1 Классификация электрических станций
 Скачать 1.08 Mb.
|
 1)Классификация электрических станцийТепловые электростанции (ТЭС), использующие природное топливо, делятся на конденсационные (КЭС) и теплофикационные (ТЭЦ) Гидравлические электростанции (ГЭС) и гидроаккумулирующие (ГАЭС), использующие энергию падающей воды Атомные электростанции (АЭС), использующие энергию ядерного распада Дизельные электростанции (ДЭС) Солнечные электростанции (СЭС) Ветровые электростанции (ВЭС) Геотермальные электростанции (ГЕОТЭС) Приливные электростанции (ПЭС) 2)Основные способы организации энергосберегающих технологий Регенерация энергии. Сущность регенерации заключается в передаче энергии от выходящих из агрегата потоков к входящим Регенерация снижает расход топлива и улучшает работу самой печи, поскольку температура горения возрастает. 3)Повышение эффективности использования топливоэнергетических ресурсов Создание и освоение эффективного генерирующего и энергоиспользующего оборудования Модернизация действующего и замена устаревшего оборудования, оптимизация режимов его работы Использование автоматических систем учета и контроля расходов топлива, тепловой и электрической энергии 4)Способы производства электрической и тепловой энергии Паротурбинные электростанции. На ТЭС превращение тепла в работу осуществляется в циклах, в которых основным рабочим теплом является водяной пар высоких давлений и температур. Водяной пар получают с помощью парогенераторов, в топках которых сжигают разные виды топлива. Тепловая энергия преобразуется в механическую работу в паротурбинных установках по термодинамическому циклу Ренкина Производство электроэнергии: Невозобновляемые источники энергии: Тепловая генерация Возобновляемые источники энергии: Гидрогенерация. Ветряная генерация. Солнечная генерация. Геотермальная генерация 5)Утилизация вторичных энергоресурсов Если на производстве имеются горючие отходы — топливные ВЭР, то использование их обычно не представляет труда. Так, доменный и коксовый газы металлургического комбината сжигаются в топках паровых котлов вместе с другими видами топлива. В крайнем случае, если не удается сжечь топливные ВЭР в обычных топках, создают специальные, например топки с кипящим слоем для сжигания высокозольных твердых остатков углеобогатительных фабрик За счет ВЭР избыточного давления в расширительных турбинах обычно получают электроэнергию Тепловые ВЭР газовых потоков с высокой температурой (>400°С) передней (100—400 °С) обычно используются для производства пара или подогрева воды с помощью паровых или водогрейных котлов-утилизаторов 6)Накопители энергии НАКОПИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ - устройство, воспринимающее, сохраняющее и выделяющее энергию для использования без преобразования её вида. Различаются объёмом запасаемой энергии, скоростью её накопления и отдачи, удельной энергоёмкостью, возможными сроками её хранения надёжностью и стоимостью изготовления и обслуживания. Делятся на три группы: накопители электроэнергии, накопители механической энергии и накопители тепловой энергии. 7)Активные паровые турбины Турбины, в которых весь располагаемый теплоперепад преобразуется в кинетическую энергию потока в соплах, а в каналах между рабочими лопатками расширения не происходит, называются активными или турбинами равного давления. В простейшей активной турбине рабочее тело поступает в сопло, разгоняется в нем до высокой скорости и направляется на рабочие лопатки. Усилия, вызванные поворотом струи в каналах рабочих лопаток вращают диск и связанный с ним вал. Диск с закрепленными на нем рабочими лопатками и валом называется ротором. Один ряд сопл и один диск с рабочими лопатками составляют ступень. 8) Действие рабочего тела на лопатки турбины Турбомашина (турбина) является двигателем, в котором теплота рабочего тела — пара или газа — последовательно преобразуется в кинетическую энергию струи, а затем в механическую работу. Вытекающий из сопла поток рабочего тела, обладающий значительной кинетической энергией, действует на лопатки с силой, которая зависит от формы их поверхности (рис. 20.1). Расчеты по уравнению количества движения показывают, что при прочих равных условиях, например при заданной скорости истечения со и расходе рабочего тела /п, с наибольшей силой поток будет воздействовать на лопатку, форма которой обеспечивает его поворот на 180°(схема б). Если позволить лопаткам перемещаться под действием струи, то движение газа по схеме (б) обеспечит при одинаковой во всех схемах скорости и наибольшую мощность, равную произведению действующей на лопатку силы на скорость ее перемещения. Отсюда, в частности, следует, что для получения максимальной работы поток должен не ударяться о поверхность, а обтекать ее плавно, без завихрений. В турбинах струя газа, вытекающего из неподвижного сопла, подается на лопатки, изогнутые под некоторым углом к плоскости вращения, причем по конструктивным соображениям этот угол не удается сделать меньше 11 —16°. (схема в) Рассмотренный принцип действия потока на поверхности различных форм называется активным, в отличие от реактивного, когда сила создается за счет реакции струи, вытекающей из сопла. (схема г) Реактивная сила, приложенная к цилиндру, направлена согласно третьему закону Ньютона в сторону, противоположную истечению газов. С такой же силой действует струя на поверхность, но при реактивном способе конструкция теплового двигателя получается более рациональной, так как совмещаются сопловой и двигательный аппараты.  9)Классификация паровых турбин Турбины следующих типов: конденсационные, конденсационные с отопительным отбором пара с давлением отбора, с производственным отбором пара для промышленного потребления, с двумя регулируемыми отборами пара, с противодавлением, с производственным отбором и противодавлением и теплофикационные с противодавлением и отопительным отбором пара. 10)Конденсационные устройства паровых турбин Конденсационная установка предназначена для создания за паровой турбиной вакуума с целью увеличения используемой теплопередачи и повышения термического КПД паротурбинной установки. В нее входят конденсатор, циркуляционный и конденсатный насосы, устройство для отсасывания воздуха из конденсатора. Отработавший пар поступает в конденсатор сверху. Соприкасаясь с поверхностью трубок, внутри которых протекает охлаждающая вода, пар конденсируется. Конденсат стекает вниз и из сборника конденсационным насосом подается в поверхностные холодильники парового эжектора, а оттуда через систему регенеративных подогревателей поступает в паровой котел Абсолютное давление в конденсаторе должно быть равно давлению насыщенного пара, но в действительности в конденсатор вместе с водяными парами поступает некоторое количество воздуха. Скопления воздуха ухудшают вакуум в конденсаторе. Воздух необходимо постоянно удалять, для чего служат эжекторы. В диффузоре кинетическая энергия паровоздушной смеси преобразуется в энергию давления, поэтому пар из паровоз душной смеси конденсируется в холодильнике, а насыщенный паром воздух выбрасывается в атмосферу 11) Конструкции отечественных котлов Газомазутный котел марки ТГМ-84В производительностью 420 т/ч при давлении вырабатываемого пара 13,7 МПа 140 кгс/см2) и температуре 560 °С. Этот котел имеет сравнительно небольшие размеры (высота до оси барабана 28,7 м). В настоящее время этот котел снабжается либо четырьмя, либо шестью горелками большой производительности. Малое число горелок упрощает обслуживание и ремонт котла. Пакеты змеевиков опираются на стальные камеры, служащие опорными балками. Для удаления с поверхности труб конвективной шахты отложений, образующихся при сжигании мазута, используется система дробеочистки. Поднимаемая пневмотранспортным устройством чугунная дробь выбрасывается затем в конвективную шахту и, падая, сбивает с труб накопившиеся отложения, которые уносятся затем дымовыми газами. Вращающийся регенеративный воздухоподогреватель устанавливается на индивидуальной опорной конструкции на некотором расстоянии от котла. Расход топлива котельным агрегатом примерно 29 000 кг/ч мазута или 30 000 м'/ч природного газа. Температура питательной воды 230 °С; КПД котла 92,5%; температура горячего воздуха -- около 300°С; температура уходящих газов при работе на мазуте 130°С, при работе на природном газе 120 °С. Основным типом паровых котлов малой производительности, широко распространенных в различных отраслях промышленности, на транспорте, в коммунальном и сельском хозяйстве, а также на электростанциях малой мощности, являются вертикально-водотрубные котлы ДКВР производства Бийского котельного завода. Котлы этого типа выпускаются производительностью от 2,5 до 110 т/ч насыщенного или перегретого пара при давлении 1,4; 2,35 и 3,9 МПа и температуре до 440 °С. Котлы ДКВР являются унифицированными транспортабельными и поставляются заказчику: малые -- в собранном виде; повышенной производительности — тремя крупными блоками. 13)Мощность и КПД паровой турбины Внутренние мощности, развиваемые реальной турбиной и идеальной турбиной, т.е. работающей без потерь. Ni =Д∆hi No =Д∆ho – идеальная турбина Эффективная мощность Nе или мощность на валу меньше внутренней мощности Ni на величину механических потерь. К эксплуатационным характеристикам турбин относится экономическая и номинальная мощность. Экономической называется мощность при которой турбина работает с наименьшим удельным расходом теплоты, а следовательно с наибольшим КПД. Номинальной называется длительная предельно допустимая мощность турбины и в зависимости от назначения турбины она может быть больше экономической на 5-20%. Механический КПД оценивает механические потери и определяется: ηмех = Nе/Ni Внутренний относительный КПД учитывает внутренние потери и определяет: ηoi = Ni/Nо Для современных турбин внутренний КПД в пределах 0,7-0,88, а механический:0,99- 0,995 12)Место и значение парового котла в системе электростанции. Паровой котел представляет собой системы поверхностей нагрева для производства пара из непрерывно поступающей в него воды путем использования теплоты, выделяющейся при сжигании топлива, которое подается в топку вместе с необходимым для горения воздухом. Поступающую в паровой котел воду называют питательной водой. Питательная вода подогревается до температуры насыщения, испаряется, а выделившийся из кипящей (котловой) воды насыщенный пар перегревается. На современных КЭС с агрегатами единичной мощности 200 МВт и выше применяют промежуточный перегрев пара. Обычно применяют одноступенчатый промежуточный перегрев пара (рис. 1.1,а). В установках очень большой мощности применяют двойной промежуточный перегрев, при котором пар из промежуточных ступеней турбины дважды возвращают в котел. Промежуточный перегрев пара увеличивает к. п. д. турбинной установки и соответственно снижает удельный расход пара на выработку электроэнергии, а также влажность пара на ступенях низкого давления турбины и уменьшает эрозионный износ лопаток. на КЭС паровой котел питается конденсатом производимого им пара. Часть этого конденсата теряется в системе электростанции и составляет утечки. На ТЭЦ часть пара, кроме того, отводится на технологические нужды промышленных предприятий или используется для бытовых потребителей. В одноконтурной АЭС (рис. 1.2,а) пар образуется непосредственно в реакторе. Следовательно, реактор одновременно является и парогенератором. Одноконтурные АЭС проще и дешевле, они содержат минимальное число элементов оборудования. Вместе с тем под влиянием облучения в реакторе рабочее тело (вода и пар) становится радиоактивным, в связи с чем не только реактор, но и другое •оборудование водопарового тракта электростанции должно иметь биологическую защиту. Загрязнение пара приводит к образованию отложений в элементах оборудования. Так как эти отложения радиоактивны, то ремонт оборудования затрудняется. В двухконтурной АЭС (рис. 1.2,6) нагреваемый в реакторе поток жидкости, газа или расплава металла является теплоносителем, который передает теплоту рабочему телу в парогенераторе. Следовательно, в двухконтурной АЭС появляется дополнительное оборудование— парогенератор, удорожающий электростанцию. Для передачи теплоты от теплоносителя рабочему телу в парогенераторе необходим перепад температуры. В трехконтурной АЭС (рис. 1.2,в) в качестве теплоносителя первого контура применяют жидкий натрий. Под влиянием облучения в реакторе натрий склонен к активации с образованием изотопа с высокой энергией у-из - лучения. Поэтому первый контур отделяют от рабочего контура промежуточным — вторым контуром. Теплоносителем второго контура является также Na или сплав Na—К. Для защиты второго контура от попадания в него при нарушении плотности радиоактивного натрия первого контура давление во втором контуре поддерживается большим, чем в первом контуре. Рабочим телом третьего контура служит вода. В трехконтурных АЭС биологическая защита распространяется на первые два контура. 1— паровой котел; 2 — паровая турбина; 3 — электрический генератор; 4 — конденсатор; 5 — конденсатный насос; 6 — питательный насос; 7 — подогреватель низкого давления; 8 — подогреватель высокого давления; 9 — деаэратор; 10 — подогреватель сетевой воды; И — промышленный отбор пара; 12 — водоподготовительная установка.  14)Основные характеристики паровых котлов Паропроизводительность – количество пара, которое вырабатывает котел за единицу времени (кг/ч) Рабочее давление пара в котле – это избыточное давление пара в котле, в паровом коллекторе, в сепараторе котла (кг/см2) КПД; 15)Паровой котел и его основные элементы ПВ - подача питательной воды; НП - линия насыщенного пара; ПП - отвод перегретого пара; Т - подача топлива к горелке; В - подвод воздуха к воздухоподогревателю; ГВ - горячий воздух; ПС - УГ - тракт продуктов сгорания топлива и уходящих газов; Ш - шлак; 1 - экранные трубы; 2 - барабан; 3 - пароперегреватель; 4 - водяной экономайзер; 5 - воздухоподогреватель; 6 - коллекторы; 7 - горелка; 8 - топка; 9 - контур топки и газоходов; 10 - опускная труба; 11 - излучающий теплоту топочный факел. Барабанный паровой котел состоит из топочной камеры и газоходов, барабана, поверхностей нагрева, находящихся под давлением рабочей среды, воздухоподогревателя, соединительных трубопроводов и воздуховодов. Топливо подается к горелкам 7. К горелкам подводится также воздух, предварительно нагретый уходящими из котла газами в воздухоподогревателе 5. Топливовоздушная смесь, подаваемая горелками в топочную камеру (топку) 8парового котла, сгорает, образуя высокотемпературный факел, излучающий теплоту на трубы 1, расположенные на внутренней поверхности стен топки. Это испарительные поверхности нагрева - экраны. Отдав часть теплоты экранам, топочные газы с температурой около 1000 °С проходят через верхнюю часть заднего экрана, трубы которого здесь разведены в два-три ряда, и омывают пароперегреватель 3. Затем продукты сгорания движутся через водяной экономайзер, воздухоподогреватель и покидают котел с температурой около 110—150 °С. Вода, поступающая в паровой котел, называется питательной. Она подогревается в водяном экономайзере 4, забирая теплоту от продуктов сгорания (уходящих газов), экономя тем самым теплоту сожженного топлива. Испарение воды происходит в экранных трубах 1. Испарительные поверхности подключены к барабану 2и вместе с опускными трубами 10, соединяющими барабан с нижними коллекторами экранов, образуют циркуляционный контур. В барабане происходит разделение пара и воды, кроме того, большой запас воды в нем повышает надежность работы котла. Сухой насыщенный пар из барабана поступает в пароперегреватель 3, перегретый пар направляется к потребителю.  |