TINERETUL ȘI SPORTUL UCRAINEI

YU.A. GICHEV

CENTRALELE TERMICE

Desb eu

Dnepropetrovsk NMetAU 2011

MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI,

TINERETUL ȘI SPORTUL UCRAINEI

ACADEMIA NAȚIONALĂ DE METALURGICĂ DIN UCRAINA

YU.A. GICHEV

CENTRALELE TERMICE

Desb eu

Ill. 23. Bibliografie: 4 nume.

Responsabil de problemă, Dr. Tech. științe, prof.

Revizor: , Dr. Tech. științe, prof. (DNUZHT)

Cand. tehnologie. Științe, conferențiar (NMetAU)

Academia Ucrainei, 2011

INTRODUCERE……………………………………………………………………………………………..4

1 INFORMAȚII GENERALE DESPRE CENTRALELE TERMICE……...5

1.1 Definirea și clasificarea centralelor electrice………………………….5

1.2 Schema tehnologică a unei centrale termice……………8

1.3 Indicatori tehnico-economici ai centralelor termice……………………………….11

1.3.1 Indicatori energetici…………………………………………….11

1.3.2 Indicatori economici…………………………………………….13

1.3.3 Indicatori de performanță…………………………………15

1.4 Cerințe pentru centralele termice………………………………………………………16

1.5 Caracteristicile centralelor termice industriale…………16

2 CONSTRUCȚIA DIAGRAMELOR TERMICE ALE TPP………………………………………………………...17

2.1 Concepte generale despre circuitele termice…………………………………………………………………17

2.2 Parametrii inițiali ai aburului…………………………………………….18

2.2.1 Presiunea inițială a aburului…………………………………….18

2.2.2 Temperatura inițială a aburului………………………………...20

2.3 Supraîncălzirea intermediară a aburului…………………………………………..22

2.3.1 Eficiența energetică a supraîncălzirii intermediare...24

2.3.2 Presiunea de supraîncălzire intermediară…………………………26

2.3.3 Implementarea tehnică a supraîncălzirii intermediare……27

2.4 Parametrii finali ai aburului…………………………………………………….29

2.5 Încălzirea cu regenerare a apei de alimentare……………………………….30

2.5.1 Eficiența energetică a încălzirii regenerative...30

2.5.2 Implementarea tehnică a încălzirii regenerative......34

2.5.3 Temperatura de încălzire regenerativă a apei de alimentare..37

2.6 Construirea schemelor termice ale centralelor termice pe baza principalelor tipuri de turbine……..39

2.6.1 Construcția unui circuit termic bazat pe turbina „K”…………...39

2.6.2 Construcția unui circuit termic bazat pe turbina „T”….………..41

LITERATURA………………………………………………………………………………….44

INTRODUCERE

Disciplina „Centrale termice” din mai multe motive are o importanță deosebită printre disciplinele predate pentru specialitatea 8(7). - ingineria energiei termice.

În primul rând, din punct de vedere teoretic, disciplina acumulează cunoștințele dobândite de studenți la aproape toate disciplinele anterioare principale: „Combustibil și arderea acestuia”, „Cazane”, „Superalimentare și motoare termice”, „Surse de alimentare cu căldură pentru industrie. întreprinderi” , „Purificarea gazelor” și altele.

În al doilea rând, din punct de vedere practic, centralele termice (TPP) sunt o întreprindere energetică complexă care include toate elementele principale ale economiei energetice: un sistem de preparare a combustibilului, un atelier de cazane, un magazin de turbine, un sistem de transformare și alimentare. energie termică către consumatori externi, sisteme de reciclare și neutralizare a emisiilor nocive.

În al treilea rând, din punct de vedere industrial, centralele termice sunt întreprinderile producătoare de energie dominantă în sectorul energetic intern și extern. Centralele termice reprezintă aproximativ 70% din capacitatea instalată de generare a energiei electrice în Ucraina, iar ținând cont de centralele nucleare, unde sunt implementate și tehnologii cu turbine cu abur, capacitatea instalată este de aproximativ 90%.

Aceste note de curs au fost elaborate în conformitate cu programul de lucru și programa pentru specialitatea 8(7). - ingineria termoenergetică și include ca teme principale: informații generale despre centralele termice, principiile construirii circuitelor termice ale centralelor electrice, selecția echipamentelor și calculele circuitelor termice, dispunerea echipamentelor și funcționarea centralelor termice.

Disciplina „Centrale termice” ajută la sistematizarea cunoștințelor dobândite de studenți, la extinderea orizontului lor profesional și poate fi utilizată în cursuri într-o serie de alte discipline, precum și în pregătirea tezelor pentru specialiști și a tezelor de licență pentru masterat.

1 INFORMAȚII GENERALE DESPRE CENTRALELE TERMICE

1.1 Definirea și clasificarea centralelor electrice

Centrală electrică– o întreprindere energetică concepută pentru a transforma diferite tipuri de combustibil și resurse energetice în energie electrică.

Principalele opțiuni pentru clasificarea centralelor electrice:

I. În funcție de tipul de combustibil convertit și de resursele energetice:

1) centrale termice (TPP), în care energie electrică este produsă prin transformarea combustibililor cu hidrocarburi (cărbune, gaze naturale, păcură, SRE combustibile și altele);

2) centrale nucleare (CNE), în care electricitatea este produsă prin conversia energiei atomice din combustibil nuclear;

3) centrale hidroelectrice (CHP), în care electricitatea este produsă prin conversia energiei mecanice a debitului unei surse naturale de apă, în primul rând râurile.

Această opțiune de clasificare poate include și centralele electrice care utilizează surse de energie netradiționale și regenerabile:

· centrale solare;

· centrale geotermale;

· centrale eoliene;

· centrale mareoelectrice și altele.

II. Pentru această disciplină este de interes o clasificare mai aprofundată a centralelor termice, care, în funcție de tipul de motoare termice, se împart în:

1) centrale cu turbine cu abur (STP);

2) centrale cu turbine cu gaz (GTU);

3) centrale electrice cu ciclu combinat (CGE);

4) centrale electrice care utilizează motoare cu ardere internă (ICE).

Dintre aceste centrale, centralele cu turbine cu abur sunt dominante, reprezentând peste 95% din capacitatea totală instalată a centralelor termice.

III. În funcție de tipul de energie furnizată consumatorilor externi, centralele electrice cu turbine cu abur sunt împărțite în:

1) centralele electrice în condensare (CPS), care furnizează exclusiv energie electrică consumatorilor externi;

2) centrale termice și electrice combinate (CHP), care furnizează atât energie termică, cât și energie electrică consumatorilor externi.

IV. În funcție de scopul lor și de subordonarea departamentului, centralele electrice sunt împărțite în:

1) centralele raionale, care sunt concepute pentru a furniza energie electrică tuturor consumatorilor din regiune;

2) centralele industriale, care fac parte din întreprinderile industriale și sunt destinate să furnizeze energie electrică în primul rând consumatorilor întreprinderilor.

V. În funcție de durata de utilizare a capacității instalate pe parcursul anului, centralele electrice se împart în:

1) de bază (B): 6000÷7500 ore/an, adică peste 70% din durata anului;

2) semibază (P/B): 4000÷6000 h/an, 50÷70%;

3) semi-vârf (P/P): 2000÷4000 h/an, 20÷50%;

4) vârf (P): până la 2000 ore/an, până la 20% din an.

Această opțiune de clasificare poate fi ilustrată folosind exemplul unui grafic al duratei sarcinilor electrice:

Figura 1.1 – Graficul duratei sarcinilor electrice

VI. În funcție de presiunea aburului care intră în turbine, centralele termice cu turbine cu abur se împart în:

1) presiune joasă: până la 4 MPa;

2) presiune medie: până la 9 – 13 MPa;

3) presiune mare: până la 25 – 30 MPa, inclusiv:

● presiune subcritică: până la 18 – 20 MPa

● presiune critică și supracritică: peste 22 MPa

VII. În funcție de putere, centralele cu turbine cu abur sunt împărțite în:

1) centrale electrice de mică putere: putere totală instalată până la 100 MW cu o putere unitară a turbogeneratoarelor instalate până la 25 MW;

2) putere medie: putere totală instalată până la 1000 MW cu o putere unitară a turbogeneratoarelor instalate până la 200 MW;

3) putere mare: putere totală instalată peste 1000 MW cu o putere unitară a turbogeneratoarelor instalate de peste 200 MW.

VIII. În funcție de metoda de conectare a generatoarelor de abur la turbogeneratoare, centralele termice sunt împărțite în:

1) centrale termice centralizate (neunitare), în care aburul de la toate cazanele intră într-o conductă centrală de abur și apoi este distribuit între turbine generatoare (vezi Fig. 1.2);

1 – generator de abur; 2 – turbină cu abur; 3 - linie centrală (principală) de abur; 4 – condensator turbină cu abur; 5 – generator electric; 6 – transformator.

Figura 1.2 - Schema schematică a unei centrale termice centralizate (nebloc).

2) termocentrale bloc, în care fiecare dintre generatoarele de abur instalate este conectat la un turbogenerator foarte specific (vezi Fig. 1.3).

1 – generator de abur; 2 – turbină cu abur; 3 – supraîncălzitor intermediar; 4 – condensator turbină cu abur; 5 – generator electric; 6 – transformator.

Figura 1.3 - Schema schematică a unei centrale termice de bloc

Spre deosebire de proiectarea non-bloc, proiectarea în bloc a centralelor termice necesită mai puține costuri de capital, este mai ușor de operat și creează condiții pentru automatizarea completă a instalației de turbine cu abur a centralei electrice. În diagrama bloc, numărul de conducte și volumele de producție ale stației pentru amplasarea echipamentelor sunt reduse. Când se utilizează supraîncălzirea intermediară a aburului, utilizarea diagramelor bloc este obligatorie, deoarece în caz contrar nu este posibil să se controleze fluxul de abur eliberat din turbină pentru supraîncălzire.

1.2 Schema tehnologică a centralei termice

Schema tehnologică prezintă principalele părți ale centralei electrice, interconectarea acestora și, în consecință, arată succesiunea operațiunilor tehnologice de la momentul livrării combustibilului către stație până la furnizarea de energie electrică către consumator.

Ca exemplu, Figura 1.4 prezintă o diagramă tehnologică a unei centrale electrice cu turbină cu abur cu cărbune pulverizat. Acest tip de centrală termică predomină printre centralele termice de bază existente în Ucraina și în străinătate.

Soare – consumul de combustibil la stație; Dp. g. – productivitatea generatorului de abur; Ds. n. – consum condiționat de abur pentru nevoile proprii ale stației; Dt – consumul de abur pe turbină; Evir – cantitatea de energie electrică generată; Esn - consumul de energie electrică pentru nevoile proprii ale stației; Eotp este cantitatea de energie electrică furnizată consumatorilor externi.

Figura 1.4 – Exemplu de diagramă tehnologică a unei centrale electrice pe cărbune pulverizat cu turbină cu abur

Schema tehnologică a unei centrale termice este de obicei împărțită în trei părți, care sunt marcate cu linii punctate în Figura 1.4:

eu … Calea combustibil-gaz-aer, care include:

1 – instalații de combustibil (dispozitiv de descărcare, depozit de cărbune brut, instalații de concasare, buncăre de cărbune măcinat, macarale, transportoare);

2 – sistem de preparare a prafului (mori de cărbune, ventilatoare fine, coșuri de praf de cărbune, alimentatoare);

3 – ventilator pentru alimentarea cu aer pentru arderea combustibilului;

4 - generator de aburi;

5 – curatarea gazelor;

6 – aspirator de fum;

7 - șemineu;

8 – pompa de zgura pentru transportul hidrocenusa si amestec de zgura;

9 – furnizarea de hidrocenusa si amestec de zgura pentru eliminare.

În general, calea combustibil-gaz-aer include : instalații de alimentare cu combustibil, sistem de pregătire a prafului, mijloace de tiraj, coșuri cazanului și sistem de îndepărtare a cenușii și zgurii.

II … Calea abur-apă, care include:

10 - turbină cu abur;

11 – condensator turbină cu abur;

12 – pompa de circulatie a sistemului de alimentare cu apa circulanta pentru racirea condensatorului;

13 – dispozitiv de răcire a sistemului de circulație;

14 – furnizarea de apă suplimentară pentru compensarea pierderilor de apă în sistemul de circulație;

15 – alimentarea cu apă brută pentru prepararea apei epurate chimic, compensând pierderea condensului la stație;

16 – tratarea chimică a apei;

17 – pompa de tratare chimica a apei care furnizeaza apa tratata chimic suplimentar fluxului de condens de abur evacuat;

18 – pompa de condens;

19 – boiler regenerativ de alimentare cu apă de joasă presiune;

20 – dezaerator;

21 - pompe de alimentare;

22 – boiler regenerativ de alimentare cu apă de înaltă presiune;

23 – pompe de drenaj pentru îndepărtarea condensului de abur de încălzire din schimbătorul de căldură;

24 – extracția regenerativă a aburului;

25 – supraîncălzitor intermediar.

În general, traseul abur-apă include: parte abur-apă a cazanului, turbină, unitate de condens, sisteme de preparare a apei circulante de răcire și apă purificată chimic suplimentar, un sistem de încălzire regenerativă a apei de alimentare și dezaerare a apei de alimentare.

III … Partea electrică care include:

26 - generator electric;

27 – transformator pentru energie electrică furnizată consumatorilor externi;

28 – magistralele tabloului deschis al centralei electrice;

29 – transformator pentru energie electrică pentru nevoile proprii ale centralei electrice;

30 – bare colectoare ale dispozitivului de distribuție a energiei electrice auxiliare.

Astfel, partea electrică include: generatoare electrice, transformatoare și magistrale de comutație.

1.3 Indicatori tehnico-economici ai centralelor termice

Indicatorii tehnici și economici ai centralelor termice sunt împărțiți în 3 grupe: energetice, economice și operaționale, care, respectiv, au scopul de a evalua nivelul tehnic, eficiența și calitatea funcționării stației.

1.3.1 Performanța energetică

Principalii indicatori energetici ai centralelor termice includ: eficienţă centrale electrice (), consum specific de căldură (), consum specific de combustibil pentru producerea de energie electrică ().

Acești indicatori sunt numiți indicatori de eficiență termică a instalației.

Pe baza rezultatelor exploatării efective a centralei electrice, eficiența este determinată de relațiile:

; (1.1)

; (1.2)

La proiectarea unei centrale electrice și analizarea funcționării acesteia, eficiență. determinată de produse ținând cont de eficiență. elemente individuale ale stației:

unde ηcat, ηturb – eficiență. magazine de cazane și turbine;

ηt. p. – k.p.d. fluxul de căldură, care ia în considerare pierderile de căldură de către lichidele de răcire din interiorul stației din cauza transferului de căldură către mediu inconjurator prin pereții conductei și scurgeri de lichid de răcire, ηt. n. = 0,98...0,99 (medie 0,985);

esn este ponderea energiei electrice cheltuite pentru nevoile proprii ale centralei electrice (acționare electrică în sistemul de preparare a combustibilului, acționare a echipamentului de tiraj al atelierului de cazane, acționare a pompei etc.), esn = Esn/Evir = 0,05...0,10 (cf. 0,075);

qсн – ponderea consumului de căldură pentru nevoi proprii (tratarea chimică a apei, dezaerarea apei de alimentare, funcționarea ejectoarelor de abur care asigură vid în condensator etc.), qсн = 0,01...0,02 (cf. 0,015).

K.p.d. magazinul de cazane poate fi reprezentat ca eficienta generator de abur: ηcat = ηp. g = 0,88…0,96 (medie 0,92)

K.p.d. atelierul de turbine poate fi reprezentat ca randament electric absolut. turbogenerator:

ηturb = ηt. g. = ηt · ηoi · ηм, (1.5)

unde ηt este randamentul termic. ciclul unei instalații cu turbină cu abur (raportul dintre căldura utilizată și căldura furnizată), ηt = 0,42...0,46 (cf. 0,44);

ηoi – randamentul relativ intern. turbine (se ține cont de pierderile din interiorul turbinei datorate frecării cu aburului, fluxurilor transversale, ventilației), ηoi = 0,76...0,92 (cf. 0,84);

ηm – randament electromecanic, care ia în considerare pierderile în timpul transferului de energie mecanică de la turbină la generator și pierderile în generatorul electric propriu-zis, ηen = 0,98...0,99 (cf. 0,985).

Luând în considerare produsul (1.5), expresia (1.4) pentru eficiență centrala neta ia forma:

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

iar după înlocuirea valorilor medii va fi:

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

În general, pentru o centrală eficiența este net variază în intervalul: ηsnet = 0,28…0,38.

Consumul specific de căldură pentru producerea de energie electrică este determinat de raportul:

, (1.7)

unde Qfuel este căldura obținută din arderea combustibilului .

; (1.8)

unde pH-ul este raportul standard de eficiență a investiției, anul-1.

Valoarea inversă pH oferă perioada de rambursare pentru investițiile de capital, de exemplu, cu pH = 0,12 an-1, perioada de rambursare va fi:

Costurile date sunt utilizate pentru a selecta cea mai economică opțiune pentru construirea unei noi sau reconstrucția unei centrale electrice existente.

1.3.3 Performanță

Indicatorii operaționali evaluează calitatea funcționării centralei electrice și includ în mod specific:

1) coeficient de personal (număr de personal de serviciu la 1 MW de putere instalată a stației), W (pers./MW);

2) factorul de utilizare a capacității instalate a centralei electrice (raportul dintre producția efectivă de energie electrică și producția maximă posibilă)

; (1.16)

3) numărul de ore de utilizare a capacității instalate

4) rata de disponibilitate a echipamentelor și rata de utilizare tehnică a echipamentelor

; (1.18)

Factorii de disponibilitate a echipamentelor pentru magazinele de cazane și turbine sunt: Kgotkot = 0,96...0,97, Kgotturb = 0,97...0,98.

Rata de utilizare a echipamentelor pentru centrale termice este: KispTPP = 0,85…0,90.

1.4 Cerințe pentru centralele termice

Cerințele pentru centralele termice sunt împărțite în 2 grupuri: tehnice si economice.

Cerințele tehnice includ:

· fiabilitate (alimentare neîntreruptă în conformitate cu cerințele consumatorilor și programul de expediere a sarcinilor electrice);

· manevrabilitate (capacitatea de a crește sau îndepărta rapid sarcina, precum și de pornire sau oprire a unităților);

· randament termic (eficienta maxima si consum specific minim de combustibil in diverse moduri de functionare ale centralei);

· respectarea mediului (emisii nocive minime în mediu și nedepășirea emisiilor permise în diferite moduri de funcționare ale instalației).

Cerințe economice sunt reduse la costul minim al energiei electrice, sub rezerva respectării tuturor cerințelor tehnice.

1.5 Caracteristicile centralelor termice industriale

Printre principalele caracteristici ale centralelor termice industriale se numără:

1) comunicare bidirecțională a centralei cu principalele ateliere tehnologice (centrala asigură sarcina electrică a atelierelor tehnologice și, în funcție de necesitate, modifică alimentarea cu energie electrică, iar atelierele sunt în unele cazuri surse de resursele de energie regenerabilă termică și combustibilă care sunt utilizate la centralele electrice);

2) comunitatea unui număr de sisteme de centrale electrice și ateliere tehnologice ale întreprinderii (alimentare cu combustibil, alimentare cu apă, facilități de transport, bază de reparații, ceea ce reduce costurile construcției centralei);

3) prezența la centralele industriale, pe lângă turbogeneratoare, a turbocompresoarelor și turbosuflantelor pentru alimentarea cu gaze de proces a atelierelor întreprinderii;

4) predominanța centralelor combinate de căldură și energie (CHP) în rândul centralelor industriale;

5) capacitate relativ mică a centralelor termice industriale:

70…80%, ≤ 100 MW.

Centralele termice industriale asigură 15...20% din totalul producției de energie electrică.

2 CONSTRUCȚIA DIAGRAME TERMICE ALE TPP

2.1 Concepte generale despre circuitele termice

Diagramele termice se referă la traseele abur-apă ale centralelor electrice și arată :

1) poziția relativă a echipamentului principal și auxiliar al stației;

2) racordarea tehnologică a echipamentelor prin conducte de conducte de lichid de răcire.

Circuitele termice pot fi împărțite în 2 tipuri:

1) fundamentale;

2) extins.

Schemele schematice prezintă echipamentul în măsura necesară pentru calculul circuitului termic și analiza rezultatelor calculului.

Pe baza schemei de circuit, sunt rezolvate următoarele sarcini:

1) determinați costurile și parametrii lichidelor de răcire în diferite elemente ale circuitului;

2) alege echipamentul;

3) dezvoltarea circuitelor termice detaliate.

Circuite termice extinse include toate echipamentele stației, inclusiv echipamentele de rezervă, toate conductele stației cu supape de închidere și control.

Pe baza schemelor dezvoltate, sunt rezolvate următoarele sarcini:

1) amplasarea reciprocă a echipamentelor la proiectarea centralelor electrice;

2) executarea desenelor de lucru în timpul proiectării;

3) funcţionarea staţiilor.

Construcția diagramelor termice este precedată de rezolvarea următoarelor probleme:

1) selectarea tipului de stație, care se realizează pe baza tipului și cantității de sarcini energetice așteptate, adică CPP sau CHP;

2) determina puterea electrică și termică a stației în ansamblu și puterea blocurilor (unităților) individuale ale acesteia;

3) selectați parametrii de abur inițial și final;

4) determinarea necesității supraîncălzirii intermediare a aburului;

5) alegeți tipurile de generatoare de abur și turbine;

6) elaborarea unei scheme de încălzire regenerativă a apei de alimentare;

7) alcătuiți principalele soluții tehnice pentru schema termică (puterea unității, parametrii aburului, tipul de turbine) cu o serie de probleme auxiliare: prepararea apei suplimentare purificate chimic, dezaerarea apei, reciclarea apei de evacuare a generatorului de abur, antrenare pompe de alimentare și altele.

Dezvoltarea circuitelor termice este influențată în principal de 3 factori:

1) valoarea parametrilor inițiali și finali ai aburului într-o instalație de turbină cu abur;

2) supraîncălzirea intermediară a aburului;

3) încălzirea regenerativă a apei de alimentare.

2.2 Parametrii inițiali de abur

Parametrii inițiali ai aburului sunt presiunea (P1) și temperatura (t1) aburului înaintea supapei de oprire a turbinei.

2.2.1 Presiunea inițială a aburului

Presiunea inițială a aburului afectează eficiența. centralele electrice și, în primul rând, prin randamentul termic. ciclu al unei instalații cu turbine cu abur, care, la determinarea eficienței centrala electrică are o valoare minimă (ηt = 0,42…0,46):

Pentru a determina randamentul termic poate fi folosit este– diagrama vaporilor de apă (vezi Fig. 2.1):

(2.2)

unde Mai sus este pierderea de căldură adiabatică a aburului (pentru un ciclu ideal);

qsupply este cantitatea de căldură furnizată ciclului;

i1, i2 – entalpia aburului înainte și după turbină;

i2" – entalpia condensatului aburului evacuat în turbină (i2" = cpt2).

Figura 2.1 – Către determinarea randamentului termic.

Rezultatele calculului folosind formula (2.2) dau următoarele valori ale eficienței:

ηt, fracții de unități

Aici 3,4...23,5 MPa sunt presiunile standard ale aburului adoptate pentru centralele electrice cu turbine cu abur din sectorul energetic al Ucrainei.

Din rezultatele calculului rezultă că odată cu creșterea presiunii inițiale a aburului, valoarea eficienței. crește. Împreună cu asta, O creștere a presiunii are o serie de consecințe negative:

1) odată cu creșterea presiunii, volumul de abur scade, aria de curgere a părții de curgere a turbinei și lungimea palelor scad și, în consecință, debitul de abur crește, ceea ce duce la o scădere a eficienței relative interne. . turbine (ηоі);

2) o creștere a presiunii duce la o creștere a pierderilor de abur prin garniturile capului turbinei;

3) consumul de metal pentru echipamente și costul unei instalații cu turbine cu abur crește.

Pentru a elimina impactul negativ Odată cu creșterea presiunii, ar trebui mărită și puterea turbinei, ceea ce asigură :

1) creșterea debitului de abur (exclude o scădere a ariei de curgere în turbină și a lungimii palelor);

2) reduce evacuarea relativă a aburului prin garniturile mecanice;

3) o creștere a presiunii împreună cu o creștere a puterii face posibilă compactarea conductelor și reducerea consumului de metal.

Raportul optim dintre presiunea inițială a aburului și puterea turbinei, obținut pe baza unei analize a funcționării centralelor existente în străinătate, este prezentat în Figura 2.2 (raportul optim este marcat prin umbrire).

Figura 2.2 – Relația dintre puterea turbogeneratorului (N) și presiunea inițială a aburului (P1).

2.2.2 Temperatura inițială a aburului

Pe măsură ce presiunea inițială a aburului crește, umiditatea aburului la ieșirea turbinei crește, ceea ce este ilustrat de graficele din diagrama iS (vezi Fig. 2.3).

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

x2< x2" < x2"" (y = 1 – x)

y2 > y2" > y2""

Figura 2.3 – Natura modificării conținutului final de umiditate al aburului cu creșterea presiunii inițiale a aburului.

Prezența umidității aburului crește pierderile prin frecare și reduce eficiența relativă internă. și provoacă eroziunea cu picături a palelor și a altor elemente ale traseului de curgere a turbinei, ceea ce duce la distrugerea acestora.

Umiditatea maximă admisă a aburului (y2add) depinde de lungimea palelor (ll); De exemplu:

ll ≤ 750…1000 mm y2add ≤ 8…10%

ll ≤ 600 mm y2adăugați ≤ 13%

Pentru a reduce umiditatea aburului, temperatura trebuie crescută împreună cu o creștere a presiunii aburului, care este ilustrată în Figura 2.4.

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

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

y2< y2" < y2""

Figura 2.4 – Natura modificării conținutului final de umiditate al aburului cu creșterea temperaturii inițiale a aburului.

Temperatura aburului este limitată de rezistența la căldură a oțelului din care sunt fabricate supraîncălzitorul, conductele și elementele turbinei.

Este posibil să se utilizeze oțeluri de 4 clase:

1) oteluri carbon si mangan (cu temperatura maxima tpr ≤ 450...500°C);

2) oțeluri crom-molibden și crom-molibden-vanadiu din clasa perlitică (tpr ≤ 570...585°C);

3) oțeluri cu conținut ridicat de crom din clasa martensitic-feritică (tpr ≤ 600...630°C);

4) oțeluri inoxidabile crom-nichel din clasa austenitică (tpr ≤ 650...700°C).

La trecerea de la o clasă de oțel la alta, costul echipamentelor crește brusc.

Calitatea oțelului

Cost relativ

În această etapă, din punct de vedere economic, este indicat să se utilizeze oțel perlitic cu o temperatură de funcționare tr ≤ 540°C (565°C). Oțelurile din clasa martensitic-feritică și austenitică duc la o creștere bruscă a costului echipamentelor.

De asemenea, trebuie remarcată influența temperaturii inițiale a aburului asupra eficienței termice. ciclul unei instalații cu turbine cu abur. O creștere a temperaturii aburului duce la o creștere a eficienței termice:

Procesul tehnologic de transformare a materiei prime (combustibil) în produsul final (electricitate) este reflectat în diagramele tehnologice ale centralelor electrice.

Schema tehnologică a unei centrale termice care funcționează pe cărbune , este prezentat în Figura 3.4. Este un set complex de căi și sisteme interconectate: un sistem de pregătire a prafului; sistem de alimentare cu combustibil și aprindere (calea combustibilului); sistem de îndepărtare a zgurii și a cenușii; cale gaz-aer; un sistem de traseu abur-apă, inclusiv un cazan abur-apă și o unitate de turbină; un sistem pentru prepararea și furnizarea de apă suplimentară pentru a reumple pierderile de apă de alimentare; sistem tehnic de alimentare cu apă care asigură răcirea cu abur; sistem de incalzire a apei din retea; un sistem de alimentare electrică, inclusiv un generator sincron, un transformator de creștere, un aparat de comutare de înaltă tensiune etc.

Mai jos este dat o scurtă descriere a principalele sisteme și trasee ale schemei tehnologice ale unei centrale termice folosind exemplul unei centrale termice pe cărbune.

Orez. 3.3. Diagrama de proces a unei centrale electrice pe cărbune pulverizat

1. Sistem de preparare a prafului. Calea combustibilului. Combustibilul solid este livrat pe calea ferată în vagoane speciale de tip gondolă. 1 (vezi Fig. 3.4). Vagoane de telegondolă cu cărbune sunt cântărite pe cântarul feroviar. Iarna, telegondolele cu cărbune sunt trecute printr-o seră de dezghețare, în care pereții telegondolei sunt încălzite cu aer încălzit. În continuare, vagonul cu gondolă este împins într-un dispozitiv de descărcare - un basculant 2 , în care se rotește în jurul axei longitudinale la un unghi de aproximativ 180 0; cărbunele este aruncat pe grătarele care acoperă buncărele de primire. Cărbunele din buncăre este alimentat de către alimentatoare către transportor 4 , prin care ajunge fie la depozitul de cărbuni 3 , sau prin departamentul de zdrobire 5 în buncărul de cărbune brut al cazanelor 6 , la care se poate livra si dintr-un depozit de carbuni.

Din instalația de concasare, combustibilul intră în buncărul de cărbune brut 6 , iar de acolo prin alimentatoare - în mori de cărbune pulverizat 7 . Praful de cărbune este transportat pneumatic prin separator 8 si ciclon 9 în coșul de praf de cărbune 10 , iar de acolo alimentatoare 11 furnizate arzatoarelor. Aerul din ciclon este aspirat de ventilatorul morii 12 și alimentat în camera de ardere a cazanului 13 .

Întreaga cale de combustibil, împreună cu depozitul de cărbune, aparține sistemului de alimentare cu combustibil, care este deservit de personalul departamentului de transport combustibil al termocentralei.

Cazanele pe cărbune pulverizat au și un combustibil de pornire, de obicei păcură. Păcura este livrată în rezervoare de cale ferată, în care este încălzită cu abur înainte de a fi descărcată. Folosind prima și a doua pompă de ridicare, acesta este alimentat la duzele de păcură. Combustibilul de pornire poate fi, de asemenea, gaz natural furnizat de la conducta de gaz prin punctul de control al gazului la arzătoarele cu gaz.

La centralele termice care ard combustibil pe gaz și ulei, economia de combustibil este simplificată semnificativ în comparație cu centralele termice pe cărbune pulverizat. Depozitul de cărbune, departamentul de zdrobire, sistemul de transport, cărbunele brut și buncărele de praf, precum și sistemele de colectare și îndepărtare a cenușii devin inutile.

2. Calea gaz-aer. Sistem de îndepărtare a zgurii și a cenușii. Aerul necesar arderii este furnizat la sursa de aer

boilere de încălzire cu abur cu ventilator 14 . Aerul este de obicei preluat din partea superioară a cazanelor și (pentru cazanele cu abur de mare capacitate) din exteriorul cazanului.

Gazele generate în timpul arderii în camera de ardere, după părăsirea acesteia, trec succesiv prin conductele de gaz ale instalației cazanului, unde în supraîncălzitorul cu abur (primar și secundar, dacă se efectuează un ciclu cu supraîncălzire intermediară a aburului) și apa. economizor, căldura este transferată în fluidul de lucru, iar încălzitorul de aer este furnizat aerului cazanului cu abur. Apoi în colectoare de cenușă (precipitatoare electrice) 15 gazele sunt purificate din cenușa zburătoare și prin coș 17 aspiratoare de fum 16 sunt eliberate în atmosferă.

Zgura și cenușa care cad sub camera de ardere, încălzitorul de aer și colectoarele de cenușă sunt spălate cu apă și furnizate prin canale către pompele de explozie. 33 , care le pompează în haldele de cenușă.

3. Calea abur-apă. Abur supraîncălzit într-un supraîncălzitor de la un cazan de abur 13 prin conducte de abur și un sistem de duze curge spre turbină 22 .

Condens din condensator 23 turbinele sunt alimentate de pompe de condens 24 prin încălzitoare regenerative de joasă presiune 18 în dezaerator 20 , în care se aduce apa la fiert; în același timp, este eliberat de gazele agresive O 2 și CO 2 dizolvate în el, ceea ce previne coroziunea pe traseul abur-apă. Apa este furnizată de la dezaerator prin pompe de alimentare 21 prin încălzitoare de înaltă presiune 19 în economizorul cazanului, asigurând preîncălzirea apei și crescând semnificativ eficiența centralei termice.

Calea abur-apă a unei centrale termice este cea mai complexă și responsabilă, deoarece pe această cale au loc cele mai ridicate temperaturi ale metalelor și cele mai mari presiuni ale aburului și apei.

Pentru a asigura funcționarea căii abur-apă, este necesar un sistem de pregătire și alimentare cu apă suplimentară pentru a reumple pierderile de fluid de lucru, precum și un sistem tehnic de alimentare cu apă pentru centralele termice pentru alimentarea cu apă de răcire a condensatorului turbinei.

4. Sistem de preparare și alimentare cu apă suplimentară. Apa suplimentară se obține în urma epurării chimice a apei brute, realizată în filtre speciale schimbătoare de ioni pentru tratarea chimică a apei.

Pierderile de abur și condens din cauza scurgerilor pe calea abur-apă sunt completate în această schemă cu apă demineralizată chimic, care este furnizată din rezervorul de apă demineralizată printr-o pompă de transfer la conducta de condens din spatele condensatorului turbinei.

Dispozitivele pentru tratarea chimică a apei de completare sunt amplasate în atelierul chimic 28 (atelier de tratare chimică a apei).

5. Sistem de racire cu abur. Apa de răcire este furnizată condensatorului de la puțul de alimentare cu apă 26 pompe de circulatie 25 . Apa de răcire încălzită în condensator este evacuată într-un puț de colectare 27 aceeasi sursa de apa la o anumita distanta de punctul de captare, suficienta pentru a se asigura ca apa incalzita sa nu se amestece cu apa preluata.

În multe scheme tehnologice ale centralelor termice, apa de răcire este pompată prin tuburile condensatorului prin pompe de circulație 25 iar apoi intră în turnul de răcire (turnul de răcire), unde, din cauza evaporării, apa este răcită prin aceeași diferență de temperatură cu care a fost încălzită în condensator. Un sistem de alimentare cu apă cu turnuri de răcire este utilizat în principal în centralele termice. IES folosește un sistem de alimentare cu apă cu iazuri de răcire. Când are loc răcirea prin evaporare a apei, evaporarea este aproximativ egală cu cantitatea de abur care se condensează în condensatoarele turbinei. Prin urmare, sistemele de alimentare cu apă trebuie reîncărcate, de obicei cu apă de râu.

6. Sistem de incalzire a apei in retea. Schemele pot prevedea o mică instalație de încălzire în rețea pentru încălzirea centrală a centralei electrice și a satului adiacent. La încălzitoarele de rețea 29 a acestei instalatii, aburul provine din extractiile turbinei, condensul este evacuat prin conducta 31 . Apa din rețea este furnizată încălzitorului și îndepărtată din acesta prin conducte 30 .

7. Sistem de energie electrică. Un generator electric rotit de o turbină cu abur produce curent electric alternativ, care trece printr-un transformator crescător către barele colectoare ale tabloului deschis (OSD) al centralei termice. De asemenea, magistralele sistemului auxiliar sunt conectate la bornele generatorului printr-un transformator auxiliar. Astfel, consumatorii auxiliari ai unității de putere (motoare electrice ale unităților auxiliare - pompe, ventilatoare, mori etc.) sunt alimentați de generatorul unității de putere. Pentru a furniza energie electrică motoarelor electrice, dispozitivelor de iluminat și dispozitivelor centralei electrice, există un tablou electric auxiliar. 32 .

În cazuri speciale (situații de urgență, descărcare de sarcină, pornire și oprire), alimentarea auxiliară este asigurată printr-un transformator de rezervă de bare colectoare al tabloului de distribuție exterior. Alimentarea de încredere a motoarelor electrice ale unităților auxiliare asigură funcționarea fiabilă a unităților de putere și a centralelor termice în ansamblu. Întreruperea alimentării cu energie electrică pentru nevoi proprii duce la defecțiuni și accidente.

Diferența fundamentală dintre schema tehnologică a unei centrale electrice cu turbină cu gaz (GTU) și a unei turbine cu abur este că, într-o GTU, energia chimică a combustibilului este transformată în energie mecanică într-o unitate - o turbină cu gaz, în urma căreia există nu este nevoie de un cazan de abur.

Instalația turbinei cu gaz (Fig. 3.5) este formată dintr-o cameră de ardere KS, o turbină cu gaz GT, un compresor de aer K și un generator electric G. Compresorul K aspiră aer atmosferic, îl comprimă la o medie de 6–10 kg/cm 2 și îl alimentează în camera de ardere KS. Combustibilul (de exemplu, ulei solar, gaz natural sau industrial) intră și el în camera de ardere, care arde într-un mediu cu aer comprimat.

Orez. 3.4. Schema tehnologică simplificată a unei turbine cu gaz

centrale cu combustibil lichid sau gazos: T – combustibil; IN -

aer; KS – camera de ardere; GT – turbină cu gaz; K – compresor de aer; G – generator electric
Gazele fierbinți cu o temperatură de 600–800 °C din camera de ardere intră în turbina cu gaz GT. Trecând prin turbină, ele se extind la presiunea atmosferică și, mișcându-se cu viteză mare între pale, rotesc arborele turbinei. Gazele de evacuare scapă în atmosferă prin conducta de evacuare. O parte semnificativă a puterii unei turbine cu gaz este cheltuită pentru rotirea compresorului și a altor dispozitive auxiliare.

Principalele avantaje ale unităților cu turbine cu gaz în comparație cu unitățile cu turbine cu abur sunt:

1) lipsa unei centrale termice și a epurării chimice a apei;

2) nevoia semnificativ mai redusă de apă de răcire, ceea ce face posibilă utilizarea turbinelor cu gaz în zone cu resurse de apă limitate;

3) număr semnificativ mai mic de personal operațional;

4) pornire rapidă;

5) costul mai mic al energiei electrice generate.
3.1.3. Scheme de amenajare a centralelor termice
TPP-urile sunt împărțite în bloc și non-bloc în funcție de tipul (structura) circuitului termic.

Cu o diagramă bloc toate echipamentele principale si auxiliare ale instalatiei nu au legaturi tehnologice cu echipamentele altei instalatii a centralei electrice. În centralele pe combustibili fosili, fiecare turbină este alimentată cu abur numai de la una sau două cazane conectate la ea. O instalație de turbină cu abur, a cărei turbină este alimentată cu abur de la un cazan cu abur, se numește monobloc, dacă există două cazane pe turbină – dublu bloc.

Cu o schemă non-blocare Aburul TPP de la toate cazanele de abur intră într-o magistrală comună și numai de acolo este distribuit către turbinele individuale. În unele cazuri, este posibil să direcționați aburul direct de la cazanele cu abur către turbine, dar linia comună de legătură este păstrată, astfel încât puteți utiliza întotdeauna aburul de la toate cazanele pentru a alimenta orice turbină. Conductele prin care se alimentează cu apă cazanele de abur (conductele de alimentare) au, de asemenea, conexiuni încrucișate.

Centralele termice în bloc sunt mai ieftine decât centralele termice fără bloc, deoarece structura conductelor este simplificată și numărul de fitinguri este redus. Este mai ușor să controlați unitățile individuale la o astfel de stație; instalațiile de tip bloc sunt mai ușor de automatizat. În funcționare, funcționarea unei unități nu afectează unitățile învecinate. La extinderea unei centrale electrice, unitatea ulterioară poate avea o putere diferită și poate funcționa la parametri noi. Acest lucru face posibilă instalarea unor echipamente mai puternice cu parametri mai mari la stația extensibilă, de ex. vă permite să îmbunătățiți echipamentele și să creșteți performanța tehnică și economică a centralei electrice. Procesul de instalare a noilor echipamente nu afectează funcționarea unităților instalate anterior. Cu toate acestea, pentru funcționarea normală a centralelor termice în bloc, fiabilitatea echipamentelor acestora trebuie să fie semnificativ mai mare decât cea a centralelor termice fără bloc. Unitățile nu au cazane de rezervă pentru abur; dacă posibila productivitate a cazanului este mai mare decât debitul necesar pentru o anumită turbină, o parte din abur (așa-numita rezervă ascunsă, care este utilizată pe scară largă în centralele termice neunitare) nu poate fi transferată într-o altă instalație. Pentru instalațiile cu turbine cu abur cu supraîncălzire intermediară a aburului, o diagramă bloc este practic singura posibilă, deoarece o diagramă a instalației non-bloc în acest caz va fi prea complexă.

În țara noastră, instalațiile de turbine cu abur ale centralelor termice fără extracție controlată a aburului cu presiune inițială P 0 ≤8,8 MPa si instalatii cu extractii controlate la P 0 ≤12,7 MPa, care funcționează în cicluri fără supraîncălzire intermediară cu abur, sunt construite fără blocare. La presiuni mai mari (la IES la P 0 ≥12,7 MPa, iar la centralele termice la P 0 = 23,5 MPa) toate turbinele cu abur funcționează în cicluri cu supraîncălzire intermediară, iar stațiile cu astfel de instalații sunt construite în blocuri.

Clădirea principală (cladirea principală) adăpostește echipamentele principale și auxiliare utilizate direct în procesul tehnologic al centralei electrice. Se numește aranjarea reciprocă a echipamentelor și a structurilor clădirii amenajarea clădirii centralei principale.

Clădirea principală a unei centrale electrice constă de obicei dintr-o cameră de turbine, o cameră de cazane (cu o cameră de buncăr atunci când funcționează cu combustibil solid) sau o cameră de reactoare într-o centrală nucleară și o cameră de dezaerator. În camera mașinilor, împreună cu echipamentele principale (în primul rând turbine), sunt amplasate următoarele: pompe de condens, încălzitoare regenerative de joasă și înaltă presiune, unități de pompare de alimentare, evaporatoare, convertoare de abur, încălzitoare de rețea (la centralele termice), auxiliare. încălzitoare și alte schimbătoare de căldură.

În climă caldă (de exemplu, în Caucaz, Asia Centrală etc.), în absența unor precipitații semnificative, furtuni de praf etc. CPP-urile, în special centralele de gaze și petrol, utilizează un aspect deschis al echipamentelor. Totodată, peste cazane se montează copertine, iar turbinele sunt protejate cu adăposturi uşoare; echipamentul auxiliar al turbinei este amplasat într-o cameră de condensare închisă. Capacitatea cubică specifică a clădirii principale a unui CPP cu aspect deschis este redusă la 0,2–0,3 m 3 /kW, ceea ce reduce costul construirii unui CPP. Macarale rulante și alte mecanisme de ridicare sunt instalate în incinta centralei electrice pentru instalarea și repararea echipamentelor electrice.

În fig. 3.6. Este prezentată schema de amplasare a unității de putere a unei centrale electrice pe cărbune pulverizat: I – camera generatorului de abur; II – camera mașinilor, III – stație de pompare a apei de răcire; 1 – dispozitiv de descărcare; 2 – instalatie de concasare; 3 – economizor de apă și încălzitor de aer; 4 – supraîncălzitoare cu abur; 5 , 6 – camera de ardere; 7 – arzătoare de cărbune pulverizat; 8 - generator de aburi; 9 – ventilator moara; 10 – buncăr de praf de cărbune; 11 – alimentatoare de praf; 12 – conducte intermediare de abur de supraîncălzire; 13 – dezaerator; 14 - turbină cu abur; 15 - generator electric; 16 – transformator electric de creștere; 17 – condensator; 18 – conducte de alimentare cu apă de răcire și de scurgere; 19 – pompe de condens; 20 – HDPE regenerativ; 21 - pompe de alimentare; 22 – LDPE regenerativ; 23 – ventilator; 24 – colector de cenușă; 25 – canale de îndepărtare a zgurii și a cenușii; EE– energie electrică de înaltă tensiune.

În fig. 3.7 prezintă o diagramă simplificată a unei centrale electrice cu motorină cu o capacitate de 2400 MW, indicând amplasarea doar a echipamentului principal și a unei părți din echipamentul auxiliar, precum și dimensiunile structurilor (m): 1 – camera cazanelor; 2 – compartiment turbine; 3 – compartiment condensator; 4 – compartiment generator; 5 – compartiment dezaerator; 6 – ventilator; 7 – aeroterme regenerative; 8 – sistem de distribuție pentru nevoi proprii (RUSN); 9 - șemineu.

Orez. 3.7. Aspectul clădirii principale a uzinei de gaz și petrol

centrale electrice cu o capacitate de 2400 MW
Echipamentele principale ale IES (unități de cazan și turbine) sunt amplasate în clădirea principală, cazane și o unitate de pregătire a prafului (la IES care ard, de exemplu, cărbunele sub formă de praf) - în camera cazanelor, unitățile de turbine și a acestora echipamente auxiliare - în camera turbinelor centralei electrice. La CPP este instalat în principal un cazan pe turbină. Cazanul cu turbina și echipamentele lor auxiliare formează o parte separată - o centrală electrică monobloc.

Turbinele cu o capacitate de 150–1200 MW necesită cazane cu o capacitate de 500–3600 m 3 /h de abur, respectiv. Anterior, centralele raionale de stat foloseau două cazane per turbină, adică. blocuri duble . La CPP-urile fără supraîncălzire intermediară cu abur cu turbine cu o capacitate de 100 MW sau mai puțin, s-a folosit o schemă centralizată nebloc, în care aburul de la cazane este deviat într-o magistrală comună de abur, iar din acesta este distribuit între turbine.

Dimensiunile clădirii principale depind de puterea echipamentului amplasat în ea: lungimea unui bloc este de 30–100 m, lățimea este de 70–100 m. Înălțimea camerei mașinilor este de aproximativ 30 m, camera cazanelor. este mai mare de 50 m. Eficiența costurilor amenajării clădirii principale este estimată aproximativ prin capacitatea cubică specifică, egală cu aproximativ 0,7–0,8 m 3 /kW la o centrală electrică pe cărbune pulverizat. , iar în motorină - aproximativ 0,6–0,7 m 3 / kW. Unele dintre echipamentele auxiliare ale camerei cazanelor (aspiratoare de fum, ventilatoare, colectoare de cenușă, cicloane de praf și separatoare de praf ale sistemului de preparare a prafului) sunt adesea instalate în exteriorul clădirii, în aer liber.

CES-urile sunt construite direct în apropierea surselor de alimentare cu apă (râu, lac, mare); Adesea, lângă CPP este creat un rezervor (iaz). Pe teritoriul IES, pe lângă clădirea principală, există structuri și dispozitive pentru alimentarea tehnică cu apă și tratarea chimică a apei, instalații de combustibil, transformatoare electrice, aparate de comutare, laboratoare și ateliere, depozite de materiale, spații de birouri pentru personalul care deservește IES. . Combustibilul este furnizat de obicei către teritoriul CPP cu trenuri. Cenușa și zgura din camera de ardere și colectoarele de cenușă sunt îndepărtate hidraulic. Pe teritoriul IES sunt amenajate căi ferate și drumuri și se construiesc concluzii linii de înaltă tensiune, Teren de inginerie și comunicații subterane. Suprafața teritoriului ocupată de structurile CPP este, în funcție de capacitatea centralei, tipul de combustibil și alte condiții, de 25–70 de hectare. .

Marile centrale electrice pe cărbune pulverizat din Rusia sunt deservite de personal la o rată de 1 persoană pentru fiecare 3 MW de capacitate (aproximativ 1000 de oameni la o centrală electrică cu o capacitate de 3000 MW); În plus, este necesar personal de întreținere.

Puterea IES depinde de resursele de apă și combustibil, precum și de cerințele de protecție a mediului: asigurarea curățeniei normale a aerului și a bazinelor de apă. Emisiile de produse de ardere a combustibilului sub formă de particule solide în aer în zona CPP sunt limitate de instalarea unor colectoare avansate de cenușă (precipitatoare electrice cu o eficiență de aproximativ 99%). Impuritățile rămase, oxizii de sulf și azot, sunt dispersate folosind coșuri de fum înalte, care sunt construite pentru a îndepărta impuritățile dăunătoare în straturile superioare ale atmosferei. Coșurile de fum cu o înălțime de până la 300 m sau mai mult sunt construite din beton armat sau cu 3-4 trunchi metalici în interiorul unei carcase de beton armat sau a unui cadru metalic comun.

Controlul a numeroase echipamente diverse IES este posibil numai pe baza unei automatizări complete a proceselor de producție. Turbinele moderne cu condensare sunt complet automatizate. Unitatea cazanului controlează automat procesele de ardere a combustibilului, alimentarea centralei cu apă, menținerea temperaturii de supraîncălzire a aburului etc. Alte procese IES sunt, de asemenea, automatizate: menținerea modurilor de funcționare specificate, pornirea și oprirea unităților, protejarea echipamentelor în condiții anormale și de urgență.
3.1.4. Echipamente principale ale centralelor termice
La echipamentele principale ale centralelor termice includ cazane de abur (generatoare de abur), turbine, generatoare sincrone, transformatoare.

Toate unitățile listate sunt standardizate conform indicatorilor relevanți. Alegerea echipamentului este determinată în primul rând de tipul de centrală și puterea acesteia. Aproape toate centralele nou proiectate sunt de tip bloc, principala lor caracteristică este puterea unităților de turbine.

În prezent, se produc unități domestice de condensare în serie ale centralelor termice cu o capacitate de 200, 300, 500, 800 și 1200 MW. Pentru centralele termice, împreună cu unitățile cu o capacitate de 250 MW, se utilizează unități cu turbine cu o capacitate de 50, 100 și 175 MW, în care principiul blocului este combinat cu legăturile individuale ale echipamentelor.

Pentru o anumită putere de centrală, gama de echipamente incluse în unitățile de putere este selectată în funcție de puterea acesteia, parametrii de abur și tipul de combustibil utilizat.
3.1.4.1. Cazane cu abur
Fierbător cu aburi(PC) – schimbător de căldură pentru producerea de abur cu o presiune care depășește presiunea atmosferică, formând împreună cu echipamente auxiliare unitatea cazanului.

Caracteristicile PC-ului sunt:

producerea de abur;
parametrii de funcționare a aburului (temperatura și presiunea) după supraîncălzitoarele primare și intermediare;
suprafata de incalzire, de ex. o suprafață spălată de gaze de ardere pe de o parte și alimentare cu apă pe de altă parte;
Eficiență, adică raportul dintre cantitatea de căldură conținută în abur și puterea calorică a combustibilului utilizat pentru producerea acestui abur.

Debitul de abur către turbină este de obicei setat pentru funcționarea de iarnă a centralei electrice. Performanța cazanului cu abur trebuie selectată ținând cont de creșterea debitului de abur către turbină din cauza creșterii presiunii în condensator în timpul verii, a scurgerilor de abur și a condensului, a includerii instalațiilor de rețea pentru eliberarea căldurii și a altor costuri. . În conformitate cu aceasta, productivitatea cazanului de abur este selectată pe baza debitului maxim de abur proaspăt prin turbină, ținând cont de consumul de abur pentru nevoile proprii ale centralei și oferind o anumită rezervă pentru utilizarea rezervei rotative și a altor scopuri.

Caracteristici pentru PC-uri sunt și greutatea, dimensiunile, consumul de metal și echipamentele disponibile pentru mecanizarea și automatizarea întreținerii.

Primele PC-uri aveau formă sferică. PC-ul construit în 1765 de I. Polzunov, care a creat primul motor cu abur universal și, prin urmare, a pus bazele utilizării energiei aburului de apă, a avut și el această formă. La început PC-urile erau făcute din cupru, apoi din fontă. La sfârșitul secolului al XVIII-lea, nivelul de dezvoltare a metalurgiei feroase a făcut posibilă producerea PC-urilor cilindrice din oțel din material tablă prin nituire. Schimbările treptate în designul PC-urilor au condus la numeroase varietăți. Cazanul cilindric, care avea un diametru de până la 0,9 m și o lungime de 12 m, a fost montat cu căptușeală de cărămidă, în care au fost așezate toate canalele de gaz. Suprafața de încălzire a unui astfel de PC a fost formată numai în partea inferioară a cazanului.

Dorința de a îmbunătăți parametrii PC-ului a dus la creșterea dimensiunilor și la creșterea numărului de debite de apă și abur. Creșterea numărului de fire a mers în două direcții: dezvoltare cazane cu tub pe gaz, în special cazane de abur cu tuburi de gaz pentru locomotive și dezvoltarea cazane cu tuburi de apa, care stau la baza centralelor moderne. O creștere a suprafeței de încălzire a cazanelor cu tuburi de apă a fost însoțită de o creștere a dimensiunilor și, în primul rând, a înălțimii cazanului. Eficiența computerului a ajuns la 93–95%.

Inițial, PC-urile cu tuburi de apă erau doar PC-uri bar tip banal , în care mănunchiuri de țevi drepte sau curbe (colaci) erau combinate cu tamburi cilindric de oțel (Fig. 3.8).

Orez. 3.8. Schema schematică a unui PC tip tobă:

1 - camera de ardere; 2 – arzator; 3 – conducte de ecran; 4 -Tobă;

5 – conducte de coborâre; 6 – supraîncălzitor cu abur; 7 – supraîncălzitor secundar (intermediar); 8 – economizor; 9 – încălzitor de aer.
În camera de ardere 1 arzatoarele sunt amplasate 2, prin care un amestec de combustibil și aer încălzit intră în focar. Numărul și tipul arzătoarelor depind de performanța acestora, de puterea unității și de tipul de combustibil. Cele mai comune trei tipuri de combustibil sunt cărbunele, gazul natural și păcură. Cărbunele este mai întâi transformat în praf de cărbune, care este suflat prin arzătoare în focar folosind aer.

Pereții camerei de ardere sunt acoperiți din interior cu țevi (ecrane) 3, care absorb căldura din gazele fierbinți. Apa intră în conductele de ecran prin conductele inferioare neîncălzite 5 din tobă 4, în care un nivel dat este menţinut constant . Apa fierbe în țevile sită și se mișcă în sus sub forma unui amestec de abur-apă, apoi intră în spațiul de abur al tamburului. Astfel, în timpul funcționării cazanului, în circuit are loc o circulație naturală a apei și aburului: tambur - conducte inferioare - conducte de ecran - tambur. Prin urmare, cazanul prezentat în fig. 3.8, se numește cazan cu tambur cu circulație naturală. Eliminarea aburului la turbină este completată prin alimentarea cu apă de alimentare a tamburului cazanului cu ajutorul pompelor.

Aburul care vine de la țevile sită în spațiul de abur al tamburului este saturat și în această formă, deși are presiune maximă de funcționare, nu este încă potrivit pentru utilizare într-o turbină, deoarece are o eficiență relativ scăzută. În plus, umiditatea aburului saturat în timpul expansiunii în turbină crește până la limite care sunt periculoase pentru fiabilitatea palelor rotorului. Prin urmare, aburul din tambur este direcționat către supraîncălzitor 6, unde i se transmite o cantitate suplimentară de căldură, din cauza căreia se supraîncălzi din saturat. În același timp, temperatura sa crește la aproximativ 560 ° C și, în consecință, performanța sa crește. În funcție de amplasarea supraîncălzitorului în cazan și, în consecință, de tipul schimbului de căldură care are loc în acesta, se disting radiația, ecranul (semiradiația) și supraîncălzitoarele convective.

Supraîncălzitoare cu radiații plasat pe tavanul camerei de ardere sau pe pereții acesteia, adesea între conductele de ecran. Ei, asemenea ecranelor de evaporare, percep căldura emisă de torța combustibilului ars. Supraîncălzitoare cu ecran, realizate sub formă de ecrane plate separate din țevi conectate paralel, sunt întărite la ieșirea din cuptor în fața părții convective a cazanului. Schimbul de căldură în ele se realizează atât prin radiație, cât și prin convecție. Supraîncălzitoare convective amplasat în coșul unității cazanului, de obicei în spatele ecranelor sau în spatele focarului; sunt pachete cu mai multe rânduri de bobine. Supraîncălzitoarele care constau numai din trepte convective sunt de obicei instalate în cazane de presiune medie și joasă la o temperatură a aburului supraîncălzit de cel mult 440-510 ºС. În cazanele de înaltă presiune cu supraîncălzire semnificativă a aburului, se folosesc supraîncălzitoare combinate cu abur, inclusiv părți convective, cu ecran și uneori cu radiații.

La o presiune a aburului de 14 MPa (140 kgf/cm2) sau mai mare, în spatele supraîncălzitorului primar este instalat de obicei un supraîncălzitor secundar (intermediar). 7 . Acesta, ca și cel primar, este format din țevi de oțel îndoite în bobine. Aici este trimis aburul care a funcționat în cilindrul de înaltă presiune (HPC) al turbinei și are o temperatură apropiată de temperatura de saturație la o presiune de 2,5–4 MPa. . În supraîncălzitorul secundar (intermediar), temperatura acestui abur crește din nou la 560 °C, iar performanța acestuia crește în mod corespunzător, după care trece printr-un cilindru de medie presiune (MPC) și un cilindru de joasă presiune (LPC), unde se extinde. la presiunea aburului de evacuare (0,003–0,007 MPa ). Utilizarea supraîncălzirii intermediare a aburului, în ciuda complexității proiectării cazanului și a turbinei și a creșterii semnificative a numărului de linii de abur, are mari avantaje economice în comparație cu cazanele fără supraîncălzire intermediară a aburului. Consumul de abur per turbină este de aproximativ jumătate, iar consumul de combustibil este redus cu 4–5%. Prezența supraîncălzirii intermediare a aburului reduce și umiditatea aburului în ultimele trepte ale turbinei, datorită căreia uzura palelor de către picăturile de apă este redusă și eficiența turbinei de joasă presiune a turbinei este ușor crescută.

În plus, în partea de coadă a cazanului există suprafețe auxiliare concepute pentru a utiliza căldura gazelor de ardere. În această parte convectivă a cazanului există un economizor de apă 8, unde apa de alimentare este încălzită înainte de a intra în tambur și încălzitorul de aer 9, servind la incalzirea aerului inainte de alimentarea acestuia la arzatoare si la circuitul de preparare a prafului, ceea ce creste randamentul PC-ului. Gazele de ardere răcite cu o temperatură de 120–150 °C sunt aspirate de un evacuator de fum în coș.

Îmbunătățirea ulterioară a PC-urilor pentru țevi de apă a făcut posibilă crearea unui PC format în întregime din țevi de oțel cu diametru mic, în care apa sub presiune intră de la un capăt, iar aburul cu parametri specificați iese din celălalt - așa-numitul cazan cu trecere o dată (Fig. 3.9). Astfel, acesta este un PC în care evaporarea completă a apei are loc în timpul unei singure treceri (cu curgere directă) a apei prin suprafața de încălzire prin evaporare. Apa este furnizată PC-ului cu flux direct folosind o pompă de alimentare printr-un economizor. Acest tip de cazan nu are tambur sau conducte de coborâre.

Orez. 3.9. Diagrama schematică a unui PC cu flux direct:

1 – ecrane ale părții inferioare de radiație; 2 – arzatoare; 3 – ecrane ale părții superioare de radiație; 4 – supraîncălzitor cu abur ecran; 5 – supraîncălzitor convectiv; 6 – supraîncălzitor secundar; 7 – economizor de apă; 8 – alimentare cu apă de alimentare; 9 – evacuarea aburului la turbină; 10 – alimentare cu abur de la HPC pentru supraîncălzire secundară; 11 – evacuarea aburului in camera de incalzire centrala dupa supraincalzire secundara; 12 – îndepărtarea gazelor de ardere către aeroterma
Suprafața de încălzire a cazanului poate fi imaginată ca o serie de serpentine paralele, în care apa se încălzește pe măsură ce se mișcă, se transformă în abur, iar apoi aburul este supraîncălzit la temperatura dorită. Aceste serpentine sunt amplasate atât pe pereții camerei de ardere, cât și în coșurile cazanului. Dispozitivele de ardere, supraîncălzitorul secundar și încălzitorul de aer al cazanelor cu flux direct nu diferă de cazanele cu tambur.

În cazanele cu tambur, pe măsură ce apa se evaporă, concentrația de săruri în apa rămasă din cazan crește, iar o mică parte din această apă din cazan, aproximativ 0,5%, trebuie întotdeauna aruncată în afara cazanului pentru a preveni creșterea concentrației de sare. peste o anumită limită. Acest proces se numește epurare cazan Pentru cazanele cu flux direct, această metodă de îndepărtare a sărurilor acumulate nu este aplicabilă din cauza lipsei volumului de apă și, prin urmare, standardele de calitate a apei de alimentare pentru acestea sunt mult mai stricte.

Un alt dezavantaj al PC-urilor cu flux direct este consumul crescut de energie pentru a antrena pompa de alimentare.

PC-urile cu flux direct sunt de obicei instalate pe condens centrale electrice, unde cazanele sunt alimentate cu apă demineralizată. Utilizarea lor în centralele termice este asociată cu costuri crescute pentru purificarea chimică a apei suplimentare (de completare). Cele mai eficiente cazane cu flux direct sunt pentru presiuni supercritice (peste 22 MPa), unde alte tipuri de cazane nu sunt aplicabile.

În unitățile de putere, fie un cazan este instalat pe turbină ( monoblocuri), sau două cazane de jumătate de capacitate. La beneficii blocuri duble Aceasta poate include posibilitatea de a funcționa unitatea la jumătate de sarcină pe turbină în cazul deteriorării unuia dintre cazane. Cu toate acestea, prezența a două cazane într-un bloc complică semnificativ întregul circuit și controlul blocului, ceea ce în sine reduce fiabilitatea blocului în ansamblu. În plus, operarea unității la jumătate de sarcină este extrem de neeconomică. Experiența unui număr de stații a arătat că monoblocurile pot funcționa nu mai puțin fiabil decât blocurile duble.

În instalații bloc pentru presiuni de până la 130 kgf/cm 2 (13 MPa) sunt utilizate atât cazane cu tambur, cât și cu flux direct. In instalatii pentru presiune 240 kgf/cm 2 (24 MPa) și mai sus Se folosesc numai cazane cu flux direct.

Cazan de cogenerare este o unitate de cazan a unei centrale combinate de căldură și energie (CHP), care asigură alimentarea simultană cu abur turbinelor de încălzire și producerea de abur sau apă caldă pentru nevoi tehnologice, de încălzire și de altă natură. Spre deosebire de cazanele IES, cazanele de termoficare folosesc de obicei condensat contaminat retur ca alimentare cu apă. Pentru astfel de condiții de funcționare, cazanele cu tambur cu evaporare în etape sunt cele mai potrivite. La majoritatea centralelor termice, cazanele de încălzire au conexiuni încrucișate pentru abur și apă. În Federația Rusă, la centralele termice cele mai comune sunt cazanele cu tambur cu o capacitate de abur de 420 t/h (presiune aburului 14 MPa, temperatură 560 ºC). Din 1970, la centralele termice puternice cu sarcini de încălzire predominante, când aproape tot condensul este returnat în forma sa pură, au fost utilizate monoblocuri cu cazane cu flux direct cu o capacitate de abur de 545 t/h (25 MPa). , 545 ºС).

Încălzirea PC-urilor pot include, de asemenea cazane de vârf cu apă caldă, care se folosesc pentru incalzirea suplimentara a apei atunci cand sarcina termica creste peste maximul oferit de extractiile cu turbina. În acest caz, apa este încălzită mai întâi cu abur în cazane la 110-120 ºС, iar apoi în cazane la 150-170 ºС. În țara noastră, aceste cazane sunt instalate de obicei lângă clădirea principală a centralei termice. Utilizarea cazanelor de încălzire cu apă caldă de vârf relativ ieftine pentru a atenua vârfurile pe termen scurt ale încărcăturii termice poate crește dramatic numărul de ore de utilizare a echipamentului principal de încălzire și poate crește eficiența funcționării acestuia.

Pentru alimentarea cu căldură a zonelor rezidențiale, sunt adesea folosite cazane de încălzire a apei pe gaz și motorină de tip KVGM, care funcționează pe gaz. Ca combustibil de rezervă pentru astfel de cazane, se folosește păcură, care este încălzită de cazane de abur cu tambur cu motorină.

3.1.4.2. Turbine cu abur
Turbină cu abur(PT) este un motor termic în care energia potențială a aburului este convertită în energia cinetică a unui jet de abur, iar aceasta din urmă este transformată în energie mecanică de rotație a rotorului.

Ei au încercat să creeze un PT din cele mai vechi timpuri. Există o descriere cunoscută a unui PT primitiv făcut de Heron din Alexandria (secolul I î.Hr.). Însă, abia la sfârşitul secolului al XIX-lea, când termodinamica, ingineria mecanică şi metalurgia ajunseseră la un nivel suficient, K.G. Laval (Suedia) și C.A. Parsons (Marea Britanie) a creat independent PT-uri adecvate industrial în 1884–1889.

Laval a folosit expansiunea aburului în duze conice staționare într-un singur pas de la presiunea inițială la cea finală și a direcționat jetul rezultat (cu viteză supersonică de evacuare) pe un rând de lame de lucru montate pe un disc. PT-urile care funcționează pe acest principiu sunt numite activ PT. Imposibilitatea obținerii unei puteri agregate mari și viteza de rotație foarte mare a PT-urilor Laval cu o singură treaptă (până la 30.000 rpm pentru primele probe) au condus la faptul că acestea și-au păstrat importanța doar pentru antrenarea mecanismelor auxiliare.

Parsons a creat un sistem în mai multe etape jet PT, în care expansiunea aburului s-a realizat într-un număr mare de etape situate succesiv nu numai în canalele lamelor fixe (de ghidare), ci și între lamele mobile (de lucru). Avionul Parsons PT a fost folosit de ceva timp în principal pe nave de război, dar a cedat treptat loc unei combinate mai compacte. activ-reactiv PT-uri în care partea reactivă de înaltă presiune este înlocuită cu un disc activ. Ca urmare, pierderile datorate scurgerii de abur prin golurile din aparatul cu lame au scăzut, turbina a devenit mai simplă și mai economică.

Centralele PT active au evoluat spre crearea de proiecte în mai multe etape, în care expansiunea aburului se realizează într-un număr de etape succesive. Acest lucru a făcut posibilă creșterea semnificativă a puterii unitare a PT, menținând în același timp o viteză de rotație moderată necesară pentru conectarea directă a arborelui PT cu mecanismul pe care îl rotește, în special, un generator electric.

Există mai multe opțiuni de proiectare pentru turbinele cu abur, permițându-le să fie clasificate în funcție de o serie de caracteristici.

După direcția de mers se distinge fluxul de abur PT axial, în care fluxul de abur se deplasează de-a lungul axei turbinei și PT radial, direcția fluxului de abur în care este perpendiculară, iar paletele de lucru sunt situate paralel cu axa de rotație. În Federația Rusă, sunt construite numai PT-uri axiale.

După numărul de corpuri (cilindri) PT este împărțit în cu o singură cocă, cu cocă dublăȘi cu trei carene(cu cilindri de înaltă, medie și joasă presiune) . Designul cu mai multe carcase permite utilizarea unor diferențe mari de entalpie disponibile prin plasarea unui număr mare de trepte de presiune, utilizarea metalelor de înaltă calitate în partea de înaltă presiune și o bifurcare a fluxului de abur în partea de joasă presiune. În același timp, un astfel de PT se dovedește a fi mai scump, mai greu și mai complex.

După numărul de arbori diferențiați cu un singur arbore PT, în care arborii tuturor carcaselor sunt pe aceeași axă, precum și cu ax dublu sau cu trei arbori, constând din două sau trei PT-uri paralele cu un singur arbore conectate printr-un proces termic comun, iar pentru PT-uri de nave, de asemenea, printr-o transmisie comună (cutie de viteze).

Partea fixa a PT (carcasa) este detasabila intr-un plan orizontal pentru a permite instalarea rotorului. Carcasa are adâncituri pentru instalarea diafragmelor, al căror conector coincide cu planul conectorului carcasei. De-a lungul periferiei diafragmelor există canale de duză formate din lame curbe turnate în corpul diafragmelor sau sudate pe acesta. În locurile în care arborele trece prin pereții carcasei, sunt instalate garnituri de capăt de tip labirint pentru a preveni scurgerea aburului în exterior (din partea de înaltă presiune) și aspirația aerului în carcasă (din partea de joasă presiune). Garniturile labirint sunt instalate și în locurile în care rotorul trece prin diafragme pentru a preveni curgerea aburului de la o etapă la alta, ocolind duzele. La capătul frontal al arborelui este instalat un regulator limită (regulator de siguranță), care oprește automat PT atunci când viteza de rotație crește cu 10-12% peste cea nominală. Capătul din spate al rotorului este echipat cu un dispozitiv de rotire a arborelui acţionat electric pentru a roti încet (4-6 rpm) rotorul după oprirea PT, ceea ce este necesar pentru răcirea sa uniformă.

În fig. Figura 3.10 prezintă schematic structura uneia dintre treptele intermediare ale unei turbine moderne cu abur la o centrală termică. Scena este formată dintr-un disc cu lame și o diafragmă. Diafragma este o partiție verticală între două discuri, în care paletele de ghidare fixe sunt amplasate de-a lungul întregii circumferințe opuse lamelor de lucru, formând duze pentru expansiunea aburului. Diafragmele sunt realizate din două jumătăți cu o despicare orizontală, fiecare fiind fixată în jumătatea corespunzătoare a carcasei turbinei.

Orez. 3.10. Construcția uneia dintre etapele unui multi-etapă

turbine: 1 – arbore; 2 – disc; 3 – lama de lucru; 4 – peretele cilindrului turbinei; 5 – grila duzei; 6 – diafragma;

7 – etanșare cu diafragmă
Un număr mare de trepte obligă turbina să fie realizată din mai mulți cilindri, plasând 10-12 trepte în fiecare. La turbinele cu supraîncălzire intermediară a aburului, în primul cilindru de înaltă presiune (HPC) se află de obicei un grup de trepte, care transformă energia aburului din parametrii inițiali la presiunea la care aburul intră în supraîncălzirea intermediară. După supraîncălzirea intermediară a aburului în turbine cu o putere de 200 și 300 MW, aburul intră în încă doi cilindri - CSD și LPC.

Test

Statii electrice

1 caracteristici generale centrale electrice

2.1 Centrale termice în condensare (CHPS)

2.3 Centrale hidroelectrice

2.5 Centrale electrice cu turbine cu gaz (GTPP)

2.6 Centrale electrice de stocare prin pompare (PSPP)

3.1 Transportul combustibilului

3.3 Surse de energie pentru nevoile auxiliare ale centralelor electrice

1 Caracteristicile generale ale centralelor electrice

O centrală electrică este o întreprindere industrială care produce energie electrică și, în unele cazuri, energie termică pe baza conversieiresurse energetice primare.

În funcție de tipurile de surse naturale de energie (combustibil solid, lichid, gazos, nuclear, energie apoasă), stațiile se împart în termice (centrale termice), hidraulice (centrale hidroelectrice), centrale nucleare (centrale nucleare). la care se generează și energia termică concomitent cu energia electrică, se numesc centrale termice combinate (CHP).

Pentru fiecare tip de stație, se dezvoltă propria sa schemă tehnologică pentru transformarea energiei primare în energie electrică, iar pentru centralele termice - în căldură. Schema tehnologică caracterizează succesiunea procesului de producere a energiei electrice și termice și de dotare a procesului de conversie cu echipamente de bază (cazane cu abur, reactoare nucleare, turbine cu abur sau hidraulice, generatoare electrice), precum și diverse echipamente auxiliare și asigură un nivel ridicat. gradul de mecanizare si automatizare a procesului. Echipamentul este amplasat în clădiri speciale, în spații deschise sau subterane. Unitățile sunt interconectate atât în partea termică, cât și în partea electrică. Aceste conexiuni se reflectă în mod corespunzător în domeniul tehnologic, termic și scheme electrice. În plus, stațiile asigură numeroase comunicații ale dispozitivelor secundare, sisteme de control, protecție și automatizare, interblocare, sisteme de alarmă etc.

Participarea diferitelor centrale electrice la producerea energiei electrice:

TPP (combinat CPP și CHP) aproximativ 65-67%;
Centrale hidroelectrice aproximativ 13-15%;
NPPaproximativ 10-12%
alte tipuri de centrale electrice 6-8%.

Sistemul energetic este înțeles caun set de centrale electrice, rețele electrice și termice interconectate și conectate printr-un mod comun în procesul continuu de producere, transformare și distribuție a energiei electrice și căldurii cu control general al acestui mod (GOST 21027-75).

Sistemul energetic poate fi reprezentat aproximativ prin următoarea diagramă bloc (Figura 1.1):

Figura 1Schema structurală a sistemului energetic.

Într-un sistem energetic, toate centralele electrice din partea electrică funcționează în paralel, adică. integrat într-un sistem electric comun. Centralele electrice separate funcționează separat pe partea termică, creând rețele de încălzire autonome.

Integrarea centralelor electrice individuale într-un sistem energetic comun al oricărei regiuni oferă avantaje tehnice și economice semnificative:

Crește fiabilitatea și eficiența sursei de alimentare;

Permite o astfel de distribuție a sarcinii între stații care realizează cea mai economică generare de energie electrică pentru întregul sistem, cu cea mai bună utilizare a resurselor energetice ale zonei (combustibil, apă);

Îmbunătățește calitatea energiei electrice, de ex. asigură o frecvență și tensiune constante, deoarece fluctuațiile de sarcină sunt percepute de un număr mare de unități;

Atunci când mai multe stații funcționează în paralel, nu este nevoie să instalați unități de rezervă la fiecare stație, dar este suficient să aveți o putere de rezervă comună întregului sistem de alimentare, a cărei valoare este de obicei de aproximativ 1012% din puterea sistemului. unități, dar nu mai puțin de puterea celei mai mari unități instalate la stațiile sistemului (în caz de oprire de urgență sau reparație programată a acestei unități);

Resursele de energie sunt utilizate mai pe deplin, deoarece partea de vârf a programului de sarcină a sistemului de alimentare poate fi acoperită de centrale hidraulice, iar partea de bază de cele termice, pentru a crește puterea căreia în orele de sarcină de vârf trebuie cheltuit combustibil suplimentar;

Eficiența generării de energie electrică crește, deoarece în primul rând este posibilă creșterea puterii stațiilor mai economice care au un consum mai puțin echivalent de combustibil pentru a genera 1 kWh de energie electrică;

Vă permite să creșteți capacitatea unitară a unităților care au cei mai buni indicatori tehnici și economici;

Vă permite să reduceți numărul personalului de reparații prin concentrarea puterii echipamentelor, centralizarea reparațiilor și automatizarea proceselor de producție.

În dezavantajele energiei sistemele sunt considerate mai susceptibile de a fi protecția cu relee false , automatizare și control de mod.

2 Modul tehnologic al principalelor tipuri de centrale electrice

2.1 Centrale termice în condensare (CHPS).

Figura 2 Schema tehnologică a IES

IES produce numai energie electrică. Schema tehnologică de bază a IES este prezentată în Figura 2.

La generatorul de abur 4 (cazan) combustibilul este alimentat de laateliere pentru transportul şi pregătirea acestuia 1 . În generatorul de abur cu ventilatoare 2 aerul încălzit și apa de alimentare sunt furnizate de pompe de alimentare 16. Gazele generate în timpul arderii combustibilului sunt aspirate din cazan de către un evacuator de fum. 3 și sunt eliberate printr-un coș de fum (100-250 m înălțime) în atmosferă. Aburul viu de la cazan este furnizat turbinei cu abur 5, unde, trecând printr-o serie de etape, efectuează lucrări mecanice rotește turbina și rotorul generatorului legat rigid de aceasta 6 . Aburul evacuat intră în condensator 9 (schimbător de căldură); aici se condensează din cauza trecerii unei cantități semnificative de frig (5-20 O C) apa circulanta furnizata de pompe de circulatie 10 dintr-o sursă de apă rece 11 . Sursele de apă rece pot fi un râu, un lac, un rezervor artificial, precum și instalații speciale cu turnuri de răcire (turnuri de răcire) sau bazine de pulverizare. Aerul care intră în condensator prin non-densități este îndepărtat cu ajutorul unui ejector 12. Condensul format în condensator cu ajutorul pompelor de condens 13 alimentat la dezaerator 14 , care este conceput pentru a elimina gazele din apa de alimentare și, în primul rând, oxigenul, care provoacă coroziunea crescută a conductelor cazanului. Dezaeratorul este, de asemenea, alimentat cu apă de la un dispozitiv de purificare chimică a apei. 15 (HOV). După dezaerator, apa de alimentare este furnizată de o pompă de alimentare 16 la cazan. 17 îndepărtarea cenușii.

Trecerea cea mai mare parte a aburului prin condensator duce la faptul că

60-70% din energia termica generata de centrala este dusa inutil de apa circulanta.

Energia electrică generată de un generator 6, prin Transformatorul de comunicații este alimentat în rețea (35-220 kV). Stația primește energie electrică pentru a susține procesul tehnologic de la propriile transformatoare 8 . Care poate fi alimentat de la rețeaua de tensiune a generatorului sau de la o rețea externă. Energia electrică generată este transmisă rețelei externe printr-un transformator de comunicații 7 .

Caracteristicile IES sunt următoarele:

Sunt construite cât mai aproape de depozitele de combustibil;

Majoritatea covârșitoare a energiei electrice generate este furnizată rețelei electrice de înaltă tensiune (110-750 kV);

Acestea funcționează conform unui program gratuit de generare a energiei electrice (adică nelimitat de consumatorii de căldură); puterea poate varia de la maximul calculat la așa-numitul minim tehnologic;

Manevrabilitate redusă: rotirea turbinelor și încărcarea încărcăturii din stare rece necesită aproximativ 410 ore;

Au un randament relativ scăzut (η=30÷40%).

2.2 Centrale electrice de cogenerareCHP

Spre deosebire de CPP, centralele de cogenerare au retrageri semnificative de abur, parțial epuizat în turbină, pentru producție și nevoile casnice. (Figura 3). Consumatorii municipali primesc energie termică de la încălzitoarele de rețea 18 (cazane) și pompe de rețea 19 , asigurand circulatia lichidului de racire in retelele de incalzire. Extracția aburului pentru nevoile de producție se realizează în etapa de înaltă presiune 20 . Condensul de la încălzitoarele de rețea intră în dezaerator. Atunci când sarcina electrică a unei centrale termice este redusă sub puterea consumată de căldură, energia termică necesară consumatorului poate fi obținută folosind o unitate de reducere-răcire (RCU) 21 .

Figura 3 Diagrama procesului tehnologic la o centrală termică: 1 - unități de alimentare cu combustibil; 2 - ventilator; 3 - aspiratoare de fum; 4 -generator de abur (cazan); 5 - turbină; 6 - generator; 7 -transformator de comunicatii; 8 -nevoi proprii; 9 -consumatori alimentați de la rețeaua de tensiune a generatorului, 10 - condensator; unsprezece -pompe de circulatie; 12 -o sursa de apa rece; 13 - ejector; 14 - pompe de condens; 15 - dezaerator; 16 -unități de epurare chimică a apei; 17 -pompe de alimentare; 18 - incalzitoare de retea (cazane); 19 - pompe de retea; 20 -etape de înaltă presiune; 21 - unitate de reducere-răcire (ROU); 22 - dispozitive de îndepărtare a cenușii; 23- dispozitiv de îndepărtare a zgurii

Cu cât este mai mare extracția aburului din turbină pentru nevoile de încălzire, cu atât se pierde mai puțină energie termică cu apa în circulație și, în consecință, cu atât eficiența centralei este mai mare. Trebuie remarcat faptul că, pentru a evita supraîncălzirea secțiunii de coadă a turbinei, o anumită cantitate de abur trebuie să fie trecută prin aceasta în toate modurile. Din cauza discrepanței dintre capacitățile consumatorilor de energie termică și electrică, centralele termice funcționează adesea în modul de condensare (mixt), ceea ce le reduce eficiența.

Caracteristicile centralei termice sunt următoarele:

Sunt construite în apropierea consumatorilor de energie termică;

De obicei funcționează cu combustibil importat;

Cea mai mare parte a energiei electrice generate este distribuită consumatorilor din zona apropiată (la generator sau la tensiune crescută);

Acestea funcționează conform unui program de generare a energiei electrice parțial forțat (adică programul depinde de generarea consumului de căldură);

Manevrabilitate scăzută (la fel ca IES);

Au o eficiență totală relativ ridicată (cu extracție semnificativă a aburului pentru nevoi industriale și casnice η =60÷70%).

2.3 Centrale hidroelectrice

Puterea unei centrale hidroelectrice depinde de debitul de apă prin turbină și de presiune N. Această putere kW este determinată de expresie

unde Q consumul de apă, m 3 / s;

N presiune, m;

η Σ randament total;

η C Eficiența structurilor de alimentare cu apă;

η T randamentul turbinei hidraulice;

η Г Eficiența generatorului de hidrogen;

La presiuni joase se construiesc centrale hidroelectrice la curent, la presiuni mari

ei construiesc centrale hidroelectrice de baraj și construiesc stații de deviere în zonele muntoase.

Caracteristicile centralei hidroelectrice sunt următoarele:

Ele construiesc acolo unde există resurse de apă și condiții pentru construcție, care de obicei nu coincide cu locația sarcinii electrice;

Cea mai mare parte a energiei electrice generate este trimisă către rețelele electrice de înaltă tensiune;

Ei lucrează pe un program flexibil (dacă există rezervoare);

Foarte manevrabil (întoarcerea și încărcarea durează 35 de minute);

Au o eficiență ridicată(η Σ ≈85%).

După cum puteți vedea, hidrocentralele au o serie de avantaje față de centralele termice în ceea ce privește parametrii de funcționare. Cu toate acestea, în prezent se construiesc centrale termice și nucleare, factori determinanți aici sunt mărimea investițiilor de capital și timpul de construcție a centralelor.

Schema centralei hidroelectrice este prezentată în figură

Figura 4Schema centralei hidroelectrice

2.4 Centrale nucleare (CNP)

Centralele nucleare sunt centrale termice care folosesc energia unei reacții nucleare. Izotopul de uraniu U-235, al cărui conținut în uraniu natural este de 0,714%, este de obicei folosit ca combustibil nuclear. Cea mai mare parte a izotopului de uraniu U-238 (99,28% din masa totală) este transformată în plutoniu combustibil secundar atunci când neutronii sunt capturați.

Pu-239. Reacția de fisiune are loc în reactor nuclear. Combustibilul nuclear este de obicei folosit sub formă solidă. Este închis într-o carcasă de protecție. Aceste tipuri de elemente de combustibil sunt numite tije de combustibil. Sunt instalate în canalele de lucru ale miezului reactorului. Energie termală, eliberat în timpul reacției de fisiune, este îndepărtat din miezul reactorului folosind lichid de răcire, care este pompat sub presiune prin fiecare canal de lucru sau prin întreg miezul.

Figura 5 Diagramele centralei nucleare:a) - un singur circuit; b) - dublu circuit; c) - trei circuite. 1 - reactor; 2 - turbină; 3 - condensator; 4 și 6 -pompe de alimentare; 5 și 8 - schimbatoare de caldura ale circuitelor active; 7 -pompe de alimentare a circuitelor active; 9 - compensatoare de volum pentru lichide de răcire din circuitul activ

Figura 5 (a, b, c) prezintă diagramele tehnologice ale centralei nucleare.

RBMKReactor cu canal de mare putere, neutroni termici, apă-grafit.

VVERReactor de putere cu apă, neutroni termici, tip vas.

Reactor de neutroni BNfast cu lichid de răcire cu sodiu din metal lichid.

Caracteristicile centralei nucleare sunt următoarele:

Ele pot fi construite în orice locație geografică, inclusiv în cele greu accesibile;

Prin modul lor sunt autonomi de o serie de factori externi;

Necesită o cantitate mică de combustibil;

Poate funcționa conform unui program de încărcare liberă (cu excepția centralelor nucleare);

Sensibilă la modul alternativ, în special centralele nucleare cu reactoare cu neutroni rapizi; din acest motiv, pe lângă cerințele de funcționare economică, partea de bază a programului de încărcare a sistemului energetic este alocată centralelor nucleare;

Poluează ușor atmosfera; emisiile de gaze radioactive și aerosoli sunt nesemnificative și nu depășesc valorile admise de standardele sanitare. În acest sens, centralele nucleare sunt mai curate decât centralele termice.

2.5 Centrale electrice cu turbine cu gaz (GTPP)

Schema tehnologică de bază a unei centrale cu turbină cu gaz este prezentată în Figura 6.

Figura 6 Diagrama GTPP

Combustibilul (gaz, motorină, păcură) este furnizat în camera de ardere 1 , acolo cu compresorul - 3 se injectează aer comprimat. Produsele de ardere combustibile își eliberează energia către turbina cu gaz 2 , care rotește compresorul și generatorul Instalația este pornită de un motor accelerator 5 și durează 1-3 minute, datorită căruia turbinele cu gaz sunt considerate extrem de manevrabile și potrivite pentru acoperirea sarcinilor de vârf în sistemele de alimentare. Electricitatea generată este furnizată rețelei de la transformatorul de comunicații 6.

Pentru a crește eficiența turbinelor cu gaz, au fost dezvoltate unități de turbine cu gaz cu ciclu combinat (CCGT). În ele, combustibilul este ars în cuptorul unui generator de abur, aburul din care este trimis la o turbină cu abur. Produsele de ardere din generatorul de abur, după ce au fost răcite la temperatura necesară, sunt trimise la turbina cu gaz. Astfel, CCGT-urile au două generator electric, antrenat în rotație: unul de o turbină cu gaz, celălalt de o turbină cu abur. Puterea unei turbine cu gaz este de aproximativ 20% din cea a unei turbine cu abur. Diagrama CCGT este prezentată în figură 7.

Figura 7 Diagrama CCGT

2.6 Centrale de stocare cu pompare (PSPP)

Scopul centralelor cu acumulare prin pompare este de a nivela tiparele zilnice de sarcină a sistemului electric și de a crește eficiența centralelor termice și a centralelor nucleare. În orele de sarcină minimă, sistemele unităților PSPP funcționează în regim de pompă, pompând apă din rezervorul inferior în cel superior și astfel crescând sarcina centralelor termice și centralelor nucleare; În timpul orelor de sarcină maximă a sistemului, acestea funcționează în modul turbină, extragând apă din rezervorul superior și, prin urmare, descarcând centralele termice și centralele nucleare. Unitățile PSPP sunt foarte manevrabile și pot fi transferate rapid din modul turbină în modul pompă și, dacă este necesar, în modul compensator sincron. Eficiența centralelor cu acumulare prin pompare este de 70-75%, necesită puțin personal de întreținere și pot fi construite acolo unde este posibil să se creeze un rezervor de presiune. Diagrama centralei cu acumulare prin pompare este prezentată în Figura 8.

Figura 8 Schema unei centrale cu acumulare prin pompare

Pe lângă tipurile de centrale electrice luate în considerare, există centrale electrice de mică putere care produc energie electrică folosind metode netradiționale. Acestea includ: centrale eoliene, centrale solare (cu boiler cu abur, cu celule solare cu siliciu), centrale geotermale, centrale mareomotrice.

3 Nevoi proprii (s.n.) ale centralelor termice

Consumatorii de energie electrică ai stațiilor aparțin consumatorilor din prima categorie în ceea ce privește fiabilitatea puterii și necesită alimentare din două surse independente. Consumatorii s.n. centralele termice de categoria I se impart in responsabile si neresponsabile.

Responsabile sunt acele mecanisme SN, a căror oprire de scurtă durată duce la o oprire de urgență sau la descărcarea principalelor unități ale stației. Întreruperea de scurtă durată a alimentării cu energie a consumatorilor iresponsabili s.n. nu duce la o oprire imediată de urgență a echipamentului principal. Cu toate acestea, pentru a nu perturba ciclul tehnologic de producere a energiei electrice, alimentarea acestora trebuie restabilită după o perioadă scurtă de timp.

Figura 9 Schema de transport al combustibilului la o centrală termică

3.1 Transportul combustibilului

De la locul de extracție, combustibilul solid este livrat la centrala electrică pe calea ferată (Figura 9) în vagoane speciale cu auto-descărcare(1). Mașina intră într-un dispozitiv de descărcare închis(2) cu un basculant pentru mașină, în care combustibilul este turnat într-un buncăr de primire situat sub basculantul pentru mașină, de la care este alimentat la o bandă transportoare(3). Iarna, vagoanele cu cărbune înghețat sunt introduse mai întâi într-un dispozitiv de dezghețare(4). Transportorul livrează cărbunele la depozitul de cărbune)(5), care este deservit de o macara rulantă(6). Sau printr-o instalație de zdrobire(7) în buncăre de cărbune brut(8), instalate în fața unităților de cazan. Cărbunele poate fi furnizat și la aceste buncăre din depozit(5). Pentru a lua în considerare consumul de combustibil care intră în camera cazanelor centralei electrice, cântare pentru cântărirea acestui combustibil sunt instalate pe calea combustibilului către buncărele camerei cazanelor. Din buncărele de cărbune brut(8) combustibilul intră în sistemul de preparare pulverizată: alimentatoare cu cărbune brut(9), iar apoi la morile de măcinat cărbune(10) , din care praful de cărbune este transportat pneumatic prin separatorul morii(11) , într-un ciclon de praf(12) și șnecurile de praf (13) iar apoi în praf buncărul de depozitare(14), de unde sunt alimentatoarele de praf?(15) la arzatoarele cazanelor(16). Tot transportul pneumatic al prafului de la moară la cuptor este efectuat de un ventilator al morii(17). Aerul necesar arderii combustibilului este preluat de un ventilator(18) și introdus în încălzitorul de aer(19), de unde, după încălzire, este parțial pompat în moară(10) pentru uscarea și transportul combustibilului la cuptorul unității cazanului (aer primar) și direct la arzătoarele de cărbune pulverizat (aer secundar).

3.2 Producția de abur, căldură și energie electrică

Aburul la o centrală termică este produs de un generator de abur (cazan). Funcționarea normală a cazanului este asigurată de diverse tipuri de unități, mașini de lucru, care sunt antrenate de motoare electrice de diferite tipuri de curent, tensiune și putere. Schema de generare a aburului, căldurii și energiei electrice este prezentată în Figura 10.

Figura 10Schema de generare a aburului, căldurii și energiei electrice. energie: 2 - suflante; 3 - coș de fum; 5 - turbină; 6 - generator; 7 -transformator de comunicatii; 8 - furnizarea consumatorilor cu propriile nevoi; 9 -consumatori alimentati de tensiunea generatorului; 10 - condensator; unsprezece - pompe de circulație care furnizează apă rece condensatorului pentru a răci aburul evacuat; 12 - o sursa de apa rece; 14 - pompe de condens care furnizează apă la dezaerator; 16 - pompe care completează cazanul cu apă purificată chimic; 17 - pompe de alimentare care furnizează apă pregătită cazanului; 18 - boiler de retea de incalzire; 19 - pompe de retea care furnizeaza apa calda la reteaua de incalzire; 20 - extracția aburului pentru nevoi de producție; 21 - dispozitiv de reducere-răcire; 22 - pompe de gafa pentru dispozitive de îndepărtare a hidrocenusei; 23 - motoarele unităților de îndepărtare a zgurii; 24 - pompe de ulei care asigură lubrifierea părților rotative ale turbinei și generatorului; 25 - alimentatoare de praf

În plus, există un numar mare de motoare electrice ale echipamentelor neprincipale care asigură funcționarea automatizărilor, deschiderea și închiderea porților și supapelor, ventilarea încăperii etc.

Centralele termice, în special CHP, sunt cele mai consumatoare de energie. Nevoile proprii ale centralei termice consumă 12-14% din energia electrică produsă de stație, iar unitățile unităților neelectrice. sunt consumatori din categoriile 1 și 2 în ceea ce privește fiabilitatea alimentării cu energie electrică, iar consumul de energie electrică este mai mare decât în orice industrie.

3.3 Surse de alimentare pentru sistemele auxiliare ale centralelor electrice

Principalele surse de alimentare ale sistemului sunt s.n. sunt transformatoare coborâtoare sau linii reacţionate conectate direct la bornele generatoarelor sau la tablourile acestora. Surse de alimentare de rezervă la pornire s.n. sunt, de asemenea, conectate la rețeaua electrică generală, deoarece sunt de obicei conectate la statii de comutare, substații din apropiere și înfășurări terțiare ale autotransformatoarelor de comunicație. Recent, turbinele cu gaz au început să fie instalate la stațiile termice pentru a alimenta sistemul de energie solară. in conditii de urgenta.

În plus, la centralele electrice de toate tipurile sunt furnizate surse de energie independente de sistemul de alimentare, asigurând oprirea și răcirea stației fără deteriorarea echipamentelor în cazul pierderii surselor de alimentare principale și de rezervă. La centralele hidroelectrice și centralele termice convenționale, bateriile sunt suficiente în acest scop. La CPP-uri puternice și centrale nucleare este necesară instalarea de generatoare diesel cu putere corespunzătoare procesului tehnologic.

Principalele cerințe pentru sistemul s.n. sunt asigurarea fiabilității și eficienței mecanismelor s.n. prima cerinţă este cea mai importantă, întrucât perturbarea mecanismelor s.n. implică întreruperea ciclului tehnologic complex al producției de energie electrică, întreruperea funcționării echipamentului principal și, uneori, a stației în ansamblu și dezvoltarea unui accident într-unul de sistem. În prezent este general acceptat faptul că alimentarea cu energie a mecanismelor s.n. centralele termice care utilizează combustibili fosili și nucleari și centralele hidroelectrice pot fi furnizate cel mai simplu, fiabil și economic de la stațiile generatoare și sistemul electric(Figura 11).

Figura 11 Diagrama generală de alimentare pentru nevoile proprii ale TPP: 1 - linie de alimentare de rezervă; 2 - transformator pornire-rezerv s.n.; 3 - aparatura de inalta tensiune a statiei; 4 - unitate generator-transformator; 5 - transformator de lucru s.n.; 6 - aparatura de comutare s.n.

Acest circuit de alimentare a sistemului s.n. stațiile de toate tipurile asigură în prezent fiabilitate și eficiență:

Utilizarea pe scară largă a motoarelor asincrone cu rotor cu colivie în sistemul auxiliar, pornirea lor de la tensiunea de rețea completă fără dispozitive de control și refuzul de a proteja tensiunea minimă pe mecanismele critice;

Autopornirea cu succes a motoarelor electrice la restabilirea tensiunii după deconectarea scurtcircuitelor din sistemul de alimentare și din rețea;

Utilizarea protecțiilor releului de mare viteză și a comutatoarelor pe toate elementele sistemului și conexiunile SN;

Introducerea pe scară largă a dispozitivelor de automatizare a sistemului (generatoare AChR, AVR, AVR).

Toate tipurile de centrale nucleare din țara noastră sunt obligate să fie alimentate cu surse de energie de urgență sub formă de generatoare diesel sau turbine cu gaz. Puterea lor este selectată pe baza acoperirii sarcinilor sistemului de răcire a NPP și a dispozitivelor de siguranță, dar nu este suficientă pentru a alimenta mecanismele SN. în modul normal.

Lista surselor utilizate

1. Alexandrov, K.K.Desene și scheme electrice. [Text] / K.K. Alexandrov, E.G. Kuzmina. M.: Energoatomizdat, 1990. 285 p.

2. GOST 2.10595. Standard interstatal. ESKD. Cerințe generale pentru documentele text [Text]. În loc de GOST 2,10579, GOST 2,90671; intrare 19960701. Minsk: Interstatal. Consiliul pentru Standardizare, Metrologie și Certificare; M.: Editura Standardelor, 2002. 26 p.

3. GOST 2,10696 ESKD. Documente text [Text]. În loc de GOST 2,10668, GOST 2,10868, GOST 2,11270; intrare 19970701. M.: Editura Standardelor, 2004. 40 p.

4. GOST 7.322003. Fișă bibliografică. Descriere bibliografică. Cerințe generale și reguli de compilare [Text]. În loc de GOST 7,1-84, GOST 7,16-79, GOST 7,18-79, GOST 7,34-81, GOST 7,40-82; intrare 20040701. M.: Editura IPK de Standarde, 2004. 84 p.

5. GOST 7.822001. Fișă bibliografică. Descrierea bibliografică a resurselor electronice [Text]. a intrat. 20020701. M.: Editura IPK de Standarde, 2001. 33 p.

6. GOST 7.832001. Publicații electronice. Tipuri de bază și informații de ieșire [Text]. a intrat. 20020701. M.: Editura IPK de Standarde, 2002. 16 p.

7. GOST 2,70184 ESKD . Cerințe generale pentru documentele text [Text] În loc de GOST 2.701 86; intrare 19850701. M.: Editura de standarde, 1985. 16 p.

8. GOST 2,70275 ESKD . Reguli de executare a circuitelor electrice [Text]. Introduce. 19770701. M.: Editura Standardelor, 1976. 23 p.

9. GOST 21.613 88. Sistem de documente de proiectare pentru constructii. Echipament de putere. Desene de lucru [Text]. Introduce. 880701. M.: Editura de standarde, 1988. 16 p.

10. GOST 21.61488. Sistem de documente de proiectare pentru constructii. Imagini grafice convenționale ale echipamentelor electrice și cablajele pe planuri [Text]. Introduce. 19880701. M.: Editura Standardelor, 1988. 18 p.

11. GOST 2,10979 ESKD. Cerințe de bază pentru desene [Text]. În loc de GOST 2,10768, GOST 2,10968; intrare 19740701. M.: Editura Standarde, 2001. 38 p.

12. GOST 2.710 81. Denumiri alfanumerice în circuitele electrice. M.: Editura de standarde, 1985. 13 p.

13. GOST 2.722 68. Denumirile grafice condiționate în scheme. Mașini electrice [Text]. Introduce. 01/01/87. M.: Editura în standarde, 1988. 85 p.

14. GOST 2.747-68. Denumirile grafice condiționate în scheme. Dimensiunile simbolurilor grafice [Text]. Introduce. 01/01/71. M.: Editura de standarde. 13 p. (Modificări ale acestuia Nr. 1 din 01/01/91)

15. GOST 2.30168. ESKD. Formate [Text]. M.: Editura Standarde, 1981. 3 p.

16. GOST 2.30481 ESKD. Desenarea fonturilor [Text]. M.: Editura Standardelor, 1982. 8 p.

17. GOST 2,72874 ESKD. Denumirile grafice condiționate în scheme. Rezistoare. Condensatoare [Text]. M.: Editura în standarde, 1985. 9 p.

18. GOST 2,72174 ESKD. Denumirile grafice condiționate în scheme. Denumiri de uz general. [Text]. M.: Editura în standarde, 1986. 12 p.

19. GOST 2,70972 ESKD. Sistem de desemnare a circuitelor în circuitele electrice. [Text]. M.: Editura în standarde, 1987. 13 p.

20.GOST 2.10468 ESKD. Principalele inscripții [Text]. M.: Editura în standarde, 1988. 5 p.

21.STP 1220098 Standard de întreprindere [Text]. În loc de STP AltSTU 12 20096; . Barnaul. : Editura AltSTU, 1998. 30 p.

O centrală termică este o întreprindere de producere a energiei electrice și termice. La construirea unei centrale electrice, aceștia sunt ghidați de următoarele, ceea ce este mai important: locația unei surse de combustibil în apropiere sau locația unei surse de consum de energie din apropiere.

Amplasarea centralelor termice in functie de sursa de combustibil.

Să ne imaginăm că, să zicem, avem un mare zăcământ de cărbune. Dacă construim aici o centrală termică, vom reduce costurile transportului combustibilului. Dacă luăm în considerare faptul că componenta de transport în costul combustibilului este destul de mare, atunci are sens să construim centrale termice în apropierea site-urilor miniere. Dar ce vom face cu electricitatea rezultată? E bine dacă este undeva în apropiere să-l vândă, este o lipsă de energie electrică în zonă.

Ce să faci dacă nu este nevoie de energie electrică nouă? Apoi vom fi forțați să transmitem electricitatea rezultată prin fire pe distanțe lungi. Și pentru a transmite energie electrică pe distanțe mari fără pierderi mari, este necesar să o transmiteți prin fire de înaltă tensiune. Dacă nu sunt acolo, atunci va trebui să fie trase. În viitor, liniile electrice vor necesita întreținere. Toate acestea vor necesita și bani.

Amplasarea centralelor termice in functie de consumator.

Majoritatea centralelor termice noi din țara noastră sunt situate în imediata apropiere a consumatorului.

Acest lucru se datorează faptului că beneficiul amplasării centralelor termice în imediata apropiere a sursei de combustibil este consumat de costul transportului pe distanțe lungi prin liniile electrice. Mai mult, în acest caz, există pierderi mari.

Când amplasați o centrală direct lângă consumator, puteți câștiga și dacă construiți o centrală termică. Puteți citi mai detaliat. În acest caz, costul căldurii furnizate este redus semnificativ.

Dacă este plasat direct lângă consumator, nu este nevoie să construiți linii electrice de înaltă tensiune; o tensiune de 110 kV va fi suficientă.

Din tot ce scrie mai sus putem trage o concluzie. Dacă sursa de combustibil este departe, atunci în situația actuală este mai bine să construiți centrale termice, totuși, aproape de consumator. Beneficii mai mari se obțin dacă sursa de combustibil și sursa de consum de energie electrică sunt în apropiere.

Dragi vizitatori! Acum ai ocazia să vezi Rusia.

Procesul de conversie a energiei termice în energie electrică este reflectat în diagrame termice simplificate (principale) sau complete.

Schema termică schematică a centralei termice prezintă principalele fluxuri de lichide de răcire asociate echipamentelor principale și auxiliare în procesele de transformare a căldurii combustibilului ars pentru generarea și furnizarea de energie electrică și căldură către consumatori. În practică, schema termică de bază se reduce la o diagramă a traseului abur-apă a unei centrale termice (unitate de putere), ale cărei elemente sunt de obicei reprezentate în imagini convenționale.

O diagramă termică simplificată (principală) a unei centrale termice pe cărbune este prezentată în Fig. 3.1.

Cărbunele este alimentat în buncărul de combustibil 1 , și din ea - în instalația de zdrobire 2 unde se transformă în praf. Praful de cărbune intră în cuptorul generatorului de abur (cazanul de abur) 3 , având un sistem de tuburi în care circulă apa purificată chimic, numită apă nutritivă. Există apă în cazan

Orez. 3.1. Schema termică simplificată a unei turbine cu abur

centrală termică pe cărbune pulverizat și aspectul roții turbinei cu abur

se încălzește, se evaporă, iar aburul saturat rezultat este adus la o temperatură de 400-650 °C într-un supraîncălzitor și, la o presiune de 3...25 MPa, intră în turbina cu abur printr-o linie de abur. 4 . Parametrii aburului supraîncălzit T 0 , P 0 (temperatura și presiunea la intrarea turbinei) depind de puterea unităților. La CPP, tot aburul este folosit pentru a produce energie electrică. Într-o centrală termică, o parte a aburului este folosită în întregime într-o turbină pentru a genera energie electrică într-un generator 5 și apoi merge la condensator 6 , iar celălalt, care are o temperatură și o presiune mai ridicate, este preluat din treapta intermediară a turbinei și este utilizat pentru alimentarea cu căldură (linia întreruptă în fig. 3.1). Pompa de condens 7 printr-un dezaerator 8 iar apoi de pompa de alimentare 9 furnizate generatorului de abur. Cantitatea de abur luată depinde de nevoile de energie termică ale întreprinderilor.

Circuit termic complet (TCS) diferă de cea fundamentală prin faptul că afișează complet echipamente, conducte, supape de închidere, control și protecție. Schema termică completă a unei unități de putere constă din diagrame ale unităților individuale, inclusiv o unitate de stație generală (rezervoare de condens de rezervă cu pompe de transfer, completarea rețelei de încălzire, încălzirea apei brute etc.). Conductele auxiliare includ conducte de ocolire, de drenaj, de scurgere, auxiliare și de aspirație a amestecului de abur și aer. Denumirile liniilor și fitingurilor PTS sunt următoarele:

3.1.1.1. Circuite termice kes

Majoritatea CPP-urilor din țara noastră folosesc praf de cărbune drept combustibil. Pentru a genera 1 kWh de energie electrică, se consumă câteva sute de grame de cărbune. Într-un cazan cu abur, peste 90% din energia eliberată de combustibil este transferată în abur. În turbină, energia cinetică a jeturilor de abur este transferată rotorului (vezi Fig. 3.1). Arborele turbinei este conectat rigid la arborele generatorului. Turbinele moderne cu abur pentru centrale termice sunt mașini de mare viteză (3000 rpm), extrem de economice, cu o durată de viață lungă.

CPP-uri de mare putere care utilizează combustibil organic sunt în prezent construite în principal pentru parametri inițiali ridicati ai aburului și presiune finală scăzută (vid profund). Acest lucru face posibilă reducerea consumului de căldură pe unitatea de energie electrică generată, deoarece parametrii inițiali sunt mai mari P 0 Și T 0 în fața turbinei și sub presiunea finală a aburului P k, cu atât eficiența instalației este mai mare. Prin urmare, aburul care intră în turbină este adus la parametri înalți: temperatură - până la 650 ° C și presiune - până la 25 MPa.

Figura 3.2 prezintă diagrame termice simplificate tipice ale IES care funcționează pe combustibili fosili. Conform diagramei din figura 3.2, A Căldura este furnizată ciclului numai atunci când este generat abur și încălzit la temperatura de supraîncălzire selectată t BANDĂ; conform diagramei din figura 3.2, b Odată cu transferul de căldură în aceste condiții, căldura este furnizată aburului după ce acesta a funcționat în partea de înaltă presiune a turbinei.

Primul circuit se numește circuit fără supraîncălzire intermediară, al doilea - un circuit cu supraîncălzire intermediară a aburului. După cum se știe din cursul de termodinamică, eficiența termică a celei de-a doua scheme este mai mare cu aceiași parametri inițiali și finali și alegerea corectă a parametrilor intermediari de supraîncălzire.

Conform ambelor scheme, abur dintr-un cazan cu abur 1 merge la turbină 2 situat pe același arbore cu generatorul electric 3 . Aburul evacuat este condensat în condensator 4 , racit de apa tehnica care circula in tuburi. Condens turbină prin pompă de condens 5 prin încălzitoare regenerative 6 introdus în dezaerator 8 .

Dezaeratorul este folosit pentru a elimina din apă gazele dizolvate în el; în același timp, în ea, la fel ca în încălzitoarele regenerative, apa de alimentare este încălzită cu abur, preluat în acest scop de la ieșirea turbinei. Dezaerarea apei se efectuează pentru a aduce conținutul de oxigen și dioxid de carbon din ea la valori acceptabile și, prin urmare, pentru a reduce rata de coroziune a metalului în căile de apă și abur. În același timp, un dezaerator poate fi absent într-un număr de circuite termice ale IES. În acest așa-numit regim de apă cu oxigen neutru, o anumită cantitate de oxigen, peroxid de hidrogen sau aer este furnizată în apa de alimentare; nu este necesar un dezaerator în circuit.

R
este. 3.1. Circuite termice tipice ale turbinelor cu abur

unități de condensare care funcționează pe combustibili fosili fără

supraîncălzirea intermediară a aburului ( A) si cu intermediar

supraîncălzire ( b)

Apa dezaerata prin pompa de alimentare 9 prin încălzitoare 10 furnizate centralei de cazane. Încălzirea condensului de abur format în încălzitoare 10 , cascadă la dezaerator 8 , iar condensul aburului de încălzire a încălzitoarelor 6 este alimentat de o pompă de scurgere 7 în linia prin care curge condensul din condensator 4 .

Schemele termice descrise sunt în mare parte tipice și se modifică ușor odată cu creșterea puterii unității și a parametrilor inițiali ai aburului.

Deaeratorul și pompa de alimentare împart circuitul de încălzire regenerativă în grupuri HPH (încălzitor de înaltă presiune) și LPH (încălzitor de joasă presiune). Grupul HPH este format, de regulă, din 2-3 încălzitoare cu drenaj în cascadă până la dezaerator. Dezaeratorul este alimentat cu abur de aceeași extracție ca HPH din amonte. Această schemă de pornire a unui dezaerator cu abur este larg răspândită. Deoarece în dezaerator se menține o presiune constantă a aburului, iar presiunea în extracție este redusă proporțional cu scăderea debitului de abur către turbină, această schemă creează o rezervă de presiune pentru extracție, care se realizează în HPH din amonte. Grupul HDPE este format din 3–5 încălzitoare regenerative și 2–3 auxiliare. Dacă există o instalație de evaporare (turn de răcire), condensatorul evaporatorului este conectat între HDPE.

IES care produc numai electricitate au o eficiență scăzută (30–40%), deoarece o mare cantitate de căldură generată este descărcată în atmosferă prin condensatoare de abur, turnuri de răcire și se pierde cu gazele de ardere și apa de răcire a condensatorului.

Tipuri și tipuri de centrale electrice. Schema tehnologică a unei centrale termice Desenați diverse scheme ale centralelor termice

Ce este important de știut despre înălțimea balustradelor pentru scări și paliere Înălțimea balustradelor scărilor

Cum să construiești un gard din carton ondulat la casa ta cu propriile mâini

Bazele tehnicilor de dezinfecție cu iod

Cum să faci o arbaletă cu propriile mâini acasă

Revizuirea și descrierea celor mai bune tipuri și soiuri de piersici

Amenajarea teritoriului în fața casei: pentru tine și pentru oaspeți

Cum să faci un loc de joacă cu propriile mâini din mijloace și materiale improvizate