Isıtma istasyonları. Kombine ısı ve enerji santralleri (CHP). CHP nasıl çalışır, CHP ne tür yakıtla çalışır?

GİRİİŞ 4

1 Adet CHP ENERJİ SANTRALLERİ.. 5

1.1 Genel özellikler. 5

1.2 CHP'nin şematik diyagramı.. 10

1.3 CHP'nin çalışma prensibi. on bir

1.4 CHP'nin ısı tüketimi ve verimliliği…………………………………………………..15

2 RUS CHPPS'İN YABANCI İLE KARŞILAŞTIRILMASI .. 17

2.1 Çin. 17

2.2 Japonya. 18

2.3 Hindistan. 19

2.4 Birleşik Krallık. 20

ÇÖZÜM. 22

KAYNAKLAR.. 23

GİRİİŞ

CHP, bölgesel ısıtma sistemindeki ana üretim halkasıdır. Bir termik santralin inşası, SSCB'de ve diğer sosyalist ülkelerde enerji ekonomisinin gelişmesindeki ana yönlerden biridir. Kapitalist ülkelerde termik santrallerin dağıtımı sınırlıdır (çoğunlukla endüstriyel termik santraller).

Kombine ısı ve enerji santralleri (CHP), elektrik ve ısının birlikte üretildiği enerji santralleridir. Türbinden alınan her kilogram buharın ısısının kısmen elektrik enerjisi üretmek için ve daha sonra buhar ve sıcak su tüketicilerine kullanılmasıyla karakterize edilirler.

CHP, endüstriyel işletmelerin ve şehirlerin ısı ve elektrikle merkezi olarak beslenmesi için tasarlanmıştır.

CHPP'lerde teknik ve ekonomik olarak gerekçelendirilmiş üretim planlaması, her türlü üretim kaynağının en düşük maliyetiyle en yüksek operasyonel performansın elde edilmesini sağlar, çünkü CHPP'lerde türbinlerde "harcanan" buharın ısısı üretim, ısıtma ve ısıtma ihtiyaçları için kullanılır. sıcak su temini.

CHP ENERJİ SANTRALLERİ

Kombine ısı ve enerji santrali, yakıtın kimyasal enerjisini bir elektrik jeneratörünün şaftının dönme mekanik enerjisine dönüştürerek elektrik enerjisi üreten bir enerji santralidir.

Genel özellikleri

Kombine ısı ve enerji santrali - termik santral , sadece elektrik enerjisi üretmekle kalmıyor, aynı zamanda buhar ve sıcak su şeklinde tüketicilere sağlanan ısıyı da üretiyor. Elektrik jeneratörlerini döndüren motorların atık ısısının pratik amaçlarla kullanılması CHP'nin ayırt edici özelliğidir ve Kojenerasyon olarak adlandırılır. İki tür enerjinin birleşik üretimi, yoğuşmalı enerji santrallerinde elektriğin ayrı olarak üretilmesine ve yerel kazan tesislerinde termal enerjiye kıyasla daha ekonomik yakıt kullanımına katkıda bulunur. Yakıtı mantıksız kullanan ve şehir ve kasabaların atmosferini kirleten yerel kazan dairelerinin merkezi ısıtma sistemiyle değiştirilmesi, yalnızca önemli yakıt tasarrufu sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda hava havzasının saflığının artmasına da katkıda bulunuyor. , nüfuslu alanların sıhhi durumunun iyileştirilmesi.

CHPP'lerdeki ilk enerji kaynağı organik yakıttır (buhar türbini ve gaz türbini CHPP'lerinde) veya nükleer yakıttır (planlanan nükleer CHPP'lerde). Fosil yakıtlarla çalışan buhar türbinli CHPP'ler (1976) ağırlıklı olarak dağıtılmaktadır ( pirinç. 1), yoğuşmalı enerji santralleriyle birlikte, termal buhar türbinli enerji santrallerinin (TPES) ana türü olanlardır. Endüstriyel işletmelere ısı sağlamak için endüstriyel tip CHP tesisleri ve konut ve kamu binalarını ısıtmak ve bunlara sıcak su sağlamak için ısıtma tipi vardır. Endüstriyel CHP tesislerinden gelen ısı, birkaç metreye kadar mesafe boyunca aktarılır. kilometre(esas olarak buhar ısısı şeklinde), ısıtmadan - 20-30'a kadar bir mesafede kilometre(sıcak su ısısı şeklinde).

Buhar türbinli CHPP'lerin ana ekipmanı, çalışma maddesinin (buhar) enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren türbin üniteleri ve kazan üniteleridir. , Türbinler için buhar üretmek. Türbin seti bir buhar türbini ve bir senkron jeneratörden oluşur. CHP tesislerinde kullanılan buhar türbinlerine kombine ısı ve güç türbinleri (CT) adı verilir. Bunlar arasında TT öne çıkıyor: geri basınçla, genellikle 0,7-1,5'e eşit Mn/M 2 (endüstriyel işletmelere buhar sağlayan CHPP'lere kuruludur); 0,7-1,5 basınç altında yoğuşma ve buhar ekstraksiyonu ile Mn/M 2 (endüstriyel tüketiciler için) ve 0,05-0,25 Mn/M 2 (ev tüketicileri için); basınç altında yoğuşma ve buhar çıkarma (ısıtma) ile 0,05-0,25 Mn/M 2 .

Karşı basınç CT'lerinden gelen atık ısıdan tam olarak yararlanılabilir. Bununla birlikte, bu tür türbinler tarafından geliştirilen elektrik gücü doğrudan termal yükün büyüklüğüne bağlıdır ve ikincisinin yokluğunda (örneğin yaz aylarında CHP tesislerinin ısıtılmasında olduğu gibi) elektrik enerjisi üretmezler. Bu nedenle, geri basınçlı CT'ler yalnızca CHP'nin tüm çalışma süresi boyunca (yani esas olarak endüstriyel CHP'lerde) yeterince eşit bir ısı yükü sağlandığında kullanılır.

Yoğuşmalı ve buhar çıkarmalı ısı pompaları için, tüketicilere ısı sağlamak için yalnızca çıkarma buharı kullanılır ve yoğuşma buharı akışının ısısı, yoğuşturucuda soğutma suyuna verilir ve kaybolur. Isı kayıplarını azaltmak için, bu tür CT'ler çoğu zaman "termal" programa göre, yani kondansatöre minimum "havalandırma" buhar geçişi ile çalışmalıdır. SSCB'de, yoğuşma ısısının kullanılmasının öngörüldüğü yoğuşma ve buhar ekstraksiyonlu HP'ler geliştirildi ve inşa edildi: bu tür HP'ler, yeterli ısı yükü koşulları altında, geri basınçlı HP'ler olarak çalışabilir. Yoğuşmalı ve buhar tahliyeli CT'ler, olası çalışma modları açısından genel olarak CHPP'lerde ağırlıklı olarak kullanılmaktadır. Kullanımları, termal ve elektrik yüklerini neredeyse bağımsız olarak ayarlamanıza olanak tanır; özel bir durumda, termal yüklerin azaldığı veya bunların yokluğunda, CHP tesisi gerekli, tam veya neredeyse tam elektrik gücüyle “elektrik” programına göre çalışabilir.

Isıtma türbin ünitelerinin elektrik gücü (yoğunlaştırma ünitelerinden farklı olarak), tercihen belirli bir güç ölçeğine göre değil, tükettikleri taze buhar miktarına göre seçilir. Bu nedenle SSCB'de büyük kojenerasyon türbin üniteleri tam olarak bu parametreye göre birleştirilmiştir. Böylece, karşı basınçlı R-100 türbin üniteleri, endüstriyel ve ısıtma ekstraksiyonlu PT-135 ve ısıtma ekstraksiyonlu T-175, aynı canlı buhar akış hızına sahiptir (yaklaşık 750 T/H), ancak farklı elektrik gücü (sırasıyla 100, 135 ve 175 MW). Bu tür türbinler için buhar üreten kazanlar aynı kapasiteye sahiptir (yaklaşık 800 T/H). Bu tür bir birleşme, aynı CHPP'de aynı kazan ve türbin termal ekipmanına sahip çeşitli tipteki türbin ünitelerinin kullanılmasını mümkün kılar. SSCB'de, TPP'lerde çeşitli amaçlarla çalışan kazan üniteleri de birleştirildi. Yani 1000 buhar kapasiteli kazan üniteleri T/H 300 kişi için yoğuşmalı türbinler olarak buhar sağlamak için kullanılır MW, ve 250 ile dünyanın en büyük TT'leri MW.

Isıtma CHP tesislerindeki ısı yükü yıl boyunca eşit değildir. Ana güç ekipmanının maliyetini azaltmak için, yükün arttığı dönemlerde ısının bir kısmı (% 40-50) tüketicilere pik sıcak su kazanlarından sağlanmaktadır. Ana güç ekipmanı tarafından en yüksek yükte salınan ısının payı, CHP ısı besleme katsayısının değerini belirler (genellikle 0,5-0,6'ya eşittir). Benzer şekilde, termal (buhar) endüstriyel yükün piklerini (maksimum değerin yaklaşık %10-20'si) düşük basınçlı pik buhar kazanları ile karşılamak mümkündür. Isı tahliyesi iki şemaya göre gerçekleştirilebilir ( pirinç. 2). Açık devre ile türbinlerden gelen buhar doğrudan tüketicilere gönderilir. Kapalı devre ile tüketicilere ısı eşanjörleri (buhar ve buhar-su) aracılığıyla taşınan soğutucuya (buhar, su) ısı verilir. Şema seçimi büyük ölçüde CHPP'nin su rejimi tarafından belirlenmektedir.

Termik santrallerde katı, sıvı veya gaz yakıtlar kullanılır. Termik santrallerin yerleşim alanlarına daha yakın olması nedeniyle, daha yaygın olarak (eyalet bölge elektrik santraliyle karşılaştırıldığında) daha değerli yakıt kullanıyorlar, katı emisyonlarla (akaryakıt ve gaz) atmosferi daha az kirletiyorlar. Hava havzasını katı parçacıklarla kirlenmeye karşı korumak için kül toplayıcılar kullanılır (eyalet bölge elektrik santralinde olduğu gibi). , katı parçacıkların, kükürt ve nitrojen oksitlerin atmosferinde dağılması için bacalar 200-250'ye kadar inşa edilir M. Isı tüketicilerinin yakınına kurulan CHP tesisleri genellikle su kaynaklarından oldukça uzakta bulunur. Bu nedenle çoğu termik santral, yapay soğutucular - soğutma kuleleri ile sirkülasyonlu bir su tedarik sistemi kullanır. CHP tesislerinde doğrudan akışlı su temini nadirdir.

Gaz türbinli CHP tesislerinde, elektrik jeneratörlerini tahrik etmek için gaz türbinleri kullanılır. Tüketicilere ısı temini, gaz türbini tesisinin kompresörleri tarafından sıkıştırılan havanın soğutulmasından alınan ısı ve türbinde egzoz edilen gazların ısısı nedeniyle gerçekleştirilir. Kombine çevrim enerji santralleri (buhar türbini ve gaz türbini üniteleriyle donatılmış) ve nükleer enerji santralleri de CHPP olarak çalışabilir.

Pirinç. 1. Kombine ısı ve enerji santralinin genel görünümü.

Pirinç. Şek. 2. Çeşitli türbinlere ve çeşitli buhar tahliye şemalarına sahip kombine ısı ve enerji santrallerinin en basit şemaları: a - açık bir şemaya göre karşı basınç ve buhar ekstraksiyonu, ısı tahliyesi olan bir türbin; b - açık ve kapalı şemalara göre buhar ekstraksiyonlu, ısı tahliyeli yoğuşma türbini; PC - buhar kazanı; PP - kızdırıcı; PT - buhar türbini; G - elektrik jeneratörü; K - kapasitör; P - endüstrinin teknolojik ihtiyaçları için düzenlenmiş üretim buhar ekstraksiyonu; T - ısıtma için ayarlanabilir ısı çıkışı; TP - ısı tüketicisi; FROM - ısıtma yükü; KN ve PN - yoğuşma ve besleme pompaları; LDPE ve HDPE - yüksek ve düşük basınçlı ısıtıcılar; D - hava giderici; PB - besleme suyu deposu; SP - ağ ısıtıcısı; CH - ağ pompası.

CHP'nin şematik diyagramı

Pirinç. 3. CHP'nin şematik diyagramı.

CPP'den farklı olarak CHP, tüketicilere yalnızca elektrik değil aynı zamanda sıcak su ve buhar şeklinde termal enerji de üretip dağıtıyor.

Sıcak su sağlamak için, suyun türbin ısı çıkışından buharla gerekli sıcaklığa kadar ısıtıldığı ağ ısıtıcıları (kazanlar) kullanılır. Şebeke ısıtıcılarındaki suya şebeke denir. Tüketicilerde soğutulduktan sonra şebeke suyu tekrar şebeke ısıtıcılarına pompalanır. Kazan kondensatı hava gidericiye pompalanır.

Üretime verilen buhar, tesis tüketicileri tarafından çeşitli amaçlarla kullanılmaktadır. Bu kullanımın niteliği, üretim yoğuşmasının KA CHPP'ye geri döndürülme olasılığına bağlıdır. Üretimden dönen kondens, kalitesinin üretim standartlarına uygun olması durumunda, toplama tankının arkasına takılan bir pompa ile hava gidericiye gönderilir. Aksi takdirde uygun işlem (tuzdan arındırma, yumuşatma, demir giderme vb.) için WLU'ya beslenir.

CHP genellikle davul uzay aracıyla donatılmıştır. Bu uzay araçlarından, kazan suyunun küçük bir kısmı sürekli blöf genişleticisine üflenerek boşaltılır ve daha sonra ısı eşanjörü aracılığıyla drenaja boşaltılır. Deşarj edilen suya arıtma suyu denir. Genleştiricide elde edilen buhar genellikle hava gidericiye gönderilir.

CHP'nin çalışma prensibi

Parçalarının bileşimini, teknolojik süreçlerin genel sırasını karakterize eden CHPP'nin temel teknolojik şemasını (Şekil 4) ele alalım.

Pirinç. 4. CHP tesisinin şematik diyagramı.

CHPP'nin yapısı bir yakıt ekonomisi (TF) ve yanmadan önce hazırlanmasına yönelik cihazları (PT) içerir. Yakıt ekonomisi, alma ve boşaltma cihazlarını, taşıma mekanizmalarını, yakıt depolarını, ön yakıt hazırlama cihazlarını (kırma tesisleri) içerir.

Yakıt yanma ürünleri - baca gazları, duman egzozları (DS) tarafından emilir ve bacalar (DTR) aracılığıyla atmosfere boşaltılır. Katı yakıtların yanıcı olmayan kısmı fırına cüruf (Sh) şeklinde düşer ve küçük parçacıklar formundaki önemli bir kısmı baca gazları ile taşınır. Atmosferi uçucu kül salınımından korumak için duman egzozlarının önüne kül toplayıcılar (AS) monte edilir. Cüruf ve kül genellikle kül depolama alanlarına boşaltılır. Yanma için gerekli hava, fanlar vasıtasıyla yanma odasına sağlanır. Duman aspiratörleri, baca ve püskürtme fanları istasyonun taslak kurulumunu (TDU) oluşturur.

Yukarıda listelenen bölümler ana teknolojik yollardan birini (yakıt-gaz-hava yolu) oluşturur.

Bir buhar türbini enerji santralinin ikinci en önemli teknolojik yolu, buhar jeneratörünün buhar-su kısmını, bir ısı motorunu (TD), esas olarak bir buhar türbinini, bir yoğunlaştırıcıyı içeren bir yoğunlaştırma ünitesini içeren bir buhar-su yoludur ( K) ve bir yoğuşma pompası (KN), soğutma suyu pompalarına (NOV) sahip bir teknik su besleme sistemi (TV), su arıtma (VO), yüksek ve düşük basınçlı ısıtıcılar (HPV ve HDPE) dahil olmak üzere su arıtma ve besleme tesisi, besleme pompalarının (PN) yanı sıra buhar ve su boru hatları.

Yakıt-gaz-hava yolu sisteminde, yanma odasında yanma sırasında yakıtın kimyasal olarak bağlı enerjisi, buhar jeneratörü boru sisteminin metal duvarları boyunca radyasyon ve konveksiyon yoluyla suya iletilen termal enerji şeklinde salınır. ve sudan oluşan buhar. Buharın termal enerjisi türbinde türbin rotoruna aktarılan akışın kinetik enerjisine dönüştürülür. Bir elektrik jeneratörünün (EG) rotoruna bağlı türbin rotorunun mekanik dönme enerjisi, kendi tüketimi eksi bir elektrik tüketicisine aktarılan bir elektrik akımının enerjisine dönüştürülür.

Türbinlerde çalışan çalışma akışkanının ısısı, harici ısı tüketicilerinin (TP) ihtiyaçları için kullanılabilir.

Isı tüketimi aşağıdaki alanlarda meydana gelir:

1. Teknolojik amaçlı tüketim;

2. Konut, kamu ve endüstriyel binaların ısıtılması ve havalandırılması için tüketim;

3. Diğer ev ihtiyaçları için tüketim.

Teknolojik ısı tüketiminin programı, üretim özelliklerine, çalışma moduna vb. bağlıdır. Bu durumda tüketimin mevsimselliği yalnızca nispeten nadir durumlarda ortaya çıkar. Çoğu sanayi kuruluşunda teknolojik amaçlarla kış ve yaz ısı tüketimi arasındaki fark önemsizdir. Sadece proses buharının bir kısmının ısıtma için kullanılması durumunda ve kışın ısı kaybının artması nedeniyle küçük bir fark elde edilir.

Isı tüketicileri için çok sayıda operasyonel veriye dayanarak enerji göstergeleri belirlenir; çıktı birimi başına çeşitli üretim türleri tarafından tüketilen ısı miktarının normları.

Isıtma ve havalandırma amacıyla ısı sağlanan ikinci tüketici grubu, gün boyunca ısı tüketiminde önemli bir tekdüzelik ve yıl boyunca ısı tüketiminde keskin bir eşitsizlik ile karakterize edilir: yazın sıfırdan kışın maksimuma.

Isıtmanın ısı çıkışı doğrudan dış sıcaklığa bağlıdır; iklimsel ve meteorolojik faktörlerden kaynaklanmaktadır.

İstasyondan ısı salındığında, ağ ısıtıcılarında türbin ekstraksiyonlarından çıkan buharla ısıtılan buhar ve sıcak su, ısı taşıyıcı olarak görev yapabilir. Bir veya başka bir soğutucunun ve parametrelerinin seçilmesi sorununa, üretim teknolojisinin gereksinimlerine göre karar verilir. Bazı durumlarda üretimde kullanılan düşük basınçlı buhar (örneğin buhar çekiçlerinden sonra) ısıtma ve havalandırma amacıyla kullanılmaktadır. Bazen ayrı bir sıcak su ısıtma sisteminin kurulmasını önlemek için endüstriyel binaları ısıtmak için buhar kullanılır.

Isıtma amacıyla buharın yan tarafa bırakılması açıkça uygunsuzdur, çünkü ısıtma ihtiyaçları sıcak su ile kolaylıkla karşılanabilir ve tüm ısıtma buharı yoğuşması istasyonda kalır.

Sıcak suyun teknolojik amaçlarla serbest bırakılması nispeten nadirdir. Sıcak su tüketicileri yalnızca sıcak yıkama ve benzeri işlemler için kullanan endüstrilerdir ve kirli su artık istasyona geri gönderilmemektedir.

Isıtma ve havalandırma amacıyla sağlanan sıcak su, istasyonda şebeke ısıtıcılarında 1,17-2,45 bar ayarlı ekstraksiyon basıncından buharla ısıtılır. Bu basınçta su 100-120 ° C sıcaklığa ısıtılır.

Bununla birlikte, düşük dış hava sıcaklıklarında, ağda dolaşan su miktarı ve dolayısıyla onu pompalamak için enerji tüketimi gözle görülür şekilde arttığı için, böyle bir su sıcaklığında büyük miktarlarda ısının salınması pratik hale gelmez. Bu nedenle, kontrollü ekstraksiyondan elde edilen buharla beslenen ana ısıtıcılara ek olarak, 5,85-7,85 bar basınçlı ısıtma buharının daha yüksek basınçlı bir ekstraksiyondan veya bir indirgeme-soğutma ünitesi aracılığıyla doğrudan kazanlardan sağlandığı pik ısıtıcılar monte edilir. .

Başlangıçtaki su sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, ağ pompalarının tahriki için güç tüketiminin yanı sıra ısı borularının çapı da o kadar düşük olur. Şu anda, pik ısıtıcılarda su çoğunlukla tüketiciden 150 °C'ye kadar ısıtılır; tamamen ısıtma yüküyle, genellikle yaklaşık 70 °C'lik bir sıcaklığa sahiptir.

1.4. CHP'nin ısı tüketimi ve verimliliği

Kombine ısı ve enerji santralleri, türbinde egzoz edilen buharla tüketicilere elektrik ve ısı salar. Sovyetler Birliği'nde ısı ve yakıt maliyetlerini bu iki enerji türü arasında dağıtmak gelenekseldir:

2) ısı üretimi ve salınımı için:

	,	(3.3)
	,	(3.3a)

Nerede - harici bir tüketici için ısı tüketimi; - tüketiciye ısının salınması; H t, serbest bırakılması sırasındaki ısı kayıplarını (şebeke ısıtıcılarında, buhar boru hatlarında vb.) dikkate alarak bir türbin tesisi tarafından ısı tedarikinin verimliliğidir; H t = 0,98¸0,99.

Türbin tesisinin toplam ısı tüketimi Q tu, türbinin (3600) iç gücünün termal eşdeğerinden oluşur N ben, harici bir tüketici için ısı tüketimi Q t ve türbin kondenserindeki ısı kaybı Q j.Bir kojenerasyon türbin tesisinin ısı dengesi için genel denklem şu şekildedir:

Bir bütün olarak CHP için buhar kazanının verimliliği dikkate alınarak H p.k ve ısı aktarımının verimliliği Hşunu elde ederiz:

	;	(3.6)
	.	(3.6a)

Değer temel olarak değer değer - değer ile belirlenir.

Atık ısıdan elektrik üretimi, CPP'lerde elektrik üretiminin verimliliğini CPP'lere göre önemli ölçüde artırmakta ve ülkede önemli miktarda yakıt tasarrufu sağlamaktadır.

Birinci bölüm sonuç

Bu nedenle, birleşik ısı ve enerji santrali, konum alanında büyük ölçekli bir kirlilik kaynağı değildir. CHPP'lerde teknik ve ekonomik olarak gerekçelendirilmiş üretim planlaması, her türlü üretim kaynağının en düşük maliyetiyle en yüksek operasyonel performansın elde edilmesini sağlar, çünkü CHPP'lerde türbinlerde "harcanan" buharın ısısı üretim, ısıtma ve sıcak ihtiyaçlar için kullanılır. su tedarik etmek

RUS CHPPS'İN YABANCI İLE KARŞILAŞTIRILMASI

Dünyanın en büyük elektrik üreten ülkeleri, dünya üretiminin %20'sini üreten ABD, Çin ve onlardan 4 kat daha düşük olan Japonya, Rusya ve Hindistan'dır.

Çin

ExxonMobil'in tahminine göre Çin'in enerji tüketimi 2030 yılına kadar iki katından fazla artacak. Genel olarak, bu zamana kadar Çin'in payı küresel elektrik talebindeki artışın yaklaşık 1/3'ünü oluşturacaktır. ExxonMobil'e göre bu dinamik, talep büyüme tahmininin oldukça ılımlı olduğu ABD'deki durumdan temel olarak farklı.

Şu anda Çin'in üretim kapasitesinin yapısı aşağıdaki gibidir. Çin'de üretilen elektriğin yaklaşık %80'i kömürle çalışan termik santrallerden sağlanıyor ve bu da ülkede büyük kömür yataklarının varlığıyla bağlantılı. %15'i hidroelektrik santrallerden, %2'si nükleer santrallerden, %1'i ise akaryakıt, gaz termik santralleri ve diğer enerji santrallerinden (rüzgar vb.) oluşmaktadır. Tahminlere göre, yakın gelecekte (2020) Çin enerji sektöründe kömürün rolü baskın olmaya devam edecek, ancak nükleer enerjinin payı (%13'e kadar) ve doğal gazın payı (%7'ye kadar)1 artacak. kullanımı Çin'in hızla gelişen şehirlerindeki çevresel durumu önemli ölçüde iyileştirecek.

Japonya

Japonya'daki santrallerin toplam kurulu gücü 241,5 milyon kW'a ulaşıyor. Bunların %60'ı termik santrallerdir (gazla çalışan termik santraller dahil - %25, akaryakıt - %19, kömür - %16). Toplam elektrik üretim kapasitesinin %20'sini nükleer santraller, %19'unu ise hidroelektrik santralleri oluşturuyor. Japonya'da kurulu gücü 1 milyon kW'ın üzerinde olan 55 termik santral bulunmaktadır. Bunların en büyüğü gazdır: Kawagoe(Chubu Electric) - 4,8 milyon kW, Higaşi(Tohoku Electric) - 4,6 milyon kW, petrolle çalışan Kashima (Tokyo Electric) - 4,4 milyon kW ve kömürle çalışan Hekinan (Chubu Electric) - 4,1 milyon kW.

Tablo 1 - IEEJ-Enerji Ekonomisi Enstitüsü, Japonya'ya (Enerji Ekonomisi Enstitüsü, Japonya) göre termik santrallerde elektrik üretimi

Hindistan

Hindistan'da tüketilen elektriğin yaklaşık %70'i termik santrallerden üretiliyor. Ülke yetkilileri tarafından benimsenen elektrifikasyon programı, Hindistan'ı mühendislik hizmetlerinin yatırımı ve teşviki açısından en cazip pazarlardan biri haline getirdi. Geçtiğimiz yıllarda cumhuriyet, tam teşekküllü ve güvenilir bir elektrik enerjisi endüstrisi yaratmak için tutarlı adımlar atıyor. Hindistan'ın deneyimi, hidrokarbon hammadde sıkıntısı çeken bir ülkede alternatif enerji kaynaklarının geliştirilmesinin aktif olarak sürdürülmesi açısından dikkat çekicidir. Dünya Bankası ekonomistlerinin belirttiği gibi, Hindistan'daki elektrik tüketiminin bir özelliği, hane halkı tüketimindeki artışın, nüfusun neredeyse %40'ının elektriğe erişiminin olmaması nedeniyle ciddi şekilde sınırlı olmasıdır (diğer kaynaklara göre, elektriğe erişim Kentte yaşayanların %43'ü ve kırsalda yaşayanların %55'i). Yerel enerji endüstrisinin bir başka hastalığı da arzın güvenilmezliğidir. Elektrik kesintileri ülkenin büyük illerinde ve sanayi merkezlerinde dahi sık karşılaşılan bir durumdur.

Uluslararası Enerji Ajansı'na göre, mevcut ekonomik gerçekler göz önüne alındığında Hindistan, öngörülebilir gelecekte elektrik tüketiminde istikrarlı bir artışın beklendiği birkaç ülkeden biri. Nüfus bakımından dünyada ikinci olan bu ülkenin ekonomisi en hızlı büyüyen ekonomilerden biridir. Son yirmi yılda ortalama yıllık GSYİH büyümesi %5,5 oldu. Hindistan Merkezi İstatistik Örgütü'ne göre 2007/08 mali yılında GSYİH 1.059,9 milyar dolara ulaşarak ülkeyi dünyanın 12. büyük ekonomisi haline getirdi. GSYİH yapısında hizmetler (%55,9) ağırlıktayken onu sanayi (%26,6) ve tarım (%17,5) takip ediyor. Aynı zamanda, resmi olmayan verilere göre, bu yılın temmuz ayında ülkede beş yıllık bir rekor kırıldı; elektrik talebi arzı %13,8 oranında aştı.

Hindistan'ın elektriğinin yüzde 50'sinden fazlası kömürle çalışan termik santraller tarafından üretiliyor. Hindistan, hem dünyanın üçüncü büyük kömür üreticisi hem de bu kaynağın üçüncü büyük tüketicisi olmakla birlikte, net kömür ihracatçısı olmaya devam etmektedir. Bu tür yakıt, nüfusun dörtte birinin yoksulluk sınırının altında yaşadığı Hindistan'ın enerji endüstrisi için en önemli ve en ekonomik yakıt olmaya devam ediyor.

Büyük Britanya

Bugün İngiltere'de kömürle çalışan elektrik santralleri ülkenin ihtiyaç duyduğu elektriğin yaklaşık üçte birini üretiyor. Bu tür enerji santralleri milyonlarca ton sera gazı salıyor ve atmosfere zehirli parçacıklar salıyor, bu nedenle çevreciler sürekli olarak hükümete bu enerji santrallerini derhal kapatması yönünde baskı yapıyor. Ancak sorun şu ki, termik santrallerin ürettiği elektriğin o kısmını yenileyecek hiçbir şey yok.

İkinci bölüm için sonuç

Dolayısıyla Rusya, dünya üretiminin %20'sini üreten, dünyanın en büyük elektrik üreten ülkeleri olan ABD ve Çin'den daha geride, Japonya ve Hindistan ile aynı seviyededir.

ÇÖZÜM

Bu makale, kombine ısı ve enerji santrallerinin türlerini açıklamaktadır. Şematik diyagram, yapı elemanlarının amacı ve çalışmalarının açıklaması dikkate alınır. İstasyonun ana verimliliği belirlendi.

Buhar kazanları ve buhar türbinleri bir termik santralin (TPP) ana üniteleridir.

buhar kazanı- bu, organik yakıtın yanması sırasında açığa çıkan ısıyı kullanarak sürekli olarak kendisine sağlanan besleme suyundan buhar elde etmek için ısıtma yüzeyleri sistemine sahip bir cihazdır (Şekil 1).

Düzenlenen modern buhar kazanlarında Bir hazneli fırında yakıtın alevli yanması prizmatik dikey bir şafttır. Alevli yanma yöntemi, yanma odasında yakıtın hava ve yanma ürünleriyle birlikte sürekli hareketi ile karakterize edilir.

Yanması için gerekli olan yakıt ve hava, özel cihazlar aracılığıyla kazan fırınına verilir - brülörler. Üst kısımdaki fırın, içinden geçen ana ısı değişimi türü olarak adlandırılan prizmatik bir dikey şafta (bazen iki tane) bağlanır. konvektif maden.

Fırın, yatay baca ve konveksiyon şaftında çalışma ortamının hareket ettiği boru sistemi şeklinde yapılmış ısıtma yüzeyleri bulunmaktadır. Isıtma yüzeylerine ısı transferinin baskın yöntemine bağlı olarak, aşağıdaki tiplere ayrılabilirler: radyasyon, radyasyon-konvektif, konvektif.

Yanma odasında, tüm çevre boyunca ve duvarların tüm yüksekliği boyunca, düz boru sistemleri genellikle bulunur - fırın ekranları radyatif ısıtma yüzeyleridir.

Pirinç. 1. Termik santraldeki buhar kazanının şeması.

1 - yanma odası (fırın); 2 - yatay baca; 3 - konvektif şaft; 4 - fırın ekranları; 5 - tavan perdeleri; 6 - iniş boruları; 7 - tambur; 8 - radyasyon-konvektif kızdırıcı; 9 - konvektif kızdırıcı; 10 - su ekonomizeri; 11 - hava ısıtıcısı; 12 - üfleyici fanı; 13 - alt elek toplayıcıları; 14 - cüruf çekmeceli dolap; 15 - soğuk taç; 16 - brülörler. Diyagramda kül tutucu ve duman aspiratörü gösterilmemektedir.

Modern kazan tasarımlarında fırın ızgaraları ya sıradan borulardan yapılır (Şekil 2, A) veya itibaren kanatlı tüpler kanatçıklar boyunca birbirine kaynaklanmış ve sürekli bir yapı oluşturmuş gaz geçirmez kabuk(İncir. 2, B).

Suyun doyma sıcaklığına kadar ısıtıldığı cihaza denir ekonomizer; Buhar üreten (evaporatif) ısıtma yüzeyinde buhar oluşumu meydana gelir ve aşırı ısınması meydana gelir. aşırı ısıtıcı.

Pirinç. 2. Yanma ekranlarının uygulama şeması
a - sıradan borulardan; b - kanatlı borulardan

Besleme suyunun, buhar-su karışımının ve aşırı ısıtılmış buharın hareket ettiği kazanın boru elemanları sistemi, daha önce de belirtildiği gibi, su buharı yolu.

Isının sürekli olarak uzaklaştırılması ve ısıtma yüzeylerinin metalinin kabul edilebilir bir sıcaklık rejiminin sağlanması için, çalışma ortamının içlerindeki sürekli hareketi düzenlenir. Bu durumda ekonomizerdeki su ve kızdırıcıdaki buhar içlerinden bir kez geçer. Çalışma ortamının buhar oluşturan (buharlaşmalı) ısıtma yüzeyleri boyunca hareketi tekli veya çoklu olabilir.

İlk durumda kazan denir doğrudan akışlı ve ikincisinde - bir kazan çoklu dolaşım(Şek. 3).

Pirinç. 3. Kazanların su-buhar yollarının şeması
a - doğrudan akış devresi; b - doğal dolaşımlı şema; c - çoklu zorla dolaşıma sahip şema; 1 - besleme pompası; 2 - ekonomizer; 3 - toplayıcı; 4 - buhar boruları; 5 - kızdırıcı; 6 - tambur; 7 - iniş boruları; 8 - çoklu cebri sirkülasyon pompası.

Tek geçişli bir kazanın su-buhar yolu, tüm elemanlarında çalışma ortamının yarattığı basınç altında hareket ettiği açık bir hidrolik sistemdir. besleme pompası. Tek geçişli kazanlarda ekonomizör, buhar üretme ve kızdırma bölgeleri arasında net bir ayrım yoktur. Once-through kazanlar kritik altı ve kritik üstü basınçlarda çalışır.

Çoklu sirkülasyonlu kazanlarda, ısıtılmış ve ısıtılmamış boruların üst kısımda birleştirilmesiyle oluşan bir sistemden oluşan kapalı bir devre bulunmaktadır. davul, ve aşağıda - kolektör. Tambur, su ve buhar hacimlerine sahip olan ve adı verilen bir yüzeyle ayrılan silindirik yatay bir kaptır. buharlaşma aynası. Kolektör, daha küçük çaplı boruların uzunluk boyunca kaynaklandığı, uçlarında boğumlu büyük çaplı bir borudur.

olan kazanlarda doğal dolaşım(Şekil 3, b) Pompa tarafından sağlanan besleme suyu ekonomizerde ısıtılır ve tambura girer. Tamburdan, ısıtılmamış alt borulardan su, alt toplayıcıya girer ve buradan kaynadığı ısıtılmış borulara dağıtılır. Isıtılmamış borular yoğunluğa sahip su ile doldurulur ρ´ ve ısıtılan borular yoğunluğa sahip bir buhar-su karışımı ile doldurulur. ρ cm ortalama yoğunluğu daha az olan ρ´ . Devrenin alt noktası - toplayıcı - bir yandan ısıtılmamış boruları dolduran bir su sütununun basıncına eşit olarak maruz kalır Sarıldım ve diğer taraftan baskı Hρ cm g buhar-su karışımı sütunu. Ortaya çıkan basınç farkı H(ρ' - ρ cm)g Devrede harekete neden olur ve denir doğal dolaşımın itici gücü S dv(Baba):

S dv =H(ρ' - ρ cm)g,

Nerede H- kontur yüksekliği; G- yerçekimi ivmesi.

Ekonomizerdeki suyun ve kızdırıcıdaki buharın tek hareketinin aksine, sirkülasyon devresindeki çalışma akışkanının hareketi çokludur, çünkü buhar üreten borulardan geçerken su tamamen buharlaşmaz ve buhar içeriği bunların çıkışındaki karışımın oranı% 3-20'dir.

Devrede dolaşan suyun kütlesel debisinin birim zamanda oluşan buhar miktarına oranına sirkülasyon oranı denir.

R \u003d m inç / m p.

Doğal sirkülasyonlu kazanlar R= 5-33 ve cebri sirkülasyonlu kazanlarda - R= 3-10.

Tamburda ortaya çıkan buhar, su damlacıklarından ayrılarak kızdırıcıya ve ardından türbine girer.

Çoklu cebri sirkülasyonlu kazanlarda (Şek. 3, V) dolaşımını iyileştirmek için ek olarak kurulur sirkülasyon pompası. Bu, kazanın ısıtma yüzeylerinin daha iyi düzenlenmesini mümkün kılarak, buhar-su karışımının yalnızca dikey buhar üreten borular boyunca değil, aynı zamanda eğimli ve yatay borular boyunca da hareket etmesine olanak tanır.

Buhar oluşturan yüzeylerde iki fazın (su ve buhar) varlığı yalnızca kritik altı basınçta mümkün olduğundan, tamburlu kazanlar kritik olanlardan daha düşük basınçlarda çalışır.

Torcun yanma bölgesindeki fırının sıcaklığı 1400-1600°C'ye ulaşır. Bu nedenle yanma odasının duvarları refrakter malzemeden yapılmış ve dış yüzeyleri ısı yalıtımı ile kaplanmıştır. Fırında kısmen soğutulan, 900-1200°C sıcaklıktaki yanma ürünleri, kızdırıcının yıkandığı kazanın yatay bacasına girer ve ardından konvektif şafta gönderilir; yeniden ısıtıcı, su ekonomizer ve gazların akışındaki son ısıtma yüzeyi - Hava ısıtıcısı havanın kazan fırınına beslenmeden önce ısıtıldığı. Bu yüzeyin arkasında oluşan yanma ürünlerine denir. egzoz gazları: 110-160°C sıcaklığa sahiptirler. Bu kadar düşük bir sıcaklıkta daha fazla ısı geri kazanımı kârlı olmadığından, egzoz gazları bir duman aspiratörü kullanılarak bacaya çıkarılır.

Çoğu kazan fırını, yanma odasının üst kısmında 20-30 Pa'lık (2-3 mm su sütunu) hafif bir vakum altında çalışır. Yanma ürünlerinin yanması sırasında gaz yolundaki seyrelme artarak duman aspiratörlerinin önünde 2000-3000 Pa'ya ulaşıyor, bu da atmosferik havanın kazan duvarlarındaki sızıntılardan içeri girmesine neden oluyor. Yanma ürünlerini sulandırır ve soğuturlar, ısı kullanımının verimliliğini azaltırlar; ayrıca bu, duman aspiratörlerinin yükünü artırır ve bunların sürüşü için elektrik tüketimini artırır.

Son zamanlarda, yanma odası ve gaz kanalları fanların oluşturduğu aşırı basınç altında çalıştığında ve duman aspiratörleri takılmadığında basınçlı kazanlar oluşturulmuştur. Kazanın basınç altında çalışabilmesi için yapılması gerekenler gaz geçirmez.

Kazanların ısıtma yüzeyleri, parametrelere (basınç, sıcaklık vb.) ve içlerinde hareket eden ortamın niteliğine ve ayrıca yanma ürünlerinin sıcaklık seviyesine ve agresifliğine bağlı olarak çeşitli derecelerde çeliklerden yapılmıştır. iletişim halindedirler.

Kazanın güvenilir çalışması için besleme suyunun kalitesi çok önemlidir. Santral ekipmanlarının korozyonu sonucu oluşan belirli miktarda askıda katı madde ve çözünmüş tuz ile demir ve bakır oksitler sürekli olarak kazana beslenir. Tuzların çok küçük bir kısmı üretilen buhar tarafından taşınır. Çoklu sirkülasyonlu kazanlarda, kazan suyundaki içeriğinin kademeli olarak artması nedeniyle ana miktarda tuz ve neredeyse tüm katı parçacıklar tutulur. Kazanda su kaynadığında tuzlar çözeltiden düşer ve ısıtılan boruların iç yüzeyinde ısıyı iyi iletmeyen kireç belirir. Sonuç olarak içeriden kireç tabakasıyla kaplanan borular, içlerinde hareket eden ortam tarafından yeterince soğutulmaz, bu nedenle yanma ürünleri tarafından yüksek sıcaklığa kadar ısıtılır, mukavemetlerini kaybeder ve etki altında çökebilirler. iç baskıdan dolayı. Bu nedenle tuz konsantrasyonu yüksek olan suyun bir kısmının kazandan uzaklaştırılması gerekir. Kaldırılan su miktarını yenilemek için daha düşük yabancı madde konsantrasyonuna sahip besleme suyu sağlanır. Kapalı bir devrede suyun değiştirilmesi işlemine denir sürekli temizleme. Çoğu zaman, kazan tamburundan sürekli üfleme yapılır.

Tek geçişli kazanlarda tambur olmadığından sürekli blöf yapılmaz. Bu nedenle, bu kazanların besleme suyunun kalitesine ilişkin özellikle yüksek talepler bulunmaktadır. Kondenserden sonra türbin kondensinin özel olarak temizlenmesiyle sağlanır. yoğuşma suyu arıtma tesisleri ve su arıtma tesislerinde tamamlama suyunun uygun şekilde arıtılması.

Modern bir kazan tarafından üretilen buhar muhtemelen endüstrinin büyük miktarlarda ürettiği en saf ürünlerden biridir.

Yani örneğin süperkritik basınçta çalışan tek geçişli bir kazan için kirletici madde içeriği 30-40 µg/kg buharı geçmemelidir.

Modern enerji santralleri oldukça yüksek bir verimlilikle çalışmaktadır. Besleme suyunun ısıtılması, buharlaştırılması ve aşırı ısıtılmış buhar üretimi için harcanan ısı, kullanılan faydalı ısıdır. S1.

Kazandaki asıl ısı kaybı baca gazlarından kaynaklanmaktadır. 2. Çeyrek. Ayrıca kayıplar da yaşanabilir. 3. Soru Baca gazlarında CO varlığına bağlı olarak kimyasal yanma eksikliğinden , H2 , CH4; Katı yakıtın mekanik olarak yetersiz yanmasından kaynaklanan kayıplar 4. Çeyrek külde yanmamış karbon parçacıklarının varlığıyla ilişkili; kazan ve gaz kanallarını çevreleyen yapılar nedeniyle çevreye verilen kayıplar S5; ve son olarak cürufun fiziksel ısısından kaynaklanan kayıplar S6.

belirten q 1 \u003d Q 1 / Q, q 2 \u003d Q 2 / Q vb., kazanın verimliliğini elde ederiz:

tamam =Q 1 /S= Q 1 =1-(q 2 + q 3 + q 4 + q 5 + q 6 ),

Nerede Q yakıtın tamamen yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarıdır.

Egzoz gazlarıyla ısı kaybı %5-8 olup fazla havanın azalmasıyla azalır. Daha küçük kayıplar, fırına yanma için teorik olarak gerekli olandan yalnızca %2-3 daha fazla hava sağlandığında, fazla hava olmadan pratik olarak yanmaya karşılık gelir.

Gerçek hava hacminin oranı VD teorik olarak gerekli olana kadar fırına verilir V T yakıtın yanması için aşırı hava katsayısı denir:

α \u003d V D / V T ≥ 1 .

Azaltmak α yakıtın eksik yanmasına yol açabilir; kimyasal ve mekanik yetersiz yanma ile kayıplarda artışa neden olur. Bu nedenle alınması soru 5 Ve soru 6 sabit, kayıpların toplamının olduğu kadar fazla hava a ayarlayın

q 2 + q 3 + q 4 → min.

Optimum fazla hava, kazanın yükündeki değişikliklerle yakıt ve hava beslemesini değiştiren ve aynı zamanda çalışmasının en ekonomik modunu sağlayan elektronik otomatik yanma prosesi kontrolörleri tarafından sağlanır. Modern kazanların verimliliği% 90-94'tür.

Kazanın tüm elemanları: ısıtma yüzeyleri, kolektörler, tamburlar, boru hatları, astar, iskeleler ve servis merdivenleri bir çerçeve yapısı olan bir çerçeve üzerine monte edilmiştir. Çerçeve temele dayanır veya kirişlerden asılır, yani. Binanın destekleyici yapılarına dayanır. Kazanın çerçeveyle birlikte kütlesi oldukça önemlidir. Yani örneğin buhar kapasitesine sahip kazan çerçevesinin kolonları aracılığıyla temellere aktarılan toplam yük D\u003d 950 t / h, 6000 t Kazanın duvarları içeriden refrakter malzemelerle, dışarıdan ise ısı yalıtımı ile kaplanmıştır.

Gaz geçirmez eleklerin kullanılması, ısıtma yüzeylerinin üretimi için metalden tasarruf sağlar; Ayrıca bu durumda refrakter tuğla kaplama yerine duvarlar sadece yumuşak ısı yalıtımı ile kaplanarak kazanın ağırlığının% 30-50 oranında azaltılmasına olanak sağlanır.

Rus endüstrisi tarafından üretilen enerji sabit kazanları aşağıdaki şekilde işaretlenmiştir: E - buharın ara aşırı ısınması olmadan doğal sirkülasyonlu buhar kazanı; Ep - buharın yeniden ısıtılmasıyla doğal sirkülasyonlu buhar kazanı; Pp - ara buhar yeniden ısıtmalı tek geçişli buhar kazanı. Harf tanımının ardından sayılar gelir: birincisi buhar çıkışıdır (t / h), ikincisi buhar basıncıdır (kgf / cm2). Örneğin, PK - 1600 - 255 şu anlama gelir: kuru cüruf giderme özelliğine sahip hazneli fırına sahip bir buhar kazanı, 1600 ton / saat buhar çıkışı, 255 kgf / cm2 buhar basıncı.

Elektrik santrallerinde çeşitli doğal kaynaklarda saklı olan enerji kullanılarak elektrik üretilmektedir. Tablodan görülebileceği gibi. Şekil 1.2'ye göre bu durum esas olarak termal çevrime göre çalışan termik (TPP) ve nükleer enerji santrallerinde (NPP) meydana gelir.

Termik santral çeşitleri

Üretilen ve tedarik edilen enerjinin türüne göre termik santraller iki ana türe ayrılır: yalnızca elektrik üretimi amaçlı yoğuşmalı enerji santralleri (CPP) ve kojenerasyon veya kombine ısı ve enerji santralleri (CHP). Fosil yakıtlarla çalışan yoğuşmalı enerji santralleri, üretim yerlerinin yakınında inşa edilir ve termik santraller, ısı tüketicilerinin - sanayi kuruluşları ve yerleşim alanlarının - yakınında bulunur. CHPP'ler aynı zamanda fosil yakıtlarla da çalışır, ancak CPP'lerden farklı olarak endüstriyel ve ısınma amaçlı olarak sıcak su ve buhar şeklinde hem elektrik hem de termal enerji üretirler. Bu enerji santrallerinin ana yakıtları şunları içerir: katı kömür, antrasit, yarı antrasit, kahverengi kömür, turba, şist; sıvı - akaryakıt ve gaz halinde - doğal, kok, yüksek fırın vb. gaz.

Tablo 1.2. Dünyada elektrik üretimi

Nükleer enerji santralleri ağırlıklı olarak nükleer yakıt enerjisini kullanan yoğuşmalı tiptedir.

Bir elektrik jeneratörünü çalıştırmak için termik santralin türüne bağlı olarak, enerji santralleri buhar türbini (STU), gaz türbini (GTP), kombine çevrim (CCGT) ve içten yanmalı motorlu enerji santralleri (DPP) olarak ayrılır.

İşin süresine bağlı olarak Yıl boyunca TPP kurulu kapasitenin kullanıldığı saat sayısıyla karakterize edilen enerji yükü eğrilerinin kapsamına göre τ st'de, elektrik santrallerini şu şekilde sınıflandırmak gelenekseldir: temel (τ st'de > 6000 saat/yıl); yarı-tepe (τ st = 2000 - 5000 saat/yılda); tepe noktası (τ st'de< 2000 ч/год).

Temel enerji santralleri, yılın büyük bir bölümünde mümkün olan maksimum sabit yükü taşıyan santrallere denir. Dünya enerji endüstrisinde, ısı programına göre çalışırken temel olarak nükleer santraller, son derece ekonomik santraller ve termik santraller kullanılmaktadır. Pik yükler, manevra kabiliyeti ve hareket kabiliyetine sahip hidroelektrik santraller, pompalı depolamalı enerji santralleri, gaz türbinleri tarafından karşılanır; hızlı başlatma ve durdurma. Zirve enerji santralleri, günlük elektrik yükü programının zirve kısmını karşılamanın gerekli olduğu saatlerde açılır. Toplam elektrik yükünde azalma olan yarı tepe enerji santralleri ya azaltılmış kapasiteye aktarılır ya da beklemeye alınır.

Termik santraller teknolojik yapısına göre bloklu ve bloksuz olarak ikiye ayrılmaktadır. Blok diyagram ile bir buhar türbini tesisinin ana ve yardımcı ekipmanlarının başka bir santral kurulumunun ekipmanlarıyla teknolojik bağlantısı bulunmamaktadır. Fosil yakıtlı enerji santrallerinde, her türbine bağlı bir veya iki kazandan buhar sağlanır. Bloksuz bir TPP şemasıyla, tüm kazanlardan gelen buhar ortak bir hatta girer ve oradan bireysel türbinlere dağıtılır.

Büyük güç sistemlerinin bir parçası olan yoğuşmalı enerji santrallerinde yalnızca buharın yeniden ısıtıldığı blok sistemler kullanılır. Buhar ve su çapraz bağlantılı bloksuz devreler, ara aşırı ısınma olmadan kullanılır.

Termik santrallerin çalışma prensibi ve ana enerji özellikleri

Enerji santrallerinde elektrik, çeşitli doğal kaynaklarda (kömür, gaz, petrol, akaryakıt, uranyum vb.) saklı olan enerjinin, oldukça basit bir prensiple, enerji dönüşüm teknolojisi uygulanarak kullanılmasıyla üretilir. TPP'nin genel şeması (bkz. Şekil 1.1), bazı enerji türlerinin diğerlerine böyle bir dönüşüm sırasını ve bir termik santral döngüsünde bir çalışma akışkanının (su, buhar) kullanımını yansıtır. Yakıt (bu durumda kömür) bir kazanda yanar, suyu ısıtır ve buhara dönüştürür. Buhar, buharın termal enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren ve elektrik üretmek için jeneratörleri çalıştıran türbinlere beslenir (bkz. bölüm 4.1).

Modern bir termik santral, çok sayıda farklı ekipmanı içeren karmaşık bir kuruluştur. Santral ekipmanının bileşimi seçilen termal şemaya, kullanılan yakıt tipine ve su temin sisteminin tipine bağlıdır.

Santralin ana ekipmanı şunları içerir: elektrik jeneratörü ve kondansatörlü kazan ve türbin üniteleri. Bu üniteler güç, buhar parametreleri, performans, voltaj ve akım vb. açılardan standartlaştırılmıştır. Bir termik santralin ana ekipmanının türü ve miktarı, verilen güce ve amaçlanan çalışma moduna karşılık gelir. Ayrıca tüketicilere ısı sağlamaya ve kazan besleme suyunu ısıtmak için türbin buharını kullanmaya ve santralin kendi ihtiyaçlarını karşılamaya yarayan yardımcı ekipmanlar da bulunmaktadır. Buna yakıt besleme sistemleri, hava giderme-besleme tesisi, yoğuşma tesisi, ısıtma tesisi (CHP tesisi için), teknik su temini sistemleri, yağ temini, besleme suyunun rejeneratif ısıtılması, kimyasal su arıtma, dağıtım ve iletim ekipmanları dahildir. elektrik (bkz. Bölüm 4).

Tüm buhar türbini tesisleri, enerji santralinin termal ve genel verimliliğini önemli ölçüde artıran rejeneratif besleme suyu ısıtmasını kullanır, çünkü rejeneratif ısıtmalı şemalarda, türbinden rejeneratif ısıtıcılara boşaltılan buhar akışları, soğuk kaynakta (kondenser) kayıpsız çalışır. . Aynı zamanda turbojeneratörün aynı elektrik gücü için kondenserdeki buhar akışı azalır ve bunun sonucunda verim düşer. kurulumlar artıyor.

Kullanılan buhar kazanının tipi (bkz. bölüm 2) enerji santralinde kullanılan yakıtın tipine bağlıdır. En yaygın yakıtlar için (fosil kömür, gaz, akaryakıt, freztorf), U, T şeklinde ve kule düzenine sahip kazanlar ve belirli bir yakıt türü için tasarlanmış bir yanma odası kullanılır. Eriyebilir kül içeren yakıtlar için sıvı kül giderimli kazanlar kullanılır. Aynı zamanda fırında yüksek oranda (%90'a kadar) kül tutulması sağlanır ve ısıtma yüzeylerinin aşındırıcı aşınması azalır. Aynı nedenlerle şist ve kömür hazırlama atıkları gibi yüksek kül içeren yakıtlar için dört geçişli düzene sahip buhar kazanları kullanılmaktadır. Termik santrallerde kural olarak tambur veya tek geçişli kazanlar kullanılır.

Türbinler ve elektrik jeneratörleri güç ölçeğinde tutarlıdır. Her türbin belirli bir jeneratör tipine karşılık gelir. Blok termal yoğuşmalı enerji santrallerinde türbinlerin gücü ünitelerin gücüne karşılık gelir ve ünite sayısı santralin verilen gücüne göre belirlenir. Modern üniteler, buhar yeniden ısıtmalı 150, 200, 300, 500, 800 ve 1200 MW'lık yoğuşmalı türbinler kullanır.

CHPP'ler, karşı basınçlı (P tipi), yoğuşmalı ve üretim buharı ekstraksiyonlu (P tipi), yoğuşmalı ve bir veya iki ısı ekstraksiyonlu (T tipi) ve ayrıca yoğuşmalı, endüstriyel ve ısı ekstraksiyonlu buharlı türbinler (bkz. alt bölüm 4.2) kullanır. (PT yazın). PT tipi türbinler ayrıca bir veya iki ısı çıkışına da sahip olabilir. Türbin tipinin seçimi termal yüklerin büyüklüğüne ve oranına bağlıdır. Isıtma yükü geçerliyse, PT türbinlerine ek olarak, ısı çekişli T tipi türbinler kurulabilir ve endüstriyel yük geçerliyse, endüstriyel çekişli ve karşı basınçlı PR ve R tipi türbinler kurulabilir.

Şu anda, CHPP'lerde en yaygın olarak 100 ve 50 MW elektrik gücüne sahip, 12,7 MPa, 540-560 ° C başlangıç ​​​​parametrelerinde çalışan tesisler kullanılmaktadır. Büyük şehirlerdeki CHPP'ler için 175–185 MW ve 250 MW (T-250-240 türbinli) elektrik kapasiteli tesisler oluşturulmuştur. T-250-240 türbinli üniteler modülerdir ve süperkritik başlangıç ​​parametrelerinde (23,5 MPa, 540/540°C) çalışır.

Ağdaki enerji santrallerinin çalışmasının bir özelliği, herhangi bir zamanda ürettikleri toplam elektrik enerjisi miktarının tüketilen enerjiye tam olarak karşılık gelmesi gerektiğidir. Santrallerin ana kısmı entegre enerji sisteminde paralel olarak çalışarak sistemin toplam elektrik yükünü karşılarken, CHPP de kendi alanının ısı yükünü eş zamanlı olarak karşılamaktadır. Bölgeye hizmet vermek üzere tasarlanmış ve genel elektrik sistemine bağlı olmayan yerel elektrik santralleri bulunmaktadır.

Güç tüketiminin zamana bağlılığının grafiksel gösterimine denir. elektrik yükü çizelgesi. Günlük elektrik yükü programları (Şekil 1.5) yılın zamanına, haftanın gününe göre değişir ve genellikle geceleri minimum yük ve yoğun saatlerde maksimum yük (grafiğin en yoğun kısmı) ile karakterize edilir. Günlük çizelgelerin yanı sıra, günlük çizelgelere göre oluşturulan elektrik yükünün yıllık çizelgeleri de (Şekil 1.6) büyük önem taşımaktadır.

Elektriksel yük grafikleri, santral ve sistemlerin elektrik yüklerinin planlanmasında, yüklerin bireysel santraller ve üniteler arasında dağıtılmasında, çalışma ve yedek ekipmanların kompozisyonunun seçilmesi, gerekli kurulu gücün ve gerekli rezervin belirlenmesi, sayı ve Ünitelerin birim gücü, ekipman onarım planlarının geliştirilmesi ve onarım rezervinin belirlenmesi vb.

Tam yükte çalışırken, enerji santrali ekipmanı nominal veya en uzunünitenin ana pasaport özelliği olan güç (kapasite). Bu maksimum güçte (verimlilik), ünitenin uzun süre ana parametrelerin nominal değerlerinde çalışması gerekir. Bir enerji santralinin temel özelliklerinden biri, tüm elektrik jeneratörlerinin ve ısıtma ekipmanlarının rezerv dikkate alınarak nominal kapasitelerinin toplamı olarak tanımlanan kurulu gücüdür.

Santralin çalışması aynı zamanda kullanım saati sayısıyla da karakterize edilir. yüklenmiş kapasite santralin çalışma moduna bağlıdır. Baz yük santralleri için kurulu kapasite kullanım saati sayısı 6000–7500 saat/yıl, puant yük modunda çalışan santraller için ise 2000–3000 saat/yıl'ın altındadır.

Ünitenin en yüksek verimle çalıştığı yüke ekonomik yük denir. Nominal sürekli yük ekonomik olana eşit olabilir. Bazen, nominal yükten% 10-20 daha yüksek bir yüke sahip ekipmanın daha düşük verimlilikle kısa süreli çalıştırılması mümkündür. Santralin ekipmanı, ana parametrelerin nominal değerlerinde tasarım yüküyle veya kabul edilebilir sınırlar dahilinde değiştiklerinde kararlı bir şekilde çalışıyorsa, bu moda sabit denir.

Sabit yüklerle ancak hesaplananlardan farklı veya kararsız yüklerle çalışma modlarına denir sabit olmayan veya değişken modlar. Değişken modlarda, bazı parametreler değişmeden kalır ve nominal değerlere sahip olurken, diğerleri belirli izin verilen sınırlar dahilinde değişir. Böylece, ünitenin kısmi yükünde, türbin önündeki buharın basıncı ve sıcaklığı nominal kalabilirken, kondenserdeki vakum ve ekstraksiyonlardaki buhar parametreleri, yükle orantılı olarak değişecektir. Tüm ana parametreler değiştiğinde sabit olmayan modlar da mümkündür. Bu tür modlar, örneğin ekipmanı çalıştırırken ve durdururken, bir turbojeneratör üzerindeki yükü boşaltırken ve alırken, kayan parametreler üzerinde çalışırken gerçekleşir ve sabit olmayan olarak adlandırılır.

Santralin ısı yükü, teknolojik işlemler ve endüstriyel tesisler, endüstriyel, konut ve kamu binalarının ısıtılması ve havalandırılması, iklimlendirme ve ev ihtiyaçları için kullanılmaktadır. Endüstriyel amaçlar için buhar basıncının genellikle 0,15 ila 1,6 MPa arasında olması gerekir. Bununla birlikte, nakliye sırasındaki kayıpları azaltmak ve suyun iletişimden sürekli olarak boşaltılması ihtiyacını ortadan kaldırmak için, elektrik santralinden bir miktar aşırı ısınmış buhar salınır. Isıtma, havalandırma ve evsel ihtiyaçlar için CHP tesisi genellikle 70 ila 180°C sıcaklıkta sıcak su sağlar.

Üretim süreçleri ve evsel ihtiyaçlar (sıcak su temini) için ısı tüketimiyle belirlenen ısı yükü, dış hava sıcaklığına bağlıdır. Ukrayna koşullarında yaz aylarında bu yük (ve elektrik yükü) kış aylarına göre daha azdır. Endüstriyel ve evsel ısı yükleri gün içinde değişmekte olup, ayrıca santralin evsel ihtiyaçlara harcanan günlük ortalama ısı yükü de hafta içi ve hafta sonu değişmektedir. Endüstriyel işletmelerin günlük ısı yükündeki ve bir yerleşim alanının sıcak su teminindeki tipik değişim grafikleri Şekil 1.7 ve 1.8'de gösterilmektedir.

TPP operasyonunun verimliliği, bazıları termal süreçlerin mükemmelliğini (verimlilik, ısı ve yakıt tüketimi) değerlendirirken, diğerleri TPP'nin çalıştığı koşulları karakterize eden çeşitli teknik ve ekonomik göstergelerle karakterize edilir. Örneğin, şek. 1.9 (a, b), CHP ve IES'nin yaklaşık ısı dengelerini göstermektedir.

Şekillerden de görülebileceği gibi elektrik ve termal enerjinin kombine üretimi, türbin kondenserlerindeki ısı kayıplarının azalması nedeniyle santrallerin ısıl verimliliğinde önemli bir artış sağlamaktadır.

TPP operasyonunun en önemli ve eksiksiz göstergeleri elektrik ve ısı maliyetidir.

Termik santrallerin diğer santral türlerine göre hem avantajları hem de dezavantajları bulunmaktadır. TPP'nin aşağıdaki avantajları belirtilebilir:

• yakıt kaynaklarının geniş dağıtımıyla bağlantılı olarak nispeten serbest bölgesel dağıtım;
• (HES'lerden farklı olarak) mevsimsel güç dalgalanmaları olmadan enerji üretme yeteneği;
• termik santrallerin inşası ve işletilmesi için yabancılaşma ve arazinin ekonomik dolaşımından çekilme alanı, kural olarak, nükleer santraller ve hidroelektrik santraller için gerekenden çok daha azdır;
• Termik santraller hidroelektrik santrallere veya nükleer santrallere göre çok daha hızlı inşa edilmekte ve birim kurulu güç başına birim maliyetleri nükleer santrallere göre daha düşüktür.
• Aynı zamanda, TPP'lerin büyük dezavantajları vardır:
• termik santrallerin işletilmesi genellikle çok büyük ölçekli bir yakıt döngüsüne hizmet vermekle ilişkili olan hidroelektrik santrallere göre çok daha fazla personel gerektirir;
• TPP'lerin işletimi yakıt kaynaklarının (kömür, akaryakıt, gaz, turba, bitümlü şist) tedarikine bağlıdır;
• termik santrallerin çalışma modlarının değişkenliği verimliliği azaltır, yakıt tüketimini artırır ve ekipman aşınmasının artmasına neden olur;
• mevcut termik santraller nispeten düşük verimlilik ile karakterize edilir. (esas olarak %40'a kadar);
• Termik santrallerin çevre üzerinde doğrudan ve olumsuz etkileri vardır ve çevresel açıdan "temiz" elektrik kaynakları değildirler.
• Çevre bölgelerin ekolojisine en büyük zararı kömürle çalışan termik santraller, özellikle de yüksek küllü kömür veriyor. Termik santraller arasında en "temiz" olanı, teknolojik süreçlerinde doğal gaz kullanan istasyonlardır.

Uzmanlara göre, dünyadaki termik santraller yılda yaklaşık 200-250 milyon ton kül, 60 milyon tondan fazla kükürt dioksit, büyük miktarda nitrojen oksit ve karbondioksit (sera etkisi denilen ve uzun vadeli küresel iklim değişikliği) büyük miktarda oksijeni emer. Ek olarak, kömürle çalışan termik santrallerin etrafındaki aşırı radyasyon arka planının, dünyada aynı güce sahip bir nükleer santralin yakınındakinden ortalama 100 kat daha yüksek olduğu tespit edilmiştir (kömür neredeyse her zaman uranyum, toryum içerir) ve eser safsızlıklar olarak karbonun radyoaktif izotopu). Bununla birlikte, termik santrallerin inşası, ekipmanı ve işletilmesine yönelik köklü teknolojilerin yanı sıra inşaatlarının daha düşük maliyetleri, termik santrallerin dünya elektrik üretiminin büyük bir kısmını oluşturmasına yol açmaktadır. Bu nedenle dünya genelinde TPP teknolojilerinin geliştirilmesine ve çevre üzerindeki olumsuz etkilerinin azaltılmasına büyük önem verilmektedir (bkz. Bölüm 6).

Elektrik enerjisi uzun zamandır hayatımızın bir parçası. Yunan filozof Thales bile M.Ö. 7. yüzyılda yün üzerine giyilen kehribarın nesneleri çekmeye başladığını keşfetti. Ancak uzun süre kimse bu gerçeğe dikkat etmedi. “Elektrik” terimi ilk kez ancak 1600'de ortaya çıktı ve 1650'de Otto von Guericke, metal bir çubuğa monte edilmiş kükürt topu şeklinde bir elektrostatik makine yarattı; bu, yalnızca çekim etkisini değil aynı zamanda gözlemlemeyi de mümkün kıldı. itmenin etkisi. İlk basit elektrostatik makineydi.

O zamandan bu yana yıllar geçti ama bugün bile, terabaytlarca bilgiyle dolu bir dünyada, ilginizi çeken her şeyi öğrenebildiğiniz halde, elektriğin nasıl üretildiği, evimize, ofisimize nasıl ulaştırıldığı çoğu kişi için bir sır olarak kalıyor. , girişim ...

Gelin bu süreçlere birkaç bölümde bakalım.

Bölüm I. Elektrik enerjisi üretimi.

Elektrik enerjisi nereden geliyor? Bu enerji diğer enerji türlerinden (termal, mekanik, nükleer, kimyasal ve diğerleri) ortaya çıkar. Endüstriyel ölçekte elektrik enerjisi santrallerden elde edilir. Yalnızca en yaygın enerji santrali türlerini düşünün.

1) Termal enerji santralleri. Bugün tek bir terimle birleştirilebilirler - GRES (Eyalet Bölge Elektrik Santrali). Elbette bugün bu terim orijinal anlamını yitirmiş ancak sonsuzluğa gitmemiş, bizimle kalmıştır.

Termik santraller birkaç alt türe ayrılır:

A) Yoğuşmalı enerji santrali (CPP), yalnızca elektrik enerjisi üreten bir termik santraldir, bu tip enerji santrali, adını çalışma prensibinin özelliklerine borçludur.

Çalışma prensibi: Kazana hava ve yakıt (gaz, sıvı veya katı) pompalar vasıtasıyla beslenir. Kazan fırınında yanan ve büyük miktarda ısı açığa çıkaran bir yakıt-hava karışımı ortaya çıkıyor. Bu durumda su, kazanın içinde bulunan boru sisteminden geçer. Açığa çıkan ısı bu suya aktarılırken sıcaklığı artırılarak kaynatılır. Kazana alınan buhar, suyun kaynama noktasının üzerinde (belirli bir basınçta) aşırı ısınmak için tekrar kazana gider, ardından buharın çalıştığı buhar boru hatlarından buhar türbinine girer. Genişledikçe sıcaklığı ve basıncı azalır. Böylece buharın potansiyel enerjisi türbine aktarılır, yani kinetik enerjiye dönüştürülür. Türbin ise türbinle aynı şaft üzerinde bulunan ve enerji üreten üç fazlı bir alternatörün rotorunu çalıştırır.

IES'in bazı unsurlarına daha yakından bakalım.

Buhar türbünü.

Su buharının akışı, rotorun çevresi etrafına sabitlenmiş eğrisel kanatlar üzerindeki kılavuz kanatlardan girer ve bunlara etki ederek rotorun dönmesine neden olur. Gördüğünüz gibi kürek kemikleri sıraları arasında boşluklar var. Bu rotor mahfazadan çıkarıldığı için oradalar. Bıçak sıraları da gövdenin içine yerleştirilmiştir, ancak bunlar sabittir ve hareketli bıçaklar üzerinde buharın istenen geliş açısının yaratılmasına hizmet eder.

Yoğuşmalı buhar türbinleri, buhar ısısının mümkün olan maksimum kısmını mekanik işe dönüştürmek için kullanılır. Egzoz buharının vakum altında tutulan yoğunlaştırıcıya bırakılması (egzoz) ile çalışırlar.

Aynı şaft üzerinde bulunan türbin ve jeneratöre turbojeneratör denir. Üç fazlı alternatör (senkron makine).

Bu oluşmaktadır:

Bu, voltajı standart bir değere (35-110-220-330-500-750 kV) yükseltir. Bu durumda akım önemli ölçüde azalır (örneğin, voltaj 2 kat arttığında akım 4 kat azalır), bu da gücün uzun mesafelere iletilmesini mümkün kılar. Gerilim sınıfından bahsettiğimizde doğrusal (fazdan faza) gerilimi kastettiğimizi belirtmek gerekir.

Jeneratörün ürettiği aktif güç, rotor sargısındaki akımı değiştirirken enerji taşıyıcısının miktarını değiştirerek düzenlenir. Çıkış aktif gücünü arttırmak için, türbine giden buhar beslemesini arttırmak gerekirken, rotor sargısındaki akım artacaktır. Jeneratörün senkron olduğu, yani frekansının her zaman güç sistemindeki akımın frekansına eşit olduğu ve enerji taşıyıcısının parametrelerinin değiştirilmesinin dönüş frekansını etkilemeyeceği unutulmamalıdır.

Ayrıca jeneratör reaktif güç de üretiyor. Çıkış voltajını küçük sınırlar içinde düzenlemek için kullanılabilir (yani güç sistemindeki voltaj düzenlemenin ana aracı değildir). Bu şekilde çalışır. Rotor sargısı aşırı uyarıldığında, ör. Rotordaki voltaj nominal değerin üzerine çıktığında, reaktif gücün "fazlası" güç sistemine beslenir ve rotor sargısı düşük uyarıldığında, reaktif güç jeneratör tarafından tüketilir.

Bu nedenle, alternatif akımda, aktif (watt - W olarak ölçülür) ve reaktif (reaktif volt-amper olarak ölçülür) toplamının kareköküne eşit olan toplam güçten (volt-amper - VA olarak ölçülür) bahsediyoruz. - VAR) gücü.

Rezervuardaki su, kondenserdeki ısının uzaklaştırılmasına yarar. Ancak sprey havuzları sıklıkla bu amaçla kullanılmaktadır.

veya soğutma kuleleri. Soğutma kuleleri kuledir Şekil 8

veya fan Şekil.9

Soğutma kuleleri hemen hemen aynı şekilde düzenlenmiştir; tek fark, suyun radyatörlerden aşağı akması, ısıyı onlara aktarması ve zaten basınçlı hava ile soğutulmasıdır. Bu durumda suyun bir kısmı buharlaşarak atmosfere karışır.
Böyle bir santralin verimliliği% 30'u geçmez.

B) Gaz türbini enerji santrali.

Bir gaz türbinli enerji santralinde, turbojeneratör buharla değil, doğrudan yakıtın yanması sonucu oluşan gazlarla çalıştırılır. Bu durumda sadece doğal gaz kullanılabilir, aksi takdirde yanma ürünleriyle kirlenmesi nedeniyle türbin hızla durur. Maksimum yükte verimlilik %25-33

Buhar ve gaz çevrimlerinin birleştirilmesiyle çok daha yüksek verim (%60'a kadar) elde edilebilir. Bu tür tesislere kombine çevrim tesisleri denir. Geleneksel kazan yerine kendi brülörü olmayan atık ısı kazanı bulunmaktadır. Egzoz gazı türbininden ısı alır. Şu anda CCGT'ler aktif olarak hayatımıza giriyor, ancak şu ana kadar Rusya'da pek fazla yok.

İÇİNDE) Kombine ısı ve enerji santralleri (çok uzun süre büyük şehirlerin ayrılmaz bir parçası haline geldi).Şekil 11

CHPP yapısal olarak yoğuşmalı enerji santrali (CPP) olarak düzenlenmiştir. Bu tip enerji santralinin özelliği, aynı anda hem termal hem de elektrik enerjisi üretebilmesidir. Buhar türbininin tipine bağlı olarak, farklı parametrelerle buhar almanıza olanak tanıyan çeşitli buhar çıkarma yöntemleri vardır. Bu durumda buharın bir kısmı veya tamamı (türbin tipine bağlı olarak) şebeke ısıtıcısına girer, ona ısı verir ve burada yoğunlaşır. Kojenerasyon türbinleri, termal veya endüstriyel ihtiyaçlara göre buhar miktarını ayarlamanıza olanak tanır ve bu da CHP'nin çeşitli yük modlarında çalışmasına olanak tanır:

termal - elektrik enerjisinin üretimi tamamen endüstriyel veya ısıtma ihtiyaçları için buhar üretimine bağlıdır.

elektrik - elektrik yükü termalden bağımsızdır. Ayrıca CHP'ler tam yoğuşmalı modda da çalışabilir. Bu, örneğin yaz aylarında aktif gücün keskin bir şekilde azalması durumunda gerekli olabilir. Böyle bir rejim CHP'lilerin aleyhinedir, çünkü verimlilik önemli ölçüde düşer.

Eş zamanlı elektrik ve ısı üretimi (kojenerasyon), istasyonun verimliliğinin önemli ölçüde arttığı karlı bir süreçtir. Yani örneğin bir CPP'nin hesaplanan verimliliği maksimum %30'dur ve bir CHP için bu yaklaşık %80'dir. Ayrıca kojenerasyon, boşta kalan termal emisyonların azaltılmasını mümkün kılar ve bu da CHPP'nin bulunduğu bölgenin ekolojisi üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir (aynı kapasitede bir CPP'nin bulunmasıyla karşılaştırıldığında).

Buhar türbinine daha yakından bakalım.

Kojenerasyon buhar türbinleri aşağıdaki özelliklere sahip türbinleri içerir:

geri basınç;

Ayarlanabilir buhar çıkışı;

Seçim ve geri basınç.

Geri basınçlı türbinler, IES'de olduğu gibi yoğunlaştırıcıya değil, ağ ısıtıcısına buhar egzozu ile çalışır, yani türbinden geçen tüm buhar ısıtma ihtiyaçlarına gider. Bu tür türbinlerin tasarımının önemli bir dezavantajı vardır: elektrik yükü programı tamamen ısı yükü programına bağlıdır, yani bu tür cihazlar güç sistemindeki mevcut frekansın operasyonel düzenlemesinde yer alamazlar.

Kontrollü buhar çıkışı olan türbinlerde, buhar ekstraksiyonu için bu duruma uygun olan aşamalar seçilirken, ara aşamalarda gerekli miktarda ekstrakte edilir. Bu tip türbin termal yükten bağımsızdır ve çıkış aktif gücünün düzenlenmesi, karşı basınçlı CHP tesisine göre daha büyük ölçüde ayarlanabilir.

Ekstraksiyon ve geri basınç türbinleri, ilk iki türbin tipinin işlevlerini birleştirir.

CHPP'lerin kojenerasyon türbinleri her zaman ısı yükünü kısa sürede değiştirememektedir. Yük piklerini karşılamak ve bazen türbinleri yoğuşmalı moda aktararak elektrik gücünü artırmak için CHPP'ye pik sıcak su kazanları kurulur.

2) Nükleer santraller.

Rusya'da şu anda 3 tip reaktör tesisi bulunmaktadır. Operasyonlarının genel prensibi yaklaşık olarak IES'nin çalışmasına benzer (eski günlerde nükleer santrallere GRES deniyordu). Temel fark, yalnızca termal enerjinin fosil yakıtlı kazanlarda değil nükleer reaktörlerde elde edilmesidir.

Rusya'daki en yaygın iki reaktör tipini düşünün.

1) RBMK reaktörü.

Bu reaktörün ayırt edici özelliği, türbini döndürmek için gereken buharın doğrudan reaktör çekirdeğinde üretilmesidir.

RBMK çekirdeği. Şekil 13

zirkonyum alaşımından ve paslanmaz çelikten yapılmış boruların içlerine yerleştirildiği uzunlamasına deliklerin bulunduğu dikey grafit sütunlardan oluşur. Grafit nötron moderatörü olarak görev yapar. Tüm kanallar yakıt ve CPS kanallarına (kontrol ve koruma sistemi) ayrılmıştır. Farklı soğutma devreleri var. İçinde kapalı bir kabuk içinde uranyum topaklarının bulunduğu yakıt kanallarına çubuklu (TVEL - yakıt elemanı) bir kaset (FA - yakıt düzeneği) yerleştirilir. Onlardan, yüksek basınç altında sürekli olarak aşağıdan yukarıya dolaşan bir ısı taşıyıcıya aktarılan termal enerjiyi aldıkları açıktır - sıradan, ancak safsızlıklardan, sudan çok iyi arıtılmış.

Yakıt kanallarından geçen su kısmen buharlaşır, buhar-su karışımı tüm ayrı yakıt kanallarından buharın sudan ayrılmasının (ayrılmasının) gerçekleştiği 2 ayırıcı tambura akar. Su, sirkülasyon pompalarının yardımıyla (döngü başına toplam 4 pompadan) tekrar reaktöre girer ve buhar, buhar boru hatlarından 2 türbine gider. Daha sonra buhar yoğunlaştırıcıda yoğunlaşır, suya dönüşür ve bu da reaktöre geri döner.

Reaktörün termal gücü yalnızca CPS kanallarında hareket eden bor nötron soğurucu çubuklar tarafından kontrol edilir. Bu kanalları soğutan su yukarıdan aşağıya doğru gider.

Gördüğünüz gibi henüz reaktör kabından hiç bahsetmedim. Gerçek şu ki, RBMK'nin aslında bir gövdesi yok. Az önce bahsettiğim aktif bölge beton bir şaft içerisine yerleştirilmiş, üzeri 2000 ton ağırlığında bir kapakla kapatılmıştır.

Şekil reaktörün üst biyolojik korumasını göstermektedir. Ancak bloklardan birini kaldırdığınızda aktif bölgenin sarı-yeşil havalandırmasını görebilmenizi beklememelisiniz, hayır. Kapağın kendisi çok daha alçakta bulunur ve üstünde, üst biyolojik korumaya kadar olan alanda, iletişim kanalları ve tamamen çıkarılmış emici çubuklar için bir boşluk vardır.

Grafitin termal genleşmesi için grafit sütunları arasında boşluk bırakılır. Bu boşlukta nitrojen ve helyum gazlarından oluşan bir karışım dolaşır. Bileşimine göre yakıt kanallarının sıkılığı değerlendirilir. RBMK çekirdeği en fazla 5 kanalı kesmeyecek şekilde tasarlanmıştır; daha fazlasının basıncı düşürülürse reaktör kapağı çıkacak ve geri kalan kanallar açılacaktır. Olayların bu şekilde gelişmesi Çernobil trajedisinin tekrarına neden olacaktır (burada insan yapımı felaketin kendisini değil, sonuçlarını kastediyorum).

RBMK'nin avantajlarını göz önünde bulundurun:

— Termal gücün kanal kanal düzenlenmesi sayesinde, reaktör durdurulmadan yakıt düzeneklerinin değiştirilmesi mümkündür. Her gün genellikle birkaç meclisi değiştirirler.

— MPC'deki (çoklu cebri sirkülasyon devresi) düşük basınç, basınçsız hale getirilmesiyle ilişkili kazaların daha hafif seyrine katkıda bulunur.

— Üretimi zor olan bir reaktör basınç kabının bulunmaması.

RBMK'nin eksilerini göz önünde bulundurun:

—Operasyon sırasında, çekirdeğin geometrisinde, 1. ve 2. nesillerin (Leningrad, Kursk, Çernobil, Smolensk) işletme güç ünitelerinde tamamen ortadan kaldırılamayan çok sayıda yanlış hesaplama bulundu. 3. nesil RBMK güç üniteleri (Smolensk NPP'nin 3. güç ünitesindeki tek ünitedir) bu eksikliklerden yoksundur.

— Tek çevrimli reaktör. Yani türbinler doğrudan reaktörden elde edilen buharla döndürülür. Bu, radyoaktif bileşenler içerdiği anlamına gelir. Eğer türbinin basıncı boşaltılırsa (ve bu 1993'te Çernobil nükleer santralinde oldu), onarımı oldukça karmaşık ve hatta belki de imkansız olacaktır.

— Reaktörün hizmet ömrü, grafitin hizmet ömrüne (30-40 yıl) göre belirlenir. Daha sonra şişmesiyle kendini gösteren bozulma gelir. Bu süreç, 1973 yılında inşa edilen en eski güç ünitesi RBMK Leningrad-1'de (zaten 39 yaşında) ciddi endişelere neden oluyor. Bu durumdan çıkmanın en olası yolu, grafitin termal genleşmesini azaltmak için kanalların sayısını azaltmaktır.

— Grafit moderatör yanıcı bir malzemedir.

— Çok sayıda kapatma vanası nedeniyle reaktörün yönetimi zordur.

- 1. ve 2. nesillerde düşük güçlerde çalışırken istikrarsızlık vardır.

Genel olarak RBMK'nın zamanına göre iyi bir reaktör olduğunu söyleyebiliriz. Şu anda bu tip reaktörlerle güç ünitelerinin inşa edilmemesine karar verildi.

2) VVER reaktörü.

RBMK'nin yerini şu anda VVER alıyor. RBMK'ya göre önemli avantajları vardır.

Çekirdek tamamen tesiste üretilip demiryoluyla ve daha sonra karayoluyla inşaat halindeki güç ünitesine tamamen bitmiş bir biçimde getirilen çok güçlü bir kasanın içine yerleştirilmiştir. Moderatör, basınçlı temiz sudur. Reaktör 2 devreden oluşur: Birincil devrenin yüksek basınç altındaki suyu, yakıt düzeneklerini soğutur ve ısıyı bir buhar jeneratörü kullanarak 2. devreye aktarır (2 izole devre arasında ısı eşanjörü görevi görür). İçinde ikinci devrenin suyu kaynar, buhara dönüşür ve türbine gider. Birincil devrede su çok yüksek basınç altında olduğundan kaynamaz. Egzoz buharı yoğunlaştırıcıda yoğunlaşır ve buhar jeneratörüne geri döner. İki devreli şemanın, tek devreli olana kıyasla önemli avantajları vardır:

Türbine giden buhar radyoaktif değildir.

Reaktörün gücü sadece emici çubuklarla değil aynı zamanda reaktörü daha kararlı hale getiren borik asit çözeltisiyle de kontrol edilebilir.

Birincil devrenin elemanları birbirine çok yakın konumlandırılmıştır, böylece ortak bir muhafazaya yerleştirilebilirler. Birincil devrede kesinti olması durumunda radyoaktif elementler muhafazaya girecek ve çevreye salınmayacaktır. Ek olarak muhafaza, reaktörü dış etkilerden (örneğin, küçük bir uçağın düşmesinden veya istasyon çevresi dışında bir patlamadan) korur.

Reaktörün yönetimi zor değil.

Dezavantajları da var:

—RBMK'den farklı olarak, reaktör çalışırken yakıt değiştirilemez çünkü RBMK'de olduğu gibi ayrı kanallarda değil, ortak bir binada bulunur. Yakıt doldurma süresi genellikle bakım süresiyle çakışır, bu da bu faktörün ICF (kurulu güç faktörü) üzerindeki etkisini azaltır.

— Birincil devre yüksek basınç altındadır ve bu durum potansiyel olarak RBMK'den daha büyük bir basınç kaybı kazasına neden olabilir.

— Reaktör kabının üretim tesisinden NGS inşaat sahasına taşınması oldukça zordur.

Peki termik santrallerin işini düşündük, şimdi de işi ele alacağız

Hidroelektrik santralin çalışma prensibi oldukça basittir. Bir hidrolik yapı zinciri, elektrik üreten jeneratörleri çalıştıran hidrolik türbinin kanatlarına akan suyun gerekli basıncını sağlar.

Gerekli su basıncı, bir barajın inşası yoluyla ve nehrin belirli bir yerde yoğunlaşması veya suyun doğal akışının türetilmesi sonucunda oluşturulur. Bazı durumlarda gerekli su basıncını elde etmek için hem baraj hem de derivasyon birlikte kullanılır. HES'ler, üretilen elektrik açısından çok yüksek bir esnekliğe ve aynı zamanda üretilen elektriğin düşük maliyetine sahiptir. Hidroelektrik santralin bu özelliği, başka bir tür enerji santralinin (pompa depolamalı enerji santrali) yaratılmasına yol açtı. Bu tür istasyonlar, üretilen elektriği biriktirip, yükün en yüksek olduğu zamanlarda kullanıma sunabiliyor. Bu tür santrallerin çalışma prensibi şu şekildedir: HES hidroelektrik üniteleri belirli dönemlerde (genellikle geceleri) pompa görevi görerek elektrik sisteminden elektrik enerjisi tüketir ve özel donanımlı üst havuzlara su pompalar. Talep olduğunda (yükün zirve yaptığı zamanlarda), onlardan gelen su, basınç boru hattına girer ve türbinleri çalıştırır. PSPP'ler güç sisteminde son derece önemli bir işlevi yerine getirir (frekans kontrolü), ancak ülkemizde yaygın olarak kullanılmamaktadır çünkü. Sonuç olarak verdikleri enerjiden daha fazlasını tüketirler. Yani bu tür bir istasyon sahibi için kârsızdır. Örneğin, Zagorskaya PSP'de hidro jeneratörlerin jeneratör modundaki gücü 1200 MW ve pompa modunda - 1320 MW'dır. Bununla birlikte, bu tür istasyonlar, üretilen güçte hızlı bir artış veya azalma için en uygunudur, bu nedenle, bunların örneğin bir nükleer enerji santralinin yakınında inşa edilmesi avantajlıdır, çünkü ikincisi temel modda çalışır.

Elektrik enerjisinin nasıl üretildiğini inceledik. Kendinize ciddi bir soru sormanın zamanı geldi: "Ve hangi tür istasyonlar güvenilirlik, çevre dostu olma açısından tüm modern gereksinimleri en iyi şekilde karşılıyor ve bunun yanı sıra düşük enerji maliyetiyle de ayırt edilecek mi?" Bu soruya herkes farklı cevap verecektir. İşte benim "en iyinin en iyisi" listem.

1) Doğal gazda CHPP. Bu tür tesislerin verimliliği çok yüksek, yakıt maliyeti de yüksek ancak doğal gaz “en temiz” yakıt türlerinden biri ve bu da termalin bulunduğu şehrin ekolojisi için çok önemli. enerji santralleri genellikle bulunur.

2) HES ve PSP. Termik santrallere göre avantajları açıktır, çünkü bu tip santraller atmosferi kirletmez ve aynı zamanda yenilenebilir bir kaynak olan “en ucuz” enerjiyi üretir.

3) Doğal gazda CCGT. Termal istasyonlar arasındaki en yüksek verim ve az miktarda yakıt tüketilmesi, biyosferin termal kirliliği ve sınırlı fosil yakıt rezervleri sorununu kısmen çözecektir.

4) NGS. Normal işletmede, bir nükleer enerji santrali çevreye aynı kapasitedeki bir termik santralden 3-5 kat daha az radyoaktif madde yayar, bu nedenle termik santrallerin nükleer santrallerle kısmen değiştirilmesi tamamen haklıdır.

5) GRES. Şu anda bu tür istasyonlarda yakıt olarak doğal gaz kullanılıyor. Bu kesinlikle anlamsızdır, çünkü aynı başarı ile GRES fırınlarında ilişkili petrol gazını (APG) kullanmak veya rezervleri doğal gaz rezervleriyle karşılaştırıldığında çok büyük olan kömür yakmak mümkündür.

Böylece makalenin ilk kısmı tamamlanıyor.

Hazırlanan materyal:
ES-11b grubunun öğrencisi SWSU Agibalov Sergey.

Termal elektrik santrali

Termal elektrik santrali

(TPP), fosil yakıtların yakılması sonucunda termal enerji alan ve daha sonra elektrik enerjisine dönüştürülen bir enerji santralidir. Termik santraller ana elektrik santrali türüdür, sanayileşmiş ülkelerde ürettikleri elektriğin payı% 70-80'dir (2000 yılında Rusya'da - yaklaşık% 67). Termik santrallerde termik enerji, suyu ısıtmak ve buhar üretmek (buhar türbinli santrallerde) veya sıcak gaz üretmek (gaz türbinli santrallerde) için kullanılır. Isı elde etmek için termik santrallerin kazanlarında organik maddeler yakılır. Yakıt olarak kömür, doğalgaz, akaryakıt, yanıcı maddeler kullanılmaktadır. Termal buhar türbinli enerji santrallerinde (TPES), buhar jeneratöründe (kazan ünitesinde) üretilen buhar döner. buhar türbünü bir elektrik jeneratörüne bağlanır. Bu tür santrallerde, termik santraller tarafından üretilen elektriğin neredeyse tamamı üretiliyor (%99); verimlilikleri% 40'a yakın, ünite kurulu kapasitesi - 3 MW'a kadar; kömür, akaryakıt, turba, şist, doğalgaz vb. onlar için yakıt görevi görüyor. kombine ısı ve enerji santralleri. Termik santrallerin ürettiği elektriğin yaklaşık %33'ünü üretiyorlar. Yoğuşmalı türbinli enerji santrallerinde, egzoz buharının tamamı yoğunlaştırılır ve yeniden kullanılmak üzere buhar-su karışımı olarak kazana geri gönderilir. Bu tür yoğuşmalı enerji santrallerinde (CPP) yakl. Elektriğin yüzde 67'si termik santrallerde üretiliyor. Rusya'daki bu tür enerji santrallerinin resmi adı Devlet Bölge Elektrik Santrali'dir (GRES).

Termik santrallerin buhar türbinleri genellikle ara dişliler olmadan doğrudan elektrik jeneratörlerine bağlanarak bir türbin ünitesi oluşturur. Ek olarak, kural olarak, bir türbin ünitesi bir buhar jeneratörü ile tek bir güç ünitesinde birleştirilir ve daha sonra güçlü TPP'ler monte edilir.

Gaz türbinli termik santrallerin yanma odalarında gaz veya sıvı yakıtlar yakılır. Ortaya çıkan yanma ürünleri, gaz türbini bu jeneratörü döndürür. Bu tür enerji santrallerinin gücü kural olarak birkaç yüz megavattır, verimlilik% 26-28'dir. Gaz türbinli enerji santralleri, elektrik yükünün pik noktalarını karşılamak için genellikle buhar türbinli enerji santralinin bulunduğu bir blokta inşa edilir. Geleneksel olarak TPP ayrıca şunları içerir: nükleer enerji santralleri(NGS), jeotermal enerji santralleri ve enerji santralleri manyetohidrodinamik jeneratörler. Kömürle çalışan ilk termik santraller 1882'de New York'ta, 1883'te St. Petersburg'da ortaya çıktı.

Ansiklopedi "Teknoloji". - M.: Rosman. 2006 .

Diğer sözlüklerde "termik santral" in ne olduğunu görün:

Termal elektrik santrali- (TPP) - fosil yakıtların yanması sırasında ortaya çıkan termal enerjinin dönüştürülmesi sonucu elektrik enerjisi üreten bir enerji santrali (bir dizi ekipman, tesisat, aparat). Şu anda termik santraller arasında... ... Petrol ve gaz mikroansiklopedisi

termal elektrik santrali- Bir yakıtın kimyasal enerjisini elektrik enerjisine veya elektrik enerjisine ve ısıya dönüştüren enerji santrali. [GOST 19431 84] TR termik santral, termik enerjinin dönüştürülmesi yoluyla elektriğin üretildiği bir elektrik santralidir. Not… … Teknik Çevirmen El Kitabı

termal elektrik santrali- Fosil yakıtların yanması sırasında ortaya çıkan ısı enerjisinin dönüştürülmesi sonucu elektrik enerjisi üreten enerji santrali... Coğrafya Sözlüğü

- (TPP), fosil yakıtların yanması sırasında açığa çıkan termal enerjinin dönüştürülmesi sonucu elektrik enerjisi üretir. Termik santrallerin ana türleri şunlardır: buhar türbinleri (ağırlıklı olarak), gaz türbinleri ve dizel. Bazen TPP'ye şartlı olarak atıfta bulunulur ... ... Büyük Ansiklopedik Sözlük

TERMAL ELEKTRİK SANTRALİ- (TPP) fosil yakıtların yanması sırasında açığa çıkan enerjinin dönüştürülmesi sonucu elektrik enerjisi üretimine yönelik bir işletme. Bir termik santralin ana parçaları; kazan tesisi, buhar türbini ve mekanik dönüş yapan elektrik jeneratörüdür... ... Büyük Politeknik Ansiklopedisi

Termal elektrik santrali- CCGT 16. GOST 19431'e göre termik santral 84 Kaynak: GOST 26691 85: Termik enerji mühendisliği. Terimler ve tanımlar orijinal belge... Normatif ve teknik dokümantasyon açısından sözlük referans kitabı

- (TPP), fosil yakıtların yanması sırasında açığa çıkan termal enerjinin dönüştürülmesi sonucu elektrik enerjisi üretir. TPP'ler katı, sıvı, gazlı ve karışık yakıtlarla (kömür, akaryakıt, doğal gaz, daha az sıklıkla kahverengi ... ...) çalışır. Coğrafi Ansiklopedi

- (TPP), fosil yakıtların yanması sırasında açığa çıkan termal enerjinin dönüştürülmesi sonucu elektrik enerjisi üretir. Termik santrallerin ana türleri şunlardır: buhar türbinleri (ağırlıklı olarak), gaz türbinleri ve dizel. Bazen TPP'ye şartlı olarak atıfta bulunulur ... ... ansiklopedik sözlük

termal elektrik santrali- Otomatik elektrin durumu: engl. termal güç istasyonu; termal istasyon vok. Wärmekraftwerk, n rusya. termik santral, f pranc. merkezi elektrotermik, f; merkezi termoélectrique, f … Automatikos terminų žodynas

termal elektrik santrali- šiluminė elektrinė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. ısı santrali; buhar santrali vok. Wärmekraftwerk, n rusya. termik santral, f; termik santral, f pranc. merkezi elektrotermik, f; merkezi termik, f; kullanım… … Fizikos terminų žodynas

- (TPP) Fosil yakıtların yanması sırasında açığa çıkan termal enerjinin dönüştürülmesi sonucu elektrik enerjisi üreten enerji santralidir. İlk termik santraller 19. yüzyılın sonlarında ortaya çıktı. (1882'de New York'ta, 1883 St. Petersburg'da, 1884'te ... ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi