Clasă: 9

Goluri: pentru a forma înțelegerea studenților despre industria energiei electrice din Rusia ca ramură de avangardă a economiei naționale a țării.

Sarcini:

• Educational: aprofundarea cunoștințelor studenților cu privire la complexul de combustibil și energie al Rusiei; să clarifice conceptele de „putere electrică” și „sistem de putere”; să dea o idee despre rolul și semnificația industriei de energie electrică pentru industrie și populația țării;
• în curs de dezvoltare: dezvoltarea abilităților și abilităților elevilor de a lucra cu o hartă și text; promovează dezvoltarea gândirii analitice și logice;
• Educational: pentru a stimula interesul pentru geografia țării de origine, 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 calculatorși transportatorii - 1 set, o hartă „Electricitatea Rusiei”, atlasele studenților, prezentare ( Anexa 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. Lucrul cu textul prezentării.

Cel mai mari rezerve cărbunele (geologic general) sunt concentrate în: (diapozitivul 3)
A) Bazinul Kuznetsk
B) Bazinul Pechora
C) Bazinul Tunguska
D) Bazinul Donețk

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

Cel mai ieftin cărbune (de 2-3 ori mai ieftin decât cărbunele Kuznetsk) din piscină (diapozitivul 5)
A) Pechora
B) Donețk
C) Kansko-Achinsk

Cea mai mare bază de petrol și gaze din Rusia este (diapozitivul 6)
A) Vestul Siberiei
B) Regiunea Volga
C) 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 rusești este (diapozitivul 8)
A) 140 mii km
B) 150 mii km
B) 170 mii km
D) 120 mii km

În ceea ce privește rezervele de gaze, Rusia ocupă locul mondial (diapozitivul 9)
A) Locul 1
B) locul 2
B) 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). Verificarea reciprocă a lucrărilor 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. Semnificația industriei energiei electrice pentru țară.

Scrieți definiția într-un caiet (diapozitivul 13)

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

Lucrând 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, în timp ce producția este în creștere în prezent.

Consumatori de energie (diapozitivul 14)

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

UES-ul țării în industria energiei electrice unește 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). Diapozitiv pe hartă (diapozitivul 17).

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

Factori pentru amplasarea centralelor 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. Se lucrează pe combustibili tradiționali: cărbune, păcură, gaz, turbă, șisturi petroliere.

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

Factori în localizarea TPP-urilor (diapozitivul 22).

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

Avantajele și dezavantajele TPP (diapozitivul 24).

Cea mai mare centrală termică din țara noastră este termocentrala Surgut (un mic mesaj de la un student este o sarcină anticipată) (diapozitivul 25).

Următorul tip este

Centrale hidroelectrice

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

Locația hidrocentralelor 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).

Cheboksary HPP 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 unei centrale nucleare poate fi văzut în videoclip (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 se va termina inevitabil 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 surse alternative de energie.

1. Energie solara. O fabrică de baterii solare este în construcție în Chuvashia (diapozitivul 37). (38) Panourile solare își găsesc deja o utilizare practică în capitala republicii. În Grădina Botanică Yoshkar-Ola, sera este iluminată și încălzită folosind energia Soarelui (diapozitivul 39).
2. Energie eoliana. Slide-ul (40) prezintă motoarele eoliene și moara de vânt ale muzeului în aer liber din Kozmodemyansk, Republica Mari El. Astfel de mori erau folosite în multe localități ale țării.
3. Energia internă a Pământului. (diapozitivul 41). În ce regiune a țării sunt situate GTPP-urile? (diapozitivul 42).
4. Energia fluxului și refluxului 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 se construiesc centralele nucleare?
5. Ce este un sistem de alimentare?

V. Tema pentru acasă (2 minute).

(diapozitivul 44, 45) Citiți paragraful 23 din manual. Aplicați pe harta de contur: Balakovskaya, Beloyarskaya, Bilibinskaya, Bratkaya, Volzhskaya, Zeiskaya, Kola, Konakovskaya, Kurskaya, Leningradskaya, Obninskaya, Reftinskaya, Smolenskaya, Surgutskaya, Cheboksarskaya. Scrieți problema industriei energiei electrice și încercați să găsiți o soluție la problemă.

Pentru cei care doresc:

• urmăriți ciclul de programe „Energia: cum funcționează”
• myenergy.ru

Notele elevilor.

Mulțumesc pentru lecție!

Literatură.

1. Geografia Rusiei. Populație și economie gradul 9. Manual V.P. Dronov, V. Ya. Rom.
2. Dezvoltarea lecției de geografie „Populația și economia Rusiei” Clasa a 9-a. E.A. Zhizhina.
3. Atlas și hărți de contur la geografie pentru clasa a 9-a.
4. Scoala virtuala Chiril și Metodiu. Lecții de geografie clasa a 9-a.
5. Harta Electricitatea Rusiei Disc multimedia.
6. Prezentare pentru lecția „Ingineria Energiei. Tipuri de centrale electrice”.

Procesul tehnologic de transformare a materiei prime (combustibil) în produs final (electricitate) se reflectă în schemele tehnologice ale centralelor electrice.

Diagrama fluxului de proces a unui TPP pe cărbune este prezentat în Figura 3.4. Este un complex complex de căi și sisteme interconectate: un sistem de pregătire a prafului; alimentare cu combustibil și sistem de aprindere cu combustibil (calea combustibilului); sistem de îndepărtare a cenușii; tractul gaz-aer; un sistem de trasee abur-apă, inclusiv un cazan abur-apă și o unitate de turbină; sistem de pregătire și alimentare cu apă suplimentară pentru a reumple pierderile de apă de alimentare; sistem tehnic de alimentare cu apă pentru răcire cu abur; sistem de instalatii de incalzire a apei din retea; sistem de alimentare electrică, inclusiv un generator sincron, un transformator de creștere, un aparat de comutare de înaltă tensiune etc.

Date mai jos o scurtă descriere a principalele sisteme și căi ale schemei tehnologice a TPP pe exemplul unui TPP pe cărbune.

Orez. 3.3. Diagrama fluxului de proces a unei centrale electrice pe cărbune pulverizat

1. Sistem de preparare a prafului. Calea combustibilului... Livrarea combustibilului solid se face pe calea ferată în vagoane speciale deschise 1 (vezi fig. 3.4). Vagoane de telegondolă cu cărbune sunt cântărite pe cântarul feroviar. Iarna, telegondolele cu cărbune sunt trecute printr-o seră de dezghețare, în care pereții telegondolei sunt încălzite cu aer încălzit. În continuare, vagonul cu gondolă este împins într-un dispozitiv de descărcare - un basculant 2 , în care se rotește în jurul axei longitudinale la un unghi de aproximativ 180 0; cărbunele este evacuat pe grătarele care se suprapun buncărelor de primire. Cărbunele din buncăre este alimentat de alimentatoare către un transportor 4 , prin care intră fie în depozitul de cărbuni 3 , sau prin departamentul de zdrobire 5 în camera cazanului buncărului de cărbune brut 6 , care poate fi livrat și dintr-un depozit de cărbune.

Din instalația de concasare, combustibilul intră în buncărul de cărbune brut 6 , iar de acolo prin alimentatoare până la morile de cărbune pulverizat 7 ... Praful de cărbune este transportat pneumatic printr-un separator 8 si ciclon 9 în coșul de praf de cărbune 10 , iar de acolo alimentatoare 11 furnizate arzatoarelor. Aerul de la ciclon este aspirat de ventilatorul morii 12 și este alimentat în camera de ardere a cazanului 13 .

Întreaga cale de combustibil, împreună cu depozitul de cărbune, aparține sistemului de alimentare cu combustibil, care este întreținut de personalul departamentului de combustibil și transport al TPP.

Cazanele pe cărbune pulverizat trebuie să aibă și un combustibil de pornire, de obicei păcură. Păcurul este livrat în rezervoare de cale ferată, în care este încălzit cu abur înainte de a fi descărcat. Cu ajutorul primei și celei de-a doua pompe de ridicare se alimentează injectoarele de ulei. Combustibilul de pornire poate fi și gaz natural care vine de la conducta de gaz prin punctul de control al gazului până la arzătoarele cu gaz.

La TPP-urile care ard gaz și petrol, economia de combustibil este simplificată semnificativ în comparație cu TPP-urile pe cărbune pulverizat. Depozitarea cărbunelui, departamentul de zdrobire, sistemul de transport, buncărul de cărbune brut și praf, precum și sistemele de colectare și îndepărtare a cenușii devin inutile.

2... Calea aer-gaz. Sistem de îndepărtare a cenușii de zgură. Aerul necesar arderii este furnizat în conducta de aer.

suflante boiler încălzitoare cu abur 14 ... Aerul este preluat de obicei din partea superioară a cazanelor și (cu cazane de abur de mare capacitate) din exteriorul cazanului.

Gazele formate în timpul arderii în camera de ardere, după părăsirea acesteia, trec secvenţial prin conductele de gaz ale centralei cazanului, unde în supraîncălzitor (primar şi secundar, dacă se realizează un ciclu cu supraîncălzire intermediară a aburului) şi economizorul de apă. dați căldură fluidului de lucru, iar încălzitorul de aer - furnizat aerului cazanului cu abur. Apoi în colectoare de cenușă (precipitatoare electrostatice) 15 gazele sunt curățate de cenușa zburătoare și prin coș 17 aspiratoare de fum 16 eliberat în atmosferă.

Zgura și cenușa care cad sub camera de ardere, încălzitorul de aer și colectoarele de cenușă sunt spălate cu apă și alimentate prin canale către pompele de dragare 33 , care le pompează în haldele de cenușă.

3... Canalul abur-apă. Abur supraîncălzit într-un supraîncălzitor de la un cazan de abur 13 prin linii de abur și un sistem de duze către turbină 22 .

Condens din condensator 23 turbinele sunt alimentate de pompe de condens 24 prin încălzitoare regenerative de joasă presiune 18 în dezaerator 20 , în care apa se aduce la fiert; în același timp, este eliberat de gazele agresive O 2 și CO 2 dizolvate în el, ceea ce previne coroziunea pe calea abur-apă. Din dezaerator, apa este furnizată de pompele de alimentare 21 prin încălzitoare presiune ridicata 19 în economizorul cazanului, asigurând preîncălzirea apei și crescând semnificativ eficiența TPP.

Tractul abur-apă al TPP este cel mai complex și responsabil, deoarece acest tract conține cel mai mult temperaturi mari metal și cea mai mare presiune a aburului și a apei.

Pentru a asigura funcționarea tractului abur-apă, este necesar un sistem de preparare și alimentare cu apă suplimentară pentru a completa pierderile de fluid de lucru, precum și un sistem de alimentare tehnică cu apă a TPP pentru alimentarea cu apă de răcire la condensator cu turbină.

4... Sistem suplimentar de preparare și alimentare cu apă. Apa suplimentară se obține ca urmare a epurării chimice a apei brute, efectuată în filtre speciale schimbătoare de ioni pentru purificarea chimică a apei.

Pierderile de abur și de condens din cauza scurgerilor pe calea abur-apă sunt completate în această schemă cu apă demineralizată chimic, care este furnizată din rezervorul de apă demineralizată printr-o pompă de transfer la conducta de condens din spatele condensatorului turbinei.

Dispozitivele pentru tratarea chimică a apei de completare sunt amplasate în atelierul chimic 28 (atelier de tratare chimică a apei).

5... Sistem de racire cu abur. Apa de răcire este furnizată condensatorului de la puțul primitor de alimentare cu apă 26 pompe de circulatie 25 ... Apa de răcire încălzită în condensator este evacuată în puțul de colectare 27 aceeași sursă de apă la o anumită distanță de locul de admisie, suficientă pentru ca apa încălzită să nu se amestece cu admisia.

În multe scheme tehnologice ale centralelor termice, apa de răcire este pompată prin tuburile condensatorului prin pompe de circulație. 25 iar apoi intră în turnul de răcire (turn de răcire), unde, din cauza evaporării, apa este răcită prin aceeași diferență de temperatură cu care a fost încălzită în condensator. Sistemul de alimentare cu apă cu turnuri de răcire este utilizat în principal la centralele de cogenerare. IES folosește un sistem de alimentare cu apă cu iazuri de răcire. La răcirea prin evaporare a apei, vaporii sunt aproximativ egali cu cantitatea de abur care se condensează în condensatoarele turbinei. Prin urmare, este necesară completarea sistemelor de alimentare cu apă, de obicei cu apă din râu.

6. Sistem de instalatii de incalzire a apei in retea. Schemele pot include o unitate de încălzire în rețea mică pentru încălzirea centralei electrice și a satului adiacent. La încălzitoarele de rețea 29 În această unitate, aburul provine de la extracțiile turbinei, condensul este îndepărtat prin conductă 31 ... Apa de la rețea este furnizată încălzitorului și îndepărtată din acesta prin conducte 30 .

7. Sistem de alimentare electrică. Un generator electric rotit de o turbină cu abur generează un curent electric alternativ, care trece printr-un transformator crescător către barele colectoare ale tabloului deschis (OSG) al TPP. Barele colectoare ale sistemului auxiliar sunt, de asemenea, conectate la bornele generatorului printr-un transformator auxiliar. Astfel, consumatorii nevoilor auxiliare ale unității de putere (motoare electrice ale unităților auxiliare - pompe, ventilatoare, mori etc.) sunt alimentați de generatorul unității de putere. Pentru a furniza energie electrică motoarelor electrice, dispozitivelor de iluminat și dispozitivelor centralei electrice, există un tablou electric pentru nevoi auxiliare 32 .

În cazuri speciale (situații de urgență, descărcare de sarcină, pornire și oprire), alimentarea auxiliară este asigurată prin transformatorul de magistrală de distribuție de rezervă. Alimentarea de încredere a motoarelor electrice ale unităților auxiliare asigură fiabilitatea funcționării unităților de putere și a TPP-urilor în ansamblu. Întreruperea alimentării cu energie electrică pentru nevoi proprii duce la defecțiuni și accidente.

Diferența fundamentală între schema tehnologică a unei centrale electrice cu turbină cu gaz (GTU) și cea a unei turbine cu abur este că, într-o instalație cu turbină cu gaz, energia chimică a combustibilului este convertită în energie mecanică într-o unitate - o turbină cu gaz, ca rezultat din care nu este nevoie de un cazan de abur.

Unitatea de turbină cu gaz (Fig. 3.5) constă dintr-o cameră de ardere, o turbină cu gaz GT, un compresor de aer K și un generator electric G. Compresorul K aspiră aer atmosferic, îl comprimă la o medie de 6-10 kg / cm 2 și îl alimentează în camera de ardere a camerei de ardere. Combustibilul (de exemplu, motorină, gaz natural sau industrial) intră și el în camera de ardere și este ars în aer comprimat.

Orez. 3.4. Diagrama de flux simplificată a unei turbine cu gaz

centrale electrice pe combustibil lichid sau gazos: T - combustibil; V -

aer; КС - camera de ardere; GT - turbină cu gaz; K - compresor de aer; G - generator electric

Gazele fierbinți cu o temperatură de 600–800 ° С din camera de ardere intră în turbina cu gaz GT. Trecând prin turbină, ele se extind la presiunea atmosferică și, mișcându-se cu viteză mare între pale, rotesc arborele turbinei. Gazele de evacuare sunt evacuate prin conducta de evacuare în atmosferă. O parte semnificativă din puterea unei turbine cu gaz este cheltuită în rotirea compresorului și a altor dispozitive auxiliare.

Principalele avantaje ale unităților cu turbine cu gaz în comparație cu unitățile cu turbine cu abur sunt:

1) lipsa centralei de cazane și epurare chimică a apei;

2) cerere semnificativ mai mică de apă de răcire, ceea ce face posibilă utilizarea GTU în zone cu resurse de apă limitate;

3) personal de operare semnificativ mai mic;

4) pornire rapidă;

5) costul mai mic al energiei electrice generate.

Diagramele de aranjare ale TPP

TPP-urile după tipul (structura) schemei termice sunt împărțite în bloc și non-bloc.

Cu o schemă bloc Toate echipamentele principale și auxiliare ale centralei nu au legături tehnologice cu echipamentele altei centrale a centralei electrice. În centralele pe combustibili fosili, aburul este furnizat fiecărei turbine numai de la una sau două cazane conectate. O instalație de turbină cu abur, a cărei turbină este alimentată cu abur de la un cazan cu abur, se numește monobloc, în prezența a două cazane pentru o turbină - dublu bloc.

Cu o diagramă non-bloc Aburul TPP de la toate cazanele cu abur intră într-o linie principală comună și numai de acolo este distribuit către turbinele individuale. În unele cazuri, este posibil să direcționați aburul direct de la cazanele cu abur către turbine, totuși, linia comună de conectare este păstrată, astfel încât puteți utiliza întotdeauna aburul de la toate cazanele pentru a alimenta orice turbină. Conductele care transportă apă la cazanele de abur (conductele de alimentare) sunt, de asemenea, reticulate.

TPP-urile bloc sunt mai ieftine decât cele non-bloc, deoarece diagrama conductelor este simplificată și numărul de fitinguri este redus. Este mai ușor să controlați unitățile individuale la o astfel de stație, instalațiile de tip bloc sunt mai ușor de automatizat. În funcționare, munca unui bloc nu afectează blocurile învecinate. La extinderea centralei electrice, unitatea ulterioară poate avea o capacitate diferită și poate funcționa la parametri noi. Acest lucru face posibilă instalarea unor echipamente mai puternice cu parametri mai mari la stația extensibilă, de ex. permite îmbunătățirea echipamentelor și îmbunătățirea indicatorilor tehnico-economici ai centralei electrice. În același timp, procesele de instalare a echipamentelor noi nu afectează funcționarea unităților instalate anterior. Cu toate acestea, pentru funcționarea normală a TPP-urilor bloc, fiabilitatea echipamentelor lor ar trebui să fie mult mai mare decât cea a celor non-bloc. Nu există cazane de abur de rezervă în unități; dacă productivitatea posibilă a cazanului este mai mare decât debitul necesar pentru o anumită turbină, o parte din abur (așa-numita rezervă ascunsă, care este utilizată pe scară largă la TPP-urile non-bloc) nu poate fi transferată aici către o altă unitate. Pentru instalațiile cu turbine cu abur cu supraîncălzire intermediară a aburului, schema bloc este practic singura posibilă, deoarece schema non-bloc a stației în acest caz se va dovedi a fi prea complicată.

În țara noastră, turbinele cu abur din TPP-uri fără extracție controlată a aburului cu o presiune inițială P 0 ≤8,8 MPa si instalatii cu extractii controlate la P 0 ≤12,7 MPa, care funcționează în cicluri fără supraîncălzire intermediară a aburului, sunt construite non-bloc. La presiuni mai mari (la KES la P 0 ≥12,7 MPa, iar la CHPP la P 0 = 23,5 MPa) toate turbinele cu abur funcționează în cicluri cu reîncălzire, iar stațiile cu astfel de instalații sunt construite în unități modulare.

Clădirea principală (cladirea principală) găzduiește echipamentele principale și auxiliare utilizate direct în proces tehnologic centrale electrice. Se numește aranjarea reciprocă a echipamentelor și a structurilor clădirii amenajarea clădirii principale a centralei electrice.

Clădirea principală a unei centrale electrice constă, de obicei, dintr-o cameră de turbine, o cameră de cazane (cu o cameră de buncăr pentru funcționarea cu combustibil solid) sau o cameră de reactoare la o centrală nucleară și o cameră de dezaerator. În sala mașinilor, alături de echipamentele principale (în primul rând turbine), există: pompe de condens, încălzitoare regenerative de joasă și înaltă presiune, unități de pompare de alimentare, evaporatoare, convertoare de abur, încălzitoare de rețea (la CHP), încălzitoare auxiliare și alte tipuri de căldură. schimbătoare.

Într-un climat cald (de exemplu, în Caucaz, Asia Centrală etc.), în absența unor precipitații atmosferice semnificative, furtuni de praf etc. la IES, în special gaze și petrol, se folosesc echipamente deschise. Totodata, peste cazane sunt amenajate magazii, turbinele sunt protejate cu adaposturi usoare; echipamentul auxiliar al turbinei este amplasat într-o cameră de condensare închisă. Capacitatea cubică specifică a clădirii principale a IES cu aspect deschis este redusă la 0,2–0,3 m 3 / kW, ceea ce face construcția IES mai ieftină. Macarale rulante și alte mecanisme de ridicare sunt instalate în incinta centralei electrice pentru instalarea și repararea echipamentelor electrice.

În fig. 3.6. este prezentată schema de amplasare a unității de putere a centralei pe cărbune pulverizat: I - încăpere pentru generatoare de abur; II - camera mașinilor, III - stație de pompare a apei de răcire; 1 - dispozitiv de descărcare; 2 - instalatie de concasare; 3 - economizor de apa si aeroterma; 4 - supraîncălzitoare cu abur; 5 , 6 - camera de ardere; 7 - arzatoare de carbune pulverizat; 8 –Generatorul de abur; 9 - ventilator moara; 10 - buncăr de praf de cărbune; 11 - alimentatoare de praf; 12 - conducte pentru reîncălzirea aburului; 13 - dezaerator; 14 - turbină cu abur; 15 - generator electric; 16 - un transformator electric step-up; 17 - condensator; 18 - conducte de alimentare si evacuare a apei de racire; 19 - pompe de condens; 20 - HDPE regenerativ; 21 - pompe de alimentare; 22 - LDPE regenerativ; 23 - ventilator; 24 - colector de cenusa; 25 - canale de zgura si cenusa; EE- electricitate de înaltă tensiune.

În fig. 3.7 prezintă o diagramă simplificată a unei centrale electrice cu motorină cu o capacitate de 2400 MW, indicând amplasarea doar a echipamentului principal și a unei părți din echipamentul auxiliar, precum și dimensiunile structurilor (m): 1 - camera cazanelor; 2 –Compartiment turbine; 3 - compartiment condensator; 4 - compartiment generator; 5 - departamentul dezaerator; 6 - ventilator; 7 - aeroterme regenerative; 8 - tablou auxiliar (RUSN); 9 - șemineu.

Orez. 3.7. Aspectul clădirii principale a motorinei

centrale electrice cu o capacitate de 2400 MW

Echipamentele principale ale IES (unități de cazan și turbine) sunt amplasate în clădirea principală, cazane și o instalație de pulverizare (la IES-urile care ard, de exemplu, cărbunele sub formă de praf) - în camera cazanelor, unitățile de turbine și a acestora. echipamente auxiliare - în camera turbinelor centralei electrice. La IES este instalat în principal un cazan pe turbină. Cazanul cu turbina și echipamentele lor auxiliare formează o parte separată - monoblocul centralei electrice.

Pentru turbinele cu o capacitate de 150–1200 MW, sunt necesare cazane cu o capacitate de 500–3600 m 3 / h de abur, respectiv. Anterior, centrala raionului de stat folosea două cazane per turbină, adică. blocuri duble . La IES fără supraîncălzire intermediară a aburului cu turbine cu o capacitate de 100 MW sau mai mică, s-a folosit o schemă centralizată nebloc, în care aburul de la cazane este deviat într-o linie comună de abur, iar din acesta este distribuit între turbine.

Dimensiunile clădirii principale depind de capacitatea echipamentului amplasat în ea: lungimea unui bloc este de 30–100 m, lățimea este de 70–100 m. Înălțimea halei de turbine este de aproximativ 30 m, camera cazanelor. este cu 50 m mai mult. Eficiența amenajării clădirii principale este estimată aproximativ prin capacitatea cubică specifică, care este de aproximativ 0,7-0,8 m 3 / kW la o centrală electrică pe cărbune pulverizat. , iar la instalația de motorină - aproximativ 0,6–0,7 m 3 / kW. O parte din echipamentele auxiliare ale camerei cazanelor (aspiratoare de fum, ventilatoare, colectoare de cenușă, cicloane de praf și separatoare de praf ale sistemului de preparare a prafului) sunt adesea instalate în exteriorul clădirii, în aer liber.

IES este construit direct la sursele de alimentare cu apă (râu, lac, mare); de multe ori se creează un rezervor (iaz) lângă IES. Pe teritoriul IES, pe lângă clădirea principală, se află structuri și dispozitive pentru alimentarea tehnică cu apă și tratarea chimică a apei, instalații de combustibil, transformatoare electrice, tablouri de distribuție, laboratoare și ateliere, depozite de materiale, spații de birouri pentru personalul care deservește IES. . Combustibilul este de obicei livrat pe teritoriul IES cu trenul. Cenușa și zgura din camera de ardere și colectoarele de cenușă sunt îndepărtate hidraulic. Pe teritoriul IES sunt amenajate căi ferate și autostrăzi, se construiesc linii de transport electric, teren de inginerie și comunicații subterane. Suprafața teritoriului ocupată de instalațiile IES este, în funcție de capacitatea centralei, tipul de combustibil și alte condiții, 25–70 de hectare. .

Centralele electrice pe cărbune pulverizat pe scară largă din Rusia sunt deservite de personal cu o rată de 1 persoană pentru fiecare 3 MW de capacitate (aproximativ 1000 de persoane la IES cu o capacitate de 3.000 MW); in plus, este nevoie de personal de intretinere.

Capacitatea IES depinde de resursele de apă și combustibil, precum și de cerințele de protecție a mediului: asigurarea curățeniei normale a bazinelor de aer și apă. Emisiile cu produse de ardere a combustibilului sub formă de particule solide în aer în zona de funcționare a IES sunt limitate de instalarea unor colectoare de cenușă perfecte (precipitatoare electrostatice cu o eficiență de aproximativ 99%). Impuritățile rămase, oxizii de sulf și azot, sunt dispersate prin intermediul coșurilor de fum înalte, care sunt construite pentru a îndepărta impuritățile dăunătoare în straturile superioare ale atmosferei. Coșurile de fum de până la 300 m sau mai mult în înălțime sunt construite din beton armat sau cu 3-4 trunchi metalici în interiorul unei carcase de beton armat sau a unui cadru metalic comun.

Controlul unei game largi de echipamente IES este posibil numai pe baza unei automatizări complete a proceselor de producție. Turbinele moderne cu condensare sunt complet automatizate. Centrala termică are control automat asupra proceselor de ardere a combustibilului, alimentarea centralei cu apă, menținerea temperaturii de supraîncălzire a aburului etc. Sunt automatizate și alte procese ale IES: menținerea modurilor de funcționare specificate, pornirea și oprirea unităților, protejarea echipamentelor în caz de condiții anormale și de urgență.

Procesul de conversie a energiei termice în energie electrică este reflectat în diagrame termice simplificate (principale) sau complete.

Schema termică de bază a TPP prezintă principalele fluxuri de purtători de căldură asociate echipamentelor principale și auxiliare în procesele de transformare a căldurii combustibilului ars pentru generarea și furnizarea de energie electrică și căldură către consumatori. În practică, schema termică de bază se reduce la diagrama conductei abur-apă a unui TPP (unitate de putere), ale cărei elemente sunt de obicei reprezentate în imagini convenționale.

O diagramă termică simplificată (principală) a unei centrale termice pe cărbune este prezentată în Fig. 3.1.

Cărbunele este alimentat în buncărul de combustibil 1 , iar de acolo la instalația de zdrobire 2 unde se transformă în praf. Praful de cărbune intră în cuptorul generatorului de abur (cazanul de abur) 3 , care are un sistem de conducte în care circulă apa purificată chimic, numită apă nutritivă. Există apă în cazan

Orez. 3.1. Schema termică simplificată a unei turbine cu abur

centrala termica pe carbune pulverizat si aspect roțile turbinei cu abur

se încălzește, se evaporă, iar aburul saturat rezultat este adus într-un supraîncălzitor la o temperatură de 400-650 ° C și sub o presiune de 3 ... 25 MPa este alimentat printr-o linie de abur la o turbină cu abur. 4 ... Parametrii aburului supraîncălzit T 0 , P 0 (temperatura și presiunea la intrarea turbinei) depind de puterea unităților. La IES, tot aburul este folosit pentru a genera electricitate. La o centrală de cogenerare, o parte a aburului este utilizată complet în turbină pentru a genera energie electrică în generator. 5 si apoi intra in condensator 6 , iar celălalt, având o temperatură și o presiune mai mare, este preluat din treapta intermediară a turbinei și este utilizat pentru alimentarea cu căldură (în Fig. 3.1, linia întreruptă). Pompa de condens 7 prin dezaerator 8 iar apoi cu o pompă de alimentare 9 alimentat la generatorul de abur. Cantitatea de abur extras depinde de nevoile întreprinderilor de energie termică.

Diagrama termică completă (PTS) diferă de cea fundamentală prin faptul că afișează complet echipamente, conducte, supape de închidere, control și protecție. Schema termică completă a unității de putere constă din diagrame ale unităților individuale, inclusiv unitatea de stație generală (rezervoare de condens de rezervă cu pompe de transfer, completarea rețelei de încălzire, încălzirea apei brute etc.). Conductele auxiliare includ conducte de ocolire, de drenaj, de scurgere, auxiliare, conducte de aspirație cu amestec de abur și aer. Denumirile liniilor și fitingurilor PTS sunt următoarele:

3.1.1.1. Scheme termice ale ces

Majoritatea IES-urilor din țara noastră folosesc praf de cărbune drept combustibil. Pentru a genera 1 kW ∙ h de energie electrică, se consumă câteva sute de grame de cărbune. Într-un cazan cu abur, mai mult de 90% din energia eliberată de combustibil este transferată în abur. Într-o turbină, energia cinetică a jeturilor de abur este transferată rotorului (vezi Fig. 3.1). Arborele turbinei este conectat rigid la arborele generatorului. Turbinele moderne cu abur pentru centrale termice sunt mașini de mare viteză (3000 rpm) foarte eficiente, cu o durată de viață lungă.

În prezent, CHE de mare capacitate pe combustibili fosili sunt construite în principal pentru parametri inițiali ridicati ai aburului și presiune finală scăzută (vid profund). Acest lucru face posibilă reducerea consumului de căldură pe unitatea de energie electrică generată, deoarece parametrii inițiali sunt mai mari P 0 și T 0 înaintea turbinei și sub presiunea finală a aburului P cu cât eficiența instalației este mai mare. Prin urmare, aburul care intră în turbină este adus la parametri înalți: temperatură - până la 650 ° С și presiune - până la 25 MPa.

Figura 3.2 prezintă scheme termice simplificate tipice pentru centralele electrice pe combustibili fosili. Conform schemei din figura 3.2, A căldura este furnizată ciclului numai atunci când este generat abur și încălzit la temperatura de supraîncălzire selectată t bandă; conform schemei din figura 3.2, b Odată cu transferul de căldură în aceste condiții, căldura este furnizată aburului după ce s-a lucrat în partea de înaltă presiune a turbinei.

Primul circuit se numește circuit fără reîncălzire, al doilea se numește circuit cu reîncălzire a aburului... După cum se știe din cursul termodinamicii, eficiența termică a celei de-a doua scheme cu aceiași parametri inițiali și finali și alegerea corecta parametrii de reîncălzire sunt mai mari.

Pentru ambele scheme, abur de la un cazan de abur 1 merge la turbină 2 situat pe același arbore cu un generator electric 3 ... Aburul evacuat este condensat în condensator 4 racit de apa de serviciu care circula in tuburi. Condens turbină prin pompă de condens 5 prin încălzitoare regenerative 6 introdus în dezaerator 8 .

Dezaeratorul servește la îndepărtarea gazelor dizolvate în el din apă; în același timp în ea, ca și în încălzitoarele cu regenerare, apa de alimentare este încălzită cu aburul prelevat din extracția turbinei. Dezaerarea apei se efectuează pentru a aduce conținutul de oxigen și dioxid de carbon din ea la valori admisibile și, prin urmare, pentru a reduce rata de coroziune a metalului în canalele de apă și abur. În același timp, dezaeratorul poate fi absent într-o serie de scheme termice ale IES. În acest așa-numit regim de apă cu oxigen neutru, o anumită cantitate de oxigen, peroxid de hidrogen sau aer este furnizată în apa de alimentare; În acest caz, nu este necesar un dezaerator în circuit.

R
este. 3.1. Scheme termice tipice pentru turbina cu abur

unităţi de condensare pe combustibil fosil fără

supraîncălzirea intermediară a aburului ( A) și cu un intermediar

supraîncălzire ( b)

Apă dezaerată cu pompă de alimentare 9 prin încălzitoare 10 furnizate centralei de cazane. Condens de abur de încălzire format în încălzitoare 10 , cade în cascadă în dezaerator 8 , iar condensul aburului de încălzire a încălzitoarelor 6 este alimentat de o pompă de scurgere 7 în linia prin care curge condensul din condensator 4 .

Schemele termice descrise sunt în mare măsură tipice și se modifică nesemnificativ odată cu creșterea puterii unității și a parametrilor inițiali ai aburului.

Deaeratorul și pompa de alimentare împart circuitul de încălzire regenerativă în grupuri HPH (încălzitor de înaltă presiune) și LPH (încălzitor de joasă presiune). Grupul LDPE, de regulă, constă din 2-3 încălzitoare cu drenaj în cascadă până la dezaerator. Dezaeratorul este alimentat cu abur de aceeași extracție ca și HPH din amonte. O astfel de schemă de pornire a unui dezaerator pentru abur este larg răspândită. Deoarece în dezaerator se menține o presiune constantă a aburului, iar presiunea la decolare scade proporțional cu scăderea debitului de abur către turbină, o astfel de schemă creează o rezervă de presiune pentru decolare, care este implementată în HPH din amonte. Grupul HDPE este format din 3-5 încălzitoare regenerative și 2-3 auxiliare. În prezența unei instalații de evaporare (turn de răcire), condensatorul evaporatorului este conectat între LPH.

IES care produc numai energie electrică au o eficiență scăzută (30 - 40%), deoarece o mare cantitate de căldură generată este evacuată în atmosferă prin condensatoare de abur, turnuri de răcire și se pierde cu gazele de ardere și apa de răcire a condensatorului.

TPP este o întreprindere pentru producerea de energie electrică și căldură. La construirea unei centrale electrice, aceștia sunt ghidați de următoarele, ceea ce este mai important: locația sursei de combustibil în apropiere sau locația sursei de consum de energie în apropiere.

Amplasarea TPP-urilor în funcție de sursa de combustibil.

Să ne imaginăm că, de exemplu, avem un mare zăcământ de cărbune. Dacă construim aici o centrală termică, vom reduce costul transportului combustibilului. Având în vedere că componenta de transport în costul combustibilului este destul de mare, are sens să se construiască centrale termice în apropierea locurilor de exploatare. Dar ce vom face cu electricitatea pe care o primim? Ei bine, dacă în apropiere este unde să-l vândă, în zonă este deficit de curent.

Dar ce se întâmplă dacă nu este nevoie de noi capacități electrice? Apoi va trebui să transmitem electricitatea rezultată pe distanțe lungi prin fir. Și pentru a transmite energie electrică pe distanțe lungi fără pierderi mari, aceasta trebuie transmisă prin fire de înaltă tensiune. Dacă nu sunt acolo, atunci va trebui să fie trase. În viitor, liniile electrice vor necesita întreținere. Toate acestea vor necesita și bani.

Plasarea TPP-urilor în funcție de consumator.

Majoritatea noilor TPP-uri din țara noastră sunt situate în imediata apropiere a consumatorului.

Acest lucru se datorează faptului că costul transportului pe distanțe lungi prin liniile electrice consumă beneficiile plasării TPP-urilor în imediata apropiere a sursei de combustibil. În plus, în acest caz, există pierderi mari.

Când amplasați o centrală electrică direct lângă consumator, puteți câștiga chiar dacă construiți un CHP. Puteți citi mai detaliat,. În acest caz, costul căldurii furnizate este redus semnificativ.

Dacă este situat direct lângă consumator, nu este nevoie să construiți linii electrice de înaltă tensiune, o tensiune de 110 kV va fi suficientă.

Din toate cele de mai sus, putem concluziona. Dacă sursa de combustibil este departe, atunci în situația actuală este mai bine să construiți un TPP, totuși, lângă consumator. Un mare beneficiu se obține dacă sursa de combustibil și sursa de consum de energie electrică sunt apropiate una de cealaltă.

Dragi vizitatori! Acum ai ocazia să vezi Rusia.

TINERETUL ȘI SPORTUL UCRAINEI

YU.A... GICHEV

CENTRALELE TERMICE

De multe orib eu

Dnipropetrovsk NMetAU 2011

MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI,

TINERETUL ȘI SPORTUL UCRAINEI

ACADEMIA NAȚIONALĂ DE METALURGICĂ A UCRAINEI

YU.A... GICHEV

CENTRALELE TERMICE

De multe orib eu

Ill. 23. Bibliografie: 4 nume.

Responsabil pentru eliberare, dr. Științe, prof.

Recenzători: Dr. Tech. Științe, prof. (DNUZHT)

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 Diagrama fluxului de proces a unei centrale termice ............................................... .................... 8

1.3 Indicatori tehnici și economici ai TPP-urilor ……………………………… .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-uri ……………………………………… 16

1.5 Caracteristicile centralelor termice industriale ……………… 16

2 CONSTRUCȚIA CIRCUITURILOR TERMICE ALE TPP-urilor .................................................. .. 17

2.1 Concepte generale de circuite termice ……………………………………… 17

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 Supraîncălzirea intermediară a aburului ………………………………………… ..22

2.3.1 Eficiența energetică a reîncălzirii ... 24

2.3.2 Presiune intermediară de supraîncălzire ………………………… 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 încălzirii apei de alimentare regenerativă ... 37

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

2.6.1 Construcția unui circuit termic pe baza turbinei „K” ... ... ... ... ... 39

2.6.2 Construirea unui circuit termic bazat pe turbina „T” .... ……… ..41

REFERINȚE ………………………………………………………………… ... 44

INTRODUCERE

Din mai multe motive, disciplina „Centrale termice” are o importanță deosebită în rândul disciplinelor predate 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”, „Suflante și motoare termice"," Surse de alimentare cu căldură pentru întreprinderile industriale "," Curățarea gazelor "și altele.

În al doilea rând, din punct de vedere practic, centralele termice (TPP) sunt o întreprindere energetică complexă 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 consumatori externi, sisteme de utilizare și neutralizare.emisii nocive.

În al treilea rând, din punct de vedere industrial, TPP-urile sunt întreprinderile dominante producătoare de energie în sectorul energetic intern și străin. Centralele termice reprezintă aproximativ 70% din capacitatea instalată de generare a energiei electrice în Ucraina, iar ținând cont de centralele nucleare, unde sunt implementate și tehnologii 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 energiei termice și include ca subiecte principale: informatii generale despre centrale termice, principii de construire a circuitelor centralelor termice, selecția echipamentelor și calculele circuitelor termice, dispunerea echipamentelor și funcționarea centralelor termice.

Disciplina „Centrale termice” contribuie la sistematizarea cunoștințelor dobândite de studenți, la extinderea orizontului lor profesional și poate fi utilizată la efectuarea lucrărilor semestriale la o serie de alte discipline, precum și la pregătirea lucrărilor de diplomă ale specialiștilor. și lucrări de absolvire ale maeștrilor.

1 INFORMAȚII GENERALE DESPRE CENTRALELE TERMICE

1.1 Definirea și clasificarea centralelor electrice

Centrală electrică- o companie 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 energia 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;

· Centrale 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 (PTU);

2) centrale cu turbine cu gaz (GTU);

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 TPP-urilor.

III. În funcție de tipul de surse de energie furnizate unui consumator extern, centralele electrice cu turbine cu abur sunt împărțite în:

1) centrale electrice în condensare (IES) care alimentează consumatorul extern exclusiv cu energie electrică;

2) centrale termice combinate (CHP), care alimentează consumatorul extern atât cu energie termică, cât și cu energie electrică.

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

1) centralele raionale, care sunt concepute pentru a furniza energie electrică tuturor consumatorilor din raion;

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/W): 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 lungimea 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, TPP-urile turbinelor cu abur sunt împărțite 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 capacitate, centralele cu turbine cu abur sunt împărțite în:

1) centrale electrice de putere redusă: putere totală instalată până la 100 MW cu o capacitate unitară a turbinegeneratoarelor instalate până la 25 MW;

2) putere medie: puterea totală instalată până la 1000 MW cu capacitatea unitară a turbinegeneratoarelor instalate până la 200 MW;

3) putere mare: putere totală instalată peste 1000 MW cu o capacitate unitară a turbinegeneratoarelor instalate de peste 200 MW.

VIII. În funcție de metoda de conectare a generatoarelor de abur la turbina generatoare, 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 generatoarele cu turbină (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 (nebloc).

2) bloc TPP-uri, în care fiecare dintre generatoarele de abur instalate este conectat la un generator cu turbină bine definit (vezi Figura 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, necesită mai puține cheltuieli de capital, este mai ușor de operat și creează condiții pentru automatizarea completă a unității cu turbine cu abur a centralei electrice. Schema bloc reduce numărul de conducte și volumele de producție ale stației pentru amplasarea echipamentelor. Când se utilizează supraîncălzirea intermediară a aburului, utilizarea schemelor bloc este obligatorie, deoarece în caz contrar nu este posibil să se controleze debitul de abur furnizat de la turbină pentru supraîncălzire.

1.2 Schema tehnologică a unei centrale termice

Schema tehnologică prezintă principalele părți ale centralei electrice, interconectarea acestora și, în consecință, arată succesiunea operațiunilor tehnologice de la momentul livrării combustibilului la stație până la furnizarea de energie electrică a consumatorului.

Ca exemplu, Figura 1.4 prezintă diagrama fluxului de proces a unei centrale electrice cu turbină cu abur pe 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. g - productivitatea generatorului de abur; Ds. n. - consum conditionat de abur pentru nevoile proprii ale statiei; Дт - consumul de abur pentru turbină; Evir - cantitatea de energie electrică generată; Esn - consumul de energie electrică pentru nevoile proprii ale stației; Eotp - 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 unui 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 cărbune brut, centrale de concasare, buncăre de cărbune măcinat, macarale, transportoare);

2 - sistem de preparare a prafului (mori de cărbune, ventilatoare mici, coșuri de praf de cărbune, alimentatoare);

3 - suflante pentru alimentarea cu aer pentru arderea combustibilului;

4 - generator de aburi;

5 - curatarea gazelor;

6 - aspirator de fum;

7 - șemineu;

8 - pompa de draga pentru transportul amestecului de hidrocenusa si zgura;

9 - furnizarea amestecului de hidrocenusa si zgura pentru utilizare.

În general, calea combustibil-gaz-aer include : economie de combustibil, sistem de pregătire a prafului, echipamente de tiraj, conducte de gaze din cazan și sistem de îndepărtare a cenușii și zgurii.

II … Tractul abur-apă, care include:

10 - turbină cu abur;

11 - condensator turbina cu abur;

12 - pompa de circulatie a sistemului de alimentare cu apa circulanta pentru racirea condensatorului;

13 - dispozitiv de racire a sistemului de circulatie;

14 - furnizarea de apă suplimentară pentru compensarea pierderilor de apă în sistemul de circulație;

15 - alimentarea cu apă brută pentru prepararea apei tratate chimic, care compensează pierderile de condens la stație;

16 - tratarea chimică a apei;

17 - pompa de tratare chimica a apei care furnizeaza apa tratata chimic suplimentar 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 apă de înaltă presiune;

23 - pompe de drenaj pentru evacuarea condensului de abur de incalzire din schimbatorul de caldura;

24 - extracția regenerativă a aburului;

25 - un supraîncălzitor intermediar.

În general, traseul abur-apă include: parte abur-apă a cazanului, turbină, unitate de condens, sisteme pentru prepararea apei circulante de răcire și a apei purificate chimic suplimentar, un sistem de încălzire regenerativă a apei de alimentare și dezaerare a apei de alimentare.

III … Partea electrică, care include:

26 - generator electric;

27 - un transformator pentru energie electrică furnizată unui consumator extern;

28 - bare ale tabloului deschis al centralei electrice;

29 - un transformator pentru energie electrică pentru nevoile auxiliare ale centralei electrice;

30 - bare colectoare ale tabloului de distribuție pentru putere auxiliară.

Astfel, partea electrică include: generator electric, transformatoare și bare de comutație.

1.3 Indicatori tehnico-economici ai TPP

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

1.3.1 Indicatori energetici

Principalii indicatori energetici ai TPP-urilor includ: c.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 instalației.

Pe baza rezultatelor exploatării efective a centralei electrice, eficiența este determinat de rapoartele:

; (1.1)

; (1.2)

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

unde ηcote, ηturb - eficiență magazine de cazane și turbine;

ηт. p. - c. p. fluxul de căldură, care ține cont de pierderea de căldură de către purtătorii de căldură din interiorul stației din cauza transferului de căldură către mediu inconjurator prin pereții conductei și scurgeri de lichid de răcire, ηт. p. = 0,98 ... 0,99 (cf. 0,985);

esn - ponderea energiei electrice consumate pentru nevoile proprii ale centralei electrice (acționare electrică în sistemul de preparare a combustibilului, antrenare a echipamentului de tiraj al atelierului de cazane, acționare a pompelor etc.), esn = ESN / Evir = 0,05 ... 0,10 (cf. 0,075);

qсн - ponderea consumului de căldură pentru nevoi auxiliare (tratarea chimică a apei, dezaerarea apei de alimentare, funcționarea ejectoarelor de abur, asigurarea vidului în condensator etc.), qсн = 0,01 ... 0,02 (cf. 0,015).

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

K. p.d. un atelier de turbine poate fi gândit ca o eficiență electrică absolută. generator cu turbina:

ηturb = ηt. r = ηt ηoi ηm, (1,5)

unde ηt este randamentul termic. ciclu unității turbinei cu abur (raportul dintre căldura utilizată și căldura furnizată), ηt = 0,42 ... 0,46 (cf. 0,44);

ηoi - randamentul relativ intern turbină (ține cont de pierderile din interiorul turbinei datorate frecării cu aburului, fluxurilor transversale, 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 propriu-zis, ηen = 0,98 ... 0,99 (cf. 0,985).

Luând în considerare produsul (1.5), expresia (1.4) pentru eficiență centralele nete iau forma:

ηсnet = ηпг · ηt · ηoi · ηm · ηtp · (1 - eсн) · (1 - qсн); (1,6)

iar după înlocuirea valorilor medii vor fi:

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

În general, pentru o centrală, randamentul este netul variază în intervalul: 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 рн - coeficientul standard de eficiență al investițiilor de capital, anul-1.

Valoarea inversă a lui ph oferă perioada de rambursare a investiției, de exemplu, la ph = 0,12 an-1, perioada de rambursare va fi:

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

1.3.3 Indicatori de performanță

Indicatorii de performanță evaluează calitatea funcționării unei centrale electrice și includ, în special:

1) factor de personal (număr de personal de întreținere la 1 MW din capacitatea instalată a centralei), W (persoană / 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 capacităţii instalate

4) disponibilitatea echipamentelor și rata de utilizare tehnică a echipamentelor

; (1.18)

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

Factorul de utilizare a echipamentelor pentru TPP-uri 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 (furnizare neîntreruptă a energiei electrice în conformitate cu cerințele consumatorilor și programul de dispecerizare a sarcinilor electrice);

· Manevrabilitate (abilitatea de a crește sau îndepărta rapid sarcina, precum și de a porni sau opri unitățile);

· Eficiență termică (eficiență maximă și consum specific minim de combustibil în diferite moduri de funcționare ale stației);

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

Cerințe economice sunt reduse la costul minim al energiei electrice, cu condiția ca toate cerințele tehnice să fie îndeplinite.

1.5 Caracteristicile centralelor termice industriale

Printre principalele caracteristici ale centralelor termice industriale trebuie evidențiate:

1) comunicare bidirecțională a centralei cu principalele magazine tehnologice (centrala asigură sarcina electrică pentru magazinele tehnologice și, în funcție de necesitate, modifică alimentarea cu energie electrică, iar magazinele în unele cazuri sunt surse de VER termice și combustibile, care sunt utilizate la centralele electrice);

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

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

4) prevalența centralelor combinate termice și electrice (CHP) în numărul de centrale industriale;

5) capacitate relativ mică a TPP-urilor industriale:

70 ... 80%, ≤ 100 MW.

TPP-urile industriale asigură 15 ... 20% din producția totală de energie electrică.

2 CONSTRUCȚIA CIRCUITURILOR TERMICE ALE TPP

2.1 Concepte generale de circuite termice

Diagramele termice se referă la traseele abur-apă ale centralelor electrice și arată :

1) aranjament reciproc echipamentele principale și auxiliare ale stației;

2) conectarea tehnologică a echipamentelor prin liniile conductei de transportatori de căldură.

Circuitele termice pot fi împărțite în 2 tipuri:

1) fundamentale;

2) desfășurat.

Pe 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 lichidelor de răcire în diferite elemente ale circuitului;

2) alege echipamentul;

3) dezvoltarea circuitelor termice detaliate.

Diagrame 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.

Construcția circuitelor termice este precedată de soluționarea următoarelor probleme:

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

2) determinarea capacităților electrice și termice ale stației în ansamblu și capacitățile unităților (unităților) individuale ale acesteia;

3) selectați parametrii inițiali și finali ai aburului;

4) determinarea necesității supraîncălzirii intermediare a aburului;

5) alegeți tipurile de generatoare de abur și turbine;

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

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

Dezvoltarea circuitelor termice este influențată în principal de 3 factori:

1) valoarea parametrilor inițiali și finali ai aburului într-o instalație de turbină 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 izolare a turbinei.

2.2.1 Presiunea inițială a aburului

Presiunea inițială a vaporilor afectează eficiența. centralele electrice și, în primul rând, prin randamentul termic. ciclul unei turbine cu abur, care în determinarea randamentului centrala electrică are o valoare minimă (ηt = 0,42 ... 0,46):

Pentru a determina randamentul termic poate fi utilizat este- diagrama vaporilor de apă (vezi fig. 2.1):

(2.2)

unde Mai sus este scăderea de căldură adiabatică a aburului (pentru un ciclu ideal);

qpod - cantitatea de căldură furnizată ciclului;

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

i2 „este entalpia condensatului aburului evacuat în turbină (i2” = cpt2).

Figura 2.1 - La determinarea randamentului termic.

Rezultatele calculului folosind formula (2.2) dau următoarele valori ale eficienței:

ηt, fracții unitare

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 vaporilor, valoarea eficienței crește. Împreună cu asta, o creștere a presiunii are o serie de consecințe negative:

1) cu o creștere a 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 etanșările de capăt ale turbinei;

3) creșterea consumului de metal pentru echipamente și a costului instalației cu turbine cu abur.

A exclude impact negativ odata cu cresterea presiunii, trebuie crescuta si puterea turbinei, ceea ce asigura :

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

2) reduce deformarea relativă a aburului prin etanșările 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 existente în străinătate, este prezentat în Figura 2.2 (raportul optim este indicat prin umbrire).

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

2.2.2 Temperatura inițială a aburului

Odată cu creșterea presiunii inițiale a aburului, umiditatea aburului la ieșirea din turbină crește, ceea ce este ilustrat de graficele de pe diagrama iS (vezi Fig. 2.3).

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

x2< x2" < x2"" (y = 1 – x)

y2> y2 "> y2" "

Figura 2.3 - Natura modificării umidității finale a aburului cu creșterea presiunii inițiale a aburului.

Prezența umidității în abur crește pierderile prin frecare și scade randamentul relativ intern. 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 (y2add) depinde de lungimea palelor (ll); De exemplu:

ll ≤ 750 ... 1000 mm y2dop ≤ 8 ... 10%

ll ≤ 600 mm y2dop ≤ 13%

Pentru a reduce conținutul de umiditate al aburului, este necesară creșterea temperaturii acestuia împreună cu o creștere a presiunii aburului, care este ilustrată în Figura 2.4.

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

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

y2< y2" < y2""

Figura 2.4 - Natura modificării umidității finale a 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 temperatura limită tpr ≤ 450 ... 500 ° С);

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

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).

Odată cu trecerea de la o clasă de oțel la alta, costul echipamentelor crește brusc.

Clasa de oțel

Cost relativ

În această etapă, din punct de vedere economic, se recomandă utilizarea oțelului perlitic cu o temperatură de funcționare tp ≤ 540 ° C (565 ° C). Oțelurile din clasa martensitic-feritică și austenitică duc la o creștere bruscă a costului echipamentelor.

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