Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции по ТЭС - файл Конспект ТЭС.doc


Лекции по ТЭС
скачать (1224.5 kb.)

Доступные файлы (1):

Конспект ТЭС.doc2463kb.02.10.2008 18:25скачать

содержание
Загрузка...

Конспект ТЭС.doc

1   2
Реклама MarketGid:
Загрузка...
^

Газотурбинные тепловые станции (ГТУ).


Область применения:

1) Для выработки электрической и тепловой энергии.

2) Транспортные (двигатели самолетов, судов, железнодорожных локомотивов, танков).

3) Приводные ГТУ: для привода мощных нагнетателей воздуха (компрессоры, воздуходувки, насосы, на газоперекачке).

4) Энерготехнологические ГТУ: используются в технологических схемах крупных предприятий для приводов компрессоров, обеспечивающих рабочий процесс и работающих за счет расширения газов, образующихся в сомом технологическом процессе.
ПТУ  сложнее и дороже

ГТУ – маневреннее, быстрее пуск. Пуск ГТУ осуществляется за несколько минут, паросиловой установки – до нескольких часов).
1. ГТУ используют для снятия пиковых нагрузок (КПД низкий).

2. Благодаря низкой стоимости на газ, в последнее время повышен интерес у конечных потребителей энергии к созданию ГТУ (собственных) для обеспечения предприятий энергоресурсами.

3. Использование ГТУ (замкнутых), работающих в паре с атомными реакторами (для охлаждения применяют гелий).
^

Принципиальная схема ГТУ.






Цикл ГТУ.



2д, 4д  потери в проточной части.

12 сжатие воздуха в компрессоре (адиабатное);

23 изобарный подвод теплоты в камере сгорания;

34 адиабатное расширение продуктов сгорания в ГТ;

41 изобарное охлаждение продуктов сгорания в атмосфере.









 степень повышения давления в компрессоре.

Р1  давление окружающей среды только для разомкнутых схем.









Чем π выше, тем выше ηt..

Температура Т3 ограничена пределом жаростойкости металла ГТ (1400°С – для авиационной турбины, или 900°С – в среднем).
Замкнутая схема.


^ Недостаток схемы: большое количество элементов, работающих при высокой температуре, что повышает стоимость установки (дорогие материалы).

Т4 > Т1 Тос Т4=400÷450°С
В открытой схеме выбрасываемые газы имеют высокий тепловой потенциал.

Из-за потерь при определенной степени сжатия π работа компрессора может быть больше работы ГТ.
В реальной установке наибольшая эффективность достигается при определенной (оптимальной) степени повышенного давления в компрессоре π опт.

Значение π опт определяется температурой рабочего тела на выходе из камеры сгорания и относительными внутренними КПД компрессора и турбины.


π


Методы повышения КПД ГТУ.
1) Использование теплоты уходящих газов.

Регенеративный подогрев сжатого воздуха продуктами сгорания ГТ.
Т4 > Т1





температура воздуха на выходе из РП



Уменьшается количество подводимой теплоты в КС; уменьшается количество теплоты, выбрасываемое в окружающую среду, следовательно, эффективность возрастает.





Т62

, Р41, Р23



π > 1, следовательно, чем ниже π, тем больше выгода от регенерации теплоты.

При увеличении π : и ;

с увеличением Т3: ;

при определенной π:
2) Промежуточное охлаждение воздуха в компрессоре.



 уменьшение работы на сжатие воздуха компрессором при промежуточном охлаждении воздуха, сжимаемого компрессором.

 (адиабатный) изоэнтропный (относительный) КПД компрессора.



 полезная работа компрессора ГТУ с промежуточным охлаждением воздеха.

>
3) Промежуточный подогрев газов в ГТ



ηt –относительный КПД турбины (адиабатный)

Р3 = Р2 ; Р4 = Р1

 увеличение работы расширения продуктов сгорания в турбине за счет промышленного перегрева этих газов.



ПОВ – промежуточный охладитель воздуха;

ПП  промежуточный подогреватель продуктов сгорания.

Т1 =300К

Т3 =973К





π=5

















увеличилась в 1,8 раз (на 80%).

Если и увеличить на 2%, то увеличится на 14%.

Полезная мощность



 расход газа через турбину;

 расход газа через компрессор.









– расход теплоты с топливом в КС.

Nэл=Nпол·ηэм
Условия отпуска теплоты от газотурбинной ТЭЦ имеют следующие особенности:

              1. Продолжительность сгорания на выходе из ГТУ составляют t=400-500°С,то достаточно для нагрева теплоносителей, в т.ч. пару, для отпуска тепловой энергии внешним потребителям.

              2. Выработка тепловой энергии в виде пара или горячей воды производится за счет теплоты полностью отработавших в ГТ продуктов сгорания, поэтому:

- температурный уровень отпускаемой теплоты не влияет на тепловую экономичность ГТ.

- мощность газотурбинного двигателя ГТУ при любой величине отпуска тепловой энергии остается постоянным (электрическая и тепловая нагрузка не связаны).


^ Принципиальная схема ГТУ.



              1. Высокая температура продуктов сгорания может быть использована на ГТУ небольшой мощности, т.е. технико-экономические показатели ГТУ не зависят от единичной мощности.

              2. Удельные капитальные затраты на газотурбинной ТЭЦ на 20-30% ниже, чем на паротурбинной ТЭЦ.

              3. Так как температурный уровень отпускаемой теплоты не влияет на экономию топлива, то экономически оптимальная температура прямой воды в теплосети, работающей от газотурбинной ТЭЦ может быть значительно выше, чем от паротурбинной ТЭЦ и может составлять 200-300°С.

              4. Т.к.вырабатываемый пар для отпуска внешним потребителям имеет не высокое давление (15÷20 атм), то ХВО значительно проще и дешевле, что очень важно для промышленной ТЭЦ, когда возврат конденсата менее 50%.

              5. Пиковые тепловые нагрузки могут покрываться за счет форсирования подтопки сетевого подогревателя, следовательно отпадает необходимость в ПВК.

"" ГТУ работает только на очень хорошем топливе: газ, хорошее жидкое топливо (дизельное топливо).
^ Парогазовые установки.

Схема ПГУ: КПД до 60%







Экономия за счет снижения потерь теплоты в окружающую среду продуктов сгорания ГТУ.

пол = const Затраченная работа уменьшается на величину площади , следовательно КПД установки повышается.

Экономия за счет надстройки цикла ГТУ к циклу ПТУ.
2 метод

Снижение расхода топлива в ПГУ за счет снижения удельного расхода дымовых газов.


Техническое водоснабжение ТЭС

Для обеспечения надежной и бесперебойной работы.

Состав систем технического водоснабжения: источник, подводной и отводной каналы, насосные и охладители.
Типы систем технического водоснабжения ТЭС:

- прямоточное снабжение;

- оборотные системы технического водоснабжения (используются многократно);

- смешанные системы.
^ Основные потребители.

1. Конденсаторы турбин

 кратность циркуляции.

m=100÷120 – для одноходовых;

m=50÷70 – для многоходовых.

Gц.в.= m·Dх





Gц.в.=(50÷70)D к – это 90% потребности станции в воде.
2. Газоохладители

Gг.о.=(1÷3)D

ηг =98÷99 %



3. Маслоохладители



Gм.о.=(3÷5)D

4. Охлаждение подшипников технологического оборудования

Gт.о=(0,1÷0,5)D

5. ХВО для подпитки котлов

Gхво.=0,05D  для промышленных ТЭЦ.

6. Гидрозолошлакоудаление

Gгзшу = (0,2÷0,6)D

7. Газоочистка

Gго=(0,2÷0,5)D

              1. Хозяйственно бытовые нужды

Gт.о.=(0,02÷0,1)D
Общий расход:

Gв =(60÷80)D

              1. Подпитка ТС.

Gт.с =(1÷5)D

              1. Питьевой и пожарный водопровод.

НС ТЭЦ

Gв =60·320·8=150000 т/час
Выбор системы технического водоснабжения осуществляется с учетом следующих факторов:

    1. наличие вблизи предполагаемого места станции достаточного источника воды и достаточность его технического водоснабжения станции.

Дебет реки должен в 35 раз превышать потребности станции;

    1. удаленность источника водоснабжения от станции и разность геодезических уровней площадки станции и уровня воды в источнике;

    2. при отсутствии или невозможности использования естественных водоемов следует рассматривать возможность использования искусственных (наливных) водоемов;

    3. условия работы ТЭС, определяющие необходимый расход на основании технико-экономических расчетов;

    4. качество воды в источнике (Жо, температура воды должна быть менее 30°С, возможность забора глубинных вод).


Схема водоснабжения.

-прямоточная;

-оборотная.

Прямоточная схема.



  1. береговая насосная станция с водозаборными устройствами;

  2. приемные самотечные каналы подающие водовод;

  3. приемные колодцы циркуляционных насосов;

  4. циркуляционные насосы;

  5. конденсаторы турбин;

  6. сливные колодцы конденсаторов турбин;

  7. сливные каналы;

  8. насосная маслоохладителей, охладителей технологического оборудования газоохладителей;

  9. потребители;

10- насосная химического цеха, хоз.бытового, гидросилового удаления;

11- сильфоны (снижающие напор циркуляционных насосов).
^ Оборотная система технического водоснабжения.

Вода, нагретая на станции (в конденсаторах турбин) используется повторно после охлаждения в охладителях. В качестве охладителей используются естественные или искусственные пруды охладители (градирни, брызгальные бассейны).

⅔ ТЭС, работают с оборотной системой технического водоснабжения.

Особенности:

  1. более высока температура циркуляционной воды, поэтому вакуум конденсаторов турбин меньше, чем при прямоточных системах водоснабжения, следовательно, больше теплоперепад;

  2. зависимость работы охладительных устройств от метеоусловий: температуры, влажности воздуха, скорости ветра;

  3. т.к. вода используется многократно для предотвращения отложений на трубках конденсатора турбин требуется специальная обработка воды (как механическая, так и химическая);

  4. необходимость восполнения потерь воды в оборотных схемах технического водоснабжения. Эти потери:

Gв.=Gисп+Gул+Gф+Gпр+Gпроч

Gисп  потери с испарением циркуляционной воды;

Gул – потери с капельным уносом;

Gф – потери с фильтрацией через грунт и через плотины в прудах охладителях;

Gпр – потери с продувкой;

Gпроч  прочие потери технологические потери воды (ГЗШУ).

t1 – tтеор

σ – недоохлаждение воды.

Теоретически воду можно охладить до tм., действительно до t1.
Типы охладительных устройств

  1. пруды охладители (естественные или искусственные водоемы)



1-береговая насосная станция;

2- сбросной канал (колодец);

3- струйнонаправляющая дамба (насыпная или железобетонная).

Расчет прудов охладителей производится по номограммам по δ, в-ха, tв-ха, wв-ха, Fакт. пруда.

Fакт=k·F



,


  1. Градирни

Используются там, где большая плотность застройки и нет прудов охладителей.

Особенности градирен:

  • малая занимаемая площадь за счет высокого эффекта охлаждения воды;

  • меньшая степень охлаждения циркуляционной воды.

Виды градирен:

 башенные (до 80м);

 открытые;

 вентиляторные.





  1. башеня градирни;

  2. разбрызгивающие розетки;

  3. распределительные трубопроводы;

  4. оросительные устройства (пленочного, капельного, смешанного типа);

  5. воздухонаправляющие жалюзи;

  6. водосборный бассейн;

  7. приемная камера (водозаборный бассейн);

  8. циркуляционный насос;

  9. конденсатор турбины;

  10. циркуляционный водовод.

 производительность градирни.

 тепловая нагрузка градирни

 плотность орошения;

 для оросителей пленочного типа

 для оросителей капельного типа
Очистка дымовых газов.

Основные мероприятия по борьбе с вредными выбросами:

  1. глубокая очистка дымовых газов на ТЭС от золы, SOх , NOх.

  2. предварительная переработка топлива перед сжиганием с целью извлечения сернистых соединений;

  3. рациональное ведение топочного процесса в ПГ ТЭС для снижения образования NOх;

  4. устройство высоких дымовых труб в соответствии с СНиП для рассеивания веществ на большие площади;

  5. создание санитарных зон вокруг станции.


Классификация золоулавливающих устройств.

Типы золоулавливающих устройств:

1. Механические (сухие; инерционные)

  • твердые частицы отделяются от потока газов под действием центробежных сил и сил тяжести (циклоны, мультициклоны, батарейные циклоны):

  • под действием инерционных сил и сил тяжести (жалюзийные золоуловители, пылеосадительные камеры).

"+" простота, дешевизна;

"" невысокая степень очистки, различная степень улавливания разных фракций.

2.Мокрые золоуловители.

Отделение твердых частиц от газа осуществляется за счет промывки газа или орошения водой (скруббер).

"+" простота, низкая стоимость, более высокая степень очистки (до 95%), нечувствительность к фракционному составу;

"" повышенное гидравлическое сопротивление, высокий расход воды, растворение оксидов в воде.
3.Электрофильтры

Отделение твердых частиц от потока газов осуществляется за счет осаждения заряженных в электрофильтре твердых частиц на поверхности осадительных электродах.
4.Тканевые (рукавные)

Отделение твердых частиц от потока газов осуществляется за счет фильтрации запыленного потока через фильтрующий элемент (стеклоткань). Самая высокая степень очистки.

5.Комбинированные.
Выбор золоуловителя на станции осуществляется в соответствии со следующими факторами:

  1. дисперсный состав и физико-химический свойства золы (способ сжигания, вид топлива);

  2. количество улавливаемой золы;

  3. степень очистки (КПД золоуловителя);

  4. ПДК выбросов у поверхности земли;

  5. технико-экономические соображения (стоимость ЗУ, обслуживание ЗУ).

Показатели эффективности: КПД, степень очистки.

Полный КПД:


Фракционный КПД:



 содержание золы определенной фракции.

Количество золы на входе в ЗУ:

, кг/час

В, кг/час

  коэффициент, определяющий количество золы в топке и количество уноса.




ун

т

слоевое сжигание

15÷20

80÷85

пылевидное с сухим золошлакоудалением

85÷90

10÷15

пылевидное с влажным золошлакоудалением

50÷70

30÷50


Ар – зольность на рабочую массу;

q4 – механический недожог.

Попутно: очистка от сернистого ангидрида.



 степень очистки

Аd – зольность топлива на сухую массу;

Щ – щелочность золы, ;

12,5· 10-5  для пылевидного сжигания.
1. Механические фильтры:

"+" простота, невысокая стоимость, невысокое гидравлическое сопротивление ( 50÷70 мм.вод.ст; невысокое гидравлическое сопротивление дымососа, следовательно расход электрической энергии небольшой);

"" невысокая степень очистки (~60÷70%; мультициклоны и батарейные до 80%);

"" разная степень улавливания фракций;

"" низкая степень очистки при изменении расхода.
2.Мокрые золоуловители (скруббер).

"+"

    • более высокая степень очистки (до 95%);

    • сравнительная простота, низкая стоимость;

    • нечувствительность работы к разному составу золы.

""

    • повышенное гидравлическое сопротивление (от 100 до 350 мм.вод.ст)

    • большой расход воды на улавливание золы (0,1÷0,4 кг/м3 газов);

    • растворение оксидов серы в воде (низкотемпературная коррозия дымососа, дымовой трубы, элементов дымоходов) приходится нейтрализовать воды из ЗУ.

Обычно на станциях не используются (применяют при сжигании сернистого и попутного газов).
3.Электроулавливатели

"+"

  • высокая степень очистки (до 99 ÷ 99,5%);

  • низкое гидравлическое сопротивление (скорость ~ 2 м/с → 20мм.во.ст.);

  • независимость степени очистки от фракционного состава золы;

  • слабая зависимость от нагрузки.

""

  • низкая скорость, следовательно, очень большие габариты, следовательно, высокая металлоемкость и стоимость;

  • повышенная сложность конструкции;

  • сложность эксплуатации.


4.Тканевые (рукавные).

"+"

  • очень высокая степень очистки (до 99,99%);

""

  • большие габариты, высокая стоимость.


Дымовые трубы станции.
Генеральный план ТЭС.

Выбор площадки осуществляется на стадии технико-экономического обоснования проекта.

Факторы обоснования:

  1. близость станции к источнику топливоснабжения (для твердого топлива менее 500км);

  2. близость к потребителям энергии (величина потерь в сетях);

  3. близость к источнику водоснабжения;

  4. благоприятный рельеф местности;

  5. достаточные размеры площадки с учетом застройки и санитарной зоны (Sстанции ~0,04÷0,06 Га/мВт  удельная площадь станции);

  6. благоприятное качество грунтов;

  7. низкий уровень грунтовых вод ( не ближе 4,5 м от поверхности);

  8. близость к населенным пунктам и транспортным магистралям.

Генеральный план включает:

1. Здания и сооружения основного и производственного назначения (главный корпус, дымовая труба и т.д.);

  • распределительные устройства;

  • сооружения технического водоснабжения;

  • ХВО;

  • разгрузочные устройства;

  • цех топливоснабжения;

  • ремонтный цех;

  • золоотвал;

  • пульпопроводы к золоотвалу;

  • дробильное отделение;

  • конвеера;

  • склад.

2. Здания вспомогательного назначения: АБК, склады, локомотивное депо, подъездные ж/д пути, водоочистные сооружения, столовая, проходная.

Все объекты располагаются таким образом, чтобы размеры станции и затраты были минимальными.

Проектирование начинается с расположения главного корпуса.




1   2



Скачать файл (1224.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru