Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Тепловые конденсационные электрические станции ⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2
Тепловые конденсационные электрические станции (КЭС) вырабатывают около 50% всей электроэнергии в РФ. По виду используемого топлива различают угольные, мазутные, газовые и газомазутные КЭС. В соответствии с начальными параметрами пара различают КЭС с докритическим (около 13 МПа) и сверхкритическим (около 24 МПа) давлением пара. Для турбоагрегатов мощностью до 200 МВт применяют докритическое давление пара, а при мощности более 250 МВт – сверхкритическое. Особенности КЭС: 1) строятся по возможности ближе к месторождениям топлива; 2) большую часть выработанной электроэнергии отдают в сети повышенных напряжений (110-750 кВ); 3) работают по свободному графику выработки электроэнергии; 4) низкоманевренны: разворот турбин и набор нагрузки из "холодного" состояния требует 3÷10 ч; 5) имеют относительно низкий КПД (h=25÷40%). На рис. 3.21 приведена структурная схема угольной КЭС. Рис. 3.21. Структурная схема КЭС: ПН – питательный насос; Д – дымосос; ДВ – дутьевой вентилятор; Г – генератор; СН – собственные нужды; ЦН –циркуляционный насос; КН – конденсатный насос, Др – деаэратор; ХОВ – химически очищенная вода В котел подается топливо (угольная пыль), подогретые воздух и питательная вода. Образующиеся при сгорании топлива дымовые газы отсасываются из котла дымососом и выбрасываются через дымовую трубу (высотой 100÷250 м) в атмосферу. Пар из котла при давлении до 30 МПа и температуре до 650°С (острый пар) подается в паровую турбину, где, проходя через ряд ступеней, совершает механическую работу – вращает турбину и жестко связанный с ней ротор генератора. Отработанный пар поступает в конденсатор, где конденсируется. Источниками холодной (15÷25oC) воды могут быть: река, озеро, искусственное водохранилище, специальные установки с охлаждающими башнями (градирни), откуда охлаждающая вода подается в конденсатор циркуляционными насосами. Воздух, попадающий в конденсатор, удаляется с помощью эжектора. Конденсатным насосом конденсат подается в деаэратор, предназначенный для удаления из питательной воды кислорода, вызывающего коррозию труб котла. В деаэратор также поступает химически очищенная вода. После деаэратора питательная вода подается в котел. На рис. 3.22 приведен тепловой баланс КЭС. Мощность КЭС достигает 4 ГВт. На них устанавливаются энергоблоки мощностью 200, 300, 500, 800 и 1200 МВт. К основному оборудованию КЭС относят паровые котлы, турбины, конденсаторы, теплообменники, электрические генераторы. Вспомогательное оборудование включает систему технического водоснабжения, насосы, тягодутьевые установки, механизированные склады твердого топлива, системы пылеприготовления, золоулавливания и золоудаления и др. Рис. 3.22. Тепловой баланс КЭС: ТСТ - тепло, полученное при сжигании топлива; ПКт - потери тепла в котельном агрегате; ПТр - потери тепла в трубопроводах; ПТ - потери тепла в турбогенераторах; ПК - потери тепла в конденсаторе; ТПЭ - тепло, превращенное в электроэнергию Паровые турбины. Действие паровой турбины основано на непрерывном процессе преобразования в механическую работу энергии подводимого рабочего тела (пара). Полученный в парогенераторе перегретый пар (t = 540 °С, Р=24 МПа) по паропроводам через сопла 1 поступает в турбину (рис.3.23) – тепловой двигатель с вращательным движением ротора, снабженного рабочими дисками 3 с лопатками 2. Общий вид лопаток паровой турбины показан на рис. 3.24. Между рабочими дисками расположены неподвижные диски с каналами (соплами). В соплах внутренняя энергия пара преобразуется в кинетическую энергию упорядоченного движения молекул (рис. 3.25). После выхода пара из сопла в результате расширения происходит увеличение его скорости от величины v0 до v1 и снижение давления от Ро до Р1. Температура пара также снижается. Движущиеся частицы пара, попадая на лопатки рабочих дисков ротора, оказывают на них давление и вращают ротор.
Совокупность соплового и рабочего дисков называют ступенью давления турбины. Пройдя все ступени (20...30 шт.) и отдав им свою энергию, пар (Р = 0,04 МПа, t = 35 °C) попадает в конденсатор. Регулирование количества пара, проходящего через турбину, осуществляется путем изменения степени открытия регулирующих клапанов на входе в турбину. По способу действия различают активные, реактивные и комбинированные турбины. В активной турбине расширение пара между рабочими лопатками не происходит и его давление не изменяется (рис. 3.26). Скорость движения потока уменьшается вследствие вращения турбины со скоростью v.
Движущее усилие в активной турбине возникает вследствие поворота струи пара, при котором появляются центробежные силы f (рис. 3.27). При этом составляющие сил f1 взаимно уничтожаются, а составляющие f2 – суммируются и совершают работу по перемещению лопатки и всего ротора турбины.
Один из способов уменьшения числа оборотов вала состоит в применении многоступенчатых турбин [2] и реактивного принципа работы пара на лопатках турбины (рис. 3.28). В реактивной турбине каналы между лопатками имеют сечения, подобные соплам. В результате расширения пара появляется реактивная сила fреакт (рис.3.29). Движущая лопасти сила f складывается из активной fакт и реактивной fреакт сил. За счет разности давлений по сторонам лопатки создается аксиальная сила faкс, которая в сумме с f дает результирующее усилие fΣ. Осевое усилие faкс уничтожается специальным разгрузочным поршнем.
Конденсаторы. Пар, выходящий из турбины, направляется для охлаждения и конденсации в специальное устройство – конденсатор. Конденсатор представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого имеется большое число латунных трубок. По трубкам протекает охлаждающая вода, поступающая в конденсатор обычно при температуре 10 ÷ 15°С и выходящая из него при температуре 20÷25°С. Пар обтекает трубки сверху вниз, конденсируется и удаляется. Давление в конденсаторе поддерживается в пределах 3÷4 кПа, что достигается охлаждением пара. Основными потребителями воды на КЭС являются конденсаторы, газоохладители генераторов, маслоохладители. Применяется прямоточная, оборотная и смешанная система водоснабжения. Наиболее простой является прямоточная система водоснабжения. Она предполагает наличие естественного источника воды (реки, озера, моря). При отсутствии источника воды один и тот же запас воды используется многократно. Такую систему водоснабжения называют оборотной. В нее входят охладитель воды, подводящие и сбросные водопроводы, циркуляционные насосы. В системе оборотного водоснабжения с градирней (рис. 3.30) охлажденная вода бассейна, расположенного в основании градирни, поступает к циркуляционным насосам, которыми она прокачивается через конденсаторы и возвращается в оросительное устройство.
Рис. 3.30. Система оборотного водоснабжения КЭС с градирней: ВХВ – вход холодного воздуха
Паровые котлы требуют большого количества воздуха для сжигания топлива, при котором образуется еще больше продуктов сгорания. Совокупность газовоздухопроводов и теплообменных поверхностей нагрева, тягодутьевых машин и золоуловителей, дымовой трубы и внешних газоходов составляет газовоздушный тракт КЭС (рис. 3.31). Рис. 3.31. Газовоздушный тракт КЭС Воздух к котлу подается дутьевым вентилятором, создающим необходимый напор для преодоления максимального сопротивления воздушного тракта. После воздухоподогревателя поток воздуха разделяется на две части: первичный, поступающий в систему пылеприготовления в качестве сушильного агента и через дроссель 1 для транспортировки топлива в топку, и вторичный, направляемый через дроссель 2 непосредственно к устройствам для сжигания топлива (рис. 3.31). Продукты сгорания топлива охлаждаются в воздухоподогревателе, очищаются от золы в золоуловителях, и дымососом выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. Экономичность работы КЭС принято оценивать расходами теплоты и топлива на выработку энергии и КПД. Различают КПД брутто hбс, не учитывающий расход энергии на собственные нужды, и КПД нетто hнс – с учетом расхода энергии на собственные нужды. КПД брутто:
, (3.45)
где QС – теплота, подведенная с топливом, кДж/кг; B – расход топлива, кг; Qрн – низшая удельная теплота сгорания топлива, кДж/кг. Если известны КПД котла hк и турбоустановки hту , то КПД КЭС: , где hтр – КПД теплового потока, учитывающего потери теплоты при движении пара от котла к турбине (hтр = 0,98–0,99). КПД нетто: , где Wэотп – электроэнергия, отпущенная потребителю; Эсн – доля расхода энергии на собственные нужды (от 4 до 6%). Показателем тепловой экономичности КЭС также служит удельный расход теплоты: , если hбс = 0,32÷0,37, то qc = 2,7÷3,1. Из (3.45) можно найти удельный расход топлива на выработку 1 кДж или 1 кВт·ч энергии (в кг/кДж или кг/(кВт·ч)):
или . (3.46)
В РФ принято оценивать тепловую экономичность КЭС расходом условного топлива. Тогда из (3.47) расход условного топлива вy (кг/МДж или кг/кВт·ч):
или .
На лучших КЭС величина by составляет 310÷320 г/(кВт·ч).
|
||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 207. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |