ТХ_ЭБ_merged. 310,4 гквтч (2025 г.)
Скачать 3.11 Mb.
|
против обычного Рк = 3-5 кПа. На рис. 4.4 изображена другая принципиальная схема конденсационной установки тур- бины с сухой градирней. Здесь используется конденсатор смешивающего (контактного) типа, куда поступает от- работавший пар из турбины. Конденсатор в этом случае располагается непосредственно вблизи турбины. В качестве охлаждающей воды используется турбинный конденсат, который предва- рительно охлаждается в поверхностном теплообменнике, смонтированном на входе атмосфер- ного воздуха в градирню. При tк = 30оС и нагреве циркуляционной воды на ∆t=5оС потребуется кратность охлаждения m = Gц /Dк =116. В результате по сравнению с нормальной кратностью охлаждения в конденсаторах турбин m На рис. 2.5. изображена еще одна схема конденсационной установки с конденсатором турбины поверхностного типа, расположенным традиционно непосредственно около турбины, и с охлаждением циркуляционной воды в градирне в теплообменнике поверхностного типа и с естественной тягой. Преимуществом этой схемы по сравнению с предыдущей является отсутствие проблемы с поддержанием требуемого количества основного конденсата турбины, поскольку здесь контур циркуляционной охлаждающей воды отделен от контура основного конденсата турбины. Однако поверхность теплообменника в градирне по-прежнему большая. Другой недостаток - плохой вакуум в конденсаторе турбины ввиду недостаточного охлаждения циркуляционной воды в градирне, связанного также с температурой атмосферного воздуха. В заключение этого подраздела следует отметить, что общим преимуществом сухих гра- дирен является отсутствие в них генерации водяного пара, ввиду чего они не образуют тумана над вытяжной башней. Тем не менее, ввиду отмеченных выше недостатков сухих градирен, они могут получить применение лишь в странах, где отсутствуют источники водоснабжения и имеется дефицит пресной воды. Стоимость сухой градирни при фиксированных требованиях к охлаждению намного больше, чем стоимость испарительно-влажной градирни. Так, для турбоустановки мощностью 120 МВт стоимость сухой градирни примерно в 2 раза выше стоимости испарительно-влажной градирни. Градирни комбинированного типа Помимо систем циркуляционного водоснабжения конденсаторов паровых турбин с сухими градирнями в некоторых случаях могут быть полезными смешанные системы охлаждения с испарительно-сухой градирней (так называемая «гибридная» градирня). В этом случае используется комбинированное испарительно-влажное охлаждение с сухим (воздушным). Принципиальная схема такой гибридной градирни изображена на рис. 4.6. В верхней части градирни расположен теплообменник поверхностного типа и окна входа в него атмосферного охлаждающего воздуха. Ниже расположен водораспределитель оросительного устройства и контактные поверхности пленочного или капельного типа с испарительным охлаждением воды. Переключающие задвижки на подводе и отводе циркуляционной воды позволяют включать в работу первую или вторую ступень градирни раздельно или обе вместе. На рис. 4.7 изображена другая разновидность комбинированной градирни с водяным орошением. При комбинированном (смешанном) режиме работы большая часть охлаждения цирку ляционной воды обеспечивается ее частичным испарением и 20-25% отдается в воздушном теп- лообменнике. Чисто испарительный режим работы характеризуется отключением поверхностного теплообменника, и вся цирквода направляется сразу на оросительное устройство, минуя сухую часть. Вентиляторы «мокрой» части подают атмосферный воздух противотоком навстречу стекающей по оросителю вниз воды. Охлаждение воды происходит преимущественно за счет испарения. Охлажденная вода насосами направляется снова в конденсатор. Воздух нагревается и увлажняется испарившейся водой и из вытяжной башни градирни выводится в атмосферу. Если этот воздух перемешивается с относительно холодным атмосферным воздухом, то над градирней образуется облако тумана. Возникающие при этом потери воды восполняются специально подготовленной водой. При смешанном режиме работы циркуляционная вода сначала проходит полностью или частично через теплообменник в сухой части и частично охладившись поступает в испарительную часть, а воздух на выходе из сухой части нагревается. В дальнейшем оба потока воздуха из сухой и испарительной части смешиваются. При этом относительная влажность воздуха на выходе из градирни снижается, а температура повышается. В этом случае туман над вытяжной башней либо уменьшается, либо исчезает вообще, в зависимости от температуры и влажности окружающего наружного воздуха. В зимний период, когда расход циркуляционной воды существенно снижается, в основном, или даже полностью функционирует сухая часть градирни, что позволяет практически полностью исключить образование тумана. Такие градирни могут оказаться эффективными для строительства экологически безопасных электростанций. 5. Сокращение выбросов парниковых газов в атмосферу. Влияние углекислого газа на глобальное потепление климата на земле; способы ограничения выбросов углекислого газа в атмосферу от ТЭС Еще два-три десятилетия назад о глобальном потеплении климата вследствие парникового эффекта знали только ученые-экологи. Сегодня это стало проблемой, которой озабочено человечество. В природе в прошлом до индустриализации был устойчивый круговорот углекислого газа. При этом из атмосферы изымалось и расходовалось на биосинтез растительным миром с использованием энергии солнечного излучения определенное количество СО2. При этом производилась биомасса. Точно такое же количество СО2 возвращалось в атмосферу вследствие параллельно протекающих процессов разложения биомассы при использовании выделившегося при фотосинтезе кислорода. Таким образом, создание биомассы не приводило ни к увеличению содержания кислорода в атмосфере, ни к увеличению процента содержания в нем СО2 при биологическом разложении биомассы. Теперь с развитием индустрии и техники этот установившийся баланс нарушился за счет сжигания биомассы, накопленной на Земле 200-600 млн. лет назад в ископаемых органических топливах. Вследствие сжигания ископаемых топлив на Земле теперь возникает ежегодный прирост на 15 млрд. тонн СО2 сверх сбалансированного круговорота. Это способствует образованию так называемого парникового эффекта. Парниковый эффект заключается в следующем: углекислый газ способствует проникновению к Земле коротковолнового излучения Солнца, а длинноволновое тепловое излучение Земли задерживается. В результате происходит длительный нагрев атмосферы. Уменьшить выбросы СО2 значительно сложнее, чем другие вредные вещества. Очистка уходящих газов ТЭС от углекислого газа аппаратными средствами (например, абсорбционной или мембранной технологией) на сегодняшний день исключительно дорога, Реальными направлениями уменьшения выбросов углекислого газа от ТЭС являются следующие: Сжигание ископаемых топлив с малым содержанием углерода (природный газ); Использование энергоносителей, не содержащих углерод (ядерное топливо); Реализация технических решений, повышающих КПД ТЭС. Энергосбережение; Теплофикация; Использование возобновляемых источников энергии; Рассмотрим последовательно эти направления и их возможности. Основным ископаемым топливом с малым содержанием углерода является природный газ, в состав которого преимущественно входит метан (СН4) - по объему 90-95%. По весу в метан входит 12/16*100 75% углерода и 25% водорода. Ввиду высокой удельной теплоты сгорания водорода, а, следовательно, и природного газа, выход СО2 в атмосферу на кВт×ч вырабатываемой на ТЭС электроэнергии существенно меньше, чем при использовании на ТЭС ископаемого угля. По данным доля электроэнергии, полученной в России при сжигании газа составляла в 1998 г. 40,5%, а при сжигании угля – 21,9%. Доля газа в топливо энергетическом балансе ТЭС составляет более 60%. Однако для многих других стран — это не характерно. Свыше 55% своей электроэнергии США вырабатывает на базе угля, Германия – 55,1%, Великобритания – 50%, Япония – 20%, Австралия – 88% и т.п. (можно не писать) Большой объем использования угля в энергетике объясняется его очевидной конкурентоспособностью как энергоносителя на мировом рынке органического топлива. По данным исследовательских организаций США и Японии, современное производство 1 кВт×ч электрической энергии на угле дешевле, чем на нефти на 77% (США) и 30% (Япония), и на газе – на 55% и 19% соответственно. Оно даже дешевле, чем на АЭС, поэтому 36 из 60 новых ТЭС Америки, ориентированных на использование горючих ископаемых, будут работать на угле. В Германии, из вновь сооружаемых в 1995-1999 г.г. электростанций, 66,2% генерирующих мощностей приходится на угольные ТЭС. (можно не писать) Следует учитывать дороговизну природного газа и ограниченность его запасов в недрах Земли. Ряд индустриально развитых стран вообще не имеет или имеет мало собственных месторождений природного газа. На основании этого первое из указанных выше направлений уменьшения выбросов СО2 в атмосферу нельзя рассматривать в качестве перспективного. Использование ядерной энергии Атомная энергия полностью сохраняет по прогнозам свои объемы использования в производстве электроэнергии, однако ее доля снижается. Ряд стран приняли решение о свертывании своей сети АЭС (Швеция). Многие государства отказались от строительства новых АЭС, однако некоторые продолжают их возводить. К ним относятся Индия, Южная Корея, Япония, Иран. В Западной Европе по этому пути идет только Франция (4 новых объекта). В России выработка электроэнергии на ядерном топливе в 1998 г. составила 97,5 млрд. кВт×ч или 12% от общей выработки электрической энергии. кон = ∆ℎ 𝐶∙(𝑡 2 −𝑡 1 ) ∙ 𝐷 [м 3 /ч]. Кроме конденсации пара в конденсаторах часть воды используется для охлаждения масла и газа в масло-охладителях турбинного агрегата. 𝑊 ох = 𝑊 кон + 𝑊 м + 𝑊 г Существует три основных типа систем охлаждения: прямоточная, оборотная с градирнями, оборотная с прудом охладителем. При прямоточной системе свежая вода проходит один раз через конденсатор и сбрасывается в водоисточник. Отсюда появляется очень большой расход свежей воды на ТЭС, равный: 𝑊 ох св = 𝑊 ох ст + 𝑊 ох ди . Обычно потери на дополнительное испарение 𝑊 ох ди составляют один 1% от расхода охлаждающей воды. После введения платы за свежую воды и сброс сточных вод, начали вводить и развивать системы оборотного охлаждения (СОО), хоть и кап. вложения у них очень большие. Основная часть потерь обусловлена испарением и капельным уносом. При испарении происходит увеличение солесодержания оборотной воды, кроме того, при контакте с воздухом в градирнях возрастает концентрация карбонат-ионов и её рН. Так при определенных условиях образуются отложения, которые особенно опасны для трубок конденсатора. Чтобы уменьшить солесодержание, часть воды из оборотной системы удаляют с продувкой. Отсюда получаем объем водопотребления: 𝑊 ох св = 𝑊 ох пр + (𝑊 ох ку + 𝑊 ох и ). Потери на испарение определяем из формулы: 𝑊 ох и = К ∙ ∆𝑡 ∙ 𝑊 ох . Потери с капельным уносом определяем: 𝑊 ох ку = р ку ∙ 𝑊 ох . Необходимый расход продувочной воды определяется допустимой степенью упаривания воды исходя из условий минимизации отложений и коррозии: 𝑊 ох пр = 1 𝜑 доп −1 ∙ 𝑊 ох и − 𝑊 ох ку . До этого речь шла о СОО с градирнями. Для СОО с прудом охладителем объем свежей воды равен сумме объемов водоотведения и потерь. При этом в объем водоотведения входят организованный сток воды через плотину и фильтрация из водохранилища в водный объект, а в объем потерь – естественное и дополнительное испарение с зеркала пруда. 𝑊 ох св = 𝑊 ох пр + 𝑊 ох ф + 𝑊 ох ен + 𝑊 ох ди На ТЭС вода так же используется для охлаждения вспомогательных механизмов основого оборудования: насосы, мельницы, дымососы, вентиляторы. Расходы этой воды принимаются по данным проектно-технической документации или производственных испытаний. При отведении в водные объекты охлаждающих вод агрегатов масса загрязнённых веществ в сточных водах должна соответствовать массе веществ в воде, взятой из этого водного объекта. В состав загрязнённых веществ сточных вод СОО входят: взвешенные вещества, хлориды, сульфаты, нефтепродукты и медь. Пути сокращения потребления исходной воды и сбросов в водоёмы: максимальное использование СОО, применение градирен с каплеуловителями, совершенствование методов коррекционной обработки охлаждающей воды с целью мах. сокращения количества сточных вод, использование продувочной воды СОО для других нужд, подача в СОО сточных вод других водопотребителей, по солевому составу близких в составу оборотной воды СОО. Для уменьшения количества продувочной воды, и соответственно уменьшения сточных вод, необходимо обрабатывать воду в СОО. Способы обработки: изменение концентрации растворённых в воде примесей, использование ингибиторов накипеобразования и коррозии (фосфатирование, ОЭДФК, ИОМС), физические или физико-химические методы (магнитная обработка, обработка слабым электрическим током). В ряде случаев эффективной может оказаться байпасная очистка воды, когда часть воды СОО подвергается обработке, обеспечивающей нормальную эксплуатацию СОО. После очистки сточные воды необходимо использовать на технологические нужды электростанции вместо природной воды (водоподготовительные установки, подпитка систем оборотного водоснабжения и т.д.). Сброс сточных вод после очистных сооружений в водоемы не допускается, поэтому проектная схема должна исключать такую возможность. Допускается подача загрязненных нефтепродуктами сточных вод в систему хозяйственной фекальной канализации при наличии сооружений для полной биологической очистки хозбытовых сточных вод. |