Klasė: 9

Tikslai: formuoti studentams idėją apie Rusijos elektros energetiką kaip šalies nacionalinės ekonomikos avangardinį sektorių.

Užduotys:

• Švietimo: pagilinti studentų žinias apie Rusijos kuro ir energijos kompleksą; paaiškinti sąvokas „elektros energetika“ ir „energetikos sistema“; pateikti supratimą apie elektros energijos pramonės vaidmenį ir svarbą pramonei ir šalies gyventojams;
• Vystantis: ugdyti mokinių įgūdžius dirbant su žemėlapiais ir tekstu; skatinti analitinio ir loginio mąstymo ugdymą;
• Švietimo: ugdyti domėjimąsi gimtosios šalies geografija, jos ekonomika ir ekologija.

Pamokos tipas: sujungti.

Techninės mokymo priemonės ir materialinė pagalba: Kompiuteris - 1 komplektas, Video projektorius - 1 vnt., Interaktyvi lenta - 1 vnt., Kompiuterinės programos ir laikmenos - 1 komplektas, "Rusijos elektros energetikos pramonės" žemėlapis, studentų atlasai, pristatymas ( 1 priedas) įvairių elektrinių nuotraukos, diagramos, vaizdo klipai.

Terminų aparatūra: elektrinė, šiluminė elektrinė, hidroelektrinė, atominė elektrinė, alternatyvūs energijos šaltiniai, energetikos sistema.

Laikas: 45 minutes.

Per užsiėmimus

I. Organizacinis momentas (1 min.)

II. Namų darbų apklausa (8 min.)

Testas. Darbas su pristatymo tekstu.

Didžiausi anglies ištekliai (bendrieji geologiniai) yra sutelkti: (3 skaidrė)
A) Kuznecko baseinas
B) Pečoros baseinas
B) Tunguskos baseinas
D) Donecko baseinas

Baseinas užima pirmąją vietą Rusijoje pagal anglies atsargas (4 skaidrė)
A) Kuzneckis
B) Pečorskis
B) Pietų Jakutas

Pigiausia anglis (2–3 kartus pigesnė nei Kuzneckas) baseine (5 skaidrė)
A) Pechora
B) Doneckas
B) Kanskas-Ačinskas

Didžiausia naftos ir dujų bazė Rusijoje yra (6 skaidrė)
A) Vakarų Sibiras
B) Volgos regionas
B) Barenco jūra

Rusijos teritorijoje yra (7 skaidrė)
A) 26 naftos perdirbimo gamyklos
B) 22 naftos perdirbimo gamyklos
B) 30 naftos perdirbimo gamyklų
D) 40 naftos perdirbimo gamyklų

Bendras dujotiekių ilgis Rusijoje yra (8 skaidrė)
A) 140 tūkstančių km
B) 150 tūkstančių km
B) 170 tūkstančių km
D) 120 tūkstančių km

Rusija užima vietą pasaulyje pagal dujų atsargas (9 skaidrė)
A) 1 vieta
B) 2 vieta
B) 3 vieta

Nubraižykite schemą „Kuro ir energijos komplekso sudėtis“

Darbas su tekstu (mokiniai gauna korteles su tekstu, nustato jame klaidas ir jas taiso). Atsakymai: 1) B; 2) A; 3) B; 4) A; 5) A; 6) B; 7) A. (10 skaidrė). Darbo poromis tarpusavio peržiūra. 2 priedas

III. Naujos temos studijavimas (12 skaidrė) (30 min.)

Planuoti.

1. Elektros energetikos svarba šaliai.
2. Alternatyvūs energijos šaltiniai.

1. Elektros energetikos svarba šaliai.

Parašykite apibrėžimą savo bloknote (13 skaidrė)

Elektros energetika – tai pramonė, gaminanti elektrą elektrinėse ir perduodanti ją per atstumą elektros linijomis.

Darbas su statistine medžiaga iš vadovėlio lentelės (p. 125) „Elektros energijos gamybos dinamika Rusijoje per pastaruosius 20 metų“. Dešimtojo dešimtmečio pabaigoje gamyba sumažėjo, tačiau šiuo metu gamyba didėja.

Energijos vartotojai (14 skaidrė)

Pagrindinis reikalavimas yra maitinimo patikimumas. Tam visos elektrinės stengiasi sujungti elektros perdavimo linijomis (PTL), kad staigų vienos iš jų gedimą galėtų kompensuoti kiti. Taip formuojasi Vieninga šalies energetikos sistema (UES) (15 skaidrė).

Šalies UES elektros energetikos pramonėje apjungia elektros energijos gamybą, perdavimą ir paskirstymą tarp vartotojų. Energetikos sistemoje kiekviena jėgainė turi galimybę pasirinkti ekonomiškiausią darbo režimą. Rusijos UES vienija daugiau nei 700 didelių elektrinių, kuriose yra daugiau nei 84% visų šalies elektrinių galios (16 skaidrė). Žemėlapio skaidrė (17 skaidrė).

Elektros gamyba skirtingų tipų stotyse parodyta diagramoje (18 skaidrė).

Įvairių tipų elektrinių išdėstymo veiksniai: (19 skaidrė).

Kiekviena elektrinė turi savo ypatybes. Pažiūrėkime į juos.

Elektrinių tipai:

2. TPP– terminis. Jie naudoja tradicinį kurą: anglį, mazutą, dujas, durpes, skalūnus.

Efektyvumas -30-70% (20, 21 skaidrė).

Šiluminių elektrinių išdėstymo veiksniai (22 skaidrė).

CHP yra šiluminės elektrinės tipas (23 skaidrė).

Šiluminių elektrinių privalumai ir trūkumai (24 skaidrė).

Didžiausia mūsų šalyje šiluminė elektrinė yra Surguto šiluminė elektrinė (trumpa studento žinutė – pažangi užduotis) (25 skaidrė).

Kitas tipas yra

Hidroelektrinės

3. Hidroelektrinė– hidraulinis. Jie naudoja krintančio ar judančio vandens energiją; efektyvumas yra 80% (26 skaidrė).

Hidroelektrinių vietos nustatomos naudojant žemėlapį „Rusijos hidroenergetikos ištekliai“ (27 skaidrė).

Ant didžiausių upių pastatytos hidroelektrinių kaskados (28 skaidrė).

Hidroelektrinių privalumai ir trūkumai (29 skaidrė).

Didžiausia hidroelektrinė Rusijoje yra Sayano-Shushenskaya (6,4 MW), kurioje 2009 m. įvyko žmogaus sukelta nelaimė (30 skaidrė).

Čeboksarų hidroelektrinė yra arčiausiai Mari El Respublikos (31 skaidrė).

Atominės elektrinės.

4. Atominė elektrinė- atominės elektrinės. Jie naudoja branduolinio skilimo energiją.

• Efektyvumas -30-35% (32 skaidrė).

Atominės elektrinės veikimo principą galite pamatyti vaizdo klipe (33 skaidrė) ( 3 priedas , 4 priedas). Žemėlapyje matome atominės elektrinės vietą (34 skaidrė).

Atominių elektrinių privalumai ir trūkumai (35 skaidrė).

Nagrinėjamų tipų elektrinės veikia deginant mineralinį kurą, kuris po tam tikro laiko neišvengiamai baigsis. Ateityje elektros energijos poreikiams patenkinti reikės alternatyvių energijos šaltinių.

5. Alternatyvūs energijos šaltiniai

Alternatyvios elektrinės (36 skaidrė). Pažvelkime į alternatyvių energijos rūšių tipus.

1. Saulės energija. Chuvashia mieste statoma saulės elementų gamykla (37 skaidrė). (38) Saulės baterijos jau randa praktinį pritaikymą respublikos sostinėje. Yoshkar-Ola botanikos sode šiltnamis apšviečiamas ir šildomas naudojant saulės energiją (39 skaidrė).
2. Vėjo energija. Skaidrėje (40) rodomi vėjo varikliai ir vėjo malūnas Kozmodemjansko muziejuje po atviru dangumi, Mari El. Tokie malūnai buvo naudojami daugelyje šalies gyvenviečių.
3. Vidinė Žemės energija. (41 skaidrė). Kuriame šalies regione yra dujų turbininės elektrinės? (42 skaidrė).
4. Potvynių energija naudojama Kislogubskaya TE (43 skaidrė)

IV. Atspindys (4 min.)

Kokių naujų dalykų apie save sužinojote?

1. Kokio tipo elektrinės vyrauja Rusijoje?
2. Kuo skiriasi elektrinės ir stotys?
3. Kur geriausia statyti hidroelektrinę?
4. Kur statomos jų atominės elektrinės?
5. Kas yra elektros tinklas?

V. Namų darbai (2 min.).

(44, 45 skaidrė) Perskaitykite vadovėlio 23 pastraipą. Įdėkite į kontūrinį žemėlapį: Balakovskaya, Beloyarskaya, Bilibinskaya, Bratkaya, Volzhskaya, Zeyskaya, Kola, Konakovskaya, Kursk, Leningradskaya, Obninskaya, Reftinskaya, Smolenskaya, Surgutskaya, Cheboksaryskaya. Užrašykite elektros energijos pramonės problemas ir pabandykite rasti problemos sprendimą.

Tiems, kurie domisi:

• žiūrėkite laidų serialą „Energija: kaip tai veikia“
• myenergy.ru

Mokinių pažymiai.

Ačiū už pamoką!

Literatūra.

1. Rusijos geografija. Gyventojai ir ekonomika 9 kl. Vadovėlis V.P. Dronovas, V.Ya. Romas.
2. Geografijos pamokos raida „Rusijos gyventojai ir ekonomika“ 9 klasė. E.A. Žižina.
3. Geografijos atlasas ir kontūriniai žemėlapiai 9 klasei.
4. Virtuali Kirilo ir Metodijaus mokykla. Geografijos pamokos 9 kl.
5. Rusijos elektros energijos pramonės žemėlapis Multimedijos diskas.
6. Pristatymas pamokai „Elektros energetika. Elektrinių tipai“.

Šiluminės elektrinės technologinė schema atspindi jos technologinių sistemų sudėtį ir tarpusavio ryšį, bendrą jose vykstančių procesų seką. Fig. 11 paveiksle pavaizduota kietąjį kurą naudojančios kondensacinės šiluminės elektrinės schema.

Šiluminę elektrinę sudaro: kuro įrenginiai ir kuro paruošimo degimui sistema; katilinė– katilo ir pagalbinės įrangos komplektas (sudarytas iš paties katilo, degimo įrenginio, perkaitintuvo, vandens ekonomaizerio, oro šildytuvo, karkaso, pamušalo, jungiamųjų detalių, katilo pagalbinės įrangos ir vamzdynų); turbinų gamykla– turbinos ir pagalbinės įrangos komplektas; vandens valymo ir kondensato valymo įrenginiai; techninė vandentiekio sistema, pelenų ir šlako šalinimo sistema; elektros inžinerija; energetinių įrenginių valdymo sistema.

Kuro įrenginius sudaro priėmimo ir iškrovimo įrenginiai, transporto mechanizmai, kietojo ir skystojo kuro sandėliavimo įrenginiai, pirminio kuro paruošimo įrenginiai (anglies smulkinimo įrenginiai). Mazuto gamykloje taip pat yra siurbliai mazutui siurbti ir šildytuvai.

Kietojo kuro paruošimas degimui – jį sumalant ir džiovinant dulkių paruošimo įrenginyje, o mazuto paruošimas – kaitinant, išvalant nuo mechaninių priemaišų, kartais apdorojant specialiais priedais. Dujinio kuro paruošimas daugiausia susijęs su dujų slėgio reguliavimu prieš jam patenkant į katilą.

Kuro degimui reikalingas oras į katilą tiekiamas priverstinio oro ventiliatoriais. Kuro degimo produktai – dūmų dujos išsiurbiamos dūmtraukiais ir išleidžiamos per kaminus į atmosferą. Kanalų rinkinys (ortakiai ir dūmtakiai) ir įvairūs įrangos elementai, per kuriuos praeina oras ir išmetamosios dujos, sudaro dujas

šiluminės elektrinės oro kelias. Sudėtyje esantys dūmų šalintuvai, dūmtraukis ir ventiliatoriai sudaro juodraščio įrengimas. Kuro degimo zonoje į jo sudėtį įeinančios nedegios (mineralinės) priemaišos fiziškai ir cheminiai virsta ir iš katilo iš dalies pašalinamos šlako pavidalu, o nemaža jų dalis išmetama dūmų dujomis. smulkių pelenų dalelių forma. Siekiant apsaugoti atmosferos orą nuo pelenų išmetimo, prieš dūmų šalintuvus įrengiami pelenų surinkėjai (kad nesusidėvėtų jų pelenai).

Šlakas ir surinkti pelenai paprastai šalinami hidrauliniu būdu už elektrinės teritorijos į pelenų sąvartynus. Deginant mazutą ir dujas, pelenų surinkėjai neįrengiami.

Deginant kurą, chemiškai surišta energija paverčiama šilumine energija, susidaro degimo produktai, kurie katilo kaitinimo paviršiuose atiduoda šilumą vandeniui ir iš jo gaminamiems garams.

Susidaro įrenginių, atskirų jos elementų, vamzdynų, kuriais juda vanduo ir garai, visuma stoties vandens garų takas.

Katile vanduo pašildomas iki soties temperatūros, išgaruoja, o iš verdančio (katilo) vandens susidarę sotieji garai perkaitinami. Toliau perkaitintas garas vamzdynais siunčiamas į turbiną, kur jo šiluminė energija paverčiama mechanine energija, perduodama į turbinos veleną. Turbinoje išleidžiami garai patenka į kondensatorių, perduoda šilumą aušinimo vandeniui ir kondensuojasi.

Iš kondensatoriaus į vandenį pavirtę garai išpumpuojami kondensato siurbliu ir, praėję per žemo slėgio šildytuvus (LPH), patenka į deaeratorių. Čia vanduo garais kaitinamas iki soties temperatūros, dėl kurios į atmosferą pašalinamas deguonis ir kitos dujos, kad būtų išvengta įrangos korozijos. Iš deaeratoriaus vanduo, vadinamas maistingas , yra pumpuojamas per aukšto slėgio šildytuvus (HPH) tiekimo siurbliu ir tiekiamas į katilą.

Kondensatas HDPE ir deaeratoriuje, taip pat tiekiamas vanduo HDPE šildomas iš turbinos paimamais garais. Šis šildymo būdas reiškia šilumos grąžinimą (regeneravimą) į ciklą ir vadinamas regeneracinis šildymas. Jo dėka sumažėja garo srautas į kondensatorių, taigi ir šilumos kiekis, perduodamas aušinimo vandeniui, o tai padidina garo turbinos įrenginio efektyvumą.

Elementų, kurie tiekia aušinimo vandenį kondensatoriams, rinkinys vadinamas techninė vandens tiekimo sistema. Tai apima vandens tiekimo šaltinį (upė, rezervuaras, aušinimo bokštas), cirkuliacinį siurblį, įleidimo ir išleidimo vandens vamzdžius. Kondensatoriuje apie 55% į turbiną patenkančio garo šilumos perduodama aušinimo vandeniui; ši šilumos dalis nepanaudojama elektrai gaminti ir iššvaistoma nenaudingai.

Šie nuostoliai ženkliai sumažės, jei iš turbinos bus paimti iš dalies išnaudoti garai ir jo šiluma panaudota pramonės įmonių technologinėms reikmėms arba vandens šildymui šildymui. Taigi stotis tampa termofikacine elektrine (CHP), gaminančia kombinuotą elektros ir šiluminės energijos gamybą. Šiluminėse elektrinėse įrengiamos specialios turbinos su garo ištraukimu - vadinamosios kogeneracinės turbinos. Šilumos vartotojui tiekiamas garo kondensatas į šiluminę elektrinę tiekiamas grįžtamuoju kondensato siurbliu.

Šiluminėse elektrinėse gali būti išoriniai garo ir kondensato nuostoliai susijusių su šilumos tiekimu pramonės vartotojams. Vidutiniškai jie yra 35–50%. Vidiniai ir išoriniai garo ir kondensato nuostoliai papildomi papildomu vandeniu, iš anksto išvalytu vandens valymo įrenginyje.

Šiluminėse elektrinėse yra vidiniai kondensato ir garų nuostoliai, dėl nepilno vandens-garų kelio sandarumo, taip pat negrįžtamo garo ir kondensato suvartojimo stoties techninėms reikmėms. Jie sudaro nedidelę viso turbinoms sunaudojamo garo dalį (apie 1–1,5%).

Taigi, katilas tiekiamas vanduo yra turbinos kondensato ir papildomo vandens mišinys.

Stoties elektros įrenginiuose yra elektros generatorius, ryšių transformatorius, pagrindinė skirstykla, elektros energijos tiekimo sistema nuosaviems elektrinės mechanizmams per pagalbinį transformatorių.

Energetikos įrenginių valdymo sistema šiluminėse elektrinėse renka ir apdoroja informaciją apie technologinio proceso eigą ir įrenginių būklę, automatinį ir nuotolinį mechanizmų valdymą bei pagrindinių procesų reguliavimą, automatinę įrenginių apsaugą.

Testo klausimai 3 skyriui

1. Kokias elektrinių rūšis žinote?

2. Kuo skiriasi šiluminės elektrinės ir atominės elektrinės?

3. Kokius žinote būdus, kaip šiluminę energiją paversti mechanine?

4. Kuo skiriasi katilinė ir turbininė?

5. Apibrėžkite stoties traukos įrengimą ir vandens-garo kelią.

6. Kas yra katilo padavimo vanduo?

7. Kas yra techninė vandens tiekimo sistema?

8. Kuo skiriasi išoriniai ir vidiniai kondensato ir garo nuostoliai?

VANDENS PARUOŠIMAS

UKRAINOS JAUNIMAS IR SPORTAS

YU.A. GIČEVAS

ŠILUMOS ELEKTRINĖS

Dažnaib aš

Dnepropetrovsko NMetAU 2011 m

ŠVIETIMO IR MOKSLO MINISTERIJA,

UKRAINOS JAUNIMAS IR SPORTAS

UKRAINOS NACIONALINĖ METALURGIJOS AKADEMIJA

YU.A. GIČEVAS

ŠILUMOS ELEKTRINĖS

Dažnaib aš

23 iliustracija. Bibliografija: 4 vardai.

Už problemą atsakingas dr. mokslai, prof.

Recenzentas: Dr. Tech. mokslai, prof. (DNUZHT)

Cand. tech. Mokslai, docentas (NMetAU)

© National Metallurgical

Ukrainos akademija, 2011 m

ĮVADAS……………………………………………………………………………………..4

1 BENDROJI INFORMACIJA APIE ŠILUMO ELEKTRINĖS……………………5

1.1 Jėgainių apibrėžimas ir klasifikavimas…………………………….5

1.2 Šiluminės elektrinės technologinė schema…………………………8

1.3 Šiluminių elektrinių techniniai ir ekonominiai rodikliai………………………………….11

1.3.1 Energijos rodikliai……………………………………….11

1.3.2 Ekonominiai rodikliai……………………………………….13

1.3.3 Veiklos rodikliai…………………………………15

1.4 Reikalavimai šiluminėms elektrinėms…………………………………………………………16

1.5 Pramoninių šiluminių elektrinių ypatumai………………16

2 TPP TERMINIŲ SCHEMŲ KONSTRUKCIJA……………………………………………………………17

2.1 Bendrosios šiluminių grandinių sąvokos…………………………………………………………17

2.2 Pradiniai garo parametrai……………………………………………….18

2.2.1 Pradinis garų slėgis……………………………………….18

2.2.2 Pradinė garų temperatūra…………………………………………20

2.3 Tarpinis garų perkaitinimas………………………………………………..22

2.3.1 Tarpinio perkaitinimo energijos vartojimo efektyvumas...24

2.3.2 Tarpinis perkaitimo slėgis……………………………26

2.3.3 Tarpinio perkaitinimo techninis įgyvendinimas……27

2.4 Galutiniai garo parametrai……………………………………………………….29

2.5 Maitinimo vandens regeneracinis šildymas…………………………………30

2.5.1 Regeneracinio šildymo energijos vartojimo efektyvumas..30

2.5.2 Techninis regeneracinio šildymo įgyvendinimas.......34

2.5.3 Tiekiamo vandens regeneracinio šildymo temperatūra..37

2.6 Šiluminių elektrinių šiluminių diagramų konstravimas pagal pagrindinius turbinų tipus……..39

2.6.1 Šiluminės grandinės su turbina „K“ konstravimas……………39

2.6.2 Šiluminės grandinės su turbina „T“ konstravimas…………..41

LITERATŪRA………………………………………………………………………………………44

ĮVADAS

„Šiluminės elektrinės“ disciplina dėl daugelio priežasčių yra ypač svarbi tarp 8(7) specialybės disciplinų. - šiluminė energetika.

Pirma, teoriniu požiūriu disciplinoje kaupiamos žinios, kurias studentai įgijo beveik visose pagrindinėse ankstesnėse disciplinose: „Kuras ir jo deginimas“, „Katilinės“, „Kompresoriai ir šiluminiai varikliai“, „Pramonės šilumos tiekimo šaltiniai“. įmonės“, „Dujų valymas“ ir kt.

Antra, praktiniu požiūriu šiluminės elektrinės (TEP) yra sudėtinga energetikos įmonė, apimanti visus pagrindinius energijos ekonomikos elementus: kuro ruošimo sistemą, katilinę, turbinų cechą, konvertavimo ir tiekimo sistemą. šiluminė energija išoriniams vartotojams, perdirbimo ir neutralizavimo sistemos kenksmingos emisijos.

Trečia, pramonės požiūriu šiluminės elektrinės yra dominuojančios elektros energijos gamybos įmonės vidaus ir užsienio energetikos sektoriuje. Šiluminės elektrinės sudaro apie 70% Ukrainoje įrengtų elektros energijos gamybos pajėgumų, o atsižvelgiant į atomines elektrines, kuriose taip pat diegiamos garo turbinų technologijos, instaliuota galia siekia apie 90%.

Šis paskaitų konspektas parengtas pagal 8(7) specialybės darbo programą ir mokymo programą. - šiluminė energetika ir kaip pagrindinės temos apima: bendrąją informaciją apie šilumines elektrines, elektrinių šiluminių grandinių konstravimo principus, įrangos parinkimą ir šiluminių grandinių skaičiavimus, įrenginių išdėstymą ir šiluminių elektrinių darbą.

Dalyka „Šiluminės elektrinės“ padeda sisteminti studentų įgytas žinias, plėsti jų profesinį akiratį ir gali būti naudojama daugelio kitų disciplinų kursiniuose darbuose, taip pat rengiant baigiamuosius darbus specialistams ir baigiamuosius darbus magistrams.

1 BENDROJI INFORMACIJA APIE ŠILUMINIUS ELEKTRINUS

1.1 Jėgainių apibrėžimas ir klasifikavimas

Elektrinė– energetikos įmonė, skirta įvairių rūšių kurą ir energijos išteklius paversti elektros energija.

Pagrindinės elektrinių klasifikavimo galimybės:

I. Priklausomai nuo konvertuojamo kuro ir energijos išteklių tipo:

1) šiluminės elektrinės (TEE), kuriose elektros energija gaminama konvertuojant angliavandeninį kurą (anglį, gamtines dujas, mazutą, degiuosius AEI ir kt.);

2) atominės elektrinės (AE), kuriose elektros energija gaminama paverčiant atominę energiją iš branduolinio kuro;

3) hidroelektrinės (HE), kuriose elektros energija gaminama konvertuojant natūralaus vandens šaltinio, pirmiausia upių, tėkmės mechaninę energiją.

Ši klasifikavimo parinktis taip pat gali apimti elektrines, naudojančias netradicinius ir atsinaujinančius energijos šaltinius:

· saulės elektrinės;

· geoterminės elektrinės;

· vėjo jėgainės;

· potvynių ir atoslūgių jėgainės ir kt.

II. Šiai disciplinai domina išsamesnė šiluminių elektrinių klasifikacija, kuri, priklausomai nuo šilumos variklių tipo, skirstoma į:

1) garo turbininės elektrinės (STP);

2) dujų turbininės elektrinės (GTU);

3) kombinuoto ciklo elektrinės (CGE);

4) jėgainės, kuriose naudojami vidaus degimo varikliai (ICE).

Tarp šių elektrinių dominuoja garo turbininės elektrinės, kurios sudaro daugiau kaip 95% visos įrengtos šiluminių elektrinių galios.

III. Priklausomai nuo išorės vartotojams tiekiamos energijos rūšies, garo turbininės elektrinės skirstomos į:

1) kondensacinės elektrinės (CPS), tiekiančios elektros energiją tik išoriniams vartotojams;

2) termofikacinės elektrinės (CHP), kurios tiekia šilumos ir elektros energiją išorės vartotojams.

IV. Priklausomai nuo jų paskirties ir padalinio pavaldumo, elektrinės skirstomos į:

1) rajoninės elektrinės, skirtos aprūpinti elektros energija visus regiono vartotojus;

2) pramonės elektrinės, kurios yra pramonės įmonių dalis ir skirtos elektros energija tiekti pirmiausia įmonių vartotojus.

V. Priklausomai nuo instaliuotos galios naudojimo trukmės per metus, elektrinės skirstomos į:

1) pagrindinis (B): 6000÷7500 valandų per metus, t.y. daugiau nei 70% metų trukmės;

2) pusiau bazinis (P/B): 4000÷6000 val./metus, 50÷70%;

3) puspikas (P/P): 2000÷4000 val./metus, 20÷50%;

4) pikas (P): iki 2000 val./metus, iki 20 % per metus.

Šią klasifikavimo parinktį galima iliustruoti elektros apkrovų trukmės grafiko pavyzdžiu:

1.1 pav. – Elektrinių apkrovų trukmės grafikas

VI. Priklausomai nuo garo slėgio, patenkančio į turbinas, garo turbininės šiluminės elektrinės skirstomos į:

1) žemas slėgis: iki 4 MPa;

2) vidutinis slėgis: iki 9 – 13 MPa;

3) aukštas slėgis: iki 25–30 MPa, įskaitant:

● subkritinis slėgis: iki 18 – 20 MPa

● kritinis ir superkritinis slėgis: virš 22 MPa

VII. Priklausomai nuo galios, garo turbinų jėgainės skirstomos į:

1) mažos galios elektrinės: bendra instaliuota galia iki 100 MW, kai sumontuotų turbogeneratorių vienetinė galia iki 25 MW;

2) vidutinė galia: bendra instaliuota galia iki 1000 MW, kai sumontuotų turbogeneratorių vienetinė galia iki 200 MW;

3) didelės galios: bendra instaliuota galia virš 1000 MW, kai sumontuotų turbogeneratorių vienetinė galia viršija 200 MW.

VIII. Priklausomai nuo garo generatorių prijungimo prie turbogeneratorių būdo, šiluminės elektrinės skirstomos į:

1) centralizuotos (neblokinės) šiluminės elektrinės, kuriose garas iš visų katilų patenka į vieną centrinį garo vamzdyną ir vėliau paskirstomas tarp turbogeneratorių (žr. 1.2 pav.);

1 – garo generatorius; 2 – garo turbina; 3 - centrinė (pagrindinė) garo linija; 4 – garo turbininis kondensatorius; 5 – elektros generatorius; 6 – transformatorius.

1.2 pav. - Centralizuotos (neblokinės) šiluminės elektrinės schema

2) blokinės šiluminės elektrinės, kuriose kiekvienas iš įrengtų garo generatorių yra prijungtas prie labai specifinio turbogeneratoriaus (žr. 1.3 pav.).

1 – garo generatorius; 2 – garo turbina; 3 – tarpinis perkaitintuvas; 4 – garo turbininis kondensatorius; 5 – elektros generatorius; 6 – transformatorius.

1.3 pav. – Blokinės šiluminės elektrinės schema

Skirtingai nuo neblokinės konstrukcijos, šiluminių elektrinių blokinė konstrukcija reikalauja mažesnių kapitalo sąnaudų, yra lengviau eksploatuojama ir sudaro sąlygas pilnai automatizuoti elektrinės garo turbinos įrengimą. Blokinėje schemoje sumažinamas vamzdynų skaičius ir stoties gamybos apimtys įrangai išdėstyti. Naudojant tarpinį garo perkaitinimą, blokinių schemų naudojimas yra privalomas, nes kitu atveju neįmanoma kontroliuoti iš turbinos perkaitinti išsiskiriančio garo srauto.

1.2 Šiluminės elektrinės technologinė schema

Technologinėje diagramoje pavaizduotos pagrindinės elektrinės dalys, jų sujungimas ir atitinkamai parodyta technologinių operacijų seka nuo kuro pristatymo į stotį iki elektros tiekimo vartotojui momento.

Kaip pavyzdys, 1.4 pav. parodyta anglies miltelių garo turbininės elektrinės technologinė schema. Šio tipo šiluminės elektrinės vyrauja tarp esamų pagrindinių šiluminių elektrinių Ukrainoje ir užsienyje.

Saulė – kuro sąnaudos stotyje; Dp. g. – garo generatoriaus našumas; Ds. n. – sąlyginis garo suvartojimas stoties reikmėms; Dt – garo sąnaudos vienai turbinai; Evir – pagamintos elektros energijos kiekis; Esn - elektros suvartojimas stoties reikmėms; Eotp – išoriniams vartotojams tiekiamas elektros kiekis.

1.4 pav. Garo turbinos susmulkintos anglies jėgainės technologinės schemos pavyzdys

Šiluminės elektrinės technologinė schema paprastai skirstoma į tris dalis, kurios pažymėtos punktyrinėmis linijomis 1.4 paveiksle:

aš … Kuro-dujų-oro kelias, kurį sudaro:

1 – kuro įrenginiai (iškrovimo įrenginys, žaliavinės anglies sandėlis, smulkinimo įrenginiai, smulkintos anglies bunkeriai, kranai, konvejeriai);

2 – dulkių paruošimo sistema (anglies malūnai, smulkūs ventiliatoriai, anglių dulkių konteineriai, tiektuvai);

3 – ventiliatorius, skirtas tiekti orą kurui deginti;

4 – garo generatorius;

5 – dujų valymas;

6 – dūmų ištraukiklis;

7 – kaminas;

8 – šlako siurblys hidropelenams ir šlako mišiniui transportuoti;

9 – vandens pelenų ir šlako mišinio tiekimas šalinimui.

Apskritai, kuro-dujų-oro kelias apima : kuro įrenginiai, dulkių paruošimo sistema, traukos priemonės, katilų dūmtakiai ir pelenų bei šlako šalinimo sistema.

II … Garo-vandens kelias, kurį sudaro:

10 – garo turbina;

11 – garo turbininis kondensatorius;

12 – cirkuliacinio vandens tiekimo sistemos cirkuliacinis siurblys kondensatoriui aušinti;

13 – cirkuliacinės sistemos aušinimo įtaisas;

14 – papildomo vandens tiekimas vandens nuostoliams cirkuliacinėje sistemoje kompensuoti;

15 – žaliavinio vandens tiekimas chemiškai išvalytam vandeniui ruošti, kompensuojant kondensato praradimą stotyje;

16 – cheminis vandens valymas;

17 – cheminio vandens valymo siurblys, tiekiantis papildomai chemiškai apdorotą vandenį į išmetamųjų garų kondensato srovę;

18 – kondensato siurblys;

19 – regeneracinis žemo slėgio tiekimo vandens šildytuvas;

20 – deaeratorius;

21 – padavimo siurblys;

22 – regeneracinis aukšto slėgio tiekimo vandens šildytuvas;

23 – drenažo siurbliai šildymo garų kondensatui pašalinti iš šilumokaičio;

24 – regeneracinis garų ištraukimas;

25 – tarpinis perkaitintuvas.

Apskritai garo-vandens kelias apima: katilo garo-vandens dalis, turbina, kondensato agregatas, aušinamojo cirkuliacinio vandens ir papildomo chemiškai išvalyto vandens ruošimo sistemos, tiekiamo vandens regeneracinio šildymo ir tiekiamo vandens deaeravimo sistema.

III … Elektrinė dalis, kurią sudaro:

26 – elektros generatorius;

27 – pakopinis transformatorius išoriniams vartotojams tiekiamai elektros energijai;

28 – elektrinės atvirosios skirstyklos autobusai;

29 – transformatorius elektrai jėgainės reikmėms;

30 – pagalbinės elektros skirstymo įrenginio šynos.

Taigi, elektrinė dalis apima: elektros generatorius, transformatoriai ir skirstomųjų įrenginių autobusai.

1.3 Šiluminių elektrinių techniniai ir ekonominiai rodikliai

Šiluminių elektrinių techniniai ir ekonominiai rodikliai skirstomi į 3 grupes: energetiniai, ūkiniai ir eksploataciniai, kurie atitinkamai skirti įvertinti stoties techninį lygį, efektyvumą ir veiklos kokybę.

1.3.1 Energinis naudingumas

Pagrindiniai šiluminių elektrinių energijos rodikliai yra šie: efektyvumą elektrinės (), savitasis šilumos suvartojimas (), specifinis kuro suvartojimas elektros gamybai ().

Šie rodikliai vadinami gamyklos šiluminio naudingumo rodikliais.

Remiantis faktinio elektrinės veikimo rezultatais, efektyvumas lemia santykiai:

; (1.1)

; (1.2)

Projektuojant elektrinę ir analizuojant jos darbą, efektyvumą. nustato produktai, atsižvelgiant į efektyvumą. atskiri stoties elementai:

kur ηcat, ηturb – efektyvumas. katilų ir turbinų parduotuvės;

ηt. p. – k.p.d. šilumos srautas, kuriame atsižvelgiama į aušinimo skysčio šilumos nuostolius stoties viduje dėl šilumos perdavimo į aplinką per dujotiekio sieneles ir aušinimo skysčio nuotėkius, ηt. n = 0,98...0,99 (vidurkis 0,985);

esn – elektros energijos dalis, išleidžiama jėgainės savo reikmėms (elektrinė pavara kuro ruošimo sistemoje, katilinės traukos įrangos pavara, siurblio pavara ir kt.), esn = Esn/Evir = 0,05...0,10 (plg. 0,075);

qсн – šilumos suvartojimo savo reikmėms dalis (cheminis vandens valymas, tiekiamo vandens deaeravimas, kondensatoriuje vakuumą užtikrinančių garo ežektorių veikimas ir kt.), qсн = 0,01...0,02 (plg. 0,015).

K.p.d. katilinė gali būti pavaizduota kaip efektyvumas garo generatorius: ηkat = ηp. g = 0,88…0,96 (vidurkis 0,92)

K.p.d. turbinų cechas gali būti pavaizduotas kaip absoliutus elektros efektyvumas. turbogeneratorius:

ηturb = ηt. g. = ηt · ηoi · ηм, (1,5)

kur ηt yra šiluminis naudingumas. garo turbinos įrenginio ciklas (sunaudotos šilumos ir tiekiamos šilumos santykis), ηt = 0,42...0,46 (plg. 0,44);

ηoi – vidinis santykinis efektyvumas. turbinos (atsižvelgiama į nuostolius turbinos viduje dėl garų trinties, skersinių srautų, ventiliacijos), ηoi = 0,76...0,92 (plg. 0,84);

ηm – elektromechaninis naudingumo koeficientas, kuriame atsižvelgiama į nuostolius perduodant mechaninę energiją iš turbinos į generatorių ir nuostolius pačiame elektros generatoriuje, ηen = 0,98...0,99 (plg. 0,985).

Atsižvelgiant į sandaugą (1.5), efektyvumo išraišką (1.4). grynoji elektrinė yra tokia:

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

ir pakeitus vidutines vertes bus:

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

Apskritai elektrinės efektyvumas yra neto kinta diapazone: ηsnet = 0,28…0,38.

Savitasis šilumos suvartojimas elektros gamybai nustatomas pagal koeficientą:

, (1.7)

kur Qkuras yra šiluma, gaunama deginant kurą .

; (1.8)

kur pH yra standartinis investicijų efektyvumo koeficientas, metai-1.

Atvirkštinė vertė pH nurodo kapitalo investicijų atsipirkimo laikotarpį, pavyzdžiui, kai pH = 0,12 metai-1, atsipirkimo laikotarpis bus:

Pagal pateiktus kaštus pasirenkamas ekonomiškiausias variantas statyti naują ar rekonstruoti esamą elektrinę.

1.3.3 Veikimas

Eksploataciniai rodikliai vertina elektrinės veikimo kokybę ir konkrečiai apima:

1) etato koeficientas (aptarnaujančio personalo skaičius, tenkantis 1 MW stoties instaliuotos galios), W (asm./MW);

2) elektrinės instaliuotos galios išnaudojimo koeficientas (faktinės pagamintos elektros energijos ir maksimaliai įmanomos generacijos santykis)

; (1.16)

3) įdiegtos galios naudojimo valandų skaičius

4) įrangos prieinamumo rodiklis ir įrangos techninio panaudojimo rodiklis

; (1.18)

Katilinių ir turbinų dirbtuvių įrangos prieinamumo koeficientai yra: Kgotkot = 0,96...0,97, Kgotturb = 0,97...0,98.

Šiluminių elektrinių įrangos išnaudojimo koeficientas: KispTPP = 0,85…0,90.

1.4 Reikalavimai šiluminėms elektrinėms

Reikalavimai šiluminėms elektrinėms skirstomi į 2 grupes: techninis ir ekonominis.

Techniniai reikalavimai apima:

· patikimumas (nepertraukiamas elektros tiekimas pagal vartotojų reikalavimus ir elektros apkrovų išsiuntimo grafiką);

· manevringumas (galimybė greitai padidinti ar nuimti krovinį, taip pat paleisti ar sustabdyti agregatus);

· šiluminis naudingumas (maksimalus efektyvumas ir minimalios specifinės kuro sąnaudos įvairiais įrenginio darbo režimais);

· draugiškumas aplinkai (minimalūs kenksmingi išmetimai į aplinką ir neviršijantys leistinų emisijų įvairiais gamyklos darbo režimais).

Ekonominiai reikalavimai yra sumažinamos iki minimalių elektros energijos sąnaudų, laikantis visų techninių reikalavimų.

1.5 Pramoninių šiluminių elektrinių ypatumai

Tarp pagrindinių pramoninių šiluminių elektrinių savybių yra:

1) dvipusis elektrinės susisiekimas su pagrindiniais technologiniais cechais (elektrinė suteikia technologinių cechų elektros apkrovą ir pagal poreikį keičia elektros tiekimą, o cechai tam tikrais atvejais yra elektros energijos šaltiniai). elektrinėse naudojami šiluminiai ir degieji atsinaujinantys energijos ištekliai);

2) daugelio įmonės elektrinių ir technologinių cechų sistemų bendrumas (kuro tiekimas, vandentiekis, transporto įrenginiai, remonto bazė, o tai mažina elektrinių statybos sąnaudas);

3) pramoninėse elektrinėse, be turbogeneratorių, yra turbokompresorių ir turbopūtiklių, skirtų technologinėms dujoms tiekti į įmonės dirbtuves;

4) termofikacinių elektrinių (CHP) vyravimas tarp pramoninių elektrinių;

5) palyginti mažos galios pramoninės šiluminės elektrinės:

70…80%, ≤ 100 MW.

Pramoninės šiluminės elektrinės pagamina 15...20% visos elektros energijos.

2 TPP TERMINIŲ DIAGRAMŲ KONSTRUKCIJA

2.1 Bendrosios sąvokos apie šilumines grandines

Šiluminės diagramos yra susijusios su elektrinių garo-vandens takais ir parodo :

1) stoties pagrindinės ir pagalbinės įrangos santykinė padėtis;

2) technologinis įrenginių pajungimas per aušinimo skysčio vamzdynų linijas.

Šiluminės grandinės gali būti suskirstytos į 2 tipus:

1) fundamentalus;

2) išplėstas.

Scheminėse diagramose pavaizduota įranga tiek, kiek reikia šiluminės grandinės skaičiavimui ir skaičiavimo rezultatams analizuoti.

Remiantis grandinės schema, išsprendžiamos šios užduotys:

1) nustatyti aušinimo skysčių sąnaudas ir parametrus įvairiuose grandinės elementuose;

2) pasirinkti įrangą;

3) sukurti detalias šilumines grandines.

Išplėstos šiluminės grandinės apima visą stoties įrangą, įskaitant atsarginę įrangą, visus stoties vamzdynus su uždarymo ir valdymo vožtuvais.

Remiantis parengtomis schemomis, išsprendžiamos šios užduotys:

1) abipusis įrenginių išdėstymas projektuojant elektrines;

2) darbo brėžinių vykdymas projektavimo metu;

3) stočių eksploatavimas.

Prieš sudarant šilumines diagramas išsprendžiami šie klausimai:

1) stoties tipo parinkimas, kuris atliekamas pagal numatomų energijos apkrovų tipą ir kiekį, ty CPP arba CHP;

2) nustato visos stoties elektros ir šiluminę galią bei atskirų jos blokų (agregatų) galią;

3) pasirinkti pradinius ir galutinius garų parametrus;

4) nustatyti tarpinio garo perkaitinimo poreikį;

5) pasirinkti garo generatorių ir turbinų tipus;

6) parengti tiekiamo vandens regeneracinio šildymo schemą;

7) sudaryti pagrindinius techninius šiluminės schemos sprendinius (agregato galią, garo parametrus, turbinų tipą) su daugybe pagalbinių klausimų: papildomo chemiškai išvalyto vandens paruošimas, vandens deaeravimas, garo generatoriaus nupūtimo vandens perdirbimas, pavara pašarų siurbliai ir kt.

Šiluminių grandinių vystymuisi daugiausia įtakos turi 3 veiksniai:

1) pradinių ir galutinių garo parametrų vertė garo turbinos įrenginyje;

2) tarpinis garų perkaitinimas;

3) tiekiamo vandens regeneracinis šildymas.

2.2 Pradiniai garo parametrai

Pradiniai garo parametrai yra garo slėgis (P1) ir temperatūra (t1) prieš turbinos uždarymo vožtuvą.

2.2.1 Pradinis garų slėgis

Pradinis garų slėgis turi įtakos efektyvumui. elektrinių ir, visų pirma, per šiluminį efektyvumą. garo turbinos įrenginio ciklas, kuris, nustatant efektyvumą elektrinė turi minimalią reikšmę (ηt = 0,42...0,46):

Šiluminiam efektyvumui nustatyti Gali būti naudojamas iS– vandens garų diagrama (žr. 2.1 pav.):

(2.2)

kur Aukščiau yra adiabatinis garo šilumos nuostolis (idealaus ciklo atveju);

qsupply – į ciklą tiekiamas šilumos kiekis;

i1, i2 – garo entalpija prieš ir už turbinos;

i2" – turbinoje išleisto garo kondensato entalpija (i2" = cpt2).

2.1 pav. Šiluminio naudingumo nustatymo link.

Skaičiavimo pagal (2.2) formulę rezultatai pateikia tokias efektyvumo reikšmes:

ηt, vienetų trupmenos

Čia 3,4...23,5 MPa yra standartinis garo slėgis, taikomas garo turbinų elektrinėms Ukrainos energetikos sektoriuje.

Iš skaičiavimo rezultatų matyti, kad padidėjus pradiniam garo slėgiui, efektyvumo vertė. dideja. Kartu su tuo, Padidėjęs slėgis turi keletą neigiamų pasekmių:

1) didėjant slėgiui, mažėja garų tūris, mažėja turbinos srauto dalies srauto plotas ir menčių ilgis, todėl didėja garų srautas, dėl kurio sumažėja vidinis santykinis efektyvumas. . turbinos (ηоі);

2) padidėjus slėgiui, didėja garo nuostoliai per turbinos galų sandariklius;

3) didėja metalo sąnaudos įrangai ir garo turbinų gamyklos savikaina.

Norėdami pašalinti neigiamą poveikį Kartu su slėgio padidėjimu turėtų būti didinama turbinos galia, kuri užtikrina :

1) garo srauto padidėjimas (neįtraukiamas srauto ploto turbinoje ir menčių ilgio sumažėjimas);

2) sumažina santykinį garų nutekėjimą per mechaninius sandariklius;

3) slėgio padidėjimas kartu su galios padidėjimu leidžia padaryti vamzdynus kompaktiškesnius ir sumažinti metalo sąnaudas.

Optimalus pradinio garo slėgio ir turbinos galios santykis, gautas remiantis užsienyje veikiančių elektrinių darbo analize, pateiktas 2.2 paveiksle (optimalus santykis žymimas atspalviu).

2.2 pav. Turbogeneratoriaus galios (N) ir pradinio garų slėgio (P1) ryšys.

2.2.2 Pradinė garų temperatūra

Didėjant pradiniam garo slėgiui, didėja garų drėgnumas turbinos išėjimo angoje, tai iliustruoja grafikai iS diagramoje (žr. 2.3 pav.).

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

x2< x2" < x2"" (y = 1 – x)

y2 > y2" > y2"

2.3 pav. Galutinio garų drėgmės kiekio pokyčio pobūdis padidėjus pradiniam garų slėgiui.

Garų drėgmė padidina trinties nuostolius ir sumažina vidinį santykinį efektyvumą. ir sukelia lašelinę menčių ir kitų turbinos srauto kelio elementų eroziją, dėl kurios jie sunaikinami.

Didžiausia leistina garų drėgmė (y2add) priklauso nuo menčių ilgio (ll); Pavyzdžiui:

ll ≤ 750…1000 mm y2pridėti ≤ 8…10 %

ll ≤ 600 mm y2pridėti ≤ 13 %

Norint sumažinti garų drėgmę, temperatūrą reikia didinti kartu su garų slėgio padidėjimu, kaip parodyta 2.4 pav.

t1 > t1" > t1" (P2 = pastovus)

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

y2< y2" < y2""

2.4 pav. – Galutinio garų drėgmės kiekio pokyčio pobūdis, padidėjus pradinei garų temperatūrai.

Garo temperatūrą riboja plieno, iš kurio gaminamas perkaitintuvas, vamzdynai ir turbinos elementai, atsparumas karščiui.

Galima naudoti 4 klasių plieną:

1) anglinis ir manganinis plienas (kurių maksimali temperatūra tpr ≤ 450...500°C);

2) perlitinės klasės chromo-molibdeno ir chromo-molibdeno-vanadžio plienas (tpr ≤ 570...585°C);

3) martensitinės-feritinės klasės daug chromo plieno (tpr ≤ 600...630°C);

4) austenitinės klasės nerūdijantys chromo-nikelio plienai (tpr ≤ 650...700°C).

Pereinant iš vienos plieno klasės į kitą, įrangos kaina smarkiai išauga.

Plieno klasė

Santykinė kaina

Šiame etape ekonominiu požiūriu patartina naudoti perlitinį plieną, kurio darbinė temperatūra tr ≤ 540°C (565°C). Martensitinės-feritinės ir austenitinės klasės plienas smarkiai padidina įrangos kainą.

Taip pat reikėtų atkreipti dėmesį į pradinės garų temperatūros įtaką šiluminiam efektyvumui. garo turbinos gamyklos ciklas. Padidėjus garų temperatūrai, padidėja šiluminis efektyvumas:

1 – elektros generatorius; 2 – garo turbina; 3 – valdymo pultas; 4 – deaeratorius; 5 ir 6 – bunkeriai; 7 – separatorius; 8 – ciklonas; 9 – boileris; 10 – šildymo paviršius (šilumokaitis); 11 – kaminas; 12 – smulkinimo patalpa; 13 – rezervinio kuro sandėlis; 14 – vežimas; 15 – iškrovimo įrenginys; 16 – konvejeris; 17 – dūmų siurblys; 18 – kanalas; 19 – pelenų gaudyklė; 20 – ventiliatorius; 21 – pakura; 22 – malūnas; 23 – siurblinė; 24 – vandens šaltinis; 25 – cirkuliacinis siurblys; 26 – aukšto slėgio regeneracinis šildytuvas; 27 – padavimo siurblys; 28 – kondensatorius; 29 – cheminis vandens valymo įrenginys; 30 – pakopinis transformatorius; 31 – žemo slėgio regeneracinis šildytuvas; 32 – kondensato siurblys.

Žemiau esančioje diagramoje parodyta šiluminės elektrinės pagrindinės įrangos sudėtis ir jos sistemų sujungimas. Naudodami šią diagramą galite atsekti bendrą šiluminėse elektrinėse vykstančių technologinių procesų seką.

Pavadinimai TPP diagramoje:

1. Degalų taupymas;
2. kuro paruošimas;
3. tarpinis perkaitintuvas;
4. aukšto slėgio dalis (ŽPV arba CVP);
5. žemo slėgio dalis (LPP arba LPC);
6. elektros generatorius;
7. pagalbinis transformatorius;
8. ryšių transformatorius;
9. pagrindiniai skirstomieji įrenginiai;
10. kondensato siurblys;
11. cirkuliacinis siurblys;
12. vandens tiekimo šaltinis (pavyzdžiui, upė);
13. (PND);
14. vandens valymo įrenginys (WPU);
15. šiluminės energijos vartotojas;
16. grįžtamasis kondensato siurblys;
17. deaeratorius;
18. tiekimo siurblys;
19. (PVD);
20. šlako pašalinimas;
21. pelenų sąvartynas;
22. dūmų siurblys (DS);
23. kaminas;
24. ventiliatorius (DV);
25. pelenų gaudytojas

TPP technologinės schemos aprašymas:

Apibendrinant visa tai, kas išdėstyta pirmiau, gauname šiluminės elektrinės sudėtį:

• kuro valdymo ir degalų paruošimo sistema;
• katilo įrengimas: paties katilo ir pagalbinės įrangos derinys;
• turbinos įrengimas: garo turbina ir jos pagalbinė įranga;
• vandens valymo ir kondensato valymo įrengimas;
• techninė vandens tiekimo sistema;
• pelenų šalinimo sistema (šilumos elektrinėms, veikiančioms kietuoju kuru);
• elektros įranga ir elektros įrenginių valdymo sistema.

Kuro įrenginiai, priklausomai nuo stotyje naudojamo kuro rūšies, apima priėmimo ir iškrovimo įrenginį, transportavimo mechanizmus, kietojo ir skystojo kuro kuro saugyklas, preliminaraus kuro paruošimo įrenginius (anglies smulkinimo įrenginius). Mazuto gamykloje taip pat yra siurbliai mazutui siurbti, mazuto šildytuvai ir filtrai.

Kietojo kuro paruošimas degimui – jį sumalant ir džiovinant dulkių paruošimo įrenginyje, o mazuto paruošimas – kaitinant, išvalant nuo mechaninių priemaišų, kartais apdorojant specialiais priedais. Su dujomis viskas paprasčiau. Dujinio kuro ruošimas daugiausia susijęs su dujų slėgio reguliavimu priešais katilo degiklius.

Kuro deginimui reikalingas oras į katilo degimo erdvę tiekiamas ventiliatoriais (AD). Kuro degimo produktai – dūmų dujos – išsiurbiami dūmtraukiais (DS) ir išleidžiami per kaminus į atmosferą. Kanalų (ortakių ir dūmtakių) ir įvairių įrangos elementų, kuriais praeina oras ir išmetamosios dujos, rinkinys sudaro šiluminės elektrinės (šilumos įrenginio) dujų-oro kelią. Jame esantys dūmų šalintuvai, kaminas ir ventiliatoriai sudaro traukos įrenginį. Kuro degimo zonoje į jo sudėtį įeinančios nedegios (mineralinės) priemaišos patiria cheminių ir fizinių virsmų ir iš dalies pašalinamos iš katilo šlako pavidalu, o nemaža jų dalis išmetama dūmų dujomis. smulkių pelenų dalelių forma. Siekiant apsaugoti atmosferos orą nuo pelenų išmetimo, prieš dūmų šalintuvus įrengiami pelenų surinkėjai (kad nesusidėvėtų jų pelenai).

Šlakas ir surinkti pelenai paprastai šalinami hidrauliniu būdu į pelenų sąvartynus.

Deginant mazutą ir dujas, pelenų surinkėjai neįrengiami.

Deginant kuras, chemiškai surišta energija paverčiama šilumine energija. Dėl to susidaro degimo produktai, kurie katilo šildymo paviršiuose atiduoda šilumą vandeniui ir iš jo gaminamiems garams.

Įrangos visuma, atskiri jos elementai ir vamzdynai, kuriais juda vanduo ir garai, sudaro stoties garo-vandens kelią.

Katile vanduo pašildomas iki soties temperatūros, išgaruoja, o iš verdančio katilo vandens susidarę sotieji garai perkaitinami. Iš katilo perkaitintas garas vamzdynais siunčiamas į turbiną, kur jo šiluminė energija paverčiama mechanine energija, perduodama į turbinos veleną. Turbinoje išleidžiami garai patenka į kondensatorių, perduoda šilumą aušinimo vandeniui ir kondensuojasi.

Šiuolaikinėse šiluminėse elektrinėse ir kogeneracinėse elektrinėse, kurių blokų galia ne didesnė kaip 200 MW, naudojamas tarpinis garo perkaitinimas. Šiuo atveju turbiną sudaro dvi dalys: aukšto slėgio dalis ir žemo slėgio dalis. Aukšto slėgio turbinos dalyje išleidžiami garai nukreipiami į tarpinį perkaitintuvą, kur jam tiekiama papildoma šiluma. Toliau garai grįžta į turbiną (į žemo slėgio dalį) ir iš jos patenka į kondensatorių. Tarpinis garų perkaitinimas padidina turbinos bloko efektyvumą ir padidina jo veikimo patikimumą.

Kondensatas kondensato siurbliu išsiurbiamas iš kondensatoriaus ir, praėjęs per žemo slėgio šildytuvus (LPH), patenka į deaeratorių. Čia jis kaitinamas garais iki prisotinimo temperatūros, o iš jo išsiskiria deguonis ir anglies dioksidas, kuris pašalinamas į atmosferą, kad būtų išvengta įrangos korozijos. Deaeruotas vanduo, vadinamas tiekiamu vandeniu, per aukšto slėgio šildytuvus (HPH) pumpuojamas į katilą.

Kondensatas HDPE ir deaeratoriuje, taip pat tiekiamas vanduo HDPE šildomas iš turbinos paimamais garais. Šis šildymo būdas reiškia šilumos grąžinimą (regeneravimą) į ciklą ir vadinamas regeneraciniu šildymu. Jo dėka sumažėja garo srautas į kondensatorių, taigi ir šilumos kiekis, perduodamas aušinimo vandeniui, o tai padidina garo turbinos įrenginio efektyvumą.

Elementų rinkinys, tiekiantis aušinimo vandenį kondensatoriams, vadinamas technine vandens tiekimo sistema. Tai apima: vandens tiekimo šaltinį (upė, rezervuaras, aušinimo bokštas), cirkuliacinį siurblį, įleidimo ir išleidimo vandens vamzdžius. Kondensatoriuje maždaug 55% į turbiną patenkančio garo šilumos perduodama atvėsusiam vandeniui; ši šilumos dalis nepanaudojama elektrai gaminti ir iššvaistoma nenaudingai.

Šie nuostoliai žymiai sumažėja, jei iš turbinos paimamas iš dalies išnaudotas garas ir jo šiluma panaudojama pramonės įmonių technologinėms reikmėms arba vandens šildymui šildymui ir karšto vandens tiekimui. Taigi stotis tampa termofikacine elektrine (CHP), gaminančia kombinuotą elektros ir šiluminės energijos gamybą. Šiluminėse elektrinėse įrengiamos specialios turbinos su garo ištraukimu - vadinamosios kogeneracinės turbinos. Šilumos vartotojui tiekiamas garo kondensatas grįžtamuoju kondensato siurbliu grąžinamas į šiluminę elektrinę.

Šiluminėse elektrinėse atsiranda vidiniai garo ir kondensato nuostoliai dėl nepilno garo-vandens kelio sandarumo, taip pat neatkuriamo garo ir kondensato suvartojimo stoties techninėms reikmėms. Jie sudaro apie 1–1,5 % viso turbinoms sunaudojamo garo.

Šiluminėse elektrinėse taip pat gali atsirasti išorinių garo ir kondensato nuostolių, susijusių su šilumos tiekimu pramoniniams vartotojams. Vidutiniškai jie yra 35–50%. Vidiniai ir išoriniai garo ir kondensato nuostoliai papildomi papildomu vandeniu, iš anksto apdorotu vandens valymo įrenginyje.

Taigi katilo tiekiamas vanduo yra turbinos kondensato ir papildomo vandens mišinys.

Stoties elektros įrenginiuose yra elektros generatorius, ryšių transformatorius, pagrindinė skirstykla, elektros energijos tiekimo sistema nuosaviems elektrinės mechanizmams per pagalbinį transformatorių.

Valdymo sistema renka ir apdoroja informaciją apie technologinio proceso eigą ir įrangos būklę, automatinį ir nuotolinį mechanizmų valdymą bei pagrindinių procesų reguliavimą, automatinę įrenginių apsaugą.

Hidraulinės elektrinės (HE) ir hidroakumuliacinės elektrinės (HAE), naudojančios krintančio vandens energiją

Branduolinės elektrinės (AE), naudojančios branduolinio skilimo energiją

Dyzelinės elektrinės (DES)

Šiluminės elektrinės su dujų turbina (GTU) ir kombinuoto ciklo dujų blokais (CCG)

Saulės elektrinės (SPP)

Vėjo jėgainės (WPP)

Geoterminės elektrinės (GEOTES)

Potvynių ir atoslūgių jėgainės (TPP)

Dažniausiai šiuolaikinėje energetikoje išskiriama tradicinė ir netradicinė energetika.

Tradicinė energija daugiausia skirstoma į elektros ir šiluminę energiją.

Patogiausia energijos rūšis yra elektrinė, kurią galima laikyti civilizacijos pagrindu. Pirminės energijos pavertimas elektros energija vykdomas elektrinėse.

Mūsų šalyje gaminama ir suvartojama didžiulis kiekis elektros. Beveik visiškai jį gamina trys pagrindiniai elektrinių tipai: šiluminės, atominės ir hidroelektrinės.

Maždaug 70% pasaulio elektros pagaminama šiluminėse elektrinėse. Jos skirstomos į kondensacines šilumines elektrines (CHP), gaminančias tik elektros energiją, ir kombinuotas šilumos ir elektros jėgaines (CHP), gaminančias elektros energiją ir šilumą.

Rusijoje šiluminėse elektrinėse pagaminama apie 75% energijos. Šiluminės elektrinės statomos kuro gamybos arba energijos vartojimo srityse. Ant gilių kalnų upių apsimoka statyti hidroelektrines. Todėl didžiausios hidroelektrinės buvo pastatytos ant Sibiro upių. Jenisejus, Angara. Tačiau hidroelektrinių kaskados buvo pastatytos ir ant žemumų upių: Volgos ir Kamos.

Atominės elektrinės statomos vietovėse, kuriose suvartojama daug energijos ir trūksta kitų energijos išteklių (vakarinėje šalies dalyje).

Pagrindinis Rusijos elektrinių tipas yra šiluminės elektrinės (TPP). Šie įrenginiai pagamina apie 67% Rusijos elektros energijos. Jų išdėstymui įtakos turi degalų ir vartotojų veiksniai. Galingiausios elektrinės yra kuro gamybos vietose. Šiluminės elektrinės, naudojančios kaloringą transportuojamą kurą, yra skirtos vartotojams.

1 pav. Scheminė šiluminės elektrinės schema

Scheminė šiluminės elektrinės schema parodyta 1 pav. Verta nepamiršti, kad jo konstrukcijoje gali būti kelios grandinės – aušinimo skystis iš kuro reaktoriaus gali nepatekti tiesiai į turbiną, o atiduoti savo šilumą šilumokaityje kito kontūro aušinimo skysčiui, kuris jau gali tekėti į turbiną. turbiną arba gali perkelti savo energiją į kitą kontūrą. Be to, bet kurioje elektrinėje yra aušinimo atliekų aušinimo sistema, kad aušinimo skysčio temperatūra būtų tokia, kokia reikalinga perdirbimui. Jei šalia elektrinės yra apgyvendinta teritorija, tai pasiekiama naudojant aušinimo atliekų šilumą vandens šildymui namo šildymui ar karšto vandens tiekimui, o jei ne, šilumos perteklius iš atliekų aušinimo skysčio tiesiog išleidžiamas į atmosfera aušinimo bokštuose. Aušinimo bokštai dažniausiai naudojami kaip išmetamųjų garų kondensatorius ne atominėse elektrinėse.

Pagrindinė šiluminės elektrinės įranga – katilas-garo generatorius, turbina, generatorius, garo kondensatorius, cirkuliacinis siurblys.

Garo generatoriaus katile deginant kurą išsiskiria šiluminė energija, kuri paverčiama vandens garų energija. Turbinoje vandens garų energija paverčiama mechanine sukimosi energija. Generatorius mechaninę sukimosi energiją paverčia elektros energija. CHP schema skiriasi tuo, kad, be elektros energijos, ji gamina ir šiluminę energiją, pašalindama dalį garo ir panaudodama į šilumos tinklus tiekiamam vandeniui šildyti.

Yra šiluminės elektrinės su dujų turbinų blokais. Darbinis skystis ir jie yra dujos su oru. Deginant organiniam kurui išsiskiria dujos ir susimaišo su įkaitintu oru. 750-770°C temperatūros dujų ir oro mišinys tiekiamas į turbiną, kuri suka generatorių. TPP su dujų turbinų blokais yra manevringesni, juos lengva užvesti, sustabdyti ir reguliuoti. Tačiau jų galia yra 5–8 kartus mažesnė nei garų.

Elektros gamybos procesą šiluminėse elektrinėse galima suskirstyti į tris ciklus: cheminis – degimo procesas, kurio metu šiluma perduodama garams; mechaninė - garo šiluminė energija paverčiama sukimosi energija; elektrinė – mechaninė energija paverčiama elektros energija.

Bendras šiluminės elektrinės efektyvumas susideda iš ciklų naudingumo koeficiento (η):

Idealaus mechaninio ciklo efektyvumą lemia vadinamasis Carnot ciklas:

čia T 1 ir T 2 yra garo temperatūra garo turbinos įleidimo ir išleidimo angose.

Šiuolaikinėse šiluminėse elektrinėse T 1 =550°C (823°K), T 2 =23°C (296°K).

Praktiškai atsižvelgiant į nuostolius η tes = 36-39%. Dėl visapusiškesnio šiluminės energijos panaudojimo šiluminės elektrinės naudingumo koeficientas = 60-65%.

Atominė elektrinė nuo šiluminės skiriasi tuo, kad katilą pakeičia branduolinis reaktorius. Branduolinės reakcijos šiluma naudojama garui gaminti.

Atominės elektrinės pirminė energija yra vidinė branduolinė energija, kuri branduolio dalijimosi metu išsiskiria didžiulės kinetinės energijos pavidalu, kuri savo ruožtu paverčiama šilumine energija. Įrenginys, kuriame vyksta šios transformacijos, vadinamas reaktoriumi.

Per reaktoriaus šerdį praeina aušinimo skystis, kuris pašalina šilumą (vandenį, inertines dujas ir kt.). Aušinimo skystis perneša šilumą į garų generatorių, atiduodamas ją vandeniui. Susidarę vandens garai patenka į turbiną. Reaktoriaus galia reguliuojama specialiais strypais. Jie įvedami į šerdį ir keičia neutronų srautą, taigi ir branduolinės reakcijos intensyvumą.

Natūralus atominės elektrinės branduolinis kuras yra uranas. Biologinei apsaugai nuo radiacijos naudojamas kelių metrų storio betono sluoksnis.

Deginant 1 kg anglies galima gauti 8 kWh elektros energijos, o sunaudojus 1 kg branduolinio kuro – 23 mln. kWh elektros energijos.

Daugiau nei 2000 metų žmonija naudoja Žemės vandens energiją. Dabar vandens energija naudojama trijų tipų hidroelektrinėse:

• hidroelektrinės (HE);
• potvynių ir atoslūgių jėgainės (TPP), naudojančios jūrų ir vandenynų potvynių ir atoslūgių energiją;
• hidroakumuliacinės elektrinės (BAE), kurios kaupia ir naudoja rezervuarų ir ežerų energiją.

Hidroenergijos ištekliai jėgainės turbinoje paverčiami mechanine energija, kuri generatoriuje paverčiama elektros energija.

Taigi pagrindiniai energijos šaltiniai yra kietasis kuras, nafta, dujos, vanduo, urano branduolių ir kitų radioaktyvių medžiagų skilimo energija.