Psu te dekodiranje. Kombinovane gasne turbine (CCGT): dizajn i princip rada. Čak i jednostavne gasne turbine će biti efikasnije u smislu efikasnosti

Elektrane sa kombinovanim ciklusom su kombinacija parnih i gasnih turbina. Ova kombinacija omogućava smanjenje gubitaka otpadne toplote gasnih turbina ili toplote izduvnih gasova iz parnih kotlova, čime se obezbeđuje povećanje efikasnosti gasnih turbina sa kombinovanim ciklusom (CCGT) u poređenju sa pojedinačnim parnim turbinama i gasnoturbinskim postrojenjima.

Trenutno se razlikuju dvije vrste postrojenja s kombiniranim ciklusom:

a) sa kotlovima visokog pritiska i sa ispuštanjem izduvnih gasova turbine u komoru za sagorevanje konvencionalnog kotla;

b) korišćenjem toplote izduvnih gasova turbine u kotlu.

Šematski dijagrami ova dva tipa CCGT-a prikazani su na Sl. 2.7 i 2.8.

Na sl. 2.7 prikazuje shematski dijagram CCGT jedinice sa visokotlačnim parnim kotlom (HPG) 1 , koja se snabdijeva vodom i gorivom, kao u konvencionalnoj termo stanici za proizvodnju pare. Para visokog pritiska ulazi u kondenzacionu turbinu 5 , na istoj osovini sa kojom se nalazi generator 8 ... Para potrošena u turbini prvo ulazi u kondenzator 6 a zatim pomoću pumpe 7 vraća se u kotao 1 .

Slika 2.7. Šematski dijagram psu sa vpg

Istovremeno, gasovi koji nastaju tokom sagorevanja goriva u kotlu, koji imaju visoku temperaturu i pritisak, šalju se u gasnu turbinu. 2 ... Kompresor je na istoj osovini sa njim. 3 , kao u konvencionalnoj plinskoj turbini, i drugi električni generator 4 ... Kompresor je dizajniran za pumpanje zraka u komoru za sagorijevanje kotla. Izduvni gasovi turbina 2 također zagrijati napojnu vodu kotla.

Ova CCGT shema ima prednost u tome što ne zahtijeva odvod dima za uklanjanje izduvnih plinova iz kotla. Treba napomenuti da funkciju ventilatora za puhanje obavlja kompresor. 3 ... Efikasnost takve CCGT jedinice može doseći 43%.

Na sl. 2.8 prikazuje šematski dijagram drugog tipa CCGT-a. Za razliku od CCGT jedinice prikazane na sl. 2.7, gas do turbine 2 dolazi iz komore za sagorevanje 9 , ne iz kotla 1 ... Dalje se troši u turbini 2 gasovi zasićeni kiseonikom do 16-18% zbog prisustva kompresora ulaze u kotao 1 .

Ova šema (Sl. 2.8) ima prednost u odnosu na CCGT jedinicu o kojoj smo gore govorili (Sl. 2.7), budući da koristi konvencionalni kotao sa mogućnošću korištenja bilo koje vrste goriva, uključujući i kruto. U komori za sagorevanje 3 Istovremeno se sagorijeva mnogo jeftinije plinsko ili tekuće gorivo nego u CCGT-u s parnim kotlom visokog pritiska.

Slika 2.8. Šematski dijagram PSU (dijagram pražnjenja)

Takva kombinacija dvije jedinice (pare i plina) u zajedničku paro-gasnu jedinicu stvara mogućnost da se dobije i veća manevarska sposobnost u odnosu na konvencionalnu termoelektranu.

Šematski dijagram nuklearnih elektrana

Nuklearne elektrane se po namjeni i tehnološkom principu rada praktično ne razlikuju od tradicionalnih termoelektrana. Njihova značajna razlika leži, prvo, u činjenici da se u nuklearnoj elektrani, za razliku od termoelektrane, para stvara ne u kotlu, već u jezgri reaktora, i drugo, u činjenici da nuklearna elektrana koristi nuklearnu elektranu. gorivo, koje uključuje izotope uranijuma-235 (U-235) i uranijuma-238 (U-238).

Karakteristika tehnološkog procesa u nuklearnim elektranama je i stvaranje značajnih količina radioaktivnih fisionih produkata, u vezi s čim su nuklearne elektrane tehnički složenije od termoelektrana.

Šema NPP može biti jednokružna, dvokružna i trokružna (slika 2.9).

Rice.2.9. NPP shematski dijagrami

Dijagram sa jednim krugom (slika 2.9, a) je najjednostavniji. Oslobođen u nuklearnom reaktoru 1 zbog lančane reakcije fisije jezgara teških elemenata, toplina se prenosi rashladnom tekućinom. Para često služi kao nosač toplote, koji se zatim koristi kao u konvencionalnim parnim turbinskim elektranama. Međutim, para koja se stvara u reaktoru je radioaktivna. Stoga, radi zaštite osoblja NEK i okoliša, većina opreme mora biti zaštićena od zračenja.

Prema šemama sa dva i tri kruga (sl. 2.9, b i 2.9, c), toplota se odvodi iz reaktora pomoću rashladne tečnosti, koja zatim ovu toplotu prenosi direktno na radni medij (na primer, kao u dvo- strujni krug kroz generator pare 3 ) ili preko medija za grijanje međukruga (na primjer, kao u krugu s tri kruga između srednjeg izmjenjivača topline 2 i generator pare 3 ). Na sl. 2.9 u ciframa 5 , 6 i 7 naznačeni su kondenzator i pumpe koje obavljaju iste funkcije kao u konvencionalnoj termoelektrani.

Nuklearni reaktor se često naziva "srcem" nuklearne elektrane. Trenutno postoji dosta vrsta reaktora.

U zavisnosti od energetskog nivoa neutrona, pod čijim uticajem dolazi do fisije nuklearnog goriva, nuklearne elektrane se mogu podeliti u dve grupe:

NPP sa termalnih reaktora;

NPP sa brzi reaktori.

Pod uticajem termičkih neutrona, samo izotopi uranijuma-235 su sposobni za fisiju, čiji sadržaj u prirodnom uranijumu iznosi samo 0,7%, preostalih 99,3% su izotopi uranijuma-238. Pod uticajem neutronskog fluksa višeg energetskog nivoa (brzi neutroni) iz uranijuma-238 nastaje veštačko nuklearno gorivo plutonijum-239 koje se koristi u reaktorima na brzim neutronima. Ogromna većina energetskih reaktora koji su trenutno u pogonu su prvog tipa.

Šematski dijagram nuklearnog energetskog reaktora koji se koristi u shemi nuklearne elektrane s dva kruga prikazan je na Sl. 2.10.

Nuklearni reaktor se sastoji od jezgre, reflektora, sistema za hlađenje, sistema upravljanja, regulacije i praćenja, posude i biološke zaštite.

Jezgro reaktora je područje u kojem se održava lančana reakcija fisije. Sastoji se od fisione materije, moderatora i reflektora neutrona rashladnog sredstva, upravljačkih šipki i konstrukcijskih materijala. Glavni elementi jezgra reaktora, koji obezbjeđuju oslobađanje energije i samoodrživu reakciju, su fisijski materijal i moderator. Aktivna zona je udaljena od vanjskih uređaja i rada osoblja zaštitnom zonom.

Iznad se razmatra CCGT jedinica najjednostavnijeg i najčešćeg tipa - korištenje. Međutim, raznolikost PSU-a je toliko velika da ne postoji način da ih se u potpunosti razmotri. Stoga ćemo u nastavku razmotriti glavne tipove CCGT jedinica koje su za nas interesantne bilo sa fundamentalne ili sa praktične tačke gledišta. Istovremeno, pokušaćemo da ih klasifikujemo, što će, kao i svaka klasifikacija, biti uslovno.

Po nazivu, CCGT jedinice se dijele na kondenzacijske i toplane. Prvi generiraju samo električnu energiju, drugi služe i za zagrijavanje vode za grijanje u grijačima povezanim na parnu turbinu.

Po broju radnih tijela koja se koriste u CCGT-u dijele se na binarna i monarna. U binarnim postrojenjima radna tijela gasnoturbinskog ciklusa (proizvodi sagorijevanja zraka i goriva) i postrojenja parne turbine (voda i para) su odvojena. U monarnim postrojenjima radni fluid turbine je mješavina produkata izgaranja i vodene pare.

Šema monar CCGT prikazano na sl. 9.4. Izduvni plinovi GTU-a usmjeravaju se u kotao za otpadnu toplinu, koji se vodom napaja napojnom pumpom. 5 ... Para dobijena na izlazu ulazi u komoru za sagorevanje 2 , meša se sa produktima sagorevanja i dobijena homogena smeša se šalje u gas (tačnije, u parno-gasnu turbinu 3 ... Smisao ovoga je jasan: dio zraka koji dolazi iz zračnog kompresora i služi za snižavanje temperature radnih plinova na dopuštenu čvrstoću dijelova plinske turbine zamjenjuje se parom, za povećanje tlaka kojeg se dovodi dovod zraka. pumpa u stanju vode troši manje energije od povećanja pritiska vazduha u kompresoru... Istovremeno, budući da mješavina plina i pare napušta kotao otpadnu toplinu u obliku pare, toplina kondenzacije vodene pare koju ona primi u kotlu i koja čini značajnu količinu odlazi u dimnjak.

Tehnička poteškoća u organizaciji kondenzacije pare iz mješavine pare i plina i povezana potreba za stalnim radom moćnog postrojenja za prečišćavanje vode glavni je nedostatak CCGT-a monarnog tipa.

Rice. 9.4. Šematski dijagram monarnog CCGT-a

U inostranstvu je opisana monarna instalacija nazvana STIG (od Gas Turbine iniected Steam Iniected Gas Turbine). Uglavnom ih proizvodi General Electric u kombinaciji sa gasnoturbinskom jedinicom relativno male snage. Table 9.1 prikazuje podatke kompanije General Electric, koji ilustruju povećanje snage i efikasnosti motora kada koriste ubrizgavanje pare.

Tabela 9.1

Promjena snage i efikasnosti pri uvođenju pare u komoru za sagorijevanje monar CCGT-a

Vidi se da se ubrizgavanjem pare povećava i snaga i efikasnost.

Gore navedeni nedostaci nisu doveli do široke upotrebe monar CCGT jedinica, barem u svrhu proizvodnje električne energije u moćnim termoelektranama.

U Južnoj turbinskoj elektrani (Nikolajev, Ukrajina) izgrađen je ogledni monarni CCGT kapaciteta 16 MW.

Većina CCGT jedinice pripada binarnom tipu CCGT jedinice. Postojeće binarne CCGT jedinice mogu se podijeliti u pet tipova:

Korištenje CCGT... U ovim jedinicama, toplota izduvnih gasova GTU-a se koristi u kotlovima na otpadnu toplotu za dobijanje pare visokog parametra koja se koristi u ciklusu parne turbine. Glavne prednosti upotrebnih CCGT jedinica u odnosu na STU su visoka efikasnost (u narednim godinama njihova efikasnost će premašiti 60%), značajno niža kapitalna ulaganja, manja potreba za rashladnom vodom, niske štetne emisije i velika manevarska sposobnost. Kao što je gore prikazano, CCGT-ovi za korištenje zahtijevaju visoko ekonomične visokotemperaturne plinske turbine s visokim temperaturama dimnih plinova za stvaranje pare visokih performansi za jedinicu parne turbine (STP). Moderni GTU koji ispunjavaju ove zahtjeve i dalje mogu raditi ili na prirodni plin ili na laka tečna goriva.

CCGT jedinica sa ispuštanjem izduvnih gasova GTU u energetski kotao. Takvi CCGT-ovi se često nazivaju kratko "otpad", ili CCGT sa generator pare niskog pritiska(sl.9.5).

Rice. 9.5. Shema ispusnog CCGT-a

U njima se toplina izduvnih plinova GTU-a, koji sadrži dovoljnu količinu kisika, usmjerava na energetski kotao, zamjenjujući zrak u njemu koji dovodi kotao koji izbacuje ventilatore iz atmosfere. Ovo eliminira potrebu za grijačem zraka za kotao, jer izduvni plinovi plinske turbine imaju visoku temperaturu. Glavna prednost sistema otpada je mogućnost korištenja jeftinih čvrstih goriva za proizvodnju električne energije u ciklusu parne turbine.

U otpadnoj CCGT jedinici, gorivo se usmerava ne samo u komoru za sagorevanje GTU-a, već i na energetski kotao (Sl. 9.5), a GTU radi na lako gorivo (gas ili dizel gorivo), a energetski kotao radi na bilo koje gorivo. U otpadnoj CCGT jedinici postoje dva termodinamička ciklusa. Toplota koja je ušla u komoru za sagorevanje GTU zajedno sa gorivom pretvara se u električnu energiju na isti način kao i kod iskorišćenja CCGT, tj. sa efikasnošću od 50%, a toplota koja se dovodi u energetski kotao je ista kao u konvencionalnom ciklusu parne turbine, tj. sa efikasnošću od 40%. Međutim, dovoljno visok sadržaj kisika u ispušnim plinovima GTU-a, kao i potreba za malim omjerom viška zraka iza energetskog kotla, dovode do činjenice da je udio snage ciklusa parne turbine približno 2 /3, a udio snage GTU-a je 1/3 (za razliku od korištenja CCGT-a, gdje je ovaj odnos obrnut). Stoga je efikasnost CCGT jedinice za otpad približno

one. znatno manji od iskorišćenja CCGT. Ugrubo, može se smatrati da je, u poređenju sa konvencionalnim ciklusom parne turbine, ušteda goriva pri korištenju otpadne CCGT jedinice otprilike upola manja od uštede goriva u reciklažnoj CCGT jedinici.

Osim toga, shema ispusnog CCGT jedinice pokazuje se vrlo kompliciranom, jer je potrebno osigurati autonomni rad dijela parne turbine (u slučaju kvara GTU-a), a budući da nema grijača zraka u kotao (na kraju krajeva, vrući plinovi iz GTU-a ulaze u energetski kotao tokom rada CCGT jedinice), potrebno je ugraditi posebne grijače koji zagrijavaju zrak prije nego što ga unesu u energetski kotao.

Glavna literatura:

Vaš vlastiti sinopsis;

Osnove savremene energetike: Kurs predavanja za menadžere energetskih kompanija. U dva dela. / Pod generalnim uredništvom dopisnog člana RAS E.V. Ametistova. ISBN 5-7046-0889-2. Dio 1. Moderna toplotna energija / Trukhny A.D., Makarov A.A., Klimenko V.V. - M.: Izdavačka kuća MEI, 2002. - 368 str., Ill. ISBN 5-7046-0890-6 (1. dio). Dio 2. Savremena elektroprivreda / Ed. profesori A.P. Burman i V.A. Stroeva. - M.: Izdavačka kuća MEI, 2003. - 454 str., Ill. ISBN 5-7046-0923-6 (2. dio)

Elektrane s kombiniranim ciklusom nazivaju se elektrane u kojima se toplina izduvnih plinova plinske turbinske jedinice izravno ili indirektno koristi za proizvodnju električne energije u parno-turbinskom ciklusu. Razlikuje se od parnih i gasnih turbinskih jedinica po povećanju efikasnosti.

Šematski dijagram postrojenja s kombiniranim ciklusom (iz predavanja Fomine).

GT EG para

kompresor Kotao na otpadnu toplotu K

EG zrak

napojnu vodu

KS - komora za sagorijevanje

GT - gasna turbina

K - kondenzaciona parna turbina

EG - električni generator

Kombinovano postrojenje se sastoji od dve odvojene jedinice: parne i gasne turbine.

U postrojenju s plinskim turbinama, turbina se okreće plinovitim produktima sagorijevanja goriva. Gorivo može biti i prirodni gas i naftni derivati (lož ulje, dizel gorivo). Prvi generator se nalazi na istoj osovini sa turbinom, koja zbog rotacije rotora stvara električnu struju. Prolazeći kroz gasnu turbinu, produkti sagorevanja joj daju samo deo svoje energije, a na izlazu iz gasne turbine i dalje imaju visoku temperaturu. Proizvodi sagorevanja sa izlaza gasne turbine ulaze u parnu elektranu, u kotao otpadne toplote, gde se zagreva voda i nastala vodena para. Temperatura produkata sagorevanja dovoljna je da se para dovede u stanje potrebno za upotrebu u parnoj turbini (temperatura dimnih gasova je oko 500 stepeni Celzijusa, što omogućava dobijanje pregrijane pare pod pritiskom od oko 100 atmosfera). ). Parna turbina pokreće drugi generator.

Izgledi za razvoj PSU (iz udžbenika Ametistov).

1. Postrojenje s kombinovanim ciklusom je najekonomičniji motor koji se koristi za proizvodnju električne energije. CCGT jedinica sa jednim krugom sa GTU koja ima početnu temperaturu od oko 1000°C može imati apsolutnu efikasnost od oko 42%, što je 63% teorijske efikasnosti CCGT jedinice. Efikasnost trokružne CCGT jedinice sa dogrevanjem pare, u kojoj je temperatura gasa ispred gasne turbine na nivou od 1450°C, već danas dostiže 60%, što je 82% od teoretski mogućeg nivoa. Nema sumnje da se efikasnost može još više povećati.

2. Kombinovano postrojenje je ekološki najprihvatljiviji motor. To je prvenstveno zbog visoke efikasnosti – uostalom, sva toplina sadržana u gorivu, a koja se nije mogla pretvoriti u električnu energiju, emituje se u okoliš i dolazi do njegovog termičkog zagađenja. Dakle, smanjenje toplotnih emisija iz CCGT jedinice u odnosu na parni pogon će biti upravo onoliko koliko je manja potrošnja goriva za proizvodnju električne energije.

3. Kombinovana gasna turbina je veoma upravljiv motor, sa kojim se samo autonomna gasna turbina može porediti po upravljivosti.

4. Sa istim kapacitetom paroelektrana i gasnoturbinskih elektrana sa kombinovanim ciklusom, potrošnja rashladne vode CCGT-a je približno tri puta manja.

5. CCGT jedinica ima umerenu cenu po jedinici kapaciteta, što je povezano sa manjim obimom građevinskog dela, sa odsustvom složenog energetskog kotla, skupim dimnjakom, regenerativnim sistemom grejanja napojne vode, upotrebom jednostavnija parna turbina i tehnički vodovod.

6. CCGT jedinice imaju znatno kraći ciklus izgradnje. CCGT jedinice, posebno one sa jednom osovinom, mogu se uvoditi u fazama. Ovo pojednostavljuje problem ulaganja.

Postrojenja s kombiniranim ciklusom praktički nemaju nedostataka, već treba govoriti o određenim ograničenjima i zahtjevima za opremu i gorivo. Postrojenja u pitanju zahtijevaju korištenje prirodnog plina. Za Rusiju, gdje udio relativno jeftinog gasa koji se koristi za energiju prelazi 60%, a polovina se koristi iz ekoloških razloga u kogeneracijskim postrojenjima, postoje sve mogućnosti za izgradnju CCGT-a.

Sve ovo govori da je izgradnja CCGT agregata dominantan trend u savremenoj toplotnoj i elektroenergetici.

Efikasnost CCGT jedinice tipa korišćenja:

ηCCPU = ηGTU + (1- ηGTU) * ηKU * ηPTU

PTU - jedinica parne turbine

KU - kotao na otpadnu toplinu

Općenito, efikasnost CCGT jedinice:

Ovdje - Qgtu je količina topline dovedena u radni fluid GTU;

Qsu - količina topline dovedena parnom mediju u kotlu.

1. Osnovni toplotni dijagrami za dovod pare i toplote iz CHPP. Koeficijent daljinskog grijanja α CHP. Metode pokrivanja vršnog toplotnog opterećenja u CHP postrojenjima,

CHP (kombinovana termoelektrana)- projektovano za centralizovano snabdevanje potrošača toplotom i električnom energijom. Njihova razlika od IES-a je u tome što koriste toplinu pare koja se troši u turbinama za potrebe proizvodnje, grijanja, ventilacije i opskrbe toplom vodom. Zahvaljujući ovoj kombinaciji proizvodnje električne i toplotne energije, postižu se značajne uštede goriva u poređenju sa odvojenim napajanjem (proizvodnja električne energije u IES-u i toplotne energije u lokalnim kotlarnicama). Zahvaljujući ovom načinu kombinovane proizvodnje, CHPP postiže prilično visoku efikasnost, koja dostiže 70%. Stoga su CHP postrojenja rasprostranjena u regijama i gradovima s velikom potrošnjom toplinske energije. Maksimalni kapacitet TE je manji od kapaciteta IES-a.

CHP postrojenja su vezana za potrošače, jer radijus prijenosa topline (para, topla voda) je približno 15 km. Prigradske CHP elektrane prenose toplu vodu na višoj početnoj temperaturi na udaljenosti do 30 km. Para za industrijske potrebe s pritiskom od 0,8-1,6 MPa može se prenositi na udaljenosti ne većoj od 2-3 km. Uz prosječnu gustinu toplinskog opterećenja, snaga CHPP obično ne prelazi 300-500 MW. Samo u velikim gradovima kao što su Moskva ili Sankt Peterburg sa velikom gustinom toplotnog opterećenja ima smisla graditi postrojenja kapaciteta do 1000-1500 MW.

Snaga CHP postrojenja i tip turbogeneratora biraju se u skladu sa potrebama za toplinom i parametrima pare koja se koristi u proizvodnim procesima i za grijanje. Najrasprostranjenije su turbine s jednim i dva kontrolirana odvoda pare i kondenzatora (vidi sliku). Regulisana ekstrakcija vam omogućava da regulišete proizvodnju toplotne i električne energije.

Režim CHPP - dnevni i sezonski - uglavnom je određen potrošnjom toplinske energije. Stanica radi najekonomičnije ako njen električni kapacitet odgovara toplotnoj snazi. Istovremeno, minimalna količina pare se dovodi u kondenzatore. Zimi, kada je potražnja za toplotom na maksimumu, pri izračunatoj temperaturi vazduha u radnim satima industrijskih preduzeća, opterećenje generatora CHPP je blizu nominalnog. U periodima kada je potrošnja toplote niska, na primjer ljeti, kao i zimi kada je temperatura zraka viša od izračunate i noću, električna snaga kogeneracije, koja odgovara potrošnji topline, opada. Ako je elektroenergetskom sistemu potrebna električna energija, CHP postrojenje mora preći na mješoviti način rada, u kojem se povećava dovod pare u niskotlačni dio turbina i kondenzatore. Istovremeno, efikasnost elektrane je smanjena.

Maksimalna proizvodnja električne energije u kogeneracijskim postrojenjima „sa potrošnjom toplote“ moguća je samo u saradnji sa snažnim IES i HE, koje preuzimaju značajan dio opterećenja u satima kada je potrošnja topline smanjena.

komparativna analiza metoda za regulaciju toplotnog opterećenja.

Regulacija kvaliteta.

Prednost: stabilan hidraulički režim toplotnih mreža.

Nedostaci:

■ niska pouzdanost izvora vršne toplotne snage;

■ potreba za korištenjem skupih metoda obrade dopunske vode sistema grijanja na visokim temperaturama rashladnog sredstva;

■ povećani temperaturni raspored radi kompenzacije povlačenja vode za snabdevanje toplom vodom i povezanog smanjenja proizvodnje električne energije na osnovu potrošnje toplotne energije;

■ veliko transportno kašnjenje (termalna inercija) u regulaciji toplotnog opterećenja sistema za snabdevanje toplotom;

■ visok intenzitet korozije cevovoda usled rada sistema za snabdevanje toplotom tokom većeg dela grejnog perioda sa temperaturama rashladne tečnosti od 60-85°C;

■ fluktuacije temperature unutrašnjeg vazduha uzrokovane uticajem opterećenja PTV-a na rad sistema grejanja i različitog odnosa PTV i toplotnih opterećenja kod pretplatnika;

■ Smanjenje kvaliteta snabdevanja toplotom pri regulaciji temperature nosača toplote na prosečnoj temperaturi spoljašnjeg vazduha tokom nekoliko sati, što dovodi do kolebanja temperature unutrašnjeg vazduha;

■ pri promjenljivoj temperaturi dovodne vode rad dilatacijskih spojeva je značajno komplikovan.

CCGT jedinica dizajnirana za istovremenu konverziju energije dva radna tijela pare i plina u mehaničku energiju. [GOST 26691 85] Parno-plinsko postrojenje Uređaj koji uključuje radijacijske i konvektivne grijaće površine, ... ...

Postrojenje sa kombinovanim ciklusom- uređaj koji uključuje radijacijske i konvektivne grijaće površine koje stvaraju i pregrijavaju paru za rad parne turbine sagorijevanjem fosilnog goriva i korištenjem topline produkata izgaranja koji se koriste u plinskoj turbini u ... ... Zvanična terminologija

Postrojenje sa kombinovanim ciklusom- GTU 15. Kombinovano gasno postrojenje Instalacija projektovana za istovremenu transformaciju energije dva radna tela pare i gasa u mehaničku energiju Izvor: GOST 26691 85: Toplotna tehnika. Termini i definicije originalni dokument 3.13 steam ... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije

kombinovani ciklus gasifikacije biomase- (u zavisnosti od korišćene tehnologije gasifikacije, efikasnost dostiže 36 45%) [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija uopšte EN biomasa integrisana gasifikacija kombinovanog ciklusa ... Vodič za tehničkog prevodioca

kombinovani ciklus gasifikacije uglja- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija uopšte EN gasifikacija kombinovanog ciklusa ... Vodič za tehničkog prevodioca

kombinovani ciklus gasifikacione jedinice (CCGT-VGU)- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energetika uopšte EN elektrana za gasifikaciju uglja integrisana elektrana za gasifikaciju uglja kombinovani ciklus ... Vodič za tehničkog prevodioca

kombinovani ciklus gasifikacije uglja na mlaz vazduha- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija uopšte EN Integrisana elektrana za gasifikaciju uglja na puhanje vazduha ... Vodič za tehničkog prevodioca

Kombinovani ciklus gasifikacije sa gasifikacijom uglja kiseonikom- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija uopšte EN Integrisano postrojenje za gasifikaciju uglja puhano kiseonikom ... Vodič za tehničkog prevodioca

kombinovana gasna turbina sa naknadnim sagorevanjem goriva- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energetika uopšte EN kombinovano postrojenje sa dopunskim pečenjem ... Vodič za tehničkog prevodioca

kombinovana gasna turbina sa dodatnim sagorevanjem goriva- - [A.S. Goldberg. Engleski ruski energetski rječnik. 2006] Teme energija uopšte EN dopunsko loženo kombinovano postrojenje… Vodič za tehničkog prevodioca

Para-gas elektrane se nazivaju (PSU), u kojem se toplota izduvnih gasova GTU-a direktno ili indirektno koristi za proizvodnju električne energije u ciklusu parne turbine.

Na sl. 4.10 prikazuje shematski dijagram najjednostavnijeg postrojenja s kombinovanim ciklusom, tzv. Izduvni gasovi gasne turbine se dovode kotao na otpadnu toplotu- protuprotočni izmjenjivač topline, u kojem se zbog topline vrućih plinova dobiva para visokih parametara, a usmjerava se na parnu turbinu.

Slika 4.10. Šematski dijagram najjednostavnijeg postrojenja s kombiniranim ciklusom

Kotao otpadne topline je pravokutni šaht, u kojem se nalaze grijaće površine formirane rebrastim cijevima, unutar kojih se dovodi radni fluid parne turbine (voda ili para). U najjednostavnijem slučaju, grijaće površine kotla za otpadnu toplinu sastoje se od tri elementa: ekonomajzer 3, isparivač 2 i pregrijač 1. Centralni element je isparivač koji se sastoji od bubnja 4 (dugi cilindar do pola napunjen vodom), nekoliko odvodnih cijevi 7 i prilično čvrsto postavljenih vertikalnih cijevi stvarnog isparivača 8. Isparivač radi na principu prirodne konvekcije... Cijevi isparivača su u zoni sa višom temperaturom od cijevi za uranjanje. Stoga se u njima voda zagrijava, djelomično isparava i stoga postaje lakša i diže se u bubanj. Prazan prostor se puni hladnijom vodom kroz odvodne cijevi iz bubnja. Zasićena para se sakuplja u gornjem delu bubnja i šalje u cevi pregrejača 1. Potrošnja pare iz bubnja 4 se kompenzuje dovodom vode iz ekonomajzera 3. U ovom slučaju, ulazna voda, pre nego što se potpuno isparen, proći će kroz cijevi isparivača mnogo puta. Stoga se opisani kotao na otpadnu toplinu naziva kotao sa prirodnom cirkulacijom.

Ekonomajzer zagrijava ulaznu napojnu vodu skoro do tačke ključanja... Iz bubnja suva zasićena para ulazi u pregrijač, gdje se pregrijava iznad temperature zasićenja. Primljena temperatura pregrijane pare t 0 je uvijek, naravno, manje od temperature plinova q G dolazi iz plinske turbine (obično na 25 - 30 ° C).

Ispod dijagrama kotla za otpadnu toplotu na sl. 4.10 prikazuje promjenu temperature plinova i radnog fluida kada se kreću jedan prema drugom. Temperatura plina glatko opada od vrijednosti q G na ulazu do vrijednosti q y temperature dimnih plinova. Krećući se prema napojna voda povećava svoju temperaturu u ekonomajzeru do tačke ključanja(tačka a). Na ovoj temperaturi (na ivici ključanja) voda ulazi u isparivač. Isparava vodu. Istovremeno, njegova temperatura se ne mijenja (proces a - b). U tački b radni fluid je u obliku suve zasićene pare. Nadalje, u pregrijaču se pregrijava na vrijednost t 0 .

Para koja nastaje na izlazu iz pregrijača usmjerava se u parnu turbinu, gdje se širi i obavlja rad. Iz turbine izduvna para ulazi u kondenzator, kondenzira se i uz pomoć napojne pumpe 6 povećanjem pritiska napojne vode se vraća nazad u kotao za otpadnu toplotu.

Dakle, suštinska razlika između parne elektrane (PSU) CCGT jedinice od konvencionalne PSU TE je samo u tome što se gorivo u kotlu za otpadnu toplotu ne sagoreva, i toplota potrebna za rad termoelektrane. CCGT CCGT jedinica se uzima iz izduvnih gasova GTU. Opšti izgled kotla za otpadnu toplotu prikazan je na slici 4.11.

Slika 4.11. Opšti pogled na kotao na otpadnu toplinu

Elektrana sa CCGT je prikazana na sl. 4.12, koji prikazuje termoelektranu sa tri energetska bloka. Svaki agregat sastoji se od dvije susjedne plinske turbine 4 tip V94.2 firma Siemens, od kojih svaki šalje svoje visokotemperaturne ispušne plinove u vlastiti kotao za otpadnu toplinu 8 ... Para koju generiraju ovi kotlovi šalje se u jednu parnu turbinu 10 sa električnim generatorom 9 i kondenzator koji se nalazi u prostoriji za kondenzaciju ispod turbine. Svaki takav agregat ima ukupan kapacitet od 450 MW (svaki GTU i parna turbina imaju kapacitet od približno 150 MW). Između izlaznog difuzora 5 i kotao na otpadnu toplinu 8 instaliran obilaznica (zaobilaznica) dimnjak 12 i gasne kapije 6 .

Slika 4.12. Elektrana sa CCGT

Glavne prednosti CCGT-a.

1. Postrojenje s kombinovanim ciklusom je trenutno najekonomičniji motor koji se koristi za proizvodnju električne energije.

2. Kombinovano postrojenje je ekološki najprihvatljiviji motor. Prije svega, to je zbog visoke efikasnosti – uostalom, sva toplina sadržana u gorivu, koja se nije mogla pretvoriti u električnu energiju, emituje se u okoliš i dolazi do njegovog termičkog zagađenja. Dakle, smanjenje toplotnih emisija iz CCGT jedinice u odnosu na parni pogon približno odgovara smanjenju potrošnje goriva za proizvodnju električne energije.

3. Kombinovana gasna turbina je veoma upravljiv motor, sa kojim se samo autonomna gasna turbina može porediti po upravljivosti. Potencijalno visoka manevarska sposobnost STU-a je osigurana prisustvom GTU-a u njegovoj shemi, čija se promjena opterećenja događa u roku od nekoliko minuta.

4. Sa istim kapacitetom paroelektrana i gasnoturbinskih elektrana sa kombinovanim ciklusom, potrošnja rashladne vode CCGT-a je približno tri puta manja. To je određeno činjenicom da je kapacitet parno-energetskog dijela CCGT jedinice 1/3 ukupnog kapaciteta, a GTU praktički ne zahtijeva rashladnu vodu.

5. CCGT jedinica ima niži trošak instalirane jedinice kapaciteta, što je povezano sa manjim obimom građevinskog dijela, sa odsustvom složenog kotla na struju, skupim dimnjakom, regenerativnim sistemom grijanja napojne vode, upotrebom jednostavnijih parnih turbina i tehničkog vodovoda.

ZAKLJUČAK

Glavni nedostatak svih termoelektrana je to što su sve vrste goriva koje se koriste su nezamjenjivi prirodni resursi koji se postepeno iscrpljuju. Osim toga, TE troše značajnu količinu goriva (svakog dana jedna TE kapaciteta 2000 MW sagorijeva dva voza uglja dnevno) i ekološki su najprljaviji izvori električne energije, posebno ako rade na sumpor s visokim sadržajem pepela. goriva. Zato se trenutno, uz korištenje nuklearnih i hidrauličnih elektrana, razvijaju i elektrane koje koriste obnovljive ili druge alternativne izvore energije. Međutim, uprkos svemu, TE su glavni proizvođači električne energije u većini zemalja svijeta i tako će ostati najmanje sljedećih 50 godina.

PREDAVANJE 4 KONTROLNA PITANJA

1. Toplotni dijagram CHPP - 3 boda.

2. Tehnološki proces proizvodnje električne energije u TE - 3 boda.

3. Izgled savremenih termoelektrana - 3 boda.

4. Karakteristike GTU. Strukturni dijagram GTU. Efikasnost GTU - 3 boda.

5. Termički dijagram GTU - 3 boda.

6. Karakteristike CCGT-a. Blok dijagram PGUU. Efikasnost CCGT jedinice je 3 boda.

7. Termički dijagram CCGT jedinice - 3 boda.

PREDAVANJE 5

NUKLEARNE ELEKTRANE. GORIVO ZA NEK. PRINCIP RADA NUKLEARNOG REAKTORA. PROIZVODNJA ELEKTRIČNE ENERGIJE U NEK SA TERMALNIM REAKTORIMA. REAKTORI BRZIH NEUTRONA. PREDNOSTI I NEDOSTACI SAVREMENIH NEK

Osnovni koncepti

Nuklearna elektrana(NPP) je elektrana, generiranje električne energije pretvaranjem toplinske energije oslobođene u nuklearnom reaktoru(ima) kao rezultat kontrolirane lančane reakcije fisije (cijepanja) jezgara atoma urana. Temeljna razlika između nuklearne elektrane i termoelektrane je u tome što se umjesto generatora pare koristi nuklearni reaktor - uređaj u kojem se provodi kontrolirana lančana nuklearna reakcija, praćena oslobađanjem energije.

Radioaktivna svojstva uranijuma prvi je otkrio francuski fizičar Antoine Becquerel 1896. godine. engleski fizičar Ernest Rutherford prvi put izveo umjetnu nuklearnu reakciju pod djelovanjem - čestica 1919. godine. njemački fizičari Otto Hahn i Fritz Strassmann otvoren 1938 , da je fisija teških jezgara uranijuma u neutronskom bombardovanju praćeno oslobađanjem energije. Prava upotreba ove energije postala je pitanje vremena.

Prvi nuklearni reaktor izgrađen je u decembru 1942. godine u SAD-u grupa fizičara sa Univerziteta u Čikagu pod vođstvom italijanskog fizičara Enrico Fermi... Po prvi put je realizovana kontinuirana reakcija fisije jezgri uranijuma. Nuklearni reaktor, nazvan SR-1, sastojao se od grafitnih blokova, između kojih su bile kuglice prirodnog uranijuma i njegovog dioksida. Brzi neutroni od nuklearne fisije 235 U, su usporeni grafitom u toplotnu energiju, a zatim izazvali novu nuklearnu fisiju. Reaktori u kojima se najveći dio fisije događa pod djelovanjem toplinskih neutrona nazivaju se termalnim (sporim) neutronskim reaktori; u takvim reaktorima ima mnogo više moderatora nego uranijuma.

U Evropi je prvi nuklearni reaktor F-1 proizveden i pušten u rad u decembru 1946. godine u Moskvi grupa fizičara i inženjera na čelu sa akademikom Igor Vasiljevič Kurčatov... Reaktor F-1 je sastavljen od grafitnih blokova i imao je oblik kugle prečnika oko 7,5 m. Uranijumske šipke su postavljene u centralni deo kugle prečnika 6 m u rupice grafitnih blokova. Reaktor F-1, kao i SR-1, nije imao sistem hlađenja, pa je radio na niskim nivoima snage: od frakcija do jedinica vata.

Rezultati istraživanja na reaktoru F-1 poslužili su kao osnova za projekte industrijskih reaktora. 1948. godine, pod vodstvom IV Kurchatova, započeo je rad na praktičnoj primjeni atomske energije za proizvodnju električne energije.

Prva svjetska industrijska nuklearna elektrana snage 5 MW puštena je u rad 27. juna 1954. godine u Obninsku, Kaluška oblast.... Godine 1958. puštena je u rad 1. faza Sibirske nuklearke snage 100 MW (puni projektni kapacitet od 600 MW). Iste godine počela je izgradnja industrijske nuklearne elektrane Beloyarsk, a u aprilu 1964. godine generator 1. stepena snabdevao je strujom potrošače. Septembra 1964. pušten je u rad blok 1 Novovoronješke nuklearke snage 210 MW. Drugi blok snage 350 MW pušten je u rad u decembru 1969. godine. 1973. puštena je u rad Lenjingradska nuklearna elektrana.

U Velikoj Britaniji, prva industrijska nuklearna elektrana kapaciteta 46 MW puštena je u rad 1956. godine u Calder Hallu. Godinu dana kasnije puštena je u rad nuklearna elektrana snage 60 MW u Shippingportu (SAD).

Svjetski lideri u proizvodnji nuklearne energije su: SAD (788,6 milijardi kWh/god), Francuska (426,8 milijardi kWh/god), Japan (273,8 milijardi kWh/god), Njemačka (158,4 milijardi kWh/god)) i Rusija (154,7 milijardi kWh/god). Početkom 2004. godine u svijetu je radio 441 nuklearni reaktor, a ruski TVEL OJSC isporučuje gorivo za njih 75.

Najveća nuklearna elektrana u Evropi - Zaporožje nuklearna elektrana u Energodar (Ukrajina) - 6 nuklearnih reaktora ukupnog kapaciteta 6 GW. Najveća svjetska nuklearna elektrana - Kashiwazaki-Kariva (Japan) - pet kipućih nuklearnih reaktora ( Bwr) i dva napredna kipuća nuklearna reaktora ( ABWR), čiji je ukupni kapacitet 8,2 GW.

Trenutno postoje nuklearne elektrane koje rade u Rusiji: Balakovskaya, Beloyarskaya, Bilibinskaya, Rostovskaya, Kalininskaya, Kola, Kurskaya, Leningradskaya, Novovoronezhskaya, Smolenskaya.

Izrada nacrta Energetske strategije Rusije za period do 2030. predviđa 4 puta povećanje proizvodnje električne energije u nuklearnim elektranama.

Nuklearne elektrane su klasifikovane prema reaktorima koji su na njima instalirani:

l termalnih reaktora korištenje posebnih moderatora za povećanje vjerovatnoće apsorpcije neutrona jezgrima atoma goriva;

l brzi reaktori .

Prema vrsti energije koja se isporučuje, nuklearne elektrane se dijele na:

l nuklearne elektrane (NPP) projektovane samo za proizvodnju električne energije;

l nuklearne kombinovane toplotne i elektrane (CHPP), koje proizvode i električnu i toplotnu energiju.

Trenutno se samo u Rusiji razmatraju opcije za izgradnju nuklearnih toplotnih stanica.

NEK ne koristi vazduh za oksidaciju goriva, ne emituje pepeo, okside sumpora, ugljenik itd. u atmosferu, ima nižu radioaktivnu pozadinu nego u TE, ali, kao i TE, troši ogromnu količinu vode za hlađenje kondenzatora.

Gorivo za nuklearne elektrane

Glavna razlika između nuklearne elektrane i termoelektrane je korištenje nuklearnog goriva umjesto fosilnog goriva... Nuklearno gorivo se dobija iz prirodnog uranijuma, koji se kopa ili u rudnicima (Niger, Francuska, Južna Afrika), ili na otvorenim kopovima (Australija, Namibija), ili podzemnim ispiranjem (Kanada, Rusija, SAD). Uranijum je rasprostranjen u prirodi, ali nema bogatih nalazišta rude uranijuma. Uranijum se nalazi u raznim stijenama i vodi u raspršenom stanju. Prirodni uranijum je mešavina uglavnom nefisijskog izotopa uranijuma. 238 U(više od 99%) i fisilni izotop 235 U (oko 0,71%), što je nuklearno gorivo (1 kg 235 U emituje energiju jednaku toploti sagorevanja oko 3000 tona uglja).

Za rad NPP reaktora to je potrebno obogaćivanje uranijuma... Za to se prirodni uranijum, nakon prerade, šalje u postrojenje za obogaćivanje, gde se 90% prirodnog osiromašenog uranijuma šalje u skladište, a 10% se obogaćuje na 3,3-4,4%.

Od obogaćenog uranijuma (tačnije, uranijum dioksida UO 2 ili uranijum oksid U 2 O 2) su napravljeni gorivi elementi - gorivne šipke- cilindrične tablete prečnika 9 mm i visine 15-30 mm. Ove tablete se stavljaju u hermetički zatvoren cirkonijum(apsorpcija neutrona cirkonijumom je 32,5 puta manja od čelika) cijevi tankih stijenki dužine oko 4 m. Gorivne šipke se sklapaju u gorivne sklopove (FA) od nekoliko stotina komada.

Svi dalji procesi nuklearne fisije 235 U sa stvaranjem fisijskih fragmenata, radioaktivnih gasova itd. pojaviti unutar zatvorenih cijevi gorivih šipki.

Nakon postepenog dekoltea 235 U i smanjenje njegove koncentracije na 1,26%, kada se snaga reaktora značajno smanji, gorivni sklopovi se uklanjaju iz reaktora se neko vrijeme čuvaju u skladištu, a zatim šalju u radiohemijsko postrojenje na preradu.

Dakle, za razliku od termoelektrana, gdje imaju tendenciju da potpuno sagorijevaju gorivo, nemoguće je podijeliti nuklearno gorivo za 100% u nuklearnoj elektrani. Stoga je u NEK nemoguće izračunati efikasnost na osnovu specifične potrošnje ekvivalentnog goriva. Za procjenu efikasnosti energetskog bloka NEK koristi se neto efikasnost