Clasă: 9

Goluri: pentru a forma înțelegerea studenților despre industria rusă de energie electrică ca ramură de avangardă a economiei naționale a țării.

Sarcini:

• educational: aprofundarea cunoștințelor studenților despre complexul de combustibil și energie din Rusia; explicați conceptele de „industrie electrică” și „sistem energetic”; dați o idee despre rolul și importanța industriei de energie electrică pentru industrie și populația țării;
• Educational: să dezvolte la elevi abilitățile și abilitățile de lucru cu hartă și text; promovează dezvoltarea gândirii analitice și logice;
• Educational: să cultive interesul pentru geografia țării natale, economia și ecologia acesteia.

Tip de lecție: combinate.

Ajutoare de formare tehnică și suport material: Computer inclus - 1 set, Videoproiector - 1 buc., Tablă interactivă - 1 buc., Programe de calculator și media - 1 set, Harta „Industria energiei electrice a Rusiei”, atlase studențești, prezentare ( Atasamentul 1) fotografii ale diferitelor centrale electrice, diagrame, video.

Aparatul terminologic: centrala electrica, centrala termica, centrala hidroelectrica, centrala nucleara, surse alternative de energie, sistem energetic.

Timp: 45 de minute.

În timpul orelor

I. Moment organizatoric (1 min.)

II. Sondaj pentru teme (8 min.)

Test. Lucrați cu textul prezentării.

Cele mai mari rezerve de cărbune (geologice generale) sunt concentrate în: (diapozitivul 3)
A) Bazinul Kuznetsk
B) Bazinul Pechora
B) Bazinul Tunguska
D) Bazinul Doneţului

Primul loc în Rusia în ceea ce privește rezervele de cărbune este ocupat de bazin (diapozitivul 4)
A) Kuznețki
B) Pechorsky
B) Iakut de Sud

Cel mai ieftin cărbune (de 2-3 ori mai ieftin decât Kuznetsk) din piscină (diapozitivul 5)
A) Pechorsky
B) Donețk
B) Kansk-Achinsk

Cea mai mare bază de petrol și gaze din Rusia este (diapozitivul 6)
A) Vestul Siberiei
B) regiunea Volga
B) Marea Barents

Pe teritoriul Rusiei există (diapozitivul 7)
A) 26 de rafinării
B) 22 de rafinării
C) 30 de rafinării
D) 40 de rafinării

Lungimea totală a conductelor de gaz din Rusia este (diapozitivul 8)
A) 140 mii km
B) 150 mii km
C) 170 mii km
D) 120 mii km

În ceea ce privește rezervele de gaze, Rusia se află pe locul mondial (diapozitivul 9)
A) Locul 1
B) locul 2
C) locul 3

Desenați o diagramă „Compoziția complexului de combustibil și energie”

Lucrul cu text (elevii primesc cartonașe cu text, identifică erorile din acesta și le corectează). Raspunsuri: 1) B; 2) A; 3) B; 4) A; 5) A; 6) B; 7) A. (diapozitivul 10). Evaluarea de către colegi a muncii în perechi. Anexa 2

III. Învățarea unui subiect nou (diapozitivul 12) (30 min.)

Plan.

1. Importanța industriei energiei electrice pentru țară.
2. Surse alternative de energie.

1. Importanța industriei de energie electrică pentru țară.

Scrieți definiția într-un caiet (diapozitivul 13)

Electricitatea este o industrie care produce energie electrică la centralele electrice și o transmite la distanță prin liniile electrice.

Lucrați cu materialul statistic din tabelul manualului (p. 125) „Dinamica producției de energie electrică în Rusia în ultimii 20 de ani”. Există o scădere a producției la sfârșitul anilor 1990, o creștere a producției în prezent.

Consumatori de energie (diapozitivul 14)

Principala cerință este fiabilitatea sursei de alimentare. Pentru a face acest lucru, ei încearcă să conecteze toate centralele electrice cu linii electrice (TL), astfel încât o defecțiune bruscă a uneia dintre ele să poată fi compensată de către alții. Așa se formează Sistemul Energetic Unificat (UES) al țării (diapozitivul 15).

UES-ul țării în industria energiei electrice combină producția, transportul și distribuția energiei electrice între consumatori. În sistemul de alimentare, fiecare centrală are posibilitatea de a alege cel mai economic mod de funcționare. UES din Rusia reunește peste 700 de centrale electrice mari, în care este concentrată mai mult de 84% din capacitatea tuturor centralelor din țară (diapozitivul 16). Hartă cu diapozitive (diapozitivul 17).

Producția de energie electrică la stații de diferite tipuri este prezentată în diagramă (diapozitivul 18).

Factori de amplasare pentru centrale electrice de diferite tipuri: (diapozitivul 19).

Fiecare dintre centralele electrice are propriile sale caracteristici. Să le luăm în considerare.

Tipuri de centrale electrice:

2. TPP- termica. Aceștia funcționează cu combustibili tradiționali: cărbune, păcură, gaz, turbă, șisturi petroliere.

Eficiență -30-70% (diapozitivul 20, 21).

Factorii de localizare a TPP (diapozitivul 22).

CHP este un tip de centrale termice (diapozitivul 23).

Avantajele și dezavantajele centralelor termice (diapozitivul 24).

Cel mai mare TPP din țara noastră este Surgut TPP (mic mesaj de la un student – ​​înainte de program) (diapozitivul 25).

Următorul tip este

centrale hidroelectrice

3. HPP– hidraulice. Utilizați eficiența apei în cădere sau în mișcare - 80% (diapozitivul 26).

Locația centralei hidroelectrice este determinată de harta „Resurse hidroenergetice ale Rusiei” (diapozitivul 27).

Pe cele mai mari râuri au fost construite cascade de hidrocentrale (diapozitivul 28).

Avantajele și dezavantajele centralelor hidroelectrice (diapozitivul 29).

Cea mai mare centrală hidroelectrică din Rusia este Sayano-Shushenskaya (6,4 MW), unde a avut loc un dezastru provocat de om în 2009 (diapozitivul 30).

ȘTE Cheboksary este cea mai apropiată de Republica Mari El (diapozitivul 31).

Centrale nucleare.

4. CNE- centrale nucleare. Ei folosesc energia fisiunii nucleare.

• Eficiență -30-35% (diapozitivul 32).

Principiul de funcționare al centralei nucleare poate fi vizionat în clipul video (diapozitivul 33) ( Anexa 3 , Anexa 4). Vedem locația centralei nucleare pe hartă (diapozitivul 34).

Avantajele și dezavantajele centralelor nucleare (diapozitivul 35).

Tipurile considerate de centrale electrice funcționează pe arderea combustibilului mineral, care inevitabil se va termina după o anumită perioadă de timp. Sursele alternative de energie vor fi necesare pentru a satisface nevoile viitoare de energie electrică.

5. Surse alternative de energie

Centrale electrice alternative (diapozitivul 36). Luați în considerare tipurile de forme alternative de energie.

1. energie solara. În Chuvashia se construiește o fabrică de baterii solare (diapozitivul 37). (38) Panourile solare sunt deja utilizate în practică în capitala republicii. În Grădina Botanică din Yoshkar-Ola, sera este iluminată și încălzită cu ajutorul energiei solare (diapozitivul 39).
2. Energie eoliana. Diapozitivul (40) prezintă motoare eoliene și o moară de vânt a muzeului în aer liber din Kozmodemyansk, Republica Mari El. Astfel de mori au fost folosite în multe așezări ale țării.
3. Energia internă a Pământului. (diapozitivul 41). În ce regiune a țării sunt situate GTPP-urile? (diapozitivul 42).
4. Energia mareelor ​​este utilizată la TPP Kislogubskaya (diapozitivul 43)

IV. Reflecție (4 min.)

Ce lucruri noi ai învățat pentru tine?

1. Ce tip de centrale electrice predomină în Rusia?
2. Care este diferența dintre centrale și stații?
3. Unde este cel mai bun loc pentru a construi o centrală hidroelectrică?
4. Unde sunt construite centralele nucleare?
5. Ce este un sistem energetic?

V. Tema pentru acasă (2 min).

(diapozitivul 44, 45) Citiți paragraful 23 din manual. Pune pe harta conturului: Balakovo, Beloyarskaya, Bilibinskaya, Bratkaya, Volzhskaya, Zeyskaya, Kola, Konakovskaya, Kursk, Leningrad, Obninskaya, Reftinskaya, Smolenskaya, Surgutskaya, Cheboksaryskaya. Scrieți problemele industriei energiei electrice și încercați să găsiți o soluție la problemă.

Pentru cei care doresc:

• Urmărește serialul „Energia: cum funcționează”
• myenergy.com

Notele elevilor.

Mulțumesc pentru lecție!

Literatură.

1. Geografia Rusiei. Populație și economie Clasa 9. Manual V.P. Dronov, V.Ya. Rom.
2. Evoluții ale lecției de geografie „Populația și economia Rusiei” Clasa a 9-a. E.A. Zhizina.
3. Atlas și hărți de contur în geografie pentru clasa a 9-a.
4. Școala virtuală a lui Chiril și Metodiu. Lecții de geografie clasa a 9-a.
5. Hartă Industria energetică a Rusiei Disc multimedia.
6. Prezentare pentru lecția „Industria energetică. Tipuri de centrale electrice”.

Schema tehnologică a unei centrale termice reflectă compoziția și interconectarea sistemelor sale tehnologice, succesiunea generală a proceselor care au loc în acestea. Pe fig. 11 prezintă o diagramă schematică a unei centrale termice în condensare cu combustibil solid.

Compoziția centralei termice include: o economie de combustibil și un sistem de preparare a combustibilului pentru ardere; centrala de cazane- o combinație de cazan și echipament auxiliar (constă din centrala în sine, un dispozitiv de ardere, un supraîncălzitor, un economizor de apă, un încălzitor de aer, un cadru, zidărie, fitinguri, echipamente auxiliare pentru cazan și conducte); instalație cu turbine- un set de turbine si echipamente auxiliare; stații de tratare a apei și a condensului; sistem tehnic de alimentare cu apă, sistem de îndepărtare a cenușii și zgurii; Inginerie Electrică; sistem de control al echipamentelor de putere.

Economia de combustibil include dispozitive de primire și descărcare, mecanisme de transport, depozite de combustibil pentru combustibili solizi și lichizi și dispozitive pentru prepararea preliminară a combustibilului (concasoare de cărbune). Instalațiile pentru păcură includ și pompe pentru pomparea păcurului și încălzitoare.

Pregătirea combustibilului solid pentru ardere constă în măcinarea și uscarea acestuia într-o instalație de pulverizare, iar prepararea păcurului constă în încălzirea acestuia, curățarea lui de impuritățile mecanice, iar uneori în tratarea lui cu aditivi speciali. Prepararea combustibilului gazos se reduce în principal la reglarea presiunii gazului înainte ca acesta să intre în cazan.

Aerul necesar arderii combustibilului este furnizat cazanului prin suflante. Produse de ardere a combustibilului - gazele de ardere sunt aspirate de aspiratoarele de fum și îndepărtate prin coșuri în atmosferă. Combinația de canale (conducte de aer și conducte de gaz) și diferite elemente ale echipamentelor prin care trec aerul și gazele de ardere formează gaze.

calea aerului a unei centrale termice. Aspiratoarele de fum, coșul de fum și suflantele incluse în acesta sunt instalație de tiraj.În zona de ardere a combustibilului, impuritățile incombustibile (minerale) incluse în compoziția sa suferă transformări fizice și chimice și sunt parțial îndepărtate din cazan sub formă de zgură, iar o parte semnificativă din ele sunt transportate de gazele de ardere. sub formă de particule fine de cenușă. Pentru a proteja aerul atmosferic de emisiile de cenușă, colectoarele de cenușă sunt instalate în fața aspiratoarelor de fum (pentru a preveni uzura cenușii).

Zgura și cenușa prinsă sunt de obicei îndepărtate hidraulic în afara teritoriului centralei electrice la haldele de cenușă. Când ardeți păcură și gaze, colectoarele de cenușă nu sunt instalate.

Când combustibilul este ars, energia legată chimic este transformată în energie termică, se formează produse de ardere, care pe suprafețele de încălzire ale cazanului degajă căldură apei și aburului format din aceasta.

Se formează totalitatea echipamentelor, elementele sale individuale, conductele prin care se deplasează apa și aburul calea aburului de apă a staţiei.

În cazan, apa este încălzită la temperatura de saturație, se evaporă, iar aburul saturat format din apa clocotită (boiler) este supraîncălzit. Apoi, aburul supraîncălzit este trimis prin conducte către turbină, unde energia sa termică este transformată în energie mecanică transmisă arborelui turbinei. Aburul evacuat în turbină intră în condensator, degajă căldură apei de răcire și condensează.

Din condensator, aburul transformat în apă este pompat de pompa de condens și, după ce trece prin încălzitoarele de joasă presiune (LPH), intră în dezaerator. Aici, apa este încălzită cu abur la temperatura de saturație, în timp ce oxigenul și alte gaze sunt îndepărtate în atmosferă pentru a preveni coroziunea echipamentului. De la dezaerator a sunat apa nutritive , este pompat prin încălzitoarele de înaltă presiune (HPH) de către o pompă de alimentare și alimentat în cazan.

Condensul din HDPE și dezaerator, precum și apa de alimentare din HPH, sunt încălzite cu aburul preluat din turbină. Această metodă de încălzire înseamnă întoarcerea (regenerarea) căldurii în ciclu și se numește încălzire regenerativă. Datorită acesteia, fluxul de abur în condensator este redus și, în consecință, cantitatea de căldură transferată în apa de răcire, ceea ce duce la o creștere a eficienței instalației cu turbine cu abur.

Se numește setul de elemente care asigură condensatoarelor cu apă de răcire sistem tehnic de alimentare cu apă. Include o sursă de alimentare cu apă (râu, rezervor, turn de răcire - turn de răcire), o pompă de circulație, conducte de admisie și de evacuare. În condensator, aproximativ 55% din căldura aburului care intră în turbină este transferată în apa de răcire; această parte a căldurii nu este folosită pentru a genera electricitate și este irosită inutil.

Aceste pierderi vor fi reduse semnificativ dacă din turbină se preia abur parțial epuizat și căldura acestuia este utilizată pentru nevoile tehnologice ale întreprinderilor industriale sau pentru încălzirea apei pentru încălzire. Astfel, stația devine o centrală combinată de căldură și energie (CHP), care asigură generarea combinată de energie electrică și termică. La CHPP se instalează turbine speciale cu extracție de abur – așa-numitele turbine de cogenerare. Condensul aburului dat consumatorului de căldură este furnizat centralei de cogenerare printr-o pompă de condens de retur.

Centralele CHP pot avea pierderi externe de abur și condens asociate cu degajarea de căldură către consumatorii industriali. În medie, acestea sunt de 35 - 50%. Pierderile interne și externe de abur și condens sunt completate cu apă de completare pretratată în stația de tratare a apei.

TPP-urile sunt pierderi interne de condens și abur, din cauza etanșeității incomplete a căii apă-abur, precum și a consumului irecuperabil de abur și condens pentru nevoile tehnice ale stației. Ele reprezintă o mică parte din debitul total de abur pentru turbine (aproximativ 1 - 1,5%).

În acest fel, apa de alimentare a cazanului este un amestec de condens de turbină și apă de completare.

Dotările electrice ale stației includ un generator electric, un transformator de comunicații, un tablou principal, un sistem de alimentare cu energie pentru mecanismele proprii ale centralei printr-un transformator auxiliar.

Sistemul de control al echipamentelor electrice de la centralele termice colectează și prelucrează informații despre progresul procesului tehnologic și starea echipamentelor, controlul automat și de la distanță al mecanismelor și reglarea proceselor de bază, protecția automată a echipamentelor.

Întrebări de securitate pentru capitolul 3

1. Ce tipuri de centrale electrice cunoașteți?

2. Care este diferența dintre centralele termice și nucleare?

3. Ce metode de conversie a energiei termice în energie mecanică cunoașteți?

4. Care este diferența dintre o centrală de cazane și o instalație de turbine?

5. Dați definițiile unei instalații de tiraj și ale unui traseu apă-abur al stației.

6. Ce este apa de alimentare a cazanului?

7. Ce este un sistem tehnic de alimentare cu apă?

8. Care este diferența dintre pierderile externe și pierderile interne de condens și abur?

PREPARAREA APEI

TINERETUL ȘI SPORTUL UCRAINEI

YU.DAR. GICHEV

CENTRALELE TERMICE

Castb eu

Dnepropetrovsk NMetAU 2011

MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI,

TINERETUL ȘI SPORTUL UCRAINEI

ACADEMIA NAȚIONALĂ DE METALURGICĂ DIN UCRAINA

YU.DAR. GICHEV

CENTRALELE TERMICE

Castb eu

Ill 23. Bibliografie: 4 nume.

Responsabil pentru lansare, Dr. tech. științe, prof.

Recenzători: , Dr. tech. științe, prof. (DNURT)

Cand. tehnologie. Științe, Conf. univ. (NMetAU)

© National Metalurgical

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 centralei termice……………8

1.3 Indicatori tehnico-economici ai TPP……………………………….11

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

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

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

1.4 Cerințe pentru TPP………………………………………16

1.5 Caracteristicile centralelor termice industriale…………16

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

2.1 Concepte generale de circuite termice……………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………….

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 Reîncălzirea aburului………………………………………..22

2.3.1 Eficiența energetică a reîncălzirii...24

2.3.2 Presiunea de reîncălzire…………………………26

2.3.3 Implementarea tehnică a reîncălzirii……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 a apei de alimentare regenerativă..37

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

2.6.1 Construirea unei scheme termice pe baza turbinei „K”…………...39

2.6.2 Construirea unei scheme termice bazată pe turbina „T”….………..41

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

INTRODUCERE

Disciplina „Centrale termice” din mai multe motive are o importanță deosebită în rândul disciplinelor citite pentru specialitatea 8 (7). - ingineria energiei termice.

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

În al doilea rând, din punct de vedere practic, centralele termice (TPP) sunt o întreprindere energetică integrată 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 consumatorii externi, sisteme de utilizare și neutralizare a emisiilor nocive.

În al treilea rând, din punct de vedere industrial, centralele termice sunt întreprinderile dominante producătoare de energie în sectoarele energetice interne și externe. Centralele termice reprezintă aproximativ 70% din capacitatea instalată generatoare de energie electrică în Ucraina, iar ținând cont de centralele nucleare, unde sunt implementate și tehnologiile 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 ca teme principale include: informații generale despre centralele termice, principiile de construire a circuitelor termice ale centralelor electrice, selecția echipamentelor și calculele circuitelor termice, amenajarea echipamentelor și funcționarea centralelor termice.

Disciplina „Centrale termice” contribuie la sistematizarea cunoștințelor dobândite de studenți, la extinderea orizontului profesional al acestora și poate fi utilizată în cursuri la o serie de alte discipline, precum și la pregătirea lucrărilor de diplomă ale specialiștilor și de master. teze.

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 se obține prin transformarea combustibililor hidrocarburi (cărbune, gaze naturale, păcură, VER combustibile și altele);

2) centrale nucleare (CNE), în care electricitatea se obține prin transformarea energiei atomice în combustibil nuclear;

3) centrale hidroelectrice (CHP), în care energia electrică se obține 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;

· centralele mareomotrice 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 (GTP);

3) centrale electrice cu ciclu combinat (CGE);

4) centrale electrice pe 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 purtători de energie furnizați unui consumator extern, centralele electrice cu turbine cu abur sunt împărțite în:

1) centralele electrice în condensare (CPP), care furnizează numai energie electrică unui consumator extern;

2) centrale termice și electrice combinate (CHP) care alimentează consumatorii externi atât cu energie termică, cât și cu energie electrică.

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

1) centrale electrice regionale, care sunt concepute pentru a furniza energie electrică tuturor consumatorilor din regiune;

2) centralele industriale, care fac parte din întreprinderile industriale și sunt concepute pentru a furniza 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 h/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 h/an, până la 20% din durata anului.

Această opțiune de clasificare poate fi ilustrată prin 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 înaltă: 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 capacitate: putere totală instalată până la 100 MW cu o capacitate 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: puterea totală instalată este de 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) TPP-uri centralizate (non-bloc), în care aburul de la toate cazanele intră într-o conductă centrală de abur și apoi este distribuit între turbogeneratoare (vezi Fig. 1.2);

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

Figura 1.2 - Schema schematică a unui TPP centralizat (non-bloc).

2) centrale termice bloc, în care fiecare dintre generatoarele de abur instalate este conectat la un turbogenerator bine definit (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 unui bloc TPP

Spre deosebire de schema bloc non-bloc a unui TPP, aceasta necesită mai puține costuri de capital, este mai ușor de operat și creează condiții pentru automatizarea completă a unei centrale cu turbine cu abur a unei centrale 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 posibilă controlul fluxului de abur eliberat din turbină pentru supraîncălzire.

1.2 Schema tehnologică a centralei termice

Schema tehnologică descrie principalele părți ale centralei electrice, relația lor și, în consecință, arată succesiunea operațiunilor tehnologice din momentul în care combustibilul este livrat la stație până la furnizarea de energie electrică către consumator.

Ca exemplu, Figura 1.4 prezintă o diagramă de flux de proces pentru o centrală electrică cu turbină cu abur cu cărbune pulverizat. Acest tip de TPP predomină în rândul centralelor termice de bază care operează în Ucraina și în străinătate.

Soare - consum de combustibil la statie; Dp. d. este performanța generatorului de abur; Ds. n. – consum condiționat de abur pentru nevoile proprii ale stației; Dt - debitul de abur către turbină; Evyr - cantitatea de energie electrică generată; Esn - consumul de energie electrică pentru nevoile proprii ale stației; Eop - cantitatea de energie electrică furnizată unui consumator extern.

Figura 1.4 - Un exemplu de schemă tehnologică a unei centrale electrice pe cărbune pulverizat cu turbină cu abur

Se obișnuiește să se împartă schema tehnologică a TPP în trei părți, care sunt marcate cu linii punctate în Figura 1.4:

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

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

2 – sistem de pulverizare (mori de cărbune, ventilatoare fine, buncăre 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 baguer pentru transportul amestecului de hidrocenusa si zgura;

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

În general, calea combustibil-gaz-aer include : economie de combustibil, sistem de pregătire a prafului, mijloace de suflare a tirajului, coșuri cazanului și sistem de îndepărtare a cenușii și zgurii.

II … Calea Steam, 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 inversare;

14 - furnizarea de apă suplimentară, compensând pierderile de apă în sistemul de circulație;

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

16 - tratarea chimică a apei;

17 – pompă de tratare chimică a apei care furnizează apă suplimentară tratată chimic fluxului de condensat 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 înaltă presiune;

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

24 – extractii regenerative de abur;

25 - Supraîncălzitor intermediar.

În general, traseul abur-apă include: parte abur-apă a cazanului, turbină, unitate de condens, sisteme pentru prepararea apei de răcire în circulație și a apei suplimentare tratate chimic, 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 unui consumator extern;

28 - bare colectoare ale tabloului deschis al centralei electrice;

29 – transformator pentru energie electrică de nevoi proprii ale centralei electrice;

30 - bare ale dispozitivului de distribuire a energiei electrice de nevoi proprii.

Astfel, partea electrică include: generator de energie, transformatoare și bare de distribuție.

1.3 Indicatori tehnico-economici ai TPP

Indicatorii tehnici și economici ai TPP-urilor sunt împărțiți în 3 grupe: energetice, economice și, respectiv, operaționale, care, respectiv, sunt concepute pentru a evalua nivelul tehnic, eficiența și calitatea funcționării centralei.

1.3.1 Performanța energetică

Principalii indicatori energetici ai TPP-urilor includ: k.p.d. centrale electrice (), consum specific de căldură (), consum specific de combustibil pentru producerea de energie electrică ().

Acești indicatori se numesc indicatori ai eficienței termice a stației.

În funcție de rezultatele funcționării efective a centralei electrice, eficiența este determinată de relațiile:

; (1.1)

; (1.2)

La proiectarea unei centrale electrice și pentru analiza funcționării acesteia, eficiență sunt determinate de produse care ţin cont de eficienţă. elemente individuale ale stației:

unde ηkot, ηturbo – eficiență magazine de cazane și turbine;

ηt. p. - k.p.d. fluxul de căldură, care ține cont de pierderile de căldură de către purtătorii de căldură din interiorul stației ca urmare a transferului de căldură către mediu prin pereții conductei și a scurgerilor de agent de căldură, ηt. n. = 0,98 ... 0,99 (cf. 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/Evyr = 0,05…0,10 (cf. 0,075);

qsn este 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.), qsn = 0,01…0,02 (cf. 0,015).

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

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

ηturb = ηt. g. = ηt ηoi ηm, (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 este randamentul relativ intern. turbine (ținând cont de pierderile din interiorul turbinei datorate frecării cu aburului, revărsărilor, ventilației), ηoi = 0,76…0,92 (cf. 0,84);

ηm - randamentul electromecanic, care ia în considerare pierderile în transferul energiei mecanice de la turbină la generator și pierderile în generatorul electric în sine, ηeng = 0,98 ... 0,99 (cf. 0,985).

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

ηsnet = ηpg ηt ηoi ηm ηtp (1 – esn) (1 – qsn); (1,6)

iar după înlocuire valorile medii vor fi:

ηsnet = 0,92 0,44 0,84 0,985 0,985 (1 - 0,075) (1 - 0,015) = 0,3;

În general, pentru o centrală electrică, randamentul modificări nete în: ηsnet = 0,28…0,38.

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

, (1.7)

unde Qfuel este căldura primită din arderea combustibilului .

; (1.8)

unde rn este coeficientul normativ de eficienta a investitiilor de capital, anul-1.

Valoarea reciprocă a pH-ului oferă perioada de rambursare, de exemplu, la pH = 0,12 an-1, perioada de rambursare va fi:

Aceste costuri sunt folosite pentru a selecta cea mai economică opțiune pentru construirea unei noi sau reconstrucția unei centrale electrice existente.

1.3.3 Performanță

Indicatorii de performanță evaluează calitatea funcționării centralei electrice și includ în special:

1) factor de personal (număr de personal de service la 1 MW de putere instalată a centralei), 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) factorul de disponibilitate a echipamentului și factorul de utilizare tehnică a echipamentului

; (1.18)

Factorii de pregătire a echipamentului pentru magazinele de cazane și turbine sunt: ​​Kgotkot = 0,96…0,97, Kgotturb = 0,97…0,98.

Coeficientul de utilizare a echipamentelor pentru centrale termice este: KispTES = 0,85 ... 0,90.

1.4 Cerințe pentru TPP

Cerințele pentru TPP-uri sunt împărțite în 2 grupuri: tehnice si economice.

Cerințele tehnice includ:

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

Manevrabilitate (capacitatea de a crește sau elimina rapid sarcina, precum și de a porni sau opri unitățile);

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

· respectarea mediului (emisii nocive minime în mediu și care nu depășesc emisiile admise în diferite moduri de funcționare ale centralei).

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 magazine tehnologice (centrala asigură sarcina electrică a magazinelor tehnologice și, în funcție de necesitate, modifică alimentarea cu energie electrică, iar magazinele în unele cazuri sunt surse de SRE termice și combustibile care sunt utilizate la centralele electrice);

2) comunitatea unui număr de sisteme de centrale electrice și magazine tehnologice ale întreprinderii (alimentare cu combustibil, alimentare cu apă, facilități de transport, bază de reparații, ceea ce reduce costul construirii unei stații);

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

4) predominanța centralelor termice (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 SCHEMELOR TERMICE ALE TPP

2.1 Concepte generale ale schemelor termice

Schemele termice se referă la căile abur-apă ale centralelor electrice și arată :

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

2) racordarea tehnologică a echipamentului prin liniile conductei de transportatori de căldură.

Schemele termice pot fi împărțite în 2 tipuri:

1) fundamentale;

2) desfășurat.

În diagramele schematice echipamentul este prezentat în măsura necesară pentru calculul circuitului termic și analiza rezultatelor calculului.

Pe baza diagramei schematice, sunt rezolvate următoarele sarcini:

1) determinați debitele și parametrii purtătorilor de căldură în diferite elemente ale circuitului;

2) alege echipamentul;

3) elaborați scheme termice detaliate.

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

Pe baza schemelor detaliate, sunt rezolvate următoarele sarcini:

1) amplasarea reciprocă a echipamentelor în proiectarea centralelor electrice;

2) executarea desenelor de lucru în timpul proiectării;

3) funcţionarea staţiilor.

Construirea schemelor termice este precedată de rezolvarea următoarelor întrebări:

1) alegerea tipului de instalație, care se realizează pe baza tipului și a numărului de sarcini energetice așteptate, adică IES sau CHP;

2) determina puterea electrică și termică a stației în ansamblu și puterea blocurilor sale individuale (agregate);

3) alegeți parametrii inițiali și finali ai aburului;

4) determina necesitatea supraincalzirii intermediare a aburului;

5) alegeți tipurile de generatoare de abur și turbine;

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

7) combinați principalele soluții tehnice conform schemei termice (capacitatea unităților, parametrii de abur, tipul turbinelor) cu o serie de probleme auxiliare: prepararea apei suplimentare tratate chimic, dezaerarea apei, utilizarea apei de purjare a generatorului de abur, antrenare a pompelor de alimentare si altele.

Dezvoltarea schemelor termice este influențată în principal de 3 factori:

1) valoarea parametrilor inițiali și finali ai aburului în instalația de turbine 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 în amonte de supapa 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 Nad este pierderea adiabatică de căldură a aburului (pentru un ciclu ideal);

qsubv - cantitatea de căldură furnizată ciclului;

i1, i2 – entalpia de abur înainte și după turbină;

i2" este entalpia condensului aburului evacuat în turbină (i2" = cpt2).

Figura 2.1 - La definirea randamentului termic.

Rezultatele calculului prin 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, creșterea presiunii are o serie de consecințe negative:

1) odată cu creșterea presiunii, volumul de abur scade, aria de curgere a căii de curgere a turbinei și lungimea palelor scad și, în consecință, debitele de abur cresc, 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 instalației cu turbine cu abur.

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

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

2) reduce deformarea 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 în exploatare în străinătate, este prezentat în Figura 2.2 (raportul optim este marcat cu hașurare).

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

2.2.2 Temperatura inițială a aburului

Odată cu creșterea presiunii inițiale a aburului, crește conținutul de umiditate al aburului la ieșirea turbinei, ceea ce este ilustrat prin grafice pe diagrama iS (vezi Fig. 2.3).

P1 > P1" > P1"" (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, reduce eficiența relativă internă. și provoacă eroziunea prin picurare a palelor și a altor elemente ale traseului de curgere a turbinei, ceea ce duce la distrugerea acestora.

Umiditatea maximă admisă a aburului (y2dop) depinde de lungimea palelor (ll); de exemplu:

ll ≤ 750…1000 mm y2perm ≤ 8…10%

ll ≤ 600 mm y2adm ≤ 13%

Pentru a reduce umiditatea aburului, împreună cu o creștere a presiunii aburului, temperatura acestuia trebuie crescută, ceea ce este ilustrat 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) oțeluri carbon și mangan (cu temperatură limită tpr ≤ 450…500°С);

2) oțeluri crom-molibden și crom-molibden-vanadiu din clasa perlitei (tpr ≤ 570…585°С);

3) oțeluri cu conținut ridicat de crom din clasa martensită-feritică (tpr ≤ 600…630°С);

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

Când treceți de la o clasă de oțel la alta, costul echipamentelor crește dramatic.

Clasa de oțel

Cost relativ

În această etapă, din punct de vedere economic, este oportun să se utilizeze oțel perlitic cu o temperatură de lucru tr ≤ 540°C (565°C). Oțelurile martensit-feritice și austenitice duc la o creștere bruscă a costurilor echipamentelor.

Trebuie remarcată și influența temperaturii inițiale a aburului asupra eficienței termice. ciclul turbinei cu abur. O creștere a temperaturii aburului duce la o creștere a eficienței termice:

1 - generator electric; 2 - turbină cu abur; 3 - panou de control; 4 - dezaerator; 5 și 6 - buncăre; 7 - separator; 8 - ciclon; 9 - cazan; 10 – suprafata de incalzire (schimbator de caldura); 11 - coș de fum; 12 - camera de zdrobire; 13 - depozitarea combustibilului de rezervă; 14 - vagon; 15 - dispozitiv de descărcare; 16 - transportor; 17 - aspirator de fum; 18 - canal; 19 - colector de cenușă; 20 - ventilator; 21 - focar; 22 - moara; 23 - statie de pompare; 24 - sursa de apa; 25 - pompa de circulatie; 26 – încălzitor regenerativ de înaltă presiune; 27 - pompa de alimentare; 28 - condensator; 29 - instalarea epurării chimice a apei; 30 - transformator step-up; 31 – încălzitor regenerativ de joasă presiune; 32 - pompa de condens.

Diagrama de mai jos prezintă compoziția principalului echipament al unei centrale termice și interconectarea sistemelor acesteia. Conform acestei scheme, este posibilă urmărirea secvenței generale a proceselor tehnologice care au loc la TPP-uri.

Denumiri pe diagrama TPP:

1. Economie de combustibil;
2. prepararea combustibilului;
3. supraîncălzitor intermediar;
4. parte a presiunii înalte (CHVD sau CVP);
5. piesa de joasa presiune (LPH sau LPC);
6. generator electric;
7. transformator auxiliar;
8. transformator de comunicații;
9. aparatul de comutare principal;
10. pompa de condens;
11. pompă de circulație;
12. sursa de alimentare cu apă (de exemplu, un râu);
13. (PND);
14. stație de tratare a apei (VPU);
15. consumator de energie termica;
16. pompa de condens invers;
17. dezaerator;
18. pompe de alimentare;
19. (PVD);
20. îndepărtarea zgurii și a cenușii;
21. haldă de cenușă;
22. evacuator de fum (DS);
23. șemineu;
24. ventilatoare (DV);
25. colector de cenușă.

Descrierea schemei tehnologice a TPP:

Rezumând toate cele de mai sus, obținem compoziția unei centrale termice:

• economie de combustibil și sistem de preparare a combustibilului;
• centrală de cazane: o combinație a cazanului în sine și a echipamentelor auxiliare;
• instalație de turbine: turbină cu abur și echipamentele sale auxiliare;
• stație de tratare a apei și epurare a condensului;
• sistem tehnic de alimentare cu apă;
• sistem de îndepărtare a cenușii și zgurii (pentru centrale termice care funcționează pe combustibil solid);
• echipamente electrice și sistem de control al echipamentelor electrice.

Economia de combustibil, în funcție de tipul de combustibil utilizat în stație, include un dispozitiv de primire și descărcare, mecanisme de transport, depozite de combustibil pentru combustibili solizi și lichizi și dispozitive de pregătire preliminară a combustibilului (instalații de concasare a cărbunelui). Compoziția economiei de păcură include și pompe pentru pomparea păcurului, încălzitoare de păcură, filtre.

Prepararea combustibilului solid pentru ardere constă în măcinarea și uscarea acestuia într-o instalație de pulverizare, iar prepararea păcurului constă în încălzirea acestuia, curățarea lui de impuritățile mecanice și, uneori, tratarea lui cu aditivi speciali. Totul este mai ușor cu combustibilul pe gaz. Prepararea combustibilului gazos se reduce în principal la reglarea presiunii gazului în fața arzătoarelor cazanului.

Aerul necesar arderii combustibilului este furnizat în spațiul de ardere al cazanului prin ventilatoare (DV). Produsele arderii combustibilului - gazele de ardere - sunt aspirate de aspiratoarele de fum (DS) și evacuate prin coșuri în atmosferă. Combinația de canale (conducte de aer și conducte de gaz) și diverse elemente ale echipamentelor prin care trec aerul și gazele de ardere formează calea gaz-aer a unei centrale termice (centrală de încălzire). Aspiratoarele de fum, un coș de fum și ventilatoare incluse în compoziția sa alcătuiesc o instalație de tiraj. În zona de ardere a combustibilului, impuritățile incombustibile (minerale) incluse în compoziția sa suferă transformări chimice și fizice și sunt parțial îndepărtate din cazan sub formă de zgură, iar o parte semnificativă a acestora este realizată de gazele de ardere în formă de particule fine de cenușă. Pentru a proteja aerul atmosferic de emisiile de cenușă, colectoarele de cenușă sunt instalate în fața aspiratoarelor de fum (pentru a preveni uzura cenușii).

Zgura și cenușa prinsă sunt de obicei îndepărtate hidraulic în haldele de cenușă.

Când ardeți păcură și gaze, colectoarele de cenușă nu sunt instalate.

Când combustibilul este ars, energia legată chimic este transformată în căldură. Ca urmare, se formează produse de ardere, care pe suprafețele de încălzire ale cazanului degajă căldură apei și aburului format din aceasta.

Setul de echipamente, elementele sale individuale, conductele prin care se deplasează apa și aburul, formează traseul abur-apă a stației.

În cazan, apa este încălzită la temperatura de saturație, se evaporă, iar aburul saturat format din apa fierbinte din cazan este supraîncălzit. Din cazan, aburul supraîncălzit este trimis prin conducte către turbină, unde energia sa termică este transformată în energie mecanică transmisă arborelui turbinei. Aburul evacuat în turbină intră în condensator, degajă căldură apei de răcire și condensează.

La centralele termice moderne și centralele termice cu unități cu o capacitate unitară de 200 MW și mai mult, se utilizează reîncălzirea aburului. În acest caz, turbina are două părți: o parte de înaltă presiune și una de joasă presiune. Aburul evacuat în secțiunea de înaltă presiune a turbinei este trimis la un supraîncălzitor intermediar, unde îi este furnizată suplimentar căldură. În continuare, aburul revine în turbină (în partea de joasă presiune) și din aceasta intră în condensator. Supraîncălzirea intermediară cu abur crește eficiența instalației cu turbine și crește fiabilitatea funcționării acesteia.

Condensul este pompat din condensator de o pompă de condens și, după ce trece prin încălzitoarele de joasă presiune (LPH), intră în dezaerator. Aici este încălzit cu abur la temperatura sa de saturație, în timp ce oxigenul și dioxidul de carbon sunt eliberați din el și îndepărtați în atmosferă pentru a preveni coroziunea echipamentului. Apa dezaerată, numită apă de alimentare, este pompată prin încălzitoare de înaltă presiune (HPH) către cazan.

Condensul din HDPE și dezaerator, precum și apa de alimentare din HPH, sunt încălzite cu aburul preluat din turbină. Această metodă de încălzire înseamnă întoarcerea (regenerarea) căldurii în ciclu și se numește încălzire regenerativă. Datorită acesteia, fluxul de abur în condensator este redus și, în consecință, cantitatea de căldură transferată în apa de răcire, ceea ce duce la o creștere a eficienței instalației cu turbine cu abur.

Setul de elemente care furnizează condensatoarelor apă de răcire se numește sistem de alimentare cu apă de serviciu. Include: o sursă de alimentare cu apă (un râu, un rezervor, un turn de răcire - un turn de răcire), o pompă de circulație, conducte de admisie și de evacuare. În condensator, aproximativ 55% din căldura aburului care intră în turbină este transferată în apa răcită; această parte a căldurii nu este folosită pentru a genera electricitate și este risipită.

Aceste pierderi sunt semnificativ reduse dacă din turbină este preluat abur parțial epuizat și căldura acestuia este utilizată pentru nevoile tehnologice ale întreprinderilor industriale sau pentru încălzirea apei pentru încălzire și alimentare cu apă caldă. Astfel, stația devine o centrală combinată de căldură și energie (CHP), care asigură generarea combinată de energie electrică și termică. La CHPP se instalează turbine speciale cu extracție a aburului - așa-numitele turbine de cogenerare. Condensul aburului dat consumatorului de căldură este returnat la instalația de cogenerare printr-o pompă de condens de retur.

La TPP se produc pierderi interne de abur și condens din cauza etanșeității incomplete a căii abur-apă, precum și consum nereturnabil de abur și condens pentru nevoile tehnice ale stației. Ele reprezintă aproximativ 1 - 1,5% din debitul total de abur către turbine.

La CET, pot exista pierderi externe de abur și condens asociate cu furnizarea de căldură către consumatorii industriali. În medie, acestea sunt de 35 - 50%. Pierderile interne și externe de abur și condens sunt completate cu apă de completare pretratată în stația de tratare a apei.

Astfel, apa de alimentare a cazanului este un amestec de condens de turbină și apă de completare.

Dotările electrice ale stației includ un generator electric, un transformator de comunicații, un tablou principal, un sistem de alimentare cu energie pentru mecanismele proprii ale centralei printr-un transformator auxiliar.

Sistemul de control colectează și prelucrează informații despre cursul procesului tehnologic și starea echipamentului, controlul automat și de la distanță al mecanismelor și reglarea principalelor procese, protecția automată a echipamentelor.

Centrale hidraulice (HPP) și depozitare prin pompare (PSPP) care utilizează energia apei în cădere

Centrale nucleare (CNP) care utilizează energia fisiunii nucleare

Centrale diesel (DPP)

Centrale termice cu turbină cu gaz (GTU) și centrale cu ciclu combinat (CCGT)

Centrale solare (SPP)

Centrale eoliene (WPP)

Centrale geotermale (GEOTES)

Centrale mareomotrice (TPP)

Cel mai adesea în energia modernă se disting energia tradițională și cea netradițională.

Sectorul energetic tradițional este împărțit în principal în industria energiei electrice și industria energiei termice.

Cel mai convenabil tip de energie este electrică, care poate fi considerată baza civilizației. Transformarea energiei primare în energie electrică se realizează la centralele electrice.

Țara noastră produce și consumă o cantitate imensă de energie electrică. Este produs aproape în întregime de cele trei tipuri principale de centrale electrice: centrale termice, nucleare și hidroelectrice.

Aproximativ 70% din electricitatea mondială este generată de centrale termice. Acestea sunt împărțite în centrale termice în condensare (CPP), care produc numai energie electrică, și centrale termice combinate (CHP), care produc energie electrică și căldură.

În Rusia, aproximativ 75% din energie este produsă de centrale termice. TPP-urile sunt construite în zonele de extracție a combustibilului sau în zonele de consum de energie. Este avantajoasă să construiești centrale hidroelectrice pe râurile de munte cu curgere maximă. Prin urmare, cele mai mari centrale hidroelectrice sunt construite pe râurile siberiene. Yenisei, Angara. Dar pe râurile plate s-au construit și cascade de hidrocentrale: Volga, Kama.

Centralele nucleare sunt construite în zonele în care se consumă multă energie, iar alte resurse energetice nu sunt suficiente (în partea de vest a țării).

Principalul tip de centrale electrice din Rusia sunt termice (TPP). Aceste instalații generează aproximativ 67% din energia electrică a Rusiei. Amplasarea lor este influențată de factorii de combustibil și de consum. Cele mai puternice centrale electrice sunt situate în locurile de extragere a combustibilului. TPP-urile care utilizează combustibil transportabil cu conținut ridicat de calorii sunt orientate spre consumator.

Fig.1. Schema schematică a unei centrale termice

Schema schematică a unei centrale termice este prezentată în Fig.1. Trebuie avut în vedere faptul că în proiectarea sa pot fi prevăzute mai multe circuite - lichidul de răcire din reactorul de combustibil poate să nu ajungă imediat la turbină, dar să renunțe la căldura sa din schimbătorul de căldură la lichidul de răcire al următorului circuit, care poate deja intră în turbină sau poate transfera în continuare energia acesteia către următorul contur. De asemenea, în orice centrală electrică este prevăzut un sistem de răcire a lichidului de răcire uzat pentru a aduce temperatura lichidului de răcire la valoarea necesară pentru reciclare. Dacă există o așezare în apropierea centralei electrice, atunci acest lucru se realizează prin utilizarea căldurii vehiculului de căldură reziduală pentru a încălzi apa pentru încălzirea caselor sau apă caldă, iar dacă nu, atunci căldura în exces a vehiculului de căldură reziduală este pur și simplu descărcată în atmosfera din turnurile de răcire. Turnurile de răcire servesc cel mai adesea drept condensator al aburului uzat la centralele nenucleare.

Echipamentul principal al TPP este un boiler-generator de abur, o turbină, un generator, un condensator de abur, o pompă de circulație.

În cazanul generatorului de abur, atunci când combustibilul este ars, este eliberată energie termică, care este transformată în energie de vapori de apă. În turbină, energia vaporilor de apă este transformată în energie mecanică de rotație. Generatorul transformă energia mecanică de rotație în energie electrică. Schema CHP este diferită prin faptul că, pe lângă energia electrică, generează și căldură prin eliminarea unei părți a aburului și încălzirea apei furnizate rețelei de căldură cu aceasta.

Există centrale termice cu turbine cu gaz. Fluidul de lucru și ele - gaz cu aer. Gazul este eliberat în timpul arderii combustibilului organic și este amestecat cu aerul încălzit. Amestecul gaz-aer la 750-770°C este alimentat în turbină, care rotește generatorul. Centralele termice cu turbine cu gaz sunt mai manevrabile, ușor de pornit, oprit și reglat. Dar puterea lor este de 5-8 ori mai mică decât cele cu abur.

Procesul de generare a energiei electrice la centralele termice poate fi împărțit în trei cicluri: chimic - procesul de ardere, în urma căruia căldura este transferată în abur; mecanic - energia termică a aburului este transformată în energie de rotație; electric - energia mecanică este transformată în energie electrică.

Eficiența globală a unui TPP constă din produsul randamentului (η) al ciclurilor:

Eficiența unui ciclu mecanic ideal este determinată de așa-numitul ciclu Carnot:

unde T 1 si T 2 - temperatura aburului la intrarea si iesirea turbinei cu abur.

La centralele termice moderne T 1 =550°C (823°K), T 2 =23°C (296°K).

Ținând cont practic de pierderi η TES = 36-39%. Datorită utilizării mai complete a energiei termice, randamentul CHP = 60-65%.

O centrală nucleară diferă de o centrală termică prin faptul că cazanul este înlocuit cu un reactor nuclear. Căldura reacției nucleare este folosită pentru a produce abur.

Energia primară la centralele nucleare este energia nucleară internă, care este eliberată în timpul fisiunii nucleare sub formă de energie cinetică colosală, care, la rândul ei, este transformată în căldură. Instalația în care au loc aceste transformări se numește reactor.

Prin miezul reactorului trece un lichid de răcire, care servește la îndepărtarea căldurii (apă, gaze inerte etc.). Lichidul de răcire transportă căldura în generatorul de abur, dând-o apei. Vaporii de apă rezultați intră în turbină. Puterea reactorului este controlată cu tije speciale. Ele sunt introduse în miez și modifică fluxul de neutroni și, prin urmare, intensitatea reacției nucleare.

Combustibilul nuclear natural al unei centrale nucleare este uraniul. Pentru protecția biologică împotriva radiațiilor se folosește un strat de beton gros de câțiva metri.

La arderea a 1 kg de cărbune se pot obține 8 kWh de energie electrică, iar cu un consum de 1 kg de combustibil nuclear se generează 23 de milioane de kWh de energie electrică.

De mai bine de 2000 de ani, omenirea folosește energia apei Pământului. Acum energia apei este utilizată în trei tipuri de hidrocentrale (HPP):

• centrale hidraulice (HPP);
• centralele mareomotrice (TPP) care utilizează energia mareelor ​​mărilor și oceanelor;
• stații de pompare-stocare (PSPP) care acumulează și utilizează energia rezervoarelor și a lacurilor.

Resursele hidroenergetice din turbina centralei sunt transformate în energie mecanică, care este transformată în energie electrică în generator.

Astfel, principalele surse de energie sunt combustibilul solid, petrolul, gazul, apa, energia dezintegrarii nucleelor ​​de uraniu și alte substanțe radioactive.