Общие сведения о работе тепловых паротурбинных станций
Тепловые электростанции — это электростанции, вырабатывающие электроэнергию посредством преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора.
Существует несколько типов тепловых электростанций. В настоящее время, среди ТЭС больше всего тепловых паротурбинных электростанций (ТПЭС) — это электростанции, преобразующие тепловую энергию сгорания топлива в электрическую энергию.
В электростанциях такого типа тепловая энергия сжигаемого топлива используется в парогенераторе, где достигается очень высокое давление водяного пара, приводящего в движение ротор турбины и, соответственно, генератор.
В качестве топлива, на таких теплоэлектростанциях используется мазут или дизель, а также природный газ, уголь, торф, сланцы, иными словами все виды топлива. КПД ТПЭС составляет около 40 %, а их мощность может достигать 3-6 ГВт.
Кратко рассмотрим принцип работы ТПЭС.
В них используется паровая турбина, в которой реализуется часть цикла Ренкина, используемого на современных электростанциях.
Упрощенная схема этого цикла представлена на рис. 1, 2. Рабочую жидкость — воду превращают в перегретый пар в паровом котле (парогенераторе) 1, нагреваемом за счет сжигания ископаемого топлива (угля, нефти или природного газа).
Пар высокого давления вращает вал паровой турбины 2, которая приводит в действие генератор 3, вырабатывающий электроэнергию.
Отработанный пар поступает в конденсатор 4, где он конденсируется. Далее вода подается в охлаждающую башню (градирню), откуда часть тепла уходит в атмосферу. Конденсат с помощью насоса 5 возвращают в паровой котел, и весь цикл повторяется.
Рис. 1. Принципиальная схема ТПЭС, работающей по циклу Ренкина
Конденсаторы мощных электростанций очень громоздки и требуют огромного количества циркуляционной воды. Например, станция мощностью 3 млн. квт требует подачи около 300000 м3 циркуляционной воды в час, то есть около 80 м3/сек. Поэтому сооружение большой тепловой станции возможно только там, где имеется достаточно мощный источник воды. Если источник воды недостаточен для того, чтобы обеспечить конденсатор непрерывным притоком свежей воды, при сбросе отработавшей в нем (проточная циркуляция), устраивается замкнутая циркуляция: вода после конденсатора охлаждается на градирнях и затем опять подается в конденсатор.
Типы электростанций (2)
... есть питающая электросеть, а электростанция используется в случае перебоев в питающей электросети; параллельная работа с основной сетью - ... мелких электростанциях), откуда охлаждающая вода подается в конденсатор циркуляционными насосами ЦН. Воздух, попадающий в конденсатор через ... тепловой энергии; обычно работают на привозном топливе; большую часть вырабатываемой электроэнергии выдают потребителям ...
Рис. 2. Принципиальная схема ТПЭС, работающей по циклу Ренкина
Таким образом, принцип работы ТПЭС достаточно прост и поэтому они получили такое большое распространение. К преимуществам относятся следующие факторы:
- Используемое топливо достаточно дешево;
- Могут быть построены в любом месте независимо от наличия топлива. Топливо может транспортироваться к месту расположения электростанции железнодорожным или автомобильным транспортом;
- Занимают небольшую площадь;
- Невысокая стоимость выработки электроэнергии.
Однако, как и любая система, данные электростанции имеют ряд недостатков:
- Загрязняют атмосферу, выбрасывая в воздух большое количество дыма и копоти;
- Более высокие эксплуатационные расходы (например по сравнению с гидроэлектростанциями).
[2]
Основные способы увеличения КПД ТПЭС
Согласно второму началу термодинамики, часть энергии, потребляемой электростанцией, должно рассеиваться в окружающей среде в виде теплоты. Оказывается, что таким образом теряется примерно 68% энергии, первоначально содержавшейся в ископаемом топливе. [3]
Для повышения к. п. д. установки и уменьшения, таким образом, расхода топлива на каждый выработанный киловатт-час на тепловых паротурбинных станциях применяют ряд мероприятий.
Промежуточный перегрев пара
Современная турбина имеет обычно части высокого, среднего и низкого давлений, последовательно проходимые паром, давление и температура которого, а следовательно, и удельная энергия, постепенно снимаются от начальных значений (при входе в турбину) до конечных (при выходе из турбины).
На современных паротурбинных установках применяют промежуточный перегрев пара: при выходе из одной части турбины (например, части высокого давления — чвд) пар направляется обратно в котел, где в специальных перегревателях температура его поднимается до начальной или несколько ниже; после этого пар подается в следующую часть турбины. Применяют один-два промежуточных перегрева. Промперегрев пара повышает к. п. д. установки на несколько процентов.
Рис. 3. Схема установки при промежуточном перегреве пара в цикле Ренкина: 1 — котел; 2 — пароперегреватель; 3 — турбина; 4 — электрогенератор; 5 — промежуточный (вторичный) пароперегреватель; 6 — конденсатор; 7 — насос (питательный)
Рис. 4. Условное изображение процесса в координатах T-S
Предварительный подогрев воды перед подачей ее в котел
Весьма существенно повышает экономичность паротурбинной станции предварительный подогрев питательной воды (перед подачей ее в котел) частично отработавшим паром. Обычно применяют две ступени подогрева, а фактически их бывает пять — шести.
Котел пищеварочный типа КПГСМ
... газовых пищеварочных котлов. Принципиальная конструктивная схема котла показана на примере электрического котла (рис. 2.1). Котел ... видов обогрева: пар, газ, электроэнергия и твердое топливо. Это обстоятельство ... седлу) рекомендуется перед началом работы котла нажать на рукоятку ... части рубашки располагается парогенератор 1, в котором вырабатывается водяной пар, заполняющий рубашку котла. Наружный котел ...
Рис. 5. Условное изображение процесса в координатах T-S
Поскольку питательной воде передается теплота отобранного пара, включая теплоту парообразования, а при получении работы используется лишь часть теплоты пара, не включающая теплоту парообразования, то потеря работы в результате отборов будет значительно меньше, чем увеличение энтальпии питательной воды. Поэтому в целом кпд цикла возрастает. Однако возрастает и удельный расход пара, так как отобранная часть пара не полностью участвует в совершении работы и для получения заданной мощности его расход надо увеличить.
Чтобы уменьшить унос тепла отходящими газами, их тепло тоже частично используется для подогрева воды и воздуха, подаваемого в топку, в специальных устройствах, называемых экономайзерами и воздухоподогревателями.
Рис. 7. Стальной экономайзер для парового котла
Использование тепла отработавшего в турбине пара.
Еще одним путем для увеличения к. п. д. паротурбинной установки является использование тепла отработавшего в турбине пара. Это осуществляется на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ).
Отработавший в турбинах пар используется затем для теплоснабжения: обеспечения теплом технологических процессов, промышленного и бытового отопления, горячего водоснабжения. Таким путем удается поднять коэффициент использования энергии затраченного топлива до 70% и более.
Использование холодного природного газа.
Известен еще один способ, заключающийся в том, что через часть трубного пучка конденсатора турбины проходит холодный природный газ, который нагревается и подается в топку парового котла. Природный газ разделяется в вихревой трубе на горячий и холодный потоки. Горячий газ подается прямо в топку котла, а холодный сначала нагревается в конденсаторе турбины, и только после этого подается в котел. Но данный способ тоже имеет свои недостатки, т.к. его можно использовать при наличии газомазутных котлов, а также тепло, отбираемое газом у отработавшего в турбине водяного пара недостаточно для полной конденсации последнего. Поэтому в конденсаторе турбины для нагрева газа используется лишь часть трубного пучка, а через остальные трубки протекает циркуляционная вода.
Основным путем для улучшения экономических показателей работы конденсационных станций (уменьшения расхода топлива на каждый произведенный киловатт-час и увеличения общего к. п. д.) является повышение параметров пара: температуры и давления. В современных энергосистемах наиболее распространены агрегаты с параметрами пара 90 атм и 500°С. Удельные расходы топлива на них составляют около 0,4 кг/квт ∙ ч, к. п. д. их порядка 30-32%. Новые мощные конденсационные электростанции оборудуются агрегатами на параметры 135 атм и 565°С, с промперегревом до 535°С. Удельные расходы топлива на таких станциях составляют примерно 0,34 кг/квт ∙ ч, к. п. д. — около 36%. Раньше заводы изготовляли первые образцы паровых турбин и котлов на давление пара 240 атм и температуру 580°С, с промперегревом до 565°С; удельные расходы топлива на станциях с такими агрегатами снижены до 0,31 кг/квт ∙ ч, а к. п. д. повышены до 40%. Заводы и научно-исследовательские институты ведут разработку паровых турбин и котлов на еще более высокие параметры пара: давление 300-350 атм, температуру 600-700°С. Мощности сооружаемых электростанций и устанавливаемых на них агрегатов быстро растут. Основные вводы новых генерирующих мощностей осуществляются теперь станциями мощностями от 1 до 3-4 млн. квт. В соответствии с директивами часть станций (в первую очередь городские ТЭЦ) будет строиться на природном газе и жидком топливе (мазуте), что значительно экономичнее, чем на твердом топливе. [4]
Экономическая часть дипломной работы строительство
... страниц. Презентация, представляющая отчет о выполненной дипломной работе и результаты работы. ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ, ПОДЛЕЖАЩИХ РАЗРАБОТКЕ В ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКЕ Постановка задачи Общая часть Практическая часть, Экономическая часть, Заключение:, Приложения:, Список используемой литературы, ...
электростанция тепловой паротурбинный электрогенератор
Список использованной литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/paroturbinnyie-elektrostantsii/
1. Быстрицкий Г. Ф. Основы энергетики: Учебник. — М.: ИНФРА-М, 2005. — 278 с.
2. Рыжкин В. Я. Тепловые электрические станции — М-Л.: Энергия, 1976. — 400 с.
