KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba...
Transcript of KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba...
![Page 1: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/1.jpg)
Klasické tepelné elektrárneKlasické tepelné elektrárne
![Page 2: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/2.jpg)
ZÁKLADY TEÓRIE TEPELNEJ ENERGETIKYZÁKLADY TEÓRIE TEPELNEJ ENERGETIKY
• napájacia voda v kotli (a) sa ohreje na bod varu (1),
G
5
3
4
1 - 2
b
a
K T
•kondenzát je odčerpávaný kondenzačným čerpadlom a stláčaný napájacím čerpadlom na vyšší tlak a tvorí tak napájaciu vodu (a).
Tepelný obeh parnej elektrárne (Rankin-Clausiov obeh s úplnou kondenzáciou)
• postupne z nej vzniká mokrá (2) a sýta para (3),
• prívodom tepla v prehrievaku prehriata para (4), ktorá sa privádza do turbíny, kde expanduje a odovzdá časť svojej energie turbínovým lopatkám,
• z turbíny odchádza para (5) do kondenzátora, v ktorom sa odoberá teplo v takej miere, že para kondenzuje na kvapalný kondenzát (b),
![Page 3: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/3.jpg)
ZÁKLADY TEÓRIE TEPELNEJ ENERGETIKYZÁKLADY TEÓRIE TEPELNEJ ENERGETIKY
S – entropia, T – teplotaa-1-2-3-4-5-b-a množstvo tepla privedeného vode a pare a-1-5-b-a množstvo tepla, ktoré je potrebné odobrať
expandovanej pare1-2-3-4-5-1 užitočná práca, ktorá sa vykoná v turbíne
G
55
3 3
44
2 1 - 2
ba
1
S
T
b
a
![Page 4: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/4.jpg)
ZÁKLADY TEÓRIE TEPELNEJ ENERGETIKYZÁKLADY TEÓRIE TEPELNEJ ENERGETIKY
Účinnosť tohoto cyklu je možné zvyšovať:
- zväčšením privedeného teplaplocha 1-2-3-4-5-1(kvalita materiálu turbíny),
- zmenšením odvedeného teplaplocha 5-b-a-1-5(teplota chladiacej vody).
5
3
4
2
b a
1
S
T
a) znížením tlaku v kondenzátore,b) zvyšovaním parametrov vstupnej pary,c) regeneráciou tepla,d) prihrievaním pary.
![Page 5: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/5.jpg)
ZÁKLADY TEÓRIE TEPELNEJ ENERGETIKYZÁKLADY TEÓRIE TEPELNEJ ENERGETIKY
G
55
3
44
21-2
ba
1
b S
T
a
3
5
3
4
2
ba
1
S
T6
7
G5
4
1-2
ba
3
6 7
Rankin-Clausiov obeh v T- S diagrame klasický a s prihrievaním
![Page 6: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/6.jpg)
Premenená energia
Privedená energia Využitá energia
Straty
(%) energia privedená
energia využitáηp
v ==WW
účinnosť
ÚČINNOSŤ ELEKTRICKÝCH ZDROJOVÚČINNOSŤ ELEKTRICKÝCH ZDROJOV
![Page 7: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/7.jpg)
ÚČINNOSŤ ELEKTRICKÝCH ZDROJOVÚČINNOSŤ ELEKTRICKÝCH ZDROJOV
tepelné moderné elektrárne 40 %klasické elektrárne- teplárne s odberovou turbínou 60 % teplo, 26 % el. energiaelektrárne s plynovými turbínami pracujúcimi v kombinovanom cykle 75 - 90 %jadrové elektrárne 28 %kogeneračné elektrárne 85 - 90 %vodné prietočné elektrárne 80 - 85 %akumulačné elektrárne 90 %
prečerpávacie elektrárne 70 - 76 %prílivové elektrárne 60 - 75 %
veterná elektráreň 30 %, 60 % -teoretickyfotovoltické elektrárne
monokryštalické články 15 %polykryštalické články 12 %
![Page 8: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/8.jpg)
Zjednodušená schéma kondenzačnej elektrárne1 - parný kotol, 2 - kondenzačná turbína, 3 - alternátor, 4 - kondenzátor,5 - kondenzačné čerpadlo, 6 - odplyňovač, 7 - napájacia nádrž, 8 – napájačka.
SCHÉMA ELEKTRÁRNESCHÉMA ELEKTRÁRNE
![Page 9: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/9.jpg)
TYPY TEPELNÝCH TURBÍNTYPY TEPELNÝCH TURBÍN
Turbína je hnací rotačný lopatkový stroj, ktorý umožňuje transformáciu tepelnej, tlakovej alebo potenciálnej energie na energiu mechanickú prostredníctvom lopatiek umiestnených na rotujúcom hriadeli a obtekaných pracovným médiom.
Použitá pracovná látka - plynové turbíny 900 – 1400 °C,- parné turbíny - na prehriatu paru 400 – 650 °C,
- na sýtu (mokrú) paru 240 – 270 °C.
Tlak výstupnej pary - protitlakové turbíny 0,11 – 0,6 MPa,- kondenzačné turbíny 0,02 – 0,08 MPa.
![Page 10: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/10.jpg)
TYPY TEPELNÝCH TURBÍNTYPY TEPELNÝCH TURBÍN
Počet telies
- jednotelesovéturbíny,
- viacstupňovéturbíny.
Prúdenie pracovnej látky - axiálna turbína (najpoužívanejšia),- radiálna turbína (už sa temer nepoužíva),- centripetálna turbína (malé turbíny).
![Page 11: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/11.jpg)
KLASICKÉ (TEPELNÉ) ELEKTRÁRNEKLASICKÉ (TEPELNÉ) ELEKTRÁRNE
Účinnosť tepelnej elektrárne0,88 0,51 0,88
A. Kondenzačné elektrárne (parné elektrárne)- výroba elektrickej energie, - max. účinnosť 45 %, typická 33 %, u nás 28 % pre 110 MW bloky.
K T G
Výpočet účinnostiTeplota pary na vstupe do turbíny T1 = 500 °C = 500 +273,15 = 773,15 K
Teplota pary na výstupe z turbíny T2 = 40 °C = 40 +273,15 = 313,15 K
Termická účinnosť turbíny ηth = = = 0,6
Mechanická účinnosť turbíny ηm = 0,85
Celková účinnosť turbíny ηT =ηth . ηm = 0,6 . 0,85 = 0,51Výsledná účinnosť tepelnej elektrárne
η = ηK . ηT . ηG = 0,88 . 0,51 . 0,88 = 0,4 (40 %)
1
21
TTT −
157731531315773
,,, −
![Page 12: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/12.jpg)
KONDENZAČNÁ ELEKTRÁREŇKONDENZAČNÁ ELEKTRÁREŇ
Pre výstavbu elektrárne sú dôležité otázky paliva a vody. Predpokladá sa: 1 kg paliva na 1 kW.h,
4 kg pary na 1 kW.h, 60 kg chladiacej vody na 1 kg pary.
Rozhoduje sa medzi umiestnením pri zdroji palív alebo v mieste spotrebyelektrickej energie.
http://www.seas.sk/encyklopedia/elektrina-sposob-vyroby/tepelna-elektraren/
http://www.seas.sk/_cms_/_files/822/schema_tepelna.htm
http://aladin.elf.stuba.sk/Katedry/KMECH/slovakversion/Predmety/ELEKTRARNE_I/prednasky/
![Page 13: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/13.jpg)
KLASICKÉ (TEPELNÉ) ELEKTRÁRNEKLASICKÉ (TEPELNÉ) ELEKTRÁRNE
C. Elektrárne so spaľovacími turbínami - letecké motory,- špičkové zdroje elektrickej energie,- max. účinnosť 55 %.
D. Paroplynové elektrárne - kombinovaná výroba s tepelne previazanými tepelnými obehmi spaľovacej plynovej a klasickej parnej turbíny,
- výroba elektrickej energie, (tepla),- max. účinnosť 43 %.
B. Teplárne - výroba technologickej pary,- výroba elektrickej energie,- max. účinnosť 86 % (69 % teplo, 17 % elektrická energia).
Používajú sa protitlakové turbíny, prípadne kombinácia s kondenzačnými odberovými turbínami.
![Page 14: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/14.jpg)
TECHNOLOGICKÉ OKRUHY ELEKTRÁRNETECHNOLOGICKÉ OKRUHY ELEKTRÁRNE
1. OKRUH PALIVA, TROSKY A POPOLČEKA2. OKRUH VZDUCHU A SPALÍN3. OKRUH NAPÁJACEJ VODY A PARY4. OKRUH CHLADIACEJ A TECHNICKEJ VODY5. OKRUH ELEKTRICKEJ ENERGIE
![Page 15: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/15.jpg)
1. OKRUH PALIVA1. OKRUH PALIVAZákladné znaky akosti paliva sú:obsah vody (%), obsah popola (%), výhrevnosť (J.kg-1)
výhrevnosť (kJ.kg-1) obsah vody (%)antracit 33 500 1 ÷ 3čierne uhlie 25 00 až 29 000 2 ÷ 6
hnedé uhlie 11 000 až 17 000 10 ÷ 30
A. Uhlie
B. RopaVýhrevnosť: 41 000 až 46 000 kJ.kg-1,Zloženie ropy: uhlík 85 %, vodík 13 %, síra 1 %, kyslík 0,8 %, ostatné 0,2 %
C. Zemný plynVýhrevnosť: 33 500 kJ.kg-1Zloženie plynu: metán 84 %, etán 7 %, dusík 8 %, oxid uhličitý 1 %
![Page 16: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/16.jpg)
Pri spaľovaní tuhých palív vzniká tuhý odpad vo forme:- škvary v granulačných a roštových ohništiach,- trosky v práškových výtavných ohništiach,
- popola ako tuhá časť zbytkov horenia,
- popolčeka ako tuhá časť dymových plynov.
1. OKRUH TROSKY A POPOLČEKA1. OKRUH TROSKY A POPOLČEKA
Pred rozptýlením cez komín sa z dymových plynov odlučuje v odprašovacích zariadeniach popolček (cca 90 %):- mechanicky na sucho v cyklónoch,- mechanicky na mokro v práčkach,- elektricky ionizáciou plynu v elektrofiltroch.
Tuhý odpad spolu s popolčekom sa dopravujú mechanicky alebo hydraulickyna zložisko.
![Page 17: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/17.jpg)
A. VZDUCHVzduchové ventilátory dodávajú do kotla:
- primárny vzduch – regulácia množstva paliva,
- sekundárny vzduch – regulácia dokonalosti horenia.
2. OKRUH VZDUCHU A SPALIN2. OKRUH VZDUCHU A SPALIN
Dodávaný vzduch sa ohrieva v ohrievačoch (LJUNGSTRÖM).
B. SPALINYPri spaľovaní paliva sú vynášané z kotla spaliny - dymové plyny.Spaliny obsahujú odpad vo forme tuhej a plynnej.
Tento odpad má najväčší vplyv na životné prostredie.
![Page 18: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/18.jpg)
Plynný odpad sa pred rozptýlením cez komín obmedzuje:COX - separácia, SOX - odsírovanie, NOX – denitrifikácia.
Malá časť sa dostáva cez komín do ovzdušia ako emisie popolčeka a plynov.
Teplota dymových plynov v komíne je u moderných kotlov
okolo 200 °C a preto sa veľmi neuplatňuje
statický podtlak.
Podtlak musí byť podporovaný dymovými ventilátormi.
Výška komína je od 50 do 200 m.
2. OKRUH VZDUCHU A SPALIN2. OKRUH VZDUCHU A SPALIN
![Page 19: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/19.jpg)
3. OKRUH NAPÁJACEJ VODY A PARY3. OKRUH NAPÁJACEJ VODY A PARYA. Napájacia voda- dopravuje sa zo zásobníkov napájacej vody cez nízkotlakové ohrievače
do napájacej nádrže, kde sa zároveň odplynuje, - napájacie čerpadlo berie vodu z napájacej nádrže a tlačí ju cez
vysokotlakový ohrievač do kotla a prekonáva kotlový tlak a hydraulickéodpory potrubia.
![Page 20: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/20.jpg)
B. Prídavná voda- vzniknuté straty pary sa dopĺňajú zo surovej mechanicky a chemicky
upravenej (DEMI) vody, - para expanduje v turbíne a zráža sa v kondenzátore opäť na vodu. Táto
voda sa kondenzačným čerpadlom dopravuje do zásobníkov napájacej vody,
- vratné kondenzáty pri teplárenskej prevádzke sa po úprave privádzajúdo zásobníkov napájacej vody.
3. OKRUH NAPÁJACEJ VODY A PARY3. OKRUH NAPÁJACEJ VODY A PARY
![Page 21: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/21.jpg)
C. Para- para vznikajúca v parnom bubne sa vedie do parojemu,
- para v parojeme je mokrá (sýta para, obsahuje kvapôčky strhnutej vody),
- mokrá para sa privádza do prehrievačov, kde sa vysúša.
- do turbíny ide suchá (ostrá para) s teplotou 500 – 560 °C,
s tlakom 9 – 15 MPa.
Z hornej hladiny bubna sa odoberajú koncentrované soli - odluh.
Zo spodnej časti kotla sa odvádzajú kaly - odkalovanie.
3. OKRUH NAPÁJACEJ VODY A PARY3. OKRUH NAPÁJACEJ VODY A PARY
![Page 22: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/22.jpg)
4. CHLADIACA A TECHNICKÁ VODA 4. CHLADIACA A TECHNICKÁ VODA
Okruh chladiacej vody môže byť: otvorený - prietočný,
uzavretý - cirkulačný.
Chladiaca voda je potrebná pre:
- odvedenie kondenzačného tepla odoberaného výstupnej pare do
okolia. Kondenzácia pary nastáva pri teplotách blízkych okolitej
teplote.
- pre chladenie oleja a ďalších zariadení.
![Page 23: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/23.jpg)
Chladeniea) prietočné - najúčinnejšie, najjednoduchšie a najlacnejšie,
- kondenzačné teplo sa odvádza riečnou vodou,
- voda je len mechanicky zbavená nečistôt,
- nevýhodou sú - vysoké poplatky za použitie vody,
- teplotné limity ohriatia vody v rieke.
b) cirkulačné - voda cirkuluje pomocou obehového čerpadla,
- kondenzačné teplo sa odvádza chladiacou vežou.
c) vzduchové - výstupná para je priamo chladená v sústave radiátorov,
v ktorých kondenzuje.
- radiátory sú pomocou ventilátorov ofukované vzduchom,
- nevýhodou sú veľké rozmery chladiča.
4. OKRUH CHLADIACEJ A TECHNICKEJ VODY 4. OKRUH CHLADIACEJ A TECHNICKEJ VODY
![Page 24: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/24.jpg)
Chladiace vežea) suché - teplo sa odovzdáva do vzduchu,
- rebrovaný trubkový výmenník, - nevzniká mokrá hmla,- straty vody sú obmedzené na minimum,- nedosahujú sa tak nízke teploty ako v mokrých vežiach.
b) mokré - voda s teplotou okolo 30 °C sa rozstrekuje, - časť vody sa odparí a tým sa zvyšok ochladí na cca 10 - 15 °C,- vzniknuté vodné pary sa prirodzeným alebo umelým vzdušným ťahom strhávajú hore a vychádzajú vo forme mokrej hmly vrchom chladiacich veží,
- straty vody (cca 3 %) sa dopĺňajú z umelých nádrží so zásobami chladiacej vody.
c) hybridné
4. OKRUH CHLADIACEJ A TECHNICKEJ VODY 4. OKRUH CHLADIACEJ A TECHNICKEJ VODY
![Page 25: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/25.jpg)
Chladiace veže
4. OKRUH CHLADIACEJ A TECHNICKEJ VODY 4. OKRUH CHLADIACEJ A TECHNICKEJ VODY
![Page 26: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/26.jpg)
Technická voda- hydraulická doprava trosky a popolčeka na vzdialené zložisko, - chemicky sa neupravuje, - filtruje sa len od mechanických prímesí.
Sieť - protipožiarnej vody, - úžitkovej vody,- pitnej vody.
4. OKRUH CHLADIACEJ A TECHNICKEJ VODY 4. OKRUH CHLADIACEJ A TECHNICKEJ VODY
![Page 27: KlasickéKlasické tepelné elektrárnetepelné elektrá roba elektrickej energie/2... · PDF file-popola ako tuh á časťzbytkov](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020302/5a8ff7e87f8b9ac87a8e6ced/html5/thumbnails/27.jpg)
alternátor, budič, blokový transformátor, pohony, čerpadlá, ventilátory, rozvodňa vlastnej spotreby, výstupná rozvodňa.
5. OKRUH ELEKTRICKEJ ENERGIE 5. OKRUH ELEKTRICKEJ ENERGIE