, etc.) drevet av kraftenhetsgeneratoren. For å levere elektrisitet til elektriske motorer, belysningsenheter og enheter i kraftverket, er det et elektrisk hjelpekoblingsutstyr 32 .

I spesielle tilfeller (nødsituasjoner, belastningsreduksjon, oppstart og stans) leveres hjelpestrømforsyning gjennom en reserveskinnetransformator til det utendørs koblingsanlegget. Pålitelig strømforsyning til elektriske motorer til hjelpeenheter sikrer pålitelig drift av kraftenheter og termiske kraftverk som helhet. Avbrudd i strømforsyningen til eget behov fører til feil og ulykker.

Den grunnleggende forskjellen mellom det teknologiske opplegget til et gassturbinkraftverk (GTU) og en dampturbin er at i en GTU blir den kjemiske energien til drivstoffet omdannet til mekanisk energi i en enhet - en gassturbin, som et resultat av at det er ikke behov for en dampkjele.

Gassturbinanlegget (fig. 3.5) består av et brennkammer KS, en gassturbin GT, en luftkompressor K og en elektrisk generator G. Kompressor K suger inn atmosfærisk luft, komprimerer den til et gjennomsnitt på 6–10 kg/cm 2 og tilfører den til brennkammeret KS. Drivstoff (for eksempel sololje, natur- eller industrigass) kommer også inn i forbrenningskammeret, som brenner i et miljø med trykkluft.

Ris. 3.4. Forenklet teknologisk diagram av en gassturbin

kraftverk som bruker flytende eller gassdrivstoff: T – drivstoff; IN -

luft; KS – brennkammer; GT – gassturbin; K - luftkompressor; G – elektrisk generator
Varme gasser med en temperatur på 600–800 °C fra brennkammeret kommer inn i gassturbinen GT. Når de passerer gjennom turbinen, ekspanderer de til atmosfærisk trykk og beveger seg med høy hastighet mellom bladene og roterer turbinakselen. Avgasser slipper ut i atmosfæren gjennom eksosrøret. En betydelig del av kraften til en gassturbin brukes på å rotere kompressoren og andre hjelpeenheter.

De viktigste fordelene med gassturbinenheter sammenlignet med dampturbinenheter er:

1) mangel på kjeleanlegg og kjemisk vannbehandling;

2) betydelig lavere behov for kjølevann, som gjør det mulig å bruke gassturbinenheter i områder med begrensede vannressurser;

3) betydelig mindre antall driftspersonell;

4) rask oppstart;

5) lavere kostnad for generert elektrisitet.
3.1.3. Layout diagrammer av termiske kraftverk
TPP-er er delt inn i blokk og ikke-blokk basert på typen (strukturen) av den termiske kretsen.

Med blokkskjema alt hoved- og hjelpeutstyr til installasjonen har ingen teknologiske forbindelser med utstyret til en annen installasjon av kraftverket. I kraftverk med fossilt brensel tilføres hver turbin kun damp fra en eller to kjeler koblet til den. Et dampturbinanlegg, hvis turbin drives av damp fra én dampkjel, kalles monoblokk, hvis det er to kjeler per turbin – dobbeltblokk.

Med en ikke-blokkert ordning TPP-damp fra alle dampkjeler går inn i en felles hovedledning og distribueres kun derfra til individuelle turbiner. I noen tilfeller er det mulig å lede damp direkte fra dampkjeler til turbiner, men den felles forbindelsesledningen er bevart, slik at du alltid kan bruke damp fra alle kjeler til å drive enhver turbin. Ledningene som vann tilføres til dampkjeler (materrør) har også tverrforbindelser.

Blokkvarmekraftverk er billigere enn ikke-blokkvarmekraftverk, siden rørledningsoppsettet er forenklet og antall beslag reduseres. Det er lettere å kontrollere individuelle enheter på en slik stasjon, installasjoner av blokktype er lettere å automatisere. I drift påvirker ikke driften av en enhet naboenheter. Ved utvidelse av et kraftverk kan den påfølgende enheten ha en annen effekt og operere med nye parametere. Dette gjør det mulig å installere kraftigere utstyr med høyere parametere på den utvidbare stasjonen, dvs. lar deg forbedre utstyret og øke den tekniske og økonomiske ytelsen til kraftverket. Prosessen med å sette opp nytt utstyr påvirker ikke driften av tidligere installerte enheter. For normal drift av blokkvarmekraftverk må imidlertid påliteligheten til utstyret deres være betydelig høyere enn for ikke-blokkerte termiske kraftverk. Enhetene har ikke backup dampkjeler; hvis den mulige kjeleproduktiviteten er høyere enn strømningshastigheten som kreves for en gitt turbin, kan ikke en del av dampen (den såkalte skjulte reserven, som er mye brukt i ikke-enhets termiske kraftverk) overføres til en annen installasjon. For dampturbinanlegg med mellomliggende overoppheting av damp er et blokkdiagram praktisk talt det eneste mulige, siden et ikke-blokkdiagram i dette tilfellet vil være altfor komplekst.

I vårt land, dampturbininstallasjoner av termiske kraftverk uten kontrollert damputvinning med starttrykk P 0 ≤8,8 MPa og installasjoner med kontrollerte avtrekk kl P 0 ≤12,7 MPa, som opererer i sykluser uten mellomliggende dampoveroppheting, er bygget uten blokkering. Ved høyere trykk (ved IES kl P 0 ≥12,7 MPa, og ved termiske kraftverk kl P 0 = 23,5 MPa) alle dampturbinenheter opererer i sykluser med mellomliggende overoppheting, og stasjoner med slike installasjoner bygges i blokker.

Hovedbygningen (hovedbygningen) rommer hoved- og hjelpeutstyret som brukes direkte i den teknologiske prosessen til kraftverket. Det gjensidige arrangementet av utstyr og bygningskonstruksjoner kalles planløsning av hovedkraftverksbygningen.

Hovedbygningen til et kraftverk består vanligvis av et turbinrom, et fyrrom (med bunkersrom ved drift på fast brensel) eller et reaktorrom i et kjernekraftverk og et avlufterrom. I maskinrommet, sammen med hovedutstyret (primært turbinenheter), er følgende plassert: kondensatpumper, lav- og høytrykks regenerative varmeovner, matepumpeenheter, fordampere, dampomformere, nettverksvarmer (ved termiske kraftverk), hjelpeutstyr. varmeovner og andre varmevekslere.

I varme klimaer (for eksempel i Kaukasus, Sentral-Asia, etc.), i fravær av betydelig nedbør, støvstormer, etc. CPP-er, spesielt gass- og oljeanlegg, bruker en åpen utforming av utstyr. Samtidig er det installert baldakiner over kjelene, og turbinenhetene er beskyttet med lette tilfluktsrom; hjelpeutstyr til turbinenheten plasseres i et lukket kondensrom. Den spesifikke kubikkkapasiteten til hovedbygningen til en CPP med åpen layout reduseres til 0,2–0,3 m 3 /kW, noe som reduserer kostnadene ved å bygge en CPP. Kraner og andre løftemekanismer er installert i kraftverkslokalene for installasjon og reparasjon av kraftutstyr.

I fig. 3.6. Layoutdiagrammet for kraftenheten til et pulverisert kullkraftverk er vist: I – dampgeneratorrom; II – maskinrom, III – pumpestasjon for kjølevann; 1 – losseanordning; 2 – knuseverk; 3 – vannøkonomisator og luftvarmer; 4 – dampoverhetere; 5 , 6 – forbrenningskammer; 7 – brennere for pulverisert kull; 8 - damp-generator; 9 – møllevifte; 10 – kullstøvbunker; 11 – støvmatere; 12 – mellomliggende overhetingsdamprørledninger; 13 – avlufter; 14 - damp turbin; 15 – elektrisk generator; 16 – step-up elektrisk transformator; 17 – kondensator; 18 – kjølevannsforsyning og avløpsrørledninger; 19 – kondensatpumper; 20 – regenerativ HDPE; 21 – matepumpe; 22 – regenerativ LDPE; 23 – vifte; 24 – askefanger; 25 – kanaler for fjerning av slagg og aske; EE– høyspent elektrisitet.

I fig. 3.7 viser et forenklet layoutdiagram av et gassoljekraftverk med en kapasitet på 2400 MW, som indikerer plasseringen av bare hoved- og del av hjelpeutstyret, samt dimensjonene til strukturene (m): 1 - fyrrom; 2 – turbinrom; 3 – kondensatorrom; 4 – generatorrom; 5 – avlufterrom; 6 – vifte; 7 – regenerative luftvarmere; 8 – distribusjonssystem for egne behov (RUSN); 9 - skorstein.

Ris. 3.7. Planløsning av hovedbygget til gass- og oljeanlegget

kraftverk med en kapasitet på 2400 MW
Hovedutstyret til IES (kjele- og turbinenheter) er plassert i hovedbygningen, kjeler og en støvbehandlingsenhet (ved IES som brenner for eksempel kull i form av støv) - i fyrrom, turbinenheter og deres hjelpeutstyr - i turbinrommet til kraftverket. Ved CPP er det hovedsakelig installert en kjele per turbin. Kjelen med turbinenheten og deres hjelpeutstyr utgjør en separat del - et monoblokkkraftverk.

Turbiner med en kapasitet på 150–1200 MW krever kjeler med en kapasitet på henholdsvis 500–3600 m 3 /t damp. Tidligere brukte statlige distriktskraftverk to kjeler per turbin, d.v.s. dobbeltblokker . Ved CPP uten mellomliggende dampoveroppheting med turbinenheter med en kapasitet på 100 MW eller mindre, ble det brukt en ikke-blokk sentralisert ordning, der damp fra kjelene blir avledet til en felles dampledning, og fra den fordeles mellom turbinene.

Dimensjonene til hovedbygningen avhenger av kraften til utstyret som er plassert i den: lengden på en blokk er 30–100 m, bredden er 70–100 m. Høyden på maskinrommet er omtrent 30 m, fyrrommet er mer enn 50 m. Kostnadseffektiviteten til utformingen av hovedbygningen beregnes omtrent ved den spesifikke kubikkkapasiteten, lik ca. 0,7–0,8 m 3 /kW ved et pulverisert kullkraftverk , og i gassolje - ca 0,6–0,7 m 3 / kW. Noe av hjelpeutstyret til fyrrommet (røyksugere, vifter, askeoppsamlere, støvsykloner og støvavskillere i støvbehandlingssystemet) er ofte installert utenfor bygningen, i friluft.

CES-er er bygget direkte i nærheten av vannforsyningskilder (elv, innsjø, hav); Ofte opprettes et reservoar (dam) ved siden av CPP. På territoriet til IES, i tillegg til hovedbygningen, er det strukturer og enheter for teknisk vannforsyning og kjemisk vannbehandling, drivstoffanlegg, elektriske transformatorer, koblingsutstyr, laboratorier og verksteder, materiallagre, kontorlokaler for personell som betjener IES . Drivstoff leveres vanligvis til CPP-territoriet med tog. Aske og slagg fra brennkammeret og askeoppsamlere fjernes hydraulisk. På territoriet til IES legges jernbanespor og veier, og konklusjoner bygges strømledninger, teknisk bakke- og underjordisk kommunikasjon. Området med territorium okkupert av CPP-strukturer er, avhengig av kraftverkskapasitet, type drivstoff og andre forhold, 25–70 hektar .

Store pulveriserte kullkraftverk i Russland betjenes av personell med en hastighet på 1 person for hver 3 MW kapasitet (omtrent 1000 personer ved et kraftverk med en kapasitet på 3000 MW); I tillegg kreves det vedlikeholdspersonell.

Kraften til IES avhenger av vann- og drivstoffressurser, samt miljøvernkrav: sikre normal renslighet av luft- og vannbassenger. Utslipp av brenselforbrenningsprodukter i form av faste partikler til luften i CPP-området begrenses ved installasjon av avanserte askeoppsamlere (elektriske utfellere med en virkningsgrad på ca. 99%). De gjenværende urenhetene, oksider av svovel og nitrogen, spres ved hjelp av høye skorsteiner, som er bygget for å fjerne skadelige urenheter til høyere lag av atmosfæren. Skorsteiner med en høyde på opptil 300 m eller mer er konstruert av armert betong eller med 3–4 metallstammer inne i et armert betongskall eller en felles metallramme.

Kontroll av en rekke forskjellige IES-utstyr er kun mulig på grunnlag av omfattende automatisering av produksjonsprosesser. Moderne kondenserende turbiner er helautomatiserte. Kjeleenheten styrer automatisk prosessene med drivstoffforbrenning, mating av kjeleenheten med vann, opprettholder dampoverhetingstemperaturen, etc. Andre IES-prosesser er også automatiserte: opprettholdelse av spesifiserte driftsmoduser, start- og stoppenheter, beskyttelse av utstyr under unormale og nødsituasjoner.
3.1.4. Hovedutstyr til termiske kraftverk
Til hovedutstyret til termiske kraftverk omfatter dampkjeler (dampgeneratorer), turbiner, synkrongeneratorer, transformatorer.

Alle oppførte enheter er standardisert i henhold til relevante indikatorer. Valg av utstyr bestemmes først og fremst av type kraftverk og kraft. Nesten alle nydesignede kraftverk er blokk-type, deres hovedkarakteristikk er kraften til turbinenheter.

For tiden produseres serielle innenlandske kondenserende kraftenheter av termiske kraftverk med en kapasitet på 200, 300, 500, 800 og 1200 MW. For termiske kraftverk, sammen med enheter med en kapasitet på 250 MW, brukes turbinenheter med en kapasitet på 50, 100 og 175 MW, der blokkprinsippet er kombinert med individuelle tverrkoblinger av utstyr.

For en gitt kraftverkskraft velges utstyrsutvalget som er inkludert i kraftenhetene i henhold til kraften, dampparametrene og typen drivstoff som brukes.
3.1.4.1. Dampkjeler
Dampkoker(PC) – varmeveksler for å produsere damp med et trykk som overstiger atmosfærisk trykk, dannes sammen med hjelpeutstyr kjeleenhet.

PC-karakteristikker er:

damp produksjon;
dampdriftsparametere (temperatur og trykk) etter de primære og mellomliggende overheterne;
varmeflate, dvs. en overflate vasket av røykgasser på den ene siden og fødevann på den andre;
Effektivitet, dvs. forholdet mellom mengden varme inneholdt i damp og brennverdien til drivstoffet som brukes til å produsere denne dampen.

Dampstrømmen til turbinen er vanligvis satt til vinterdriftsmodusen til kraftverket. Ytelsen til dampkjelen må velges under hensyntagen til økningen i dampstrømmen til turbinen på grunn av trykkøkning i kondensatoren om sommeren, lekkasjer av damp og kondensat, inkludering av nettverksinstallasjoner for varmeavgivelse og andre kostnader . I samsvar med dette velges produktiviteten til dampkjelen basert på maksimal flyt av fersk damp gjennom turbinen, tar hensyn til dampforbruket til kraftverkets egne behov og gir en viss reserve for bruk av den roterende reserven og annet formål.

Karakteristisk for PC-er er også vekt, dimensjoner, metallforbruk og tilgjengelig utstyr for mekanisering og automatisering av vedlikehold.

De første PC-ene var sfæriske i formen. PC-en bygget i 1765 av I. Polzunov, som skapte den første universelle dampmaskinen og dermed la grunnlaget for energibruken av vanndamp, hadde også denne formen. Først ble PC-er laget av kobber, deretter av støpejern. På slutten av 1700-tallet gjorde utviklingsnivået for jernholdig metallurgi det mulig å produsere sylindriske PC-er av stål av platemateriale ved nagling. Gradvise endringer i PC-design har ført til mange varianter. Den sylindriske kjelen, som hadde en diameter på opptil 0,9 m og en lengde på 12 m, ble montert ved hjelp av mursteinsforing, der alle gasskanaler ble lagt ut. Oppvarmingsoverflaten til en slik PC ble kun dannet i den nedre delen av kjelen.

Ønsket om å forbedre PC-parametere har ført til en økning i dimensjoner og en økning i antall vann- og dampstrømmer. Økningen i antall tråder gikk i to retninger: utvikling gassrørkjeler, spesielt lokomotiv gass-rør dampkjeler, og utviklingen vannrørskjeler, som er grunnlaget for moderne kjeleenheter. En økning i oppvarmingsoverflaten til vannrørskjeler ble ledsaget av en økning i dimensjoner og først av alt kjelens høyde. PC-effektiviteten nådde 93–95 %.

Opprinnelig var vannrør-PC-er bare PC-er bar banal type , hvor bunter av rette eller buede rør (coils) ble kombinert med sylindriske ståltromler (fig. 3.8).

Ris. 3.8. Skjematisk diagram av en trommeltype PC:

1 - forbrenningskammer; 2 – brenner; 3 – silrør; 4 -tromme;

5 - senkerør; 6 – dampoverheting; 7 - sekundær (mellomliggende) overheter; 8 – economizer; 9 – luftvarmer.
I brennkammeret 1 brennere er plassert 2, gjennom hvilken en blanding av drivstoff og oppvarmet luft kommer inn i brennkammeret. Antall og type brennere avhenger av ytelse, enhetseffekt og drivstofftype. De tre vanligste drivstofftypene er kull, naturgass og fyringsolje. Kullet omdannes først til kullstøv, som blåses gjennom brennerne inn i brennkammeret ved hjelp av luft.

Veggene i brennkammeret er dekket fra innsiden med rør (skjermer) 3, som absorberer varme fra varme gasser. Vann kommer inn i silrørene gjennom nedre uoppvarmede rør 5 fra trommelen 4, der et gitt nivå hele tiden opprettholdes . Vann koker i silrørene og beveger seg oppover i form av en damp-vannblanding, og kommer deretter inn i trommelens damprom. Under drift av kjelen oppstår således en naturlig sirkulasjon av vann og damp i kretsen: trommel - nedre rør - silrør - trommel. Derfor er kjelen vist i fig. 3.8, kalles en trommelkjele med naturlig sirkulasjon. Fjerning av damp til turbinen fylles på ved å tilføre matvann til kjeletrommelen ved hjelp av pumper.

Dampen som kommer fra silrørene inn i damprommet i trommelen er mettet og er i denne formen, selv om den har fullt driftstrykk, ennå ikke egnet for bruk i en turbin, siden den har en relativt lav virkningsgrad. I tillegg øker fuktigheten til mettet damp under ekspansjon i turbinen til grenser som er farlige for påliteligheten til rotorbladene. Derfor ledes damp fra trommelen til overheteren 6, hvor en ekstra mengde varme blir gitt til den, på grunn av hvilken den blir overopphetet fra mettet. Samtidig stiger temperaturen til omtrent 560 ° C, og følgelig øker ytelsen. Avhengig av plasseringen av overheteren i kjelen og følgelig av typen varmeveksling som finner sted i den, skilles stråling, skjerm (semi-stråling) og konvektiv overhetere.

Strålingsoverhetere plassert i taket av brennkammeret eller på veggene, ofte mellom silrørene. De, som fordampningsskjermer, oppfatter varmen som sendes ut av fakkelen med brent drivstoff. Skjermoverhetere, laget i form av separate flatskjermer fra parallellkoblede rør, forsterkes ved utgangen fra ovnen foran den konvektive delen av kjelen. Varmeveksling i dem utføres både ved stråling og konveksjon. Konvektiv overhetning plassert i røykrøret til kjeleenheten, vanligvis bak skjermer eller bak brennkammeret; de er multi-rad pakker med spoler. Overhetere som kun består av konvektivtrinn er vanligvis installert i middels og lavtrykkskjeler ved en overopphetet damptemperatur på ikke høyere enn 440–510 ºС. I høytrykkskjeler med betydelig dampoverheting brukes kombinerte dampoverhetere, inkludert konveksjons-, skjerm- og noen ganger strålingsdeler.

Ved et damptrykk på 14 MPa (140 kgf/cm2) og høyere, installeres vanligvis en sekundær (mellomliggende) overheter bak den primære overheteren 7 . Den, som den primære, er dannet av stålrør bøyd til spoler. Hit sendes damp som har fungert i høytrykkssylinderen (HPC) til turbinen og har en temperatur nær metningstemperaturen ved et trykk på 2,5–4 MPa . I den sekundære (mellomliggende) overheteren stiger temperaturen på denne dampen igjen til 560 °C, og ytelsen øker tilsvarende, hvoretter den passerer gjennom en mellomtrykkssylinder (MPC) og en lavtrykkssylinder (LPC), hvor den utvider seg til eksosdamptrykket (0,003–0,007 MPa ). Bruken av middels overoppheting av damp, til tross for kompleksiteten i utformingen av kjelen og turbinen og en betydelig økning i antall damplinjer, har store økonomiske fordeler sammenlignet med kjeler uten mellomliggende overoppheting av damp. Dampforbruket per turbin er omtrent halvert, og drivstofforbruket reduseres med 4–5 %. Tilstedeværelsen av mellomliggende overoppheting av dampen reduserer også fuktigheten til dampen i de siste stadiene av turbinen, på grunn av hvilken slitasjen på bladene av vanndråper reduseres og effektiviteten til lavtrykksturbinturbinen økes litt.

Videre, i bakdelen av kjelen er det hjelpeflater designet for å bruke varmen fra røykgassene. I denne konvektivdelen av kjelen er det en vannøkonomisator 8, hvor matevannet varmes opp før det kommer inn i trommelen, og luftvarmeren 9, tjener til å varme opp luften før den føres til brennerne og til støvbehandlingskretsen, noe som øker effektiviteten til PC-en. Avkjølte røykgasser med en temperatur på 120–150 °C suges av en røykavtrekk inn i skorsteinen.

Ytterligere forbedringer av vannrør-PC-er gjorde det mulig å lage en PC som utelukkende består av stålrør med liten diameter, hvor vann under trykk kommer inn fra den ene enden, og damp av spesifiserte parametere kommer ut fra den andre - den s.k. engangskjele (Fig. 3.9). Dermed er dette en PC der fullstendig fordampning av vann skjer under en enkelt (direktestrøm) passasje av vann gjennom den fordampende varmeoverflaten. Vann tilføres direktestrøms-PC ved hjelp av en matepumpe gjennom en economizer. Denne typen kjele har ikke trommel eller nedløpsrør.

Ris. 3.9. Skjematisk diagram av en PC med direkte flyt:

1 – skjermer av den nedre strålingsdelen; 2 – brennere; 3 – skjermer av den øvre strålingsdelen; 4 – skjermdampoverheter; 5 – konvektiv overheting; 6 – sekundær overheter; 7 – vannøkonomisator; 8 - tilførsel av vann; 9 – fjerning av damp til turbinen; 10 – damptilførsel fra HPC for sekundær overoppheting; 11 – fjerning av damp til sentralvarmekammeret etter sekundær overoppheting; 12 – fjerning av røykgasser til luftvarmeren
Varmeoverflaten til kjelen kan tenkes som en serie parallelle spoler, der vannet varmes opp mens det beveger seg, blir til damp, og deretter overopphetes dampen til ønsket temperatur. Disse spolene er plassert både på veggene i forbrenningskammeret og i kjelens røykkanaler. Forbrenningsanordningene, sekundær overheter og luftvarmer til direktestrømskjeler skiller seg ikke fra trommelkjeler.

I trommelkjeler øker konsentrasjonen av salter i det gjenværende kjelvannet etter hvert som vannet fordamper, og en liten del av dette kjelvannet, ca. 0,5 %, må alltid kastes ut av kjelen for å unngå at saltkonsentrasjonen øker over en viss grense. Denne prosessen kalles renselse kjele For direktestrømskjeler er denne metoden for å fjerne akkumulerte salter ikke anvendelig på grunn av mangel på vannvolum, og derfor er kvalitetsstandardene for matvannet mye strengere.

En annen ulempe med direktestrøms-PCer er det økte energiforbruket for å drive matepumpen.

Direktestrøms-PCer er vanligvis installert på kondens kraftverk, hvor kjelene mates med demineralisert vann. Bruken av dem i termiske kraftverk er forbundet med økte kostnader for kjemisk rensing av ekstra (supplerende) vann. De mest effektive direktestrømskjelene er for superkritiske trykk (over 22 MPa), hvor andre typer kjeler ikke er anvendelige.

I kraftaggregater installeres enten én kjele per turbin ( monoblokker), eller to kjeler med halv kapasitet. Til fordelene dobbeltblokker Dette kan inkludere muligheten for å drive aggregatet med halv belastning på turbinen ved skade på en av kjelene. Tilstedeværelsen av to kjeler i en blokk kompliserer imidlertid hele kretsen og kontrollen av blokken betydelig, noe som i seg selv reduserer påliteligheten til blokken som helhet. I tillegg er det svært uøkonomisk å betjene enheten med halv belastning. Erfaringen fra en rekke stasjoner har vist at monoblokker ikke kan fungere mindre pålitelig enn dobbeltblokker.

I blokkinstallasjoner for trykk opp til 130 kgf/cm 2 Det benyttes (13 MPa) kjeler av både trommel- og direktestrømstyper. I installasjoner for trykk 240 kgf/cm 2 (24 MPa) og høyere Det brukes kun direktestrømskjeler.

Kraftvarmekjele er en kjeleenhet av et kombinert varme- og kraftverk (CHP), som gir samtidig tilførsel av damp til oppvarmingsturbiner og produksjon av damp eller varmt vann for teknologiske, oppvarmings- og andre behov. I motsetning til IES-kjeler, bruker fjernvarmekjeler vanligvis returnert forurenset kondensat som vanntilførsel. For slike driftsforhold er trommelkjeler med trinnvis fordampning mest egnet. Ved de fleste termiske kraftverk har varmekjeler tverrkoblinger for damp og vann. I den russiske føderasjonen er de vanligste ved termiske kraftverk trommelkjeler med en dampkapasitet på 420 t/t (damptrykk 14 MPa, temperatur 560 ºC). Siden 1970, ved kraftige termiske kraftverk med rådende varmebelastning, når nesten alt kondensat returneres i sin rene form, har det blitt brukt monoblokker med direktestrømskjeler med en dampkapasitet på 545 t/t (25 MPa). , 545 ºС).

Oppvarming PC-er kan også inkludere topp varmtvannskjeler, som brukes til tilleggsoppvarming av vann når den termiske belastningen øker utover det maksimale som turbinuttak gir. I dette tilfellet varmes vannet først opp med damp i kjeler til 110–120 ºС, og deretter i kjeler til 150–170 ºС. I vårt land er disse kjelene vanligvis installert ved siden av hovedbygningen til det termiske kraftverket. Bruken av relativt billige toppvarmvannskjeler for å avlaste kortsiktige topper i varmebelastninger kan dramatisk øke antall timers bruk av hovedoppvarmingsutstyret og øke effektiviteten av driften.

For varmeforsyning til boligområder brukes ofte vannoppvarming av gass-oljekjeler av typen KVGM, som opererer på gass. Som reservebrensel for slike kjeler brukes fyringsolje, som varmes opp av gassoljetrommeldampkjeler.

3.1.4.2. Dampturbiner
Damp turbin(PT) er en varmemotor der den potensielle energien til damp omdannes til den kinetiske energien til en dampstråle, og sistnevnte omdannes til mekanisk rotasjonsenergi til rotoren.

De har prøvd å lage en PT siden antikken. Det er en kjent beskrivelse av en primitiv PT laget av Heron av Alexandria (1. århundre f.Kr.). Men først på slutten av 1800-tallet, da termodynamikk, maskinteknikk og metallurgi hadde nådd et tilstrekkelig nivå, ble K.G. Laval (Sverige) og C.A. Parsons (Storbritannia) skapte uavhengig industrielt egnede PT-er i 1884–1889.

Laval brukte dampekspansjon i koniske stasjonære dyser i ett trinn fra det første til det endelige trykket og rettet den resulterende strålen (med supersonisk eksoshastighet) på en rad med arbeidsblader montert på en skive. PT-er som opererer etter dette prinsippet kalles aktiv PT. Umuligheten av å oppnå stor samlet kraft og den svært høye rotasjonshastigheten til entrinns Laval PT-er (opptil 30 000 rpm for de første prøvene) førte til det faktum at de beholdt sin betydning bare for å drive hjelpemekanismer.

Parsons skapte en multi-stage jet PT, der dampekspansjon ble utført i et stort antall suksessivt plasserte stadier, ikke bare i kanalene til faste (styre) blader, men også mellom bevegelige (arbeidende) blader. Parsons jet PT ble brukt i noen tid hovedsakelig på krigsskip, men ga gradvis plass til mer kompakt kombinert aktiv-reaktiv PT-er der den reaktive høytrykksdelen er erstattet av en aktiv disk. Som et resultat har tap på grunn av damplekkasje gjennom hullene i bladapparatet redusert, turbinen har blitt enklere og mer økonomisk.

Aktive PT-kraftverk har utviklet seg mot å lage flertrinnsdesign, der dampekspansjon utføres i en rekke sekvensielle trinn. Dette gjorde det mulig å øke enhetskraften til PT betydelig, samtidig som en moderat rotasjonshastighet som er nødvendig for direkte tilkobling av PT-akselen med mekanismen den roterer, ble opprettholdt, spesielt en elektrisk generator.

Det er flere designalternativer for dampturbiner, slik at de kan klassifiseres i henhold til en rekke egenskaper.

I henhold til kjøreretningen dampstrøm utmerkes aksial PT, der dampstrømmen beveger seg langs turbinens akse, og radiell PT, dampstrømmens retning er vinkelrett, og arbeidsbladene er plassert parallelt med rotasjonsaksen. I den russiske føderasjonen bygges bare aksiale PT-er.

Etter antall kropper (sylindere) PT er delt inn i enkeltskrog, dobbeltskrog Og tre-skrog(med høy-, middels- og lavtrykkssylindere) . Utformingen av flere foringsrør tillater bruk av store tilgjengelige entalpiforskjeller ved å plassere et stort antall trykktrinn, bruk av høykvalitetsmetaller i høytrykksdelen og en bifurkasjon av dampstrømmen i lavtrykksdelen. Samtidig viser en slik PT seg å være dyrere, tyngre og mer kompleks.

Etter antall sjakter differensiere enkeltskaft PT, hvor akslene til alle husene er på samme akse, samt tvillingskaft eller tre-skaft, bestående av to eller tre parallelle enkeltakslede PT-er forbundet med en felles termisk prosess, og for skips-PT-er også med en felles girdrift (girkasse).

Den faste delen av PT (hus) er avtakbar i et horisontalt plan for å tillate installasjon av rotoren. Huset har utsparinger for montering av membraner, hvis kontakt faller sammen med husets kontaktplan. Langs periferien av membranene er det dysekanaler dannet av buede blader støpt inn i membranen eller sveiset til den. På steder der akselen går gjennom husets vegger, er det installert endetetninger av labyrint for å hindre damplekkasje til utsiden (fra høytrykksiden) og luftsuging inn i huset (fra lavtrykksiden). Labyrinttetninger er også installert på steder der rotoren passerer gjennom membranene for å forhindre at damp strømmer fra trinn til trinn, og omgår dysene. En grenseregulator (sikkerhetsregulator) er installert i frontenden av akselen, som automatisk stopper PT når rotasjonshastigheten øker med 10–12 % over den nominelle. Den bakre enden av rotoren er utstyrt med en elektrisk drevet akseldreieanordning for sakte (4–6 rpm) å snu rotoren etter å ha stoppet PT, noe som er nødvendig for dens jevne kjøling.

I fig. Figur 3.10 viser skjematisk strukturen til et av mellomtrinnene til en moderne dampturbin ved et termisk kraftverk. Scenen består av en skive med blader og en membran. Membranen er en vertikal skillevegg mellom to skiver, der faste ledeskovler er plassert langs hele omkretsen motsatt arbeidsbladene, og danner dyser for dampekspansjon. Membranene er laget av to halvdeler med en horisontal splitt, som hver er festet i den tilsvarende halvdelen av turbinhuset.

Ris. 3.10. Konstruksjon av et av trinnene i et flertrinn

turbiner: 1 – skaft; 2 – disk; 3 – fungerende blad; 4 – turbinsylindervegg; 5 – dysegitter; 6 - diafragma;

7 – membrantetning
Et stort antall trinn tvinger turbinen til å bli laget av flere sylindre, og plasserer 10–12 trinn i hver. I turbiner med mellomliggende overoppheting av damp er det vanligvis plassert en gruppe trinn i den første høytrykkssylinderen (HPC), som omdanner dampenergien fra de initiale parameterne til trykket der dampen kommer inn i den mellomliggende overopphetingen. Etter middels overoppheting av dampen i turbiner med en effekt på 200 og 300 MW, går dampen inn i ytterligere to sylindre - CSD og LPC.

Test

Elektriske stasjoner

1 generelle egenskaper kraftstasjoner

2.1 Kondenserende termiske kraftverk (CHPS)

2.3 Vannkraftverk

2.5 Gassturbinkraftverk (GTPP)

2.6 Pumpelagerkraftverk (PSPPs)

3.1 Drivstofftransport

3.3 Kraftkilder for hjelpebehov til kraftverk

1 Generelle egenskaper ved kraftverk

Et kraftverk er en industribedrift som produserer elektrisk og i noen tilfeller termisk energi basert på konverteringenprimære energiressurser.

Avhengig av typene naturlige energikilder (fast brensel, flytende, gass, kjernekraft, vannenergi), er stasjoner delt inn i termiske (termiske kraftverk), hydrauliske (vannkraftverk), kjernekraftverk (atomkraftverk). der termisk energi også genereres samtidig med elektrisk energi, kalles kombinerte varme- og kraftverk (CHP).

For hver type stasjon er det utviklet en egen teknologisk ordning for å konvertere primærenergi til elektrisitet, og for termiske kraftverk - til varme. Det teknologiske opplegget karakteriserer sekvensen av prosessen med å produsere elektrisk og termisk energi og utstyre konverteringsprosessen med grunnleggende utstyr (dampkjeler, atomreaktorer, damp- eller hydrauliske turbiner, elektriske generatorer), samt diverse hjelpeutstyr og sørger for et høyt grad av mekanisering og automatisering av prosessen. Utstyret er plassert i spesialbygg, i åpne områder eller under bakken. Enhetene er sammenkoblet både i de termiske og elektriske delene. Disse forbindelsene gjenspeiles tilsvarende i teknologiske, termiske og elektriske diagrammer. I tillegg sørger stasjonene for en rekke kommunikasjoner av sekundære enheter, kontrollsystemer, beskyttelse og automatisering, forrigling, alarmsystemer, etc.

Deltagelse av ulike kraftverk i produksjon av elektrisk energi:

TPP (kombinert CPP og CHP) ca. 65-67%;
Vannkraftverk har omtrent 13-15 %;
NPPomtrent 10–12 %
andre typer kraftverk 6-8 %.

Energisystemet forstås somet sett med kraftverk, elektriske og termiske nettverk sammenkoblet og forbundet med en felles modus i den kontinuerlige prosessen med produksjon, transformasjon og distribusjon av elektrisk energi og varme med generell kontroll av denne modusen (GOST 21027-75).

Energisystemet kan grovt representeres ved følgende blokkskjema (Figur 1.1):

Figur 1Strukturdiagram av energisystemet.

I et energisystem opererer alle kraftverk i den elektriske delen parallelt, d.v.s. integrert i et felles elektrisk system. Separate kraftverk opererer separat på den termiske siden, og skaper autonome varmenettverk.

Integreringen av individuelle kraftverk i et felles energisystem for enhver region gir betydelige tekniske og økonomiske fordeler:

Øker påliteligheten og effektiviteten til strømforsyningen;

Tillater slik lastfordeling mellom stasjoner som gir den mest økonomiske produksjonen av elektrisitet for systemet som helhet med best mulig utnyttelse av områdets energiressurser (drivstoff, vannenergi);

Forbedrer kvaliteten på elektrisitet, d.v.s. sikrer konstant frekvens og spenning, siden lastsvingninger oppfattes av et stort antall enheter;

Når flere stasjoner opererer parallelt, er det ikke behov for å installere reserveenheter på hver stasjon, men det er tilstrekkelig å ha en reservekraft som er felles for hele kraftsystemet, hvis verdi vanligvis er ca. 1012 % av anleggets effekt. enheter, men ikke mindre enn kraften til den største enheten installert på stasjonene i systemet (i tilfelle nødstans eller planlagt reparasjon av denne enheten);

Energiressurser brukes mer fullstendig, siden toppdelen av kraftsystemets belastningsplan kan dekkes av hydrauliske kraftverk, og basisdelen av termiske, for å øke kraften som i topplasttimer må brukes ekstra drivstoff;

Effektiviteten til elektrisitetsproduksjon øker, siden det først og fremst er mulig å øke kraften til mer økonomiske stasjoner som har mindre ekvivalent drivstofforbruk for å generere 1 kWh elektrisitet;

Lar deg øke enhetskapasiteten til enheter som har de beste tekniske og økonomiske indikatorene;

Lar deg redusere antall reparasjonspersonell ved å konsentrere utstyrskraft, sentralisere reparasjoner og automatisere produksjonsprosesser.

Til ulempene med energi systemer anses som mer sannsynlig å være falsk relébeskyttelse , automatisering og moduskontroll.

2 Teknologisk modus for hovedtypene kraftverk

2.1 Kondenserende termiske kraftverk (CHPS).

Figur 2 Teknologisk diagram av IES

IES produserer kun elektrisk energi. Det grunnleggende teknologiske diagrammet til IES er vist i figur 2.

Til dampgenerator 4 (kjele) brensel tilføres fraverksteder for transport og klargjøring 1 . I dampgeneratoren med vifter 2 oppvarmet luft og matevann tilføres av matepumper 16. Gassene som genereres under forbrenning av drivstoff suges ut av kjelen av en røykavtrekk. 3 og slippes ut gjennom en skorstein (100-250 m høy) til atmosfæren. Levende damp fra kjelen tilføres dampturbinen 5, der den, når den passerer gjennom en rekke trinn, utfører mekanisk arbeid roterer turbinen og generatorrotoren stivt forbundet med den 6 . Eksosdampen kommer inn i kondensatoren 9 (varmeveksler); her kondenserer det på grunn av passasje av en betydelig mengde kulde (5-20 O C) sirkulasjonsvann levert av sirkulasjonspumper 10 fra en kaldt vannkilde 11 . Kilder til kaldt vann kan være en elv, innsjø, kunstig reservoar, samt spesielle installasjoner med kjøletårn (kjøletårn) eller sprøytebassenger. Luft som kommer inn i kondensatoren gjennom ikke-densiteter fjernes ved hjelp av en ejektor 12. Kondensat dannet i kondensatoren ved hjelp av kondensatpumper 13 mates til avlufteren 14 , som er designet for å fjerne gasser fra matevannet, og først og fremst oksygen, som gir økt korrosjon av kjelerør. Avlufteren forsynes også med vann fra en kjemisk vannrenseanordning. 15 (HOV). Etter avlufteren tilføres matevann av en matepumpe 16 til kjelen. 17 Askefjerning.

Å føre mesteparten av dampen gjennom kondensatoren fører til det faktum at

60-70 % av den termiske energien som genereres av kjelen, blir ubrukelig ført bort av sirkulerende vann.

Elektrisk energi generert av en generator 6, gjennom Kommunikasjonstransformatoren leveres til nettverket (35-220 kV). Stasjonen mottar elektrisk energi for å støtte den teknologiske prosessen fra egne transformatorer 8 . Som kan drives fra generatorspenningsnettet eller fra et eksternt nettverk. Den genererte elektriske energien overføres til det eksterne nettverket gjennom en kommunikasjonstransformator 7 .

Funksjonene til IES er som følger:

De er bygget så nært drivstoffforekomster som mulig;

Det overveldende flertallet av den genererte elektrisiteten leveres til det elektriske høyspentnettet (110-750 kV);

De arbeider i henhold til en gratis (dvs. ikke begrenset av varmeforbrukere) tidsplan for strømproduksjon; kraften kan variere fra det beregnede maksimum til det såkalte teknologiske minimumet;

Lav manøvrerbarhet: å snu turbinene og laste lasten fra en kald tilstand krever omtrent 410 timer;

De har en relativt lav virkningsgrad (η=30÷40%).

2.2 Kogenerasjonskraftverk CHP

I motsetning til CPP-er, har CHP-anlegg betydelige uttak av damp, delvis uttømt i turbinen, for produksjon og innenlandske behov. (Figur 3). Kommunale forbrukere mottar termisk energi fra nettverksvarmer 18 (kjeler) og nettverkspumper 19 , som sikrer kjølevæskesirkulasjon i varmenettverk. Damputtak for produksjonsbehov utføres på høytrykksstadiet 20 . Kondensat fra nettverksvarmer kommer inn i avlufteren. Når den elektriske belastningen til et termisk kraftverk reduseres under varmeforbrukseffekten, kan den termiske energien som kreves for forbrukeren oppnås ved hjelp av en reduksjonskjøleenhet (RCU) 21 .

Figur 3 Teknologisk prosessdiagram ved et termisk kraftverk: 1 - drivstoffforsyning enheter; 2 - vifte; 3 - røykavtrekk; 4 -dampgenerator (kjele); 5 - turbin; 6 - generator; 7 -kommunikasjonstransformator; 8 -eget behov; 9 -forbrukere drevet fra generatorspenningsnettverket, 10 - kondensator; elleve -sirkulasjonspumper; 12 -en kilde til kaldt vann; 13 - ejektor; 14 - kondensasjonspumper; 15 - avlufter; 16 - kjemiske vannrenseenheter; 17 -fôringspumper; 18 - nettverksvarmer (kjeler); 19 - nettverkspumper; 20 -høytrykkstadier; 21 - reduksjonskjøleenhet (ROU); 22 - utstyr for fjerning av aske; 23- slaggfjerningsanordning

Jo større uttak av damp fra turbinen for oppvarmingsbehov, jo mindre termisk energi går tapt med det sirkulerende vannet, og følgelig jo høyere effektivitet i kraftverket. Det skal bemerkes at for å unngå overoppheting av haledelen av turbinen, må en viss mengde damp føres gjennom den i alle moduser. På grunn av avviket mellom kapasiteten til forbrukere av termisk og elektrisk energi, opererer termiske kraftverk ofte i kondenseringsmodus (blandet), noe som reduserer effektiviteten.

Funksjonene til det termiske kraftverket er som følger:

De er bygget nær termiske energiforbrukere;

De kjører vanligvis på importert drivstoff;

Mesteparten av den genererte elektrisiteten distribueres til forbrukere i nærområdet (ved generator eller økt spenning);

De arbeider i henhold til en delvis tvungen tidsplan for elektrisitetsproduksjon (dvs. tidsplanen avhenger av generering av varmeforbruk);

Lav manøvrerbarhet (samme som IES);

De har en relativt høy total effektivitet (med betydelig damputtak for industrielle og husholdningsbehov η =60÷70%).

2.3 Vannkraftverk

Kraften til et vannkraftverk avhenger av vannstrømmen gjennom turbinen og trykket N. Denne kW-effekten bestemmes av uttrykket

hvor Q vannforbruk, m 3 / s;

N trykk, m;

η Σ total effektivitet;

η C Effektivitet av vannforsyningsstrukturer;

η T hydraulisk turbin effektivitet;

η Г Hydrogen generator effektivitet;

Ved lavtrykk bygges elvekraftverk, ved høye trykk

de bygger damkraftverk, og bygger avledningsstasjoner i fjellområder.

Funksjonene til vannkraftverket er som følger:

De bygger der det er vannressurser og forhold for konstruksjon, som vanligvis ikke sammenfaller med plasseringen av den elektriske belastningen;

Det meste av den genererte elektrisiteten sendes til elektriske høyspentnett;

De jobber etter en fleksibel tidsplan (hvis det er reservoarer);

Svært manøvrerbar (svinging og lasting tar 35 minutter);

Ha høy effektivitet(η Σ ≈85 %).

Som du kan se, har vannkraftverk en rekke fordeler i forhold til termiske kraftverk når det gjelder driftsparametere. Imidlertid bygges det for tiden termiske og kjernekraftverk, som her er størrelsen på kapitalinvesteringene og tidspunktet for bygging av kraftverk som bestemmer.

Diagrammet over vannkraftverket er vist på figuren

Figur 4Skjema for vannkraftverk

2.4 Kjernekraftverk (NPP)

Kjernekraftverk er termiske stasjoner som bruker energien til en kjernefysisk reaksjon. Uranisotopen U-235, hvis innhold i naturlig uran er 0,714 %, brukes vanligvis som kjernebrensel. Hoveddelen av uranisotopen U-238 (99,28 % av den totale massen) omdannes til sekundært brenselplutonium når nøytroner fanges.

Pu-239. Fisjonsreaksjonen skjer i kjernereaktor. Kjernebrensel brukes vanligvis i fast form. Den er innelukket i et beskyttende skall. Disse typer brenselelementer kalles drivstoffstaver. De er installert i arbeidskanalene til reaktorkjernen. Termisk energi, frigjort under fisjonsreaksjonen, fjernes fra reaktorkjernen ved hjelp av kjølevæske, som pumpes under trykk gjennom hver arbeidskanal eller gjennom hele kjernen.

Figur 5 Kjernekraftverksdiagrammer:a) - enkeltkrets; b) - dobbel krets; c) - tre-krets. 1 - reaktor; 2 - turbin; 3 - kondensator; 4 og 6 -fôringspumper; 5 og 8 - varmevekslere av aktive kretser; 7 -mate pumper av aktive kretser; 9 - volumkompensatorer for aktive kretskjølevæsker

Figur 5 (a, b, c) viser de teknologiske diagrammene for kjernekraftverket.

RBMK høyeffektkanalreaktor, termiske nøytroner, vanngrafitt.

VVERvannkraftreaktor, termiske nøytroner, fartøytype.

BNfast nøytronreaktor med flytende metallnatriumkjølevæske.

Kjernekraftverkets egenskaper er som følger:

De kan bygges på alle geografiske steder, inkludert vanskelig tilgjengelige;

Ved sin modus er de autonome fra en rekke eksterne faktorer;

Krever en liten mengde drivstoff;

Kan arbeide i henhold til en gratis lasteplan (med unntak av kjernekraftverk);

Følsom for alternerende modus, spesielt kjernekraftverk med raske nøytronreaktorer; av denne grunn, i tillegg til å ta hensyn til kravene til økonomisk drift, er den grunnleggende delen av kraftsystemets lastplan tildelt kjernekraftverk;

Forurenser atmosfæren lett; utslipp av radioaktive gasser og aerosoler er ubetydelige og overskrider ikke verdiene som er tillatt i henhold til sanitære standarder. I denne forbindelse er kjernekraftverk renere enn termiske kraftverk.

2.5 Gassturbinkraftverk (GTPP)

Det grunnleggende teknologiske diagrammet for en gassturbinkraftstasjon er vist i figur 6.

Figur 6GTPP-diagram

Drivstoff (gass, diesel, fyringsolje) tilføres forbrenningskammeret 1 , der med kompressoren - 3 trykkluft injiseres. Brennbare forbrenningsprodukter avgir energien sin til gassturbinen 2 , som roterer kompressor og generator. Installasjonen startes av en akselererende motor 5 og varer i 1-3 minutter, på grunn av dette anses gassturbinenheter som svært manøvrerbare og egnet for å dekke toppbelastninger i kraftsystemer. Den genererte elektrisiteten tilføres nettet fra kommunikasjonstransformatoren 6.

For å øke effektiviteten til gassturbiner er det utviklet gassturbinenheter med kombinert syklus (CCGT). I dem brennes drivstoff i ovnen til en dampgenerator, hvorfra dampen sendes til en dampturbin. Forbrenningsproduktene fra dampgeneratoren, etter at de er avkjølt til ønsket temperatur, sendes til gassturbinen. Dermed har CCGT-er to elektrisk generator, drevet til rotasjon: den ene av en gassturbin, den andre av en dampturbin. Kraften til en gassturbin er omtrent 20 % av kraften til en dampturbin. CCGT-diagrammet er vist i figuren 7.

Figur 7CCGT-diagram

2.6 Pumpekraftverk (PSPP)

Hensikten med pumpekraftverk er å jevne ut de daglige belastningsmønstrene til det elektriske systemet og øke effektiviteten til termiske kraftverk og kjernekraftverk. I løpet av timene med minimumsbelastning opererer PSPP-enhetssystemene i pumpemodus, pumper vann fra det nedre reservoaret til det øvre og øker dermed belastningen av termiske kraftverk og kjernekraftverk; I løpet av timene med maksimal systembelastning opererer de i turbinmodus, trekker vann fra det øvre reservoaret og losser derved termiske kraftverk og kjernekraftverk. PSPP-enheter er svært manøvrerbare og kan raskt overføres fra turbinmodus til pumpemodus og, om nødvendig, til synkron kompensatormodus. Effektiviteten til pumpekraftverk er 70-75 %, de krever lite vedlikeholdspersonell og kan bygges der det er mulig å lage et trykkreservoar. Diagrammet over pumpekraftverket er vist i figur 8.

Figur 8 Skjema for pumpekraftverk

I tillegg til de typer kraftverk som vurderes, finnes det lavkraftverk som produserer elektrisk energi ved bruk av utradisjonelle metoder. Disse inkluderer: vindkraftverk, solkraftverk (med dampkjel, med silisiumsolceller), geotermiske kraftverk, tidevannskraftverk.

3 Egne behov (s.n.) av varmekraftverk

Forbrukere av elektrisk energi til stasjoner tilhører forbrukere av 1. kategori når det gjelder strømpålitelighet og krever strømforsyning fra to uavhengige kilder. Forbrukere s.n. termiske kraftverk av 1. kategori er delt inn i ansvarlige og ikke-ansvarlige.

Ansvarlig er de SN-mekanismene, hvis kortsiktige stopp fører til en nødstans eller lossing av hovedenhetene på stasjonen. Kortvarig avbrudd av strømforsyning til uansvarlige forbrukere s.n. fører ikke til umiddelbar nødstopp av hovedutstyret. Men for ikke å forstyrre den teknologiske syklusen av elektrisitetsproduksjon, må strømforsyningen deres gjenopprettes etter en kort periode.

Figur 9 Ordning for drivstofftransport ved et termisk kraftverk

3.1 Drivstofftransport

Fra utvinningsstedet leveres fast brensel til kraftverket med jernbane (Figur 9) i spesielle selvlossende biler(1). Bilen går inn i en lukket losseanordning(2) med en bil dumper, hvor drivstoff helles i en mottaksbeholder plassert under bil dumperen, hvorfra det leveres til et transportbånd(3). Om vinteren blir vogner med frosset kull først matet inn i en avrimingsanordning(4). Transportøren leverer kull til kulllageret)(5), som betjenes av en gripekran(6). Eller gjennom et pukkverk(7) inn i råkullbunkere(8), installert foran kjeleenhetene. Kull kan også leveres til disse bunkerne fra lageret(5). For å ta hensyn til forbruket av drivstoff som kommer inn i fyrrommet til kraftverket, er det installert vekter for veiing av dette drivstoffet på drivstoffveien til fyrromsbunkerne. Fra råkullbunkere(8) drivstoff kommer inn i det pulveriserte tilberedningssystemet: råkullmatere(9), og deretter til kullmøller(10) , hvorfra kullstøv transporteres pneumatisk gjennom mølleseparatoren(11) , inn i en støvsyklon(12) og støvskruer (13) og så i støvet lagerbunkeren(14), hvor er støvmaterne fra?(15) til kjelebrennere(16). All pneumatisk transport av støv fra møllen til ovnen utføres av en møllevifte(17). Luften som kreves for drivstoffforbrenning tas inn av en vifte(18) og mates inn i luftvarmeren(19), hvorfra det etter oppvarming delvis pumpes inn i møllen(10) for tørking og transport av brensel til ovnen til kjeleenheten (primærluft) og direkte til pulverisert kullbrennere (sekundærluft).

3.2 Produksjon av damp, varme og elektrisk energi

Damp ved et termisk kraftverk produseres av en dampgenerator (kjele). Den normale driften av kjelen sikres av ulike typer enheter, arbeidsmaskiner, som drives av elektriske motorer av ulike typer strøm, spenning og kraft. Opplegget for generering av damp, varme og elektrisk energi er vist i figur 10.

Figur 10Skjema for generering av damp, varme og elektrisitet. energi: 2 - vifter; 3 - skorstein; 5 - turbin; 6 - generator; 7 -kommunikasjonstransformator; 8 - å forsyne forbrukerne med deres egne behov; 9 -forbrukere drevet av generatorspenning; 10 - kondensator; elleve - sirkulasjonspumper som leverer kaldt vann til kondensatoren for å avkjøle eksosdampen; 12 - en kilde til kaldt vann; 14 - kondensatpumper som leverer vann til avlufteren; 16 - pumper som fyller på kjelen med kjemisk renset vann; 17 - matepumper som leverer tilberedt vann til kjelen; 18 - oppvarming nettverk kjele; 19 - nettverkspumper som leverer varmt vann til varmenettet; 20 - dampekstraksjon for produksjonsbehov; 21 - reduksjonskjøleanordning; 22 - gaffpumper for enheter for fjerning av hydroaske; 23 - motorer til slaggfjerningsenheter; 24 - oljepumper som gir smøring til de roterende delene av turbinen og generatoren; 25 - støvmatere

I tillegg er det et stort nummer av elektriske motorer av ikke-hovedutstyr som sikrer drift av automatisering, åpning og lukking av porter og ventiler, romventilasjon, etc.

Termiske kraftverk, spesielt CHP, er de mest energikrevende. Det termiske kraftverkets egne behov bruker 12-14 % av elektrisiteten som genereres av stasjonen, og enhetene til de ikke-elektriske enhetene. er forbrukere av 1. og 2. kategori når det gjelder pålitelighet av strømforsyning og strømforbruket er større enn i noen bransje.

3.3 Strømforsyninger for hjelpesystemer til kraftverk

Hovedstrømkildene til systemet er s.n. er nedtrappingstransformatorer eller reagerte linjer koblet direkte til terminalene på generatorer eller til deres koblingsanlegg. Oppstart backup strømforsyninger s.n. er også koblet til det generelle elektriske nettverket, da de vanligvis er koblet til stasjonskoblingsanlegg, nærliggende understasjoner og tertiære viklinger avr. Nylig har det begynt å installere gassturbinenheter ved termiske stasjoner for å drive solenergisystemet. i nødssituasjoner.

I tillegg, ved kraftverk av alle typer, leveres energikilder uavhengig av kraftsystemet, som sikrer nedstenging og kjøling av stasjonen uten skade på utstyr ved tap av hoved- og reservekraftkilder. Ved vannkraftverk og konvensjonelle termiske kraftverk er batterier tilstrekkelig til dette formålet. Ved kraftige CPP-er og kjernekraftverk kreves installasjon av dieselgeneratorer med effekt tilsvarende den teknologiske prosessen.

Hovedkravene til s.n.-systemet er å sikre påliteligheten og effektiviteten til s.n.-mekanismene. det første kravet er det viktigste, siden forstyrrelse av mekanismene til s.n. innebærer forstyrrelse av den komplekse teknologiske syklusen av elektrisitetsproduksjon, forstyrrelse av driften av hovedutstyret, og noen ganger stasjonen som helhet, og utviklingen av en ulykke til et system. Det er nå generelt akseptert at strømforsyningen til s.n.-mekanismer. termiske kraftverk som bruker fossilt og kjernebrensel og vannkraftverk kan leveres enklest, pålitelig og økonomisk fra generatorstasjoner og kraftsystemet(Figur 11).

Figur 11 Generell strømforsyningsdiagram for TPPs egne behov: 1 - backup strømlinje; 2 - start-backup transformator s.n.; 3 - høyspenningskoblingsutstyr på stasjonen; 4 - generator-transformatorenhet; 5 - fungerende transformator s.n.; 6 - koblingsanlegg s.n.

Denne systemets strømforsyningskrets s.n. stasjoner av alle typer sikrer for tiden pålitelighet og effektivitet:

Utbredt bruk av asynkrone motorer med en ekorn-burrotor i hjelpesystemet, starter dem fra full nettspenning uten noen kontrollenheter og nekter å beskytte minimumsspenningen på kritiske mekanismer;

Vellykket selvstart av elektriske motorer når spenningen gjenopprettes etter frakobling av kortslutninger i kraftsystemet og i nettverket;

Bruken av høyhastighets relébeskyttelse og brytere på alle elementene i systemet og tilkoblingene til SN;

Utbredt introduksjon av systemautomatiseringsenheter (AChR, AVR, AVR-generatorer).

Alle typer kjernekraftverk i vårt land er pålagt å være forsynt med nødstrømkilder i form av dieselgeneratorer eller gassturbinenheter. Kraften deres er valgt basert på å dekke belastningene til NPP-kjølesystemet og sikkerhetsinnretningene, men det er ikke tilstrekkelig til å drive SN-mekanismene. i normal modus.

Liste over kilder som er brukt

1. Alexandrov, K.K.Elektriske tegninger og diagrammer. [Tekst] / K.K. Alexandrov, E.G. Kuzmina. M.: Energoatomizdat, 1990. 285 s.

2. GOST 2.10595. Interstate standard. ESKD. Generelle krav til tekstdokumenter [Tekst]. I stedet for GOST 2.10579, GOST 2.90671; input 19960701. Minsk: Interstate. Rådet for standardisering, metrologi og sertifisering; M.: Publishing House of Standards, 2002. 26 s.

3. GOST 2.10696 ESKD. Tekstdokumenter [Tekst]. I stedet for GOST 2.10668, GOST 2.10868, GOST 2.11270; input 19970701. M.: Publishing House of Standards, 2004. 40 s.

4. GOST 7.322003. Bibliografisk opptegnelse. Bibliografisk beskrivelse. Generelle krav og regler for kompilering av [Tekst]. I stedet for GOST 7.1-84, GOST 7.16-79, GOST 7.18-79, GOST 7.34-81, GOST 7.40-82; input 20040701. M.: IPK Publishing House of Standards, 2004. 84 s.

5. GOST 7.822001. Bibliografisk opptegnelse. Bibliografisk beskrivelse av elektroniske ressurser [Tekst]. inn. 20020701. M.: IPK Publishing House of Standards, 2001. 33 s.

6. GOST 7.832001. Elektroniske publikasjoner. Grunnleggende typer og utdatainformasjon [Tekst]. inn. 20020701. M.: IPK Publishing House of Standards, 2002. 16 s.

7. GOST 2,70184 ESKD . Generelle krav for tekstdokumenter [Tekst] I stedet for GOST 2.701 86; input 19850701. M.: Forlag av standarder, 1985. 16 s.

8. GOST 2,70275 ESKD . Regler for utførelse av elektriske kretser [Tekst]. Tast inn. 19770701. M.: Publishing House of Standards, 1976. 23 s.

9. GOST 21.613 88. System med designdokumenter for konstruksjon. Kraftutstyr. Arbeidstegninger [Tekst]. Tast inn. 880701. M.: Forlag av standarder, 1988. 16 s.

10. GOST 21.61488. System med designdokumenter for konstruksjon. Konvensjonelle grafiske bilder av elektrisk utstyr og ledninger på tegninger [Tekst]. Tast inn. 19880701. M.: Publishing House of Standards, 1988. 18 s.

11. GOST 2.10979 ESKD. Grunnleggende krav til tegninger [Tekst]. I stedet for GOST 2.10768, GOST 2.10968; input 19740701. M.: Standards Publishing House, 2001. 38 s.

12. GOST 2.710 81. Alfanumeriske betegnelser i elektriske kretser. M.: Forlag av standarder, 1985. 13 s.

13. GOST 2.722 68. Betingede grafiske betegnelser i skjemaer. Elektriske maskiner [Tekst]. Tast inn. 01.01.87. M.: Forlag i standarder, 1988. 85 s.

14. GOST 2.747-68. Betingede grafiske betegnelser i skjemaer. Dimensjoner på grafiske symboler [Tekst]. Tast inn. 01/01/71. M.: Forlag av standarder. 13 s. (Endringer i det nr. 1 datert 01.01.91)

15. GOST 2.30168. ESKD. Formater [tekst]. M.: Standards Publishing House, 1981. 3 s.

16. GOST 2.30481 ESKD. Tegnefonter [Tekst]. M.: Publishing House of Standards, 1982. 8 s.

17. GOST 2,72874 ESKD. Betingede grafiske betegnelser i skjemaer. Motstander. Kondensatorer [tekst]. M.: Forlag i standarder, 1985. 9 s.

18. GOST 2,72174 ESKD. Betingede grafiske betegnelser i skjemaer. Betegnelser for generell bruk. [Tekst]. M.: Forlag i standarder, 1986. 12 s.

19. GOST 2.70972 ESKD. System for å utpeke kretser i elektriske kretser. [Tekst]. M.: Forlag i standarder, 1987. 13 s.

20.GOST 2.10468 ESKD. Hovedinnskrifter [Tekst]. M.: Forlag i standarder, 1988. 5 s.

21.STP 1220098 Enterprise standard [Tekst]. I stedet for STP AltSTU 12 20096; . Barnaul. : AltSTU forlag, 1998. 30 s.

Et termisk kraftverk er en virksomhet for å generere elektrisitet og varme. Når de bygger et kraftverk, blir de styrt av følgende, som er viktigere: plasseringen av en drivstoffkilde i nærheten eller plasseringen av en nærliggende kilde til energiforbruk.

Plassering av termiske kraftverk avhengig av drivstoffkilden.

La oss forestille oss at, la oss si, vi har en stor kullforekomst. Bygger vi et termisk kraftverk her, vil vi redusere kostnadene ved drivstofftransport. Hvis vi tar i betraktning at transportkomponenten i drivstoffkostnaden er ganske stor, er det fornuftig å bygge termiske kraftverk i nærheten av gruveplasser. Men hva skal vi gjøre med den resulterende elektrisiteten? Det er bra hvis det er et sted i nærheten å selge det, det er mangel på strøm i området.

Hva skal jeg gjøre hvis det ikke er behov for ny elektrisk kraft? Da vil vi bli tvunget til å overføre den resulterende elektrisiteten via ledninger over lange avstander. Og for å overføre elektrisitet over lange avstander uten store tap, er det nødvendig å overføre den gjennom høyspentledninger. Hvis de ikke er der, må de trekkes. I fremtiden vil kraftledninger kreve vedlikehold. Alt dette vil også kreve penger.

Plassering av termiske kraftverk avhengig av forbruker.

De fleste nye termiske kraftverk i vårt land ligger i umiddelbar nærhet til forbrukeren.

Dette skyldes at fordelen ved å plassere termiske kraftverk i umiddelbar nærhet til brenselkilden spises opp av kostnadene ved transport over lange avstander via kraftledninger. Dessuten er det i dette tilfellet store tap.

Ved plassering av et kraftverk rett ved forbrukeren kan du også vinne om du bygger et termisk kraftverk. Du kan lese mer detaljert. I dette tilfellet reduseres kostnadene for tilført varme betydelig.

Hvis den plasseres rett ved siden av forbrukeren, er det ikke nødvendig å bygge høyspentledninger; en spenning på 110 kV vil være tilstrekkelig.

Fra alt skrevet ovenfor kan vi trekke en konklusjon. Hvis drivstoffkilden er langt unna, er det i dagens situasjon bedre å bygge termiske kraftverk, men nær forbrukeren. Større fordeler oppnås hvis drivstoffkilden og kilden til strømforbruk er i nærheten.

Kjære besøkende! Nå har du muligheten til å se Russland.

Prosessen med å konvertere termisk energi til elektrisk energi gjenspeiles i forenklede (prinsipielle) eller komplette termiske diagrammer.

Skjematisk termisk diagram av termisk kraftverk viser hovedstrømmene av kjølevæsker knyttet til hoved- og hjelpeutstyret i prosessene med å konvertere varmen fra brent drivstoff for generering og forsyning av elektrisitet og varme til forbrukere. I praksis er det grunnleggende termiske diagrammet redusert til et diagram av dampvannbanen til et termisk kraftverk (kraftenhet), hvis elementer vanligvis er representert i konvensjonelle bilder.

Et forenklet (hoved) termisk diagram av et kullfyrt termisk kraftverk er vist i fig. 3.1.

Kull mates inn i drivstoffbunkeren 1 , og fra den - inn i pukkverket 2 hvor det blir til støv. Kullstøv kommer inn i ovnen til dampgeneratoren (dampkjelen) 3 , med et system av rør der kjemisk renset vann, kalt næringsvann, sirkulerer. Det er vann i kjelen

Ris. 3.1. Forenklet termisk diagram av en dampturbin

pulverisert kull termisk kraftverk og utseendet til dampturbinhjulet

varmes opp, fordamper, og den resulterende mettede dampen bringes til en temperatur på 400-650 °C i en overheter og kommer under et trykk på 3...25 MPa inn i dampturbinen gjennom en dampledning 4 . Parametre for overopphetet damp T 0 , P 0 (temperatur og trykk ved turbininntaket) avhenger av kraften til enhetene. Ved CPP brukes all damp til å generere elektrisitet. I et termisk kraftverk brukes en del av dampen helt i en turbin for å generere elektrisitet i en generator 5 og går så til kondensatoren 6 , og den andre, som har høyere temperatur og trykk, tas fra mellomtrinnet til turbinen og brukes til varmetilførsel (stiplet linje i fig. 3.1). Kondensatpumpe 7 gjennom en avlufter 8 og deretter ved matepumpen 9 leveres til dampgeneratoren. Mengden damp som tas avhenger av foretakenes behov for termisk energi.

Komplett termisk krets (TCS) skiller seg fra den grunnleggende ved at den fullstendig viser utstyr, rørledninger, avstengnings-, kontroll- og beskyttelsesventiler. Det komplette termiske diagrammet for en kraftenhet består av diagrammer over individuelle enheter, inkludert en generell stasjonsenhet (reservekondensattanker med overføringspumper, påfyll av varmenettverk, oppvarming av råvann, etc.). Hjelperørledninger inkluderer bypass-, drenerings-, drenerings-, hjelpe- og damp-luft-blandingssugrør. Betegnelsene på PTS-linjer og beslag er som følger:

3.1.1.1. Termiske kretser kes

De fleste CPP-er i vårt land bruker kullstøv som drivstoff. For å generere 1 kWh strøm forbrukes flere hundre gram kull. I en dampkjele overføres over 90 % av energien som frigjøres av brenselet til damp. I turbinen overføres den kinetiske energien til dampstrålene til rotoren (se fig. 3.1). Turbinakselen er stivt forbundet med generatorakselen. Moderne dampturbiner for termiske kraftverk er høyhastighets (3000 rpm), svært økonomiske maskiner med lang levetid.

Høyeffekt-CPP-er som bruker organisk brensel, bygges for tiden hovedsakelig for høye initiale dampparametere og lavt slutttrykk (dyp vakuum). Dette gjør det mulig å redusere varmeforbruket per enhet generert elektrisitet, siden jo høyere innledende parametere er P 0 Og T 0 foran turbinen og under det endelige damptrykket P k, jo høyere effektiviteten til installasjonen. Derfor bringes dampen som kommer inn i turbinen til høye parametere: temperatur - opptil 650 ° C og trykk - opptil 25 MPa.

Figur 3.2 viser typiske forenklede termiske diagrammer av IES som kjører på fossilt brensel. I henhold til diagrammet i figur 3.2, EN Varme tilføres syklusen bare når damp genereres og varmes opp til den valgte overopphetingstemperaturen t kjørefelt; i henhold til diagrammet i figur 3.2, b Sammen med overføringen av varme under disse forholdene, tilføres varme til dampen etter at den har arbeidet i høytrykksdelen av turbinen.

Den første kretsen kalles en krets uten mellomliggende overoppheting, den andre - en krets med mellomliggende overoppheting av damp. Som kjent fra termodynamikkkurset, er den termiske effektiviteten til det andre skjemaet høyere med de samme innledende og endelige parameterne og riktig valg av mellomliggende overopphetingsparametere.

I henhold til begge ordningene, damp fra en dampkjele 1 går til turbinen 2 plassert på samme aksel med den elektriske generatoren 3 . Eksosdampen kondenseres i kondensatoren 4 , avkjølt av teknisk vann som sirkulerer i rørene. Turbinkondensat med kondensatpumpe 5 gjennom regenerative varmeovner 6 mates inn i avlufteren 8 .

Avlufteren brukes til å fjerne gasser oppløst i den fra vann; samtidig, i den, akkurat som i regenerative varmeovner, varmes fødevannet opp av damp, tatt for dette formålet fra turbinutløpet. Avlufting av vann utføres for å bringe innholdet av oksygen og karbondioksid i det til akseptable verdier og derved redusere hastigheten på metallkorrosjon i vann- og dampbanene. Samtidig kan en avlufter være fraværende i en rekke termiske kretser av IES. I dette såkalte nøytral-oksygen-vannregimet tilføres en viss mengde oksygen, hydrogenperoksid eller luft til fødevannet; en avlufter er ikke nødvendig i kretsen.

R
er. 3.1. Typiske termiske kretsløp for dampturbiner

kondenseringsenheter som kjører på fossilt brensel uten

mellomliggende overoppheting av damp ( EN) og med mellomliggende

overoppheting ( b)

Avluftet vann med matepumpe 9 gjennom varmeovner 10 leveres til kjeleanlegget. Oppvarming av dampkondensat dannet i varmeovner 10 , kaskader til avlufteren 8 , og kondensatet til oppvarmingsdampen til varmeovnene 6 tilføres av en avløpspumpe 7 inn i ledningen som kondensat strømmer fra kondensatoren 4 .

De beskrevne termiske skjemaene er stort sett typiske og endres litt med økende enhetseffekt og innledende dampparametere.

Avlufteren og matepumpen deler den regenerative varmekretsen inn i gruppene HPH (høytrykksvarmer) og LPH (lavtrykksvarmer). HPH-gruppen består som regel av 2–3 varmeovner med kaskadedrenering ned til avlufteren. Avlufteren mates med damp med samme ekstraksjon som oppstrøms HPH. Denne ordningen for å slå på en avlufter ved hjelp av damp er utbredt. Siden et konstant damptrykk opprettholdes i avlufteren, og trykket i ekstraksjonen reduseres proporsjonalt med reduksjonen i dampstrømmen til turbinen, skaper denne ordningen en trykkreserve for ekstraksjonen, som realiseres i oppstrøms HPH. HDPE-gruppen består av 3–5 regenerative og 2–3 hjelpevarmere. Hvis det er en fordampningsinstallasjon (kjøletårn), kobles fordamperkondensatoren mellom HDPE.

IES som kun produserer elektrisitet har lav effektivitet (30–40%), siden en stor mengde generert varme slippes ut i atmosfæren gjennom dampkondensatorer, kjøletårn og går tapt med røykgasser og kondensatorkjølevann.

Typer og typer kraftverk. Teknologisk diagram av et termisk kraftverk Tegn ulike oppsett av termiske kraftverk

Hva er viktig å vite om høyde på rekkverk for trapper og repos Høyde på trapperekkverk

Hvordan bygge et gjerde fra bølgepapp på dachaen din med egne hender

Grunnleggende om joddesinfeksjonsteknikker

Hvordan lage en armbrøst med egne hender hjemme

Gjennomgang og beskrivelse av de beste typene og variantene av fersken

Landskapsarbeid foran huset: for deg selv og for gjester

Hvordan lage en lekeplass med egne hender fra improviserte midler og materialer