1. Mis on elektrienergia tööstus?

Elektrienergiatööstus on kogu riigi majanduse vundament ja kaasaegse ühiskonna eksisteerimise alus.

2. Rääkige meile, mis tüüpi elektrijaamu meie riigis eksisteerib. Mis on nende eripära?

Hüdroelektrijaamad (HP). Nad kasutavad liikumise allikana veemasside liikumise energiat. Neid eristavad pikad ehitusperioodid ja kõrge hind, kuid nende kasutamine on väga lihtne ja nõuab minimaalseid tööjõukulusid.

Soojuselektrijaamad (CHP). Need töötavad traditsiooniliste kütuseliikidega (kivisüsi, gaas, kütteõli, turvas). Neid on kahte tüüpi. Kondensatsioonielektrijaamades turbiini läbinud heitaur jahutatakse, kondenseerub ja suunatakse uuesti katlasse. Elektri ja soojuse koostootmisjaamades soojendab heitaur kütteks kasutatava vee. Kuuma vee maksimaalne ülekandekaugus on 20 km. Koostootmisjaamade ehitamine on palju kiirem ja nende ehitamine maksab palju vähem kui hüdroelektrijaamade ehitamine, kuid nende tööks on vaja rohkem tööjõudu ning pidevat taastumatute fossiilkütuste kaevandamist ja transportimist. Nende elektrijaamade mõju keskkonnale on suur. Suurimat kahju tekitavad söejaamad, kõige vähem gaasijaamad.

Venemaal kasutatakse peamiselt elektrienergia tootmiseks tuumaelektrijaamu (TEJ), kuigi soojusjaamu on juba olemas. Tuumaelektrijaamad on väga keerulised objektid. Neid tuleks käsitleda kogu tuumkütuse tsükli raames: uraanimaakide kaevandamine, nende rikastamine, kütuseelementide tootmine, elektri tootmine tuumaelektrijaamades, tuumajäätmete töötlemine ja kõrvaldamine. Tsükli viimane etapp peaks olema tuumaelektrijaamade tuumaseadmete demonteerimine pärast nende 20–25-aastast töötamist.

Tuumaelektrijaamad ei vaja kütuse massilist transporti, mistõttu saab neid ehitada ka kõige kaugematesse piirkondadesse. Tuumaelektrijaamade arendamise põhisuunad on ohutute, säästlike uute reaktorite arendamine.

Maasoojusjaamad kasutavad maa-alust soojust. Seal on katseline loodete elektrijaam võimsusega 12 MW. Mis puutub tuule- või päikeseenergiasse, siis nende kasutamine on Venemaal äärmiselt piiratud.

3. Milline on seos hüdroressursside kättesaadavuse ja hüdroelektrijaamade asukoha vahel?

Riigi suurimad hüdroelektrijaamad ehitati Ida-Siberi jõgedele (Angara, Jenissei). Angara, Jenissei ja teistel Venemaa jõgedel ehitatakse hüdroelektrijaamu reeglina kaskaadidena, mis on rühm elektrijaamu, mis on paigutatud astmeliselt piki veevoolu selle energia järjekindlaks kasutamiseks.

4. Jaotada elektrijaamad nende osakaalu järgi kasvavas järjekorras: a) tuumajaamad; b) TPP; c) hüdroelektrijaam.

Õige vastus on: b) soojuselektrijaam, c) hüdroelektrijaam, a) tuumaelektrijaam.

5. Matš.

Elektrijaama tüüp Elektrijaama nimi

Aatomiline. A. Mutnovskaja.

Hüdroelektrijaam. B. Kostroma.

Maasoojus. V. Bratskaja.

Termiline G. Kurskaja

Aatomiline. A. Kurskaja.

Hüdroelektrijaam. B. Bratskaja.

Maasoojus. V. Mutnovskaja.

Termiline G. Kostroma

7. Kaardi järgi lk. 252-253 Rakendused määravad, kuidas asuvad suurimad hüdroelektrijaamad, soojuselektrijaamad ja tuumaelektrijaamad. Proovige seda elektrijaamade asukohta selgitada.

Soojuselektrijaamad asuvad kas kütuse ammutamise piirkondades või energiatarbimise piirkondades. Peamised HEJ võimsused on koondunud Siberi jõgedele. Peaaegu kõik tuumajaamad asuvad Venemaa Euroopa osas; koondunud peamiselt piirkondadesse, millel puuduvad oma kütusevarud.

Mõne maailma riigi elektritootmise struktuur peegeldab selgelt riikide majanduse eripära. Soojusenergeetikale on keskendunud need riigid, kus on süsivesinike ressursse või on võimalus neid soodsatel tingimustel vahetada. Kindlasti kasutavad neid ka riigid, mille geograafiline reljeef sisaldab märkimisväärseid jõgede potentsiaale. Määratud riigid kasutavad olemasolevat teaduslikku potentsiaali ka aatomienergia tootmiseks. Seega peegeldab riigi elektritootmise eripära riigi majanduse peamisi eeliseid ja arengusuundi, mis näevad või püüavad ette näha energiaressursside ammendavust, energiatootmise tasuvust, ressursside taastuvust, energiavoogude võimsust, vaja oma riikliku iseseisvuse säilitamiseks.

9. Välismaal kasutavad nad aktiivselt keskkonnasõbralikku elektrit: tuult, päikest. Mida arvate, millised on tuule- ja päikeseenergia kasutamise väljavaated meie riigis? Mis takistab nende kasutamist?

Venemaal on ülesandeks elektri- ja soojuse tootmise efektiivsuse tõstmine kõrgtehnoloogiate ja kaasaegsete ülisäästlike seadmete kasutuselevõtu kaudu.

Mis puutub tuule- või päikeseenergiasse, siis nende kasutamine Venemaal on praegu võimalik vaid väikeste rajatiste kujul, mis ei esinda tootmisväärtust. Reaalsem väljavaade on maagaasi kasutamise osakaalu kasv.

Tehke oma kodus veidi uurimistööd. Uurige: a) mitu elektripunkti selles on; b) mitu elektriseadet; c) milline neist töötab pidevalt; kui palju kuus ja aastas maksate elektri eest. Mida teie pere energia säästmiseks teeb? Mida veel selle salvestamiseks soovitada?

A) meie majas on 10 pistikupesa;

B) meie majas on 18 elektriseadet;

C) Töötavad pidevalt: külmkapp, elektriküttekatel, arvuti, kell, ventilatsiooniagregaat;

D) elektri eest maksame 2000 rubla kuus, aastas 24 000 rubla;

Energia säästmiseks kasutatakse säästulampe ja -seadmeid. Ettepanekuna tasub kaaluda võimalust minna üle elamu küttele maagaasiga.

1 - elektrigeneraator; 2 - auruturbiin; 3 - juhtpaneel; 4 - deaeraator; 5 ja 6 - punkrid; 7 - eraldaja; 8 - tsüklon; 9 - boiler; 10 – küttepind (soojusvaheti); 11 - korsten; 12 - purustusruum; 13 - varukütuse hoidmine; 14 - vagun; 15 - mahalaadimisseade; 16 - konveier; 17 - suitsuärastus; 18 - kanal; 19 - tuhapüüdja; 20 - ventilaator; 21 - kamin; 22 - veski; 23 - pumbajaam; 24 - veeallikas; 25 - tsirkulatsioonipump; 26 – kõrgsurve regeneratiivne kütteseade; 27 - toitepump; 28 - kondensaator; 29 - keemilise veepuhastuse paigaldamine; 30 - astmeline trafo; 31 – madalrõhu regeneratiivne kütteseade; 32 - kondensaadipump.

Allolev diagramm näitab soojuselektrijaama põhiseadmete koostist ja selle süsteemide omavahelist ühendamist. Selle skeemi järgi on võimalik jälgida TPP-des toimuvate tehnoloogiliste protsesside üldist järjestust.

TPP skeemil olevad tähised:

1. Kütusekulu;
2. kütuse ettevalmistamine;
3. vahepealne ülekuumendi;
4. osa kõrgrõhust (CHVD või CVP);
5. madalrõhuosa (LPH või LPC);
6. elektrigeneraator;
7. abitrafo;
8. sidetrafo;
9. peajaotusseadmed;
10. kondensaadi pump;
11. tsirkulatsioonipump;
12. veevarustuse allikas (näiteks jõgi);
13. (PND);
14. veepuhastusjaam (VPU);
15. soojusenergia tarbija;
16. tagurpidi kondensaadipump;
17. deaeraator;
18. toitepump;
19. (PVD);
20. räbu ja tuha eemaldamine;
21. tuhapuistang;
22. suitsuärastus (DS);
23. korsten;
24. ventilaatorid (DV);
25. tuhapüüdja.

TPP tehnoloogilise skeemi kirjeldus:

Kõike eelnevat kokku võttes saame soojuselektrijaama koostise:

• kütusesäästlikkus ja kütuse ettevalmistamise süsteem;
• katlajaam: katla enda ja abiseadmete kombinatsioon;
• turbiinitehas: auruturbiin ja selle abiseadmed;
• veepuhastus- ja kondensaadipuhastusjaam;
• tehniline veevarustussüsteem;
• tuha ja räbu eemaldamise süsteem (tahkekütusel töötavatele soojuselektrijaamadele);
• elektriseadmed ja elektriseadmete juhtimissüsteem.

Kütusesäästlikkus hõlmab olenevalt jaamas kasutatava kütuse liigist vastuvõtu- ja mahalaadimisseadet, transpordimehhanisme, tahke- ja vedelkütuse kütusehoidlaid ning kütuse eelvalmistamise seadmeid (söe purustusjaamad). Kütteõlimajanduse koosseisu kuuluvad ka pumbad kütteõli pumpamiseks, kütteõli küttekehad, filtrid.

Tahkekütuse ettevalmistamine põletamiseks seisneb selle jahvatamises ja kuivatamises pulbristamistehases ning kütteõli valmistamine selle kuumutamises, puhastamises mehaanilistest lisanditest ja mõnikord töötlemisest spetsiaalsete lisanditega. Gaasikütusega on kõik lihtsam. Gaaskütuse ettevalmistamine taandub peamiselt gaasirõhu reguleerimisele katla põletite ees.

Kütuse põlemiseks vajalik õhk juhitakse katla põlemisruumi puhumisventilaatoritega (DV). Kütuse põlemisproduktid - suitsugaasid - imetakse ära suitsuärastusseadmetega (DS) ja juhitakse korstnate kaudu atmosfääri. Kanalite (õhukanalid ja gaasikanalid) ja erinevate seadmete elementide kombinatsioon, mille kaudu õhk ja suitsugaasid läbivad, moodustab soojuselektrijaama (küttejaama) gaas-õhk tee. Selle koosseisu kuuluvad suitsuärastustorud, korsten ja puhurventilaatorid moodustavad tõmbepaigaldise. Kütuse põlemistsoonis läbivad selle koostises olevad mittesüttivad (mineraalsed) lisandid keemilised ja füüsikalised muundumised ning eemaldatakse osaliselt katlast räbu kujul ning olulise osa neist teostavad suitsugaasid peente tuhaosakeste kujul. Atmosfääriõhu kaitsmiseks tuhaheitmete eest paigaldatakse suitsuärastite ette tuhakollektorid (et vältida nende tuha kulumist).

Räbu ja kinnijäänud tuhk eemaldatakse tavaliselt hüdrauliliselt tuhapuistangutesse.

Kütteõli ja gaasi põletamisel tuhakogujaid ei paigaldata.

Kütuse põletamisel muundatakse keemiliselt seotud energia soojuseks. Selle tulemusena tekivad põlemisproduktid, mis katla küttepindades annavad soojust veele ja sellest tekkivale aurule.

Seadmete komplekt, selle üksikud elemendid, torustikud, mille kaudu vesi ja aur liiguvad, moodustavad jaama auru-vee tee.

Katlas kuumutatakse vesi küllastustemperatuurini, aurustub ning keevast katlaveest tekkiv küllastunud aur ülekuumeneb. Katlast suunatakse ülekuumendatud aur torujuhtmeid pidi turbiini, kus selle soojusenergia muundatakse turbiini võllile edastatavaks mehaaniliseks energiaks. Turbiinist väljuv aur siseneb kondensaatorisse, annab soojust jahutusveele ja kondenseerub.

Kaasaegsetes soojuselektrijaamades ja soojuselektrijaamades, mille agregaadid on võimsusega 200 MW ja rohkem, kasutatakse auru järelsoojendust. Sel juhul on turbiinil kaks osa: kõrgsurveosa ja madalrõhuosa. Turbiini kõrgsurvesektsioonis väljutatav aur suunatakse vaheülekuumendisse, kus sellele antakse täiendavalt soojust. Järgmisena naaseb aur turbiini (madalrõhuossa) ja sealt kondensaatorisse. Auru vahepealne ülekuumenemine tõstab turbiinijaama efektiivsust ja suurendab selle töökindlust.

Kondensaat pumbatakse kondensaatorist välja kondensaadipumba abil ja pärast madalsurvekütteseadmete (LPH) läbimist siseneb see õhutusseadmesse. Siin soojendatakse seda auruga küllastustemperatuurini, samal ajal eraldub sellest hapnik ja süsinikdioksiid ning eemaldatakse see atmosfääri, et vältida seadmete korrosiooni. Deaereeritud vesi, mida nimetatakse toiteveeks, pumbatakse läbi kõrgsurvekuumutite (HPH) katlasse.

HDPE-s ja deaeraatoris olevat kondensaati, samuti HPH-s olevat toitevett soojendatakse turbiinist võetava auruga. See kütmisviis tähendab soojuse tagastamist (regenereerimist) tsüklisse ja seda nimetatakse regeneratiivseks kütmiseks. Tänu sellele väheneb auru vool kondensaatorisse ja sellest tulenevalt ka jahutusvette ülekantav soojushulk, mis toob kaasa auruturbiini tehase efektiivsuse tõusu.

Elementide komplekti, mis varustavad kondensaatorid jahutusveega, nimetatakse teenindusveevarustussüsteemiks. See sisaldab: veevarustuse allikat (jõgi, reservuaari, jahutustorni - jahutustorni), tsirkulatsioonipumpa, sisse- ja väljalasketorusid. Kondensaatoris kantakse umbes 55% turbiini siseneva auru soojusest jahtunud veele; seda osa soojusest ei kasutata elektri tootmiseks ja see läheb raisku.

Need kaod vähenevad oluliselt, kui turbiinist võetakse osaliselt välja ammendatud aur ja selle soojust kasutatakse tööstusettevõtete tehnoloogilisteks vajadusteks või vee soojendamiseks kütteks ja sooja veevarustuseks. Nii saab jaamast soojuse ja elektri koostootmisjaam (CHP), mis tagab elektri- ja soojusenergia koostootmise. Koostootmisjaamades paigaldatakse spetsiaalsed auru ekstraheerimisega turbiinid - nn koostootmisturbiinid. Soojustarbijale antud auru kondensaat suunatakse tagasivoolukondensaadipumba abil koostootmisjaama tagasi.

TPP-s esineb auru-vee tee ebatäieliku tiheduse tõttu sisemisi auru- ja kondensaadikadusid, samuti auru ja kondensaadi ühekordset kulu jaama tehnilisteks vajadusteks. Need moodustavad ligikaudu 1–1,5% kogu turbiinidesse suunduvast auruvoolust.

Koostootmisjaamades võivad tööstustarbijate soojusega varustamisel esineda väliseid auru- ja kondensaadikadusid. Keskmiselt on need 35–50%. Auru ja kondensaadi sise- ja väliskadusid täiendatakse veepuhastusjaamas eeltöödeldud lisaveega.

Seega on katla toitevesi turbiini kondensaadi ja lisavee segu.

Jaama elektriseadmetes on elektrigeneraator, sidetrafo, peajaotla, elektrijaama enda mehhanismide toitesüsteem läbi abitrafo.

Juhtimissüsteem kogub ja töötleb teavet tehnoloogilise protsessi käigu ja seadmete seisukorra, mehhanismide automaatse ja kaugjuhtimise ning põhiprotsesside reguleerimise, seadmete automaatse kaitse kohta.

Test

Elektrijaamad

1 Elektrijaamade üldomadused

2.1 Ko(CPP)

2.3 Hüdroelektrijaamad

2,5 gaasiturbiinelektrijaamad (GTPP)

2.6 Hüdroakumulatsioonijaamad (PSPP)

3.1 Kütuse transport

3.3 Elektrijaamade abisüsteemi toiteallikad

1 Elektrijaamade üldised omadused

Elektrijaam on tööstusettevõte, mis toodab muundumise alusel elektri- ja mõnel juhul ka soojusenergiatprimaarenergia ressursse.

Sõltuvalt looduslike energiaallikate liikidest (tahkekütus, vedel, gaasiline, tuumaenergia, veeenergia) jagunevad jaamad soojus- (TPP), hüdraulilisteks (HP), tuumaelektrijaamadeks (NPP).Jaamad, mis samaaegselt toodavad soojusenergiat, on nimetatakse soojuse ja elektri koostootmisjaamadeks (CHP).

Iga jaamatüübi jaoks töötatakse välja oma tehnoloogiline skeem primaarenergia muundamiseks elektrienergiaks ja koostootmisjaamade jaoks soojusenergiaks. Tehnoloogiline skeem iseloomustab elektri- ja soojusenergia tootmise ja muundamise protsessi põhiseadmetega (aurukatlad, tuumareaktorid, auru- või hüdroturbiinid, elektrigeneraatorid), aga ka erinevate abiseadmetega varustamist. protsessi kõrge mehhaniseerituse ja automatiseerituse tase. Seadmed asuvad spetsiaalsetes hoonetes, avatud aladel või maa all. Seadmed on omavahel ühendatud nii soojus- kui ka elektriosas. Need seosed kajastuvad sobivates tehnoloogilistes, soojus- ja elektriahelates. Lisaks pakuvad jaamad arvukalt sekundaarsete seadmete sidet - juhtimis-, seire-, kaitse- ja automaatikasüsteemid, blokeerimine, signalisatsioon jne.

Erinevate elektrijaamade osalemine elektrienergia tootmisel:

• TPP (koos IES ja CHPP) - ligikaudu 65-67%;
• HPS – ligikaudu 13-15%;
• Tuumaelektrijaam – ligikaudu 10-12%
• muud tüüpi elektrijaamad 6-8%.

Elektrisüsteemi all mõistetakseelektrijaamade, elektri- ja soojusvõrkude komplekt, mis on omavahel ühendatud ja ühendatud ühise režiimiga pidevas elektrienergia ja soojuse tootmise, muundamise ja jaotamise protsessis selle režiimi üldise juhtimisega (GOST 21027-75).

Energiasüsteemi saab tinglikult kujutada järgmise plokkskeemiga (joonis 1.1):

Joonis 1 – Energiasüsteemi struktuuriskeem.

Elektrisüsteemis töötavad kõik elektriosas olevad elektrijaamad paralleelselt, s.o. ühendatud ühiseks elektrisüsteemiks. Eraldi soojusosa elektrijaamad töötavad eraldi, luues autonoomsed küttevõrgud.

Üksikute elektrijaamade ühendamine mis tahes piirkonna ühiseks energiasüsteemiks annab olulisi tehnilisi ja majanduslikke eeliseid:

Suurendab toiteallika töökindlust ja efektiivsust;

Võimaldab sellist koormuse jaotust jaamade vahel, millega saavutatakse piirkonna energiaressursside (kütus, veeenergia) parima kasutamisega kõige ökonoomsem elektritootmine kogu süsteemis;

Parandab voolukvaliteeti, st. tagab sageduse ja pinge püsivuse, kuna koormuse kõikumisi tajub suur hulk ühikuid;

Mitme jaama paralleeltöö korral ei ole vaja igasse jaama varuseadmeid paigaldada, vaid piisab kogu elektrisüsteemile ühisest reservvõimsusest, mille väärtus on tavaliselt ca 10–12% võimsusest. süsteemiüksustest, kuid mitte vähem kui süsteemi jaamadesse paigaldatud suurima seadme võimsus (selle seadme hädaseiskamise või plaanilise remondi korral);

Energiaressursse kasutatakse täisväärtuslikumalt, kuna elektrisüsteemi koormusgraafiku tipposa saavad katta hüdroelektrijaamad ja baasosa soojuselektrijaamad, mis vajavad tipptundidel võimsuse suurendamiseks lisakütust;

Elektritootmise efektiivsus suureneb, kuna ennekõike on võimalik 1 kWh elektri tootmiseks suurendada säästlikumate ja väiksema tavakütuse tarbimisega jaamade võimsust;

Võimaldab tõsta parimate tehniliste ja majanduslike näitajatega üksuste ühikuvõimsust;

Võimaldab vähendada remondipersonali arvu tänu seadmete võimsuse kontsentreerimisele, remondi tsentraliseerimisele, tootmisprotsesside automatiseerimisele.

Energia miinuste juurde süsteemid sisaldavad keerukamat releekaitset , automaatika ja režiimi juhtimine.

2 Elektrijaamade põhitüüpide tehnoloogiline režiim

2.1 Ko(CPP).

joonis 2 - IES tehnoloogiline skeem

IES toodab ainult elektrienergiat. IES tehnoloogiline põhiskeem on näidatud joonisel 2.

Aurugeneraatorisse 4 (katla)kütust tarnitaksetöökojad selle transportimiseks ja ettevalmistamiseks 1 . Puhuritega aurugeneraatoris 2 soojendatud õhku ja toitevett tarnitakse etteandepumpadega 16. Kütuse põlemisel tekkivad gaasid imetakse katlast välja suitsuämmuti abil 3 ja paisatakse läbi korstna (100-250 m kõrge) atmosfääri. Katlast elav aur juhitakse auruturbiini 5, kus see läbides mitmeid samme, teeb mehaanilist tööd - pöörab turbiini ja sellega jäigalt ühendatud generaatori rootorit 6 . Jäätmeaur siseneb kondensaatorisse 9 (soojusvaheti); siin kondenseerub see, kuna kondensaatorit läbib märkimisväärne kogus külma (5-20 umbes C) tsirkulatsioonipumpade poolt tarnitav tsirkulatsioonivesi 10 külma vee allikast 11 . Külma vee allikateks võivad olla jõgi, järv, tehisreservuaar, aga ka spetsiaalsed jahutustornidega (jahutustornid) või pihustusbasseinidega rajatised. Kondensaatorisse mittetiheduse kaudu sisenev õhk eemaldatakse ejektori abil 12. Kondensaadipumpade poolt kondensaatoris tekkiv kondensaat 13 juhitakse õhutusseadmesse 14 , mis on ette nähtud gaaside eemaldamiseks toiteveest ja ennekõike hapnikust, mis põhjustab katla torude suurenenud korrosiooni. Deaeraatorisse antakse vett ka keemilisest veepuhastusseadmest. 15 (HOV). Peale deaeraatorit varustab toitevett toitepump 16 boilerisse. 17 - tuha eemaldamine.

Põhilise auru massi läbimine kondensaatorist viib selleni, et

60-70% katla toodetud soojusenergiast kannab ringlev vesi kasutult minema.

Generaatori poolt toodetud elektrienergia 6, läbi sidetrafo antakse võrku (35-220 kV). Tehnoloogilise protsessi tagamiseks saab jaam elektrienergiat abitrafodest 8 . Mida saab toita generaatori pingevõrgust ja välisvõrgust. Tekkiv elektrienergia suunatakse sidetrafo kaudu välisvõrku 7 .

IES-i omadused on järgmised:

Need on ehitatud kütusemaardlatele võimalikult lähedale;

Valdav osa toodetavast elektrienergiast suunatakse kõrgendatud pingega (110-750 kV) elektrivõrku;

Töötavad elektri tootmisel tasuta (s.t. soojustarbijatega mittepiiratud) graafiku alusel; võimsus võib varieeruda arvutatud maksimumist nn tehnoloogilise miinimumini;

Madal manööverdusvõime: turbiinide pööramine ja laadimine külmast olekust nõuab ligikaudu 4–10 tundi;

Nende efektiivsus on suhteliselt madal (η=30÷40%).

2.2 Elektri ja soojuse koostootmisjaamad – koostootmine

Erinevalt CPP-dest on koostootmiselektrijaamadel tööstuslike ja kodumaiste vajaduste jaoks oluline auru eemaldamine, mis on osaliselt turbiinis ära ammendatud. (Joonis 3). Vallatarbijad saavad soojusenergiat võrgukütteseadmetelt 18 (katlad) ja võrgupumbad 19 jahutusvedeliku ringluse tagamine soojusvõrkudes. Tootmisvajaduste jaoks auru ekstraheerimine toimub kõrgsurve etapis 20 . Võrgukütteseadmete kondensaat siseneb õhutusseadmesse. Kui koostootmisjaama elektrikoormus on väiksem soojustarbimise võimsusest, saab tarbijale vajalikku soojusenergiat saada reduktor-jahutusseadme (RDU) abil. 21 .

Joonis 3 – CHP tehnoloogilise protsessi skeem: 1 - kütuse etteandeseadmed; 2 - ventilaator; 3 - suitsutorud; 4 - aurugeneraator (boiler); 5 - turbiin; 6 - generaator; 7 - sidetrafo; 8 -oma vajadused; 9 - generaatori pingevõrgust toidetud tarbijad, 10 - kondensaator; üksteist - tsirkulatsioonipumbad; 12 - külma vee allikas; 13 - ejektor; neliteist - kondensaadipumbad; 15 - deaeraator; kuusteist - keemilise veepuhastuse ühikud; 17 - toitepumbad; 18 - võrguküttekehad (boilerid); 19 - võrgupumbad; 20 -kõrgsurve etapid; 21 - redutseerimis-jahutusseade (ROU); 22 - tuhaeemaldusseadmed; 23- tuha eemaldamise seade

Mida rohkem turbiinist küttevajaduseks auru võetakse, seda vähem läheb tsirkuleeriva veega soojusenergiat kaotsi ja sellest tulenevalt ka elektrijaama kasutegur. Tähele tuleb panna, et turbiini sabaosa ülekuumenemise vältimiseks tuleb sellest kõikides režiimides läbi lasta teatud kogus auru. Soojus- ja elektrienergia tarbijate võimsuste lahknevuse tõttu töötavad koostootmisjaamad sageli kondensatsioonirežiimil (sega), mis vähendab nende efektiivsust.

CHP funktsioonid on järgmised:

on ehitatud soojusenergia tarbijate lähedusse;

Tavaliselt töötavad nad imporditud kütusel;

Suurem osa toodetud elektrist antakse lähipiirkonna tarbijatele (generaatori või kõrgendatud pingega);

Tööd elektritootmise osaliselt sundgraafiku alusel (s.t graafik sõltub soojuse tarbimise tekkest);

Madal manööverdusvõime (sama mis IES);

Neil on suhteliselt kõrge üldine kasutegur (olulise aurueemaldusega tööstuslikuks ja olmevajaduseks η = 60÷70%).

2.3 hüdroelektrijaamad

Hüdroelektrijaama võimsus sõltub veevoolust läbi turbiini ja rõhust N. See võimsus kW määratakse avaldisega

kus Q on veetarbimine, m 3 / s;

H on pea, m;

η Σ -koguefektiivsus;

η C - veevarustusrajatiste tõhusus;

η T – hüdroturbiini kasutegur;

η G - hüdrogeneraatori efektiivsus;

Madala rõhu korral ehitatakse jõejooksu hüdroelektrijaamu, kõrgel rõhul

ehitatakse tammidega hüdroelektrijaamu, mägistesse piirkondadesse aga ümbersuunamisjaamu.

HPP omadused on järgmised:

Ehitatakse sinna, kus on veevarud ja ehitustingimused, mis tavaliselt ei lange kokku elektrikoormuse asukohaga;

Suurem osa toodetud elektrist suunatakse kõrgepinge elektrivõrkudesse;

Töö vaba graafiku alusel (reservuaaride olemasolul);

Väga hea manööverdusvõimega (ümberpööramine ja laadimine võtab aega 3-5 minutit);

Omavad kõrget efektiivsust(η ≈ 85%).

Nagu näha, on hüdroelektrijaamadel tööparameetrite poolest soojuselektrijaamade ees mitmeid eeliseid. Praegu aga ehitatakse soojus- ja tuumaelektrijaamu, siin on määravaks kapitaliinvesteeringute suurus ja elektrijaamade ehitamise aeg.

Hüdroelektrijaama skeem on näidatud joonisel

Joonis 4 – HEJ skeem

2.4 Tuumaelektrijaamad

Tuumaelektrijaamad on soojusjaamad, mis kasutavad tuumareaktsiooni energiat. Tuumakütusena kasutatakse tavaliselt uraani isotoopi U-235, mille sisaldus looduslikus uraanis on 0,714%. Uraani põhimass, isotoop U-238 (99,28% kogumassist), muudetakse neutronite kinnipüüdmisel sekundaarseks kütuseks, plutooniumiks.

Pu-239. Lõhustumisreaktsioon toimub tuumareaktoris. Tuumakütust kasutatakse tavaliselt tahkel kujul. See on ümbritsetud kaitsva kestaga. Selliseid kütuseelemente nimetatakse kütusevarrasteks. Need on paigaldatud reaktori südamiku töökanalitesse. Lõhustumisreaktsiooni käigus vabanev soojusenergia eemaldatakse reaktori südamikust jahutusvedeliku abil, mis pumbatakse rõhu all läbi iga töökanali või läbi kogu südamiku.

Joonis 5 – tuumaelektrijaamade skeemid:a) - üheahelaline; b) - kaheahelaline; c) kolmeahelaline. 1 - reaktor; 2 - turbiin; 3 - kondensaator; 4 ja 6 - toitepumbad; 5 ja 8 - aktiivsete ahelate soojusvahetid; 7 - aktiivsete ahelate toitepumbad; 9 - aktiivsete ahelate soojuskandjate mahu kompensaatorid

Joonisel 5 (a, b, c) on kujutatud TEJ tehnoloogilised skeemid.

RBMK on suure võimsusega kanalireaktor, mis põhineb termilistel neutronitel, vesi-grafiidil.

VVER-veeenergia reaktor, termilistel neutronitel, anuma tüüp.

BN-kiire neutronreaktor vedel-metall-naatriumjahutusvedelikuga.

Tuumaelektrijaama omadused on järgmised:

Saab ehitada igasse geograafilisse asukohta, sealhulgas raskesti ligipääsetavasse kohta;

Vastavalt oma režiimile on nad mitmetest välistest teguritest sõltumatud;

Nõuab väikest kogust kütust;

Nad võivad töötada vaba koormusgraafiku alusel (välja arvatud tuumasoojuselektrijaamad);

Tundlikud muutuva režiimi suhtes, eriti kiirete neutronreaktoritega tuumaelektrijaamad; sel põhjusel ja arvestades ka töö efektiivsuse nõudeid, eraldatakse tuumaelektrijaamadele põhiosa elektrisüsteemi koormusgraafikust;

nõrgalt saasta atmosfääri; radioaktiivsete gaaside ja aerosoolide heitkogused on ebaolulised ega ületa sanitaarstandardites lubatud väärtusi. Selles suhtes on tuumajaamad puhtamad kui soojuselektrijaamad.

2.5 Gaasiturbiinelektrijaamad (GTPP)

Gaasiturbiiniga elektrijaama skemaatiline diagramm on näidatud joonisel 6.

Joonis 6 – GTPP skeem

Kütus (gaas, diislikütus, kütteõli) suunatakse põlemiskambrisse – 1 , seal koos kompressoriga- 3 puhutakse suruõhku. Põlevad põlemissaadused annavad oma energia gaasiturbiinile - 2 , mis pöörab kompressorit ja generaatorit – Seadet käivitab kiirendav mootor – 5 ja kestab 1-3 minutit, millega seoses peetakse gaasiturbiinijaamu väga manööverdusvõimeliseks ja sobivaks elektrisüsteemide tippkoormuse katmiseks. Toodetud elekter suunatakse võrku sidetrafost - 6.

Gaasiturbiinide efektiivsuse parandamiseks on välja töötatud aurugaasijaamad (CCGT). Nendes põletatakse kütust aurugeneraatori ahjus, millest aur suunatakse auruturbiini. Aurugeneraatori põlemisproduktid suunatakse pärast vajaliku temperatuurini jahtumist gaasiturbiini. Seega on CCGT-del kaks elektrigeneraatorit, mida käitab gaasiturbiin, teist auruturbiin. Gaasiturbiini võimsus moodustab umbes 20% aurust. CCGT skeem on näidatud joonisel 7.

Joonis 7 – CCGT skeem

2.6 Hüdroakumulatsioonijaamad (PSPP)

Pumpelektrijaamade eesmärk on ühtlustada elektrisüsteemi ööpäevaseid koormusgraafikuid ning tõsta soojuselektrijaamade ja tuumajaamade efektiivsust. Minimaalse koormuse tundidel töötavad PSP ploki süsteemid pumpamisrežiimil, pumbates vett alumisest reservuaarist ülemisse ja suurendades seeläbi TPP-de ja TEJde koormust; süsteemi maksimaalse koormuse tundidel töötavad need turbiinirežiimil, tõmmates vett ülemisest veehoidlast ja tühjendades seeläbi soojuselektrijaamu ja tuumaelektrijaamu. Pumbaga elektrijaama seadmed on suure manööverdusvõimega ja kiiresti ülekantavad turbiinirežiimilt pumbarežiimile ja vajadusel sünkroonkompensaatorite režiimile. Pumpelektrijaamade kasutegur on 70-75%, need nõuavad vähe hoolduspersonali ja on võimalik ehitada sinna, kus on võimalik tekitada survereservuaari. HPSP skeem on näidatud joonisel 8.

Joonis 8 – PSPP skeem

Lisaks vaadeldavatele elektrijaamatüüpidele on väikese võimsusega elektrijaamu, mis toodavad elektrienergiat mittetraditsioonilisel viisil. Nende hulka kuuluvad: tuuleelektrijaamad, päikeseelektrijaamad (aurukatel, räni päikesepatareid), geotermilised elektrijaamad, loodete elektrijaamad.

3 Soojuselektrijaamade omavajadused (s.n.).

Jaamade elektrienergia tarbijad on voolukindluse poolest klassifitseeritud 1. kategooria tarbijateks ja vajavad toiteallikat kahest sõltumatust allikast. Tarbijad s.s. 1. kategooria soojuselektrijaamad jagunevad vastutavateks ja mittevastutavateks.

Vastutavad on need SN-mehhanismid, mille lühiajaline seiskamine toob kaasa jaama põhiüksuste hädaseiskamise või mahalaadimise. Lühiajalised elektrikatkestused vastutustundetutele tarbijatele s.n. ei too kaasa põhiseadmete viivitamatut hädaseiskamist. Et aga elektritootmise tehnoloogilist tsüklit mitte häirida, tuleb nende elektrivarustus lühikese aja möödudes taastada.

Joonis 9 - Kütuse transpordi skeem soojuselektrijaamas

3.1 Kütuse transport

Tootmiskohast tarnitakse tahke kütus elektrijaama raudteed pidi (joonis 9) spetsiaalsetes iselaadivates vagunites.(1). Auto siseneb suletud mahalaadimisseadmesse(2) autokalluriga, kus kütus valatakse autokalluri all asuvasse vastuvõtupunkrisse, kust see siseneb lintkonveierile(3). Talvel suunatakse külmutatud kivisöega vagunid eelnevalt sulatusseadmesse(4). Kivisüsi transporditakse konveieriga söelattu)(5), mida teenindab sildkraana(6). Või läbi purusti(7) toorsöe prügikastides(8), paigaldatud katlasõlmede esiosa ette. Neid punkriid saab varustada ka laost pärit kivisöega(5). Elektrijaama katlaruumi siseneva kütuse tarbimise arvestamiseks paigaldatakse katlamaja punkritesse viivale kütuseteele selle kütuse kaalumiseks kaalud. Tooresöe punkritest(8) kütus siseneb peenestussüsteemi: toorsöe söötjad(9), ja seejärel söeveskitesse(10) , millest söetolm transporditakse pneumaatiliselt läbi veskiseparaatori(11) , tolmutsüklonisse(12) ja tolmutigud (13) ja seejärel tolmuhoidlasse(14), kust tolmusööturid(15) katla põletitele(16). Kogu tolmu pneumaatiline transport veskist ahju teostab veski ventilaator(17). Kütuse põletamiseks vajaliku õhu võtab sisse puhurventilaator(18) ja juhitakse õhusoojendisse(19), kust see peale kuumutamist osaliselt veskisse süstitakse(10) kütuse kuivatamiseks ja transportimiseks katlaüksuse ahju (primaarõhk) ja otse söetolmpõletitesse (sekundaarne õhk).

3.2 Auru, soojuse ja elektri tootmine

Koostootmisjaamas toodetakse auru aurugeneraatori (boileri) abil. Katla normaalse töö tagavad erinevat tüüpi agregaadid, töömasinad, mida käitavad erineva voolu, pinge ja võimsusega elektrimootorid. Auru, soojuse ja elektrienergia saamise skeem on näidatud joonisel 10.

Joonis 10 – Auru, soojuse ja elektri saamise skeem. energia: 2 - puhuvad ventilaatorid; 3 - korsten; 5 - turbiin; 6 - generaator; 7 - sidetrafo; 8 - tarbijate omavajaduste toit; 9 -tarbijad, kes töötavad generaatori pingega; 10 - kondensaator; üksteist - tsirkulatsioonipumbad, mis varustavad kondensaatorisse külma vett heitgaasi auru jahutamiseks; 12 - külma vee allikas; 14 - kondensaadipumbad, mis varustavad deaeraatoriga vett; 16 - pumbad, mis toidavad boilerit keemiliselt töödeldud veega; 17 - etteandepumbad, mis varustavad boilerit ettevalmistatud veega; 18 - küttevõrgu katel; 19 - küttevõrku sooja veega varustavad võrgupumbad; 20 - auru valik tootmisvajadusteks; 21 - redutseerimis-jahutusseade; 22 - vesituha eemaldamise seadmete gaffpumbad; 23 - räbu eemaldamise sõlmede mootorid; 24 - õlipumbad, mis tagavad turbiini ja generaatori pöörlevate osade määrimise; 25 - tolmusööturid

Lisaks on suur hulk põhiseadmeteta seadmete elektrimootoreid, mis tagavad automaatika töö, väravate ja ventiilide avamise ja sulgemise, ruumide ventilatsiooni jms.

Soojuselektrijaamad, eriti koostootmisjaamad, on kõige energiamahukamad. Koostootmis- ja elektrienergia omatarbed tarbivad 12-14% jaama toodetud elektrist ja s.n ühikut. on elektrivarustuskindluse poolest 1. ja 2. kategooria tarbijad ning elektritarbimine on suurem kui üheski tööstusharus.

3.3 Elektrijaamade abisüsteemide toiteallikad

Peamised toiteallikad s.n. on alandatud trafod või reageerivad liinid, mis on otse ühendatud generaatorite klemmidega või nende jaotusseadmetega. Käivitustoiteallikad s.n. on ühendatud ka ühisesse elektrivõrku, kuna tavaliselt on ühendatud jaamade jaotusseadmed, lähimad alajaamad, side autotransformaatorite tertsiaarmähised. Hiljuti on soojuselektrijaamadesse paigaldatud gaasiturbiinid, mis toidavad s.n.-süsteemi. hädaolukordades.

Lisaks on igat tüüpi elektrijaamades ette nähtud elektrisüsteemist sõltumatud energiaallikad, mis tagavad jaama väljalülitamise ja jahtumise ilma seadmeid kahjustamata s.n. põhi- ja varuallika kadumise korral. Hüdroelektrijaamades ja tavalistes soojuselektrijaamades piisab selleks akudest. Võimsad CPP-d ja tuumaelektrijaamad nõuavad tehnoloogilise protsessi võimsusele vastavate diiselgeneraatorite paigaldamist.

Peamised nõuded S.N.-süsteemile on tagada S.N.-mehhanismide töökindlus ja tõhusus. esimene nõue on kõige olulisem, kuna s.n. mehhanismide katkemine. toob kaasa elektritootmise keeruka tehnoloogilise tsükli katkemise, põhiseadmete ja mõnikord ka jaama kui terviku töö katkemise ning avarii arenemise süsteemseks. Praegu on üldtunnustatud seisukoht, et s.n. Orgaanilisel ja tuumakütusel töötavaid soojuselektrijaamu ning hüdroelektrijaamu saab kõige lihtsamalt, usaldusväärsemalt ja ökonoomsemalt tagada jaamade generaatoritest ja elektrisüsteemist(Joonis 11).

Joonis 11 – TPP abivajaduste üldine toiteallika skeem: 1 - varu elektriliin; 2 - käivitustrafo s.n.; 3 - jaama kõrgepingejaotla; 4 - plokkgeneraator-trafo; 5 - töötav trafo s.n.; 6 - lülitusseadmed s.n.

See toitesüsteem s.n. Igat tüüpi jaamad pakuvad praegu töökindlust ja tõhusust:

Oravpuurirootoriga asünkroonmootorite laialdane kasutamine abisüsteemis, käivitades need võrgu täispingest ilma juhtseadmeteta ja keeldudes kaitsmast kriitiliste mehhanismide minimaalset pinget;

Elektrimootorite edukas isekäivitamine pinge taastumisel pärast lühiste lahtiühendamist elektrisüsteemis ja SN-võrgus;

Kiirete releekaitsete ja lülitite kasutamine süsteemi kõikides elementides ja s.n.-ühendustes;

Süsteemiautomaatika seadmete (AChR, AVR, ARV generaatorid) laialdane kasutuselevõtt.

Kõik meie riigi tuumaelektrijaamade tüübid on kohustuslikult varustatud avariitoiteallikatega diiselgeneraatorite või gaasiturbiinide kujul. Nende võimsus valitakse lähtuvalt TEJ jahutussüsteemi ja turvaseadmete koormuste katmisest, kuid sellest ei piisa s.n.-mehhanismide toiteks. tavarežiimis.

Kasutatud allikate loetelu

1. Aleksandrov, K.K.Elektrijoonised ja skeemid. [Tekst] / K.K. Aleksandrov, E.G. Kuzmin. - M. : Energoatomizdat, 1990. - 285 lk.

2. GOST 2.105–95. Osariikidevaheline standard. ESKD. Üldnõuded tekstidokumentidele [Tekst].– GOST 2.105–79 asemel GOST 2.906–71; sisend. 1996–07–01 - Minsk: Mežgos. standardimise, metroloogia ja sertifitseerimise nõukogu; M. : Standardite kirjastus, 2002. - 26 lk.

3. GOST 2.106–96 ESKD. Tekstidokumendid [Tekst]. - GOST 2.106-68, GOST 2.108-68, GOST 2.112-70 asemel; sisend. 1997–07–01. - M. : Standardite kirjastus, 2004. - 40 lk.

4. GOST 7.32–2003. Bibliograafiline kirje. Bibliograafiline kirjeldus. Üldnõuded ja koostamiseeskirjad [Tekst]. - GOST 7.1-84, GOST 7.16-79, GOST 7.18-79, GOST 7.34-81, GOST 7.40-82 asemel; sisend. 2004–07–01. - M. : Standardite kirjastus IPK, 2004. - 84 lk.

5. GOST 7.82–2001. Bibliograafiline kirje. Elektrooniliste ressursside bibliograafiline kirjeldus [Tekst]. - sisend. 2002–07–01. - M. : Standardite kirjastus IPK, 2001. - 33 lk.

6. GOST 7.83–2001. Elektroonilised väljaanded. Peamised tüübid ja väljundteave [Tekst]. - sisend. 2002–07–01. - M. : Standardite kirjastus IPK, 2002. - 16 lk.

7. GOST 2.701–84 ESKD . Üldnõuded tekstidokumentidele [Tekst] - GOST 2.701 - 86 asemel; sisend. 1985–07–01 - M. : Standardite kirjastus, 1985. - 16 lk.

8. GOST 2.702–75 ESKD . Elektriahelate rakendamise reeglid [Tekst]. - Sisend. 1977–07–01 - M. : Standardite kirjastus, 1976. - 23 lk.

9. GOST 21.613 - 88. Ehituse projekteerimisdokumentide süsteem. Jõuseadmed. Tööjoonised [Tekst].– Sissejuhatus 88–07–01. - M. : Standardite kirjastus, 1988. - 16 lk.

10. GOST 21.614–88. Ehituse projekteerimisdokumentide süsteem. Tingimuslike graafiliste elektriseadmete ja juhtmestiku pildid plaanidel [Tekst].– Sissejuhatus 1988–07–01 - M. : Standardite kirjastus, 1988. - 18 lk.

11. GOST 2.109–79 ESKD. Põhinõuded joonistele [Tekst]. - GOST 2.107-68 asemel GOST 2.109-68; sisend. 1974–07–01 - M. : Standardite kirjastus, 2001. - 38 lk.

12. GOST 2.710 - 81. Tähtnumbrilised tähistused elektriahelates. - M. : Standardite kirjastus, 1985. - 13 lk.

13. GOST 2.722 - 68. Tinglikud graafilised tähistused skeemides. Elektrimasinad [tekst].– Sissejuhatus 01/01/87. - M. : Kirjastus - standardites, 1988. - 85 lk.

14. GOST 2.747-68. Tinglikud graafilised tähistused skeemides. Tavaliste graafiliste sümbolite suurused [Tekst].– Sissejuhatus 01.01.71. - M .: Standardite kirjastus. – 13 s. (Muudatused selles nr 1 kuupäevaga 01.01.91)

15. GOST 2.301-68. ESKD. [Tekst] vormingud. - M.: Standardite kirjastus, 1981. - 3 lk.

16. GOST 2.304–81 ESKD. Fontide joonistamine [Tekst]. - M. : Standardite kirjastus, 1982. - 8 lk.

17. GOST 2.728–74 ESKD. Tinglikud graafilised tähistused skeemides. Takistid. Kondensaatorid [tekst]. - M .: Kirjastus - standardites, 1985. - 9 lk.

18. GOST 2.721–74 ESKD. Tinglikud graafilised tähistused skeemides. Üldkasutatavad tähistused. [Tekst]. - M. : Kirjastus - standardites, 1986. - 12 lk.

19. GOST 2.709–72 ESKD. Ahela tähistussüsteem elektriahelates. [Tekst]. - M. : Kirjastus - standardites, 1987. -13 lk.

20. GOST 2.104–68 ESKD. Peamised pealdised [Tekst]. - M .: Kirjastus - standardites, 1988. - 5 lk.

21.STP 12–200–98 Ettevõtte standard [tekst]. – STP asemel AltGTU 12 200–96; . - Barnaul. : Kirjastus AltGTU, 1998. - 30 lk.

UKRAINA NOORSUS JA SPORT

YU.AGA. GITŠEV

SOOJUSELEGTAJAMAD

Chastb ma

Dnepropetrovsk NMetAU 2011

HARIDUS- JA TEADUSMINISTEERIUM,

UKRAINA NOORSUS JA SPORT

UKRAINA RIIKLIKU METALLURGIKAAKADEEMIA

YU.AGA. GITŠEV

SOOJUSELEGTAJAMAD

Chastb ma

Ill 23. Bibliograafia: 4 nimetust.

Väljaandmise eest vastutab Dr. tech. teadused, prof.

Arvustajad: , Dr. tech. teadused, prof. (DNURT)

Cand. tehnika. Teadused, Dot. (NMetAU)

© National Metallurgical

Ukraina Akadeemia, 2011

SISSEJUHATUS………………………………………………………………………………..4

1 ÜLDTEAVE SOOJUSJAUAMADE KOHTA……………………5

1.1 Elektrijaamade määratlus ja klassifikatsioon…………………………….5

1.2 Soojuselektrijaama tehnoloogiline skeem…………………………8

1.3 TPP tehnilised ja majanduslikud näitajad………………………………….11

1.3.1 Energianäitajad……………………………………….11

1.3.2 Majandusnäitajad……………………………………….13

1.3.3 Tulemusnäitajad……………………………………..15

1.4 Nõuded TPP-le……………………………………………16

1.5 Tööstuslike soojuselektrijaamade omadused………………16

2 TPP SOOJUSKEEMIDE EHITUS……………………………………………17

2.1 Soojusahelate üldmõisted…………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………….

2.2 Auru esialgsed parameetrid………………………………………………….18

2.2.1 Auru esialgne rõhk………………………………………….18

2.2.2 Auru esialgne temperatuur………………………………………20

2.3 Auru soojendamine……………………………………………..22

2.3.1 Taassoojenduse energiatõhusus...24

2.3.2 Soojendage rõhk …………………… 26

2.3.3 Järelsoojenduse tehniline teostus……27

2.4 Lõplikud auruparameetrid……………………………………………………….29

2.5 Toitevee regeneratiivne soojendamine………………………………..30

2.5.1 Regeneratiivkütte energiatõhusus..30

2.5.2 Regeneratiivkütte tehniline teostus.....34

2.5.3 Regeneratiivse toitevee soojendamise temperatuur..37

2.6 Soojuselektrijaamade soojusskeemide ehitamine turbiinide põhitüüpide alusel……..39

2.6.1 Turbiini "K" baasil soojusskeemi koostamine……………39

2.6.2 Turbiinil "T" põhineva soojusskeemi koostamine…………..41

KIRJANDUS……………………………………………………………………………44

SISSEJUHATUS

Distsipliin "Soojuselektrijaamad" on mitmel põhjusel erilise tähtsusega erialadele loetavatest erialadest 8 (7). - soojusenergeetika.

Esiteks, teoreetilisest vaatenurgast akumuleerib see distsipliin teadmised, mille õpilased on omandanud peaaegu kõigil peamistel varasematel erialadel: "Kütus ja selle põletamine", "Katlad", "Ülelaadurid ja soojusmasinad", "Soojusallikad tööstusettevõtted" , "Gaasi puhastamine" ja teised.

Teiseks on soojuselektrijaamad praktilisest küljest integreeritud energiaettevõte, mis hõlmab kõiki energiamajanduse põhielemente: kütuse ettevalmistamise süsteem, katlatsehh, turbiinitsehh, muundamis- ja toitesüsteem. soojusenergia välistarbijatele, süsteemid kahjulike heitmete kasutamiseks ja neutraliseerimiseks.

Kolmandaks, tööstuslikust vaatenurgast on soojuselektrijaamad domineerivad elektritootmisettevõtted kodumaises ja välismaises energiasektoris. Soojuselektrijaamad moodustavad Ukrainas umbes 70% elektrit tootvast installeeritud võimsusest ning arvestades tuumaelektrijaamu, kus rakendatakse ka auruturbiinitehnoloogiaid, on installeeritud võimsus ca 90%.

Käesolev loengukonspekt on koostatud vastavalt eriala 8(7) tööprogrammile ja õppekavale. - soojusenergeetika ja põhiteemadena sisaldab: üldist teavet soojuselektrijaamade kohta, elektrijaamade soojusahelate ehitamise põhimõtteid, seadmete valikut ja soojuskontuuride arvutusi, seadmete paigutust ja soojuselektrijaamade tööd.

Distsipliin "Soojuselektrijaamad" aitab kaasa üliõpilaste omandatud teadmiste süstematiseerimisele, erialase silmaringi laiendamisele ning on kasutatav mitmete teiste erialade kursuste töös, samuti spetsialistide ja magistriõppe diplomitööde koostamisel. teesid.

1 ÜLDTEAVE SOOJUSJAUAMADE KOHTA

1.1 Elektrijaamade määratlus ja klassifikatsioon

Elektrijaam- energiaettevõte, mis on loodud erinevat tüüpi kütuste ja energiaressursside muundamiseks elektrienergiaks.

Elektrijaamade klassifitseerimise peamised võimalused:

I. Olenevalt muundatud kütuse ja energiaressursside tüübist:

1) soojuselektrijaamad (TPP), milles elektrit saadakse süsivesinikkütuste (kivisüsi, maagaas, kütteõli, põlev VER jt) muundamisel;

2) tuumaelektrijaamad (TEJ), milles elektrit saadakse aatomienergia muundamisel tuumakütuseks;

3) hüdroelektrijaamad (HEJ), milles elektrienergiat saadakse loodusliku veeallika, eelkõige jõgede voolu mehaanilise energia muundamise teel.

See klassifitseerimisvõimalus võib hõlmata ka elektrijaamu, mis kasutavad mittetraditsioonilisi ja taastuvaid energiaallikaid:

päikeseelektrijaamad;

geotermilised elektrijaamad;

tuuleelektrijaamad;

· loodete elektrijaamad ja teised.

II. Selle distsipliini jaoks pakub huvi soojuselektrijaamade põhjalikum klassifikatsioon, mis sõltuvalt soojusmasinate tüübist jaguneb järgmisteks osadeks:

1) auruturbiinelektrijaamad (STP);

2) gaasiturbiinelektrijaamad (GTP);

3) kombineeritud tsükliga elektrijaamad (CGE);

4) sisepõlemismootoritel (ICE) töötavad elektrijaamad.

Nendest elektrijaamadest on domineerivad auruturbiinelektrijaamad, mis moodustavad üle 95% soojuselektrijaamade installeeritud koguvõimsusest.

III. Sõltuvalt välistarbijale tarnitavate energiakandjate tüübist jagunevad auruturbiinelektrijaamad:

1) kondensatsioonielektrijaamad (CPP), mis varustavad elektriga ainult välistarbijat;

2) soojuse ja elektri koostootmisjaamad (CHP), mis varustavad välistarbijaid nii soojuse kui ka elektriga.

IV. Sõltuvalt eesmärgist ja osakondade alluvusest jagunevad elektrijaamad:

1) regionaalsed elektrijaamad, mis on kavandatud varustama elektriga kõiki piirkonna tarbijaid;

2) tööstusettevõtete osaks olevad tööstuselektrijaamad, mis on mõeldud elektriga varustamiseks eelkõige ettevõtete tarbijatele.

V. Sõltuvalt installeeritud võimsuse kasutamise kestusest aasta jooksul jagunevad elektrijaamad:

1) põhi (B): 6000 ÷ 7500 h / aastas, s.o üle 70% aasta kestusest;

2) poolpõhi (P/B): 4000÷6000 h/aastas, 50÷70%;

3) pooltipp (P/P): 2000÷4000 h/aastas, 20÷50%;

4) tipp (P): kuni 2000 h/aastas, kuni 20% aasta kestusest.

Seda klassifitseerimisvõimalust saab illustreerida elektriliste koormuste kestuse graafiku näitega:

Joonis 1.1 - Elektriliste koormuste kestuse graafik

VI. Sõltuvalt turbiinidesse siseneva auru rõhust jagunevad auruturbiiniga soojuselektrijaamad:

1) madal rõhk: kuni 4 MPa;

2) keskmine rõhk: kuni 9 - 13 MPa;

3) kõrge rõhk: kuni 25–30 MPa, sealhulgas:

● alakriitiline rõhk: kuni 18 - 20 MPa

● kriitiline ja ülekriitiline rõhk: üle 22 MPa

VII. Sõltuvalt võimsusest jagunevad auruturbiiniga elektrijaamad:

1) väikese võimsusega elektrijaamad: installeeritud koguvõimsus kuni 100 MW paigaldatud turbogeneraatorite ühikvõimsusega kuni 25 MW;

2) keskmine võimsus: installeeritud koguvõimsus kuni 1000 MW paigaldatud turbogeneraatorite ühikvõimsusega kuni 200 MW;

3) suur võimsus: installeeritud summaarne võimsus on üle 1000 MW koos paigaldatud turbogeneraatorite ühikuvõimsusega üle 200 MW.

VIII. Sõltuvalt aurugeneraatorite turbogeneraatoritega ühendamise meetodist jaotatakse soojuselektrijaamad:

1) tsentraliseeritud (mitteblokeeritud) TPP-d, milles kõigi katelde aur siseneb ühte kesksesse aurutorustikku ja seejärel jaotatakse turbogeneraatorite vahel (vt joonis 1.2);

1 – aurugeneraator; 2 - auruturbiin; 3 - keskne (peamine) aurutorustik; 4 – auruturbiini kondensaator; 5 - elektrigeneraator; 6 - trafo.

Joonis 1.2 - Tsentraliseeritud (mitteploki) TPP skemaatiline diagramm

2) plokksoojuselektrijaamad, milles iga paigaldatud aurugeneraator on ühendatud täpselt määratletud turbogeneraatoriga (vt joonis 1.3).

1 – aurugeneraator; 2 - auruturbiin; 3 – vaheülekuumendi; 4 – auruturbiini kondensaator; 5 - elektrigeneraator; 6 - trafo.

Joonis 1.3 - Ploki TPP skemaatiline diagramm

Erinevalt TPP mitteplokk-plokkskeemist nõuab see vähem kapitalikulusid, seda on lihtsam kasutada ja see loob tingimused elektrijaama auruturbiinijaama täielikuks automatiseerimiseks. Plokkskeemil vähendatakse torustike arvu ja jaama tootmismahtusid seadmete paigutamiseks. Auru vahepealse ülekuumenemise kasutamisel on plokkskeemide kasutamine kohustuslik, sest muidu ei ole võimalik juhtida turbiinist ülekuumenemiseks eralduva auru voolu.

1.2 Soojuselektrijaama tehnoloogiline skeem

Tehnoloogiline skeem kujutab elektrijaama põhiosi, nende seost ja vastavalt näitab tehnoloogiliste toimingute järjestust kütuse jaama tarnimise hetkest kuni tarbija elektrienergia tarnimiseni.

Näitena on joonisel 1.4 kujutatud söepulbrilise auruturbiinelektrijaama protsessi vooskeem. Seda tüüpi soojuselektrijaamad on valdavad Ukrainas ja välismaal töötavates põhisoojuselektrijaamades.

Päike - kütusekulu jaamas; Dp. d) on aurugeneraatori jõudlus; Ds. n. – tingimuslik aurutarbimine jaama enda vajadusteks; Dt - auruvool turbiini; Evyr - toodetud elektri kogus; Esn - elektritarbimine jaama enda vajadusteks; Eop - välistarbijale tarnitud elektrienergia kogus.

Joonis 1.4 - Auruturbiiniga söetolmelektrijaama tehnoloogilise skeemi näide

TPP tehnoloogiline skeem on tavaks jagada kolmeks osaks, mis on joonisel 1.4 tähistatud punktiirjoontega:

ma … Kütuse-gaas-õhk tee, mis sisaldab:

1 – kütusesäästlikkus (tühjendusseade, toorsöe hoidla, purustustehased, purustatud söepunkrid, kraanad, konveierid);

2 – pulveriseerimissüsteem (söeveskid, peenventilaatorid, söetolmupunkrid, söötjad);

3 – ventilaator kütuse põletamiseks vajaliku õhu varustamiseks;

4 - aurugeneraator;

5 – gaasipuhastus;

6 - suitsuärastus;

7 - korsten;

8 – baguer pump vesituha ja räbu segu transportimiseks;

9 – vesituha ja šlakisegu tarnimine utiliseerimiseks.

Üldiselt hõlmab kütus-gaas-õhk tee : kütusesäästlikkus, tolmu ettevalmistamise süsteem, tõmbepuhuri vahendid, katla lõõrid ning tuha ja šlaki eemaldamise süsteem.

II … Steami tee, mis sisaldab:

10 – auruturbiin;

11 – auruturbiini kondensaator;

12 - tsirkulatsiooniveevarustussüsteemi tsirkulatsioonipump kondensaatori jahutamiseks;

13 – tagurpidisüsteemi jahutusseade;

14 - lisavee varustamine, kompenseerides veekadusid tsirkulatsioonisüsteemis;

15 – toorvee tarnimine keemiliselt puhastatud vee valmistamiseks, mis kompenseerib jaamas kondensaadi kadu;

16 - keemiline veetöötlus;

17 – keemiline veepuhastuspump, mis varustab heitauru kondensaadi voolu täiendavalt keemiliselt töödeldud vett;

18 – kondensaadipump;

19 – regeneratiivne madalsurvetoiteveeboiler;

20 - õhutustaja;

21 - toitepump;

22 – regeneratiivne kõrgsurvetoiteveeboiler;

23 – äravoolupumbad kütteauru kondensaadi eemaldamiseks soojusvahetist;

24 – regeneratiivne aurutõmme;

25 - Vaheülekuumendi.

Üldiselt hõlmab auru-vee tee: katla auru-vesi osa, turbiin, kondensaadi agregaat, süsteemid jahutusringlusvee ja täiendava keemiliselt töödeldud vee ettevalmistamiseks, süsteem toitevee regeneratiivseks soojendamiseks ja toitevee õhutustamiseks.

III … Elektriline osa, mis sisaldab:

26 - elektrigeneraator;

27 - astmeline trafo välistarbijale tarnitava elektrienergia jaoks;

28 - elektrijaama avatud jaotla siinid;

29 – trafo elektrijaama enda vajadustele vastavaks elektrienergiaks;

30 - omatarbe elektrienergia jaotusseadme siinid.

Seega sisaldab elektriline osa: elektrigeneraator, trafod ja jaotussiinid.

1.3 TPP tehnilised ja majanduslikud näitajad

TPP tehnilised ja majanduslikud näitajad jagunevad kolme rühma: energia-, majandus- ja töökorras, mis on vastavalt kavandatud jaama tehnilise taseme, efektiivsuse ja töökvaliteedi hindamiseks.

1.3.1 Energiatõhusus

TPP peamised energianäitajad on järgmised: k.p.d. elektrijaamad (), soojuse eritarbimine (), kütuse erikulu elektri tootmiseks ().

Neid näitajaid nimetatakse jaama soojusliku efektiivsuse näitajateks.

Vastavalt elektrijaama tegeliku töö tulemustele kasutegur määratakse suhetega:

; (1.1)

; (1.2)

Elektrijaama projekteerimisel ja selle töö analüüsimisel kasutegur määratakse toodete järgi, mis võtavad arvesse tõhusust. jaama üksikud elemendid:

kus ηkot, ηturbo – kasutegur boilerite ja turbiinide kauplused;

ηt. lk - k.p.d. soojusvoog, mis võtab arvesse soojuskaod soojuskandjate poolt jaama sees, mis on tingitud soojuse ülekandmisest keskkonda torustiku seinte kaudu ja soojuskandja leketest, ηt. n = 0,98 ... 0,99 (vrd 0,985);

esn on elektrijaama enda vajadusteks kulutatud elektri osakaal (elektriajam kütuse ettevalmistussüsteemis, katlatsehhi tõmbeseadmete ajam, pumbaajam jne), esn = Esn/Evyr = 0,05…0,10 (vrd 0,075);

qsn on omatarbeks kulutatud soojuse osakaal (vee keemiline töötlemine, toitevee õhutustamine, kondensaatoris vaakumit tagavate auruejektorite töö jne), qsn = 0,01…0,02 (vrd 0,015).

K. p.d. katlatsehhi saab esindada k.p.d. aurugeneraator: ηcat = ηp. d = 0,88…0,96 (vrd 0,92)

K. p.d. turbiinipoodi saab kujutada absoluutse elektritõhususena. turbogeneraator:

ηturb = ηt. g = ηt ηoi ηm, (1,5)

kus ηt on soojuslik kasutegur. auruturbiinijaama tsükkel (kasutatud soojuse ja tarnitud soojuse suhe), ηt = 0,42…0,46 (vrd 0,44);

ηoi on sisemine suhteline efektiivsus. turbiinid (arvestades turbiinisiseseid kadusid auru hõõrdumisest, ülevooludest, ventilatsioonist), ηoi = 0,76…0,92 (vrd 0,84);

ηm - elektromehaaniline kasutegur, mis võtab arvesse kadusid mehaanilise energia ülekandmisel turbiinilt generaatorile ja kadusid elektrigeneraatoris endas, ηeng = 0,98 ... 0,99 (vrd 0,985).

Võttes arvesse korrutist (1.5), efektiivsuse avaldist (1.4). netoelektrijaam on kujul:

ηsnet = ηpg ηt ηoi ηm ηtp (1 – esn) (1 – qsn); (1,6)

ja pärast asendamist on keskmised väärtused:

ηsnet = 0,92 0,44 0,84 0,985 0,985 (1 - 0,075) (1 - 0,015) = 0,3;

Üldiselt elektrijaama puhul kasutegur netomuutused piires: ηsnet = 0,28…0,38.

Soojuse eritarbimine elektri tootmiseks määratakse suhtega:

, (1.7)

kus Qfuel on kütuse põlemisel saadud soojus .

; (1.8)

kus rn on kapitaliinvesteeringute efektiivsuse normatiivkoefitsient, aasta-1.

pH vastastikune väärtus annab tasuvusaja, näiteks pH = 0,12 aasta-1 korral on tasuvusaeg:

Nende kulude põhjal valitakse kõige ökonoomsem variant uue elektrijaama ehitamiseks või olemasoleva elektrijaama rekonstrueerimiseks.

1.3.3 Toimivus

Jõudlusnäitajad hindavad elektrijaama töö kvaliteeti ja hõlmavad eelkõige:

1) personalitegur (teenindajate arv 1 MW jaama installeeritud võimsuse kohta), W (in/MW);

2) elektrijaama installeeritud võimsuse kasutuskoefitsient (tegeliku elektritootmise ja maksimaalse võimaliku toodangu suhe)

; (1.16)

3) installeeritud võimsuse kasutustundide arv

4) seadmete käideldavustegur ja seadmete tehniline kasutustegur

; (1.18)

Katla- ja turbiinitöökodade seadmete valmisoleku tegurid on: Kgotkot = 0,96…0,97, Kgotturb = 0,97…0,98.

Soojuselektrijaamade seadmete kasutuskoefitsient on: KispTES = 0,85 ... 0,90.

1.4 Nõuded TPP-le

TPP-dele esitatavad nõuded jagunevad kahte rühma: tehniline ja majanduslik.

Tehnilised nõuded hõlmavad järgmist:

Töökindlus (katkematu toiteallikas vastavalt tarbijate nõuetele ja elektrikoormuste väljastusgraafikule);

Manööverdusvõime (võime kiiresti suurendada või eemaldada koormust, samuti käivitada või peatada üksused);

· soojuslik kasutegur (maksimaalne efektiivsus ja minimaalne kütuse erikulu jaama erinevatel töörežiimidel);

· keskkonnasõbralikkus (kahjulikud heitmed keskkonda minimaalselt ja mitte üle lubatud heitkoguste jaama erinevatel töörežiimidel).

Majanduslikud nõuded vähendatakse elektrienergia miinimumhinnani, kui järgitakse kõiki tehnilisi nõudeid.

1.5 Tööstuslike soojuselektrijaamade omadused

Tööstuslike soojuselektrijaamade peamiste omaduste hulgas on:

1) elektrijaama kahepoolne side peamiste tehnoloogiatsehhidega (elektrijaam tagab tehnoloogilise tsehhi elektrikoormuse ja vastavalt vajadusele muudab elektrivarustust ning kauplused on teatud juhtudel ka elektrienergia allikad soojus- ja põlev taastuvenergia, mida kasutatakse elektrijaamades);

2) ettevõtte mitmete elektrijaamade ja tehnoloogiliste kaupluste süsteemide ühtsus (kütusevarustus, veevarustus, transpordirajatised, remondibaas, mis vähendab jaama ehitamise maksumust);

3) tööstuslikes elektrijaamades lisaks turbogeneraatoritele ka turbokompressorite ja turbopuhurite olemasolu protsessigaaside varustamiseks ettevõtte töökodadesse;

4) soojuselektrijaamade (CHP) ülekaal tööstuselektrijaamade seas;

5) tööstuslike soojuselektrijaamade suhteliselt väikese võimsusega:

70…80%, ≤ 100 MW.

Tööstuslikud soojuselektrijaamad annavad 15 ... 20% kogu elektritoodangust.

2 TPP SOOJUSKEEMIDE EHITUS

2.1 Soojusskeemide üldmõisted

Soojusskeemid viitavad elektrijaamade auru-veeteedele ja näitavad :

1) jaama põhi- ja abiseadmete suhteline asukoht;

2) seadmete tehnoloogiline ühendamine läbi soojuskandjate torustiku liinide.

Soojusskeemid võib jagada kahte tüüpi:

1) fundamentaalne;

2) kasutusele võetud.

Skemaatilistel diagrammidel on seadmed näidatud ulatuses, mis on vajalik termokontuuri arvutamiseks ja arvutustulemuste analüüsimiseks.

Skemaatilise diagrammi põhjal lahendatakse järgmised ülesanded:

1) määrata soojuskandjate vooluhulgad ja parameetrid ahela erinevates elementides;

2) valida varustust;

3) töötada välja üksikasjalikud soojusskeemid.

Laiendatud soojusskeemid hõlmab kõiki jaamaseadmeid, sealhulgas varuvarustust, kõiki jaama torujuhtmeid koos sulgemis- ja juhtventiilidega.

Üksikasjalike skeemide põhjal lahendatakse järgmised ülesanded:

1) seadmete vastastikune paigutamine elektrijaamade projekteerimisel;

2) tööjooniste teostamine projekteerimise käigus;

3) jaamade käitamine.

Soojusskeemide ehitamisele eelneb järgmiste küsimuste lahendamine:

1) jaama tüübi valik, mis toimub eeldatavate energiakoormuste tüübi ja arvu alusel, st IES või CHP;

2) määrab jaama kui terviku elektri- ja soojusvõimsuse ning selle üksikute plokkide (agregaatide) võimsuse;

3) valida auru alg- ja lõppparameetrid;

4) teha kindlaks auru vahepealse ülekuumenemise vajadus;

5) valida aurugeneraatorite ja turbiinide tüübid;

6) töötab välja toitevee regeneratiivse soojendamise skeemi;

7) kombineerida peamised tehnilised lahendused vastavalt termilisele skeemile (sõlmede võimsus, auru parameetrid, turbiinide tüüp) koos mitmete abiküsimustega: täiendava keemiliselt töödeldud vee ettevalmistamine, vee õhutustamine, aurugeneraatori läbipuhumisvee kasutamine, ajam toitepumpade ja teiste jaoks.

Soojusskeemide väljatöötamist mõjutavad peamiselt kolm tegurit:

1) auru alg- ja lõppparameetrite väärtus auruturbiinitehases;

2) auru vahepealne ülekuumenemine;

3) toitevee regeneratiivne soojendamine.

2.2 Esialgsed auruparameetrid

Auru esialgsed parameetrid on turbiini sulgeventiilist ülesvoolu jääva auru rõhk (P1) ja temperatuur (t1).

2.2.1 Auru esialgne rõhk

Algne aururõhk mõjutab tõhusust. elektrijaamad ja ennekõike soojusliku kasuteguri kaudu. auruturbiini tehase tsükkel, mis efektiivsuse määramisel. elektrijaamal on minimaalne väärtus (ηt = 0,42…0,46):

Soojusefektiivsuse määramiseks. saab kasutada on- veeauru diagramm (vt joonis 2.1):

(2.2)

kus Nad on auru adiabaatiline soojuskadu (ideaalse tsükli jaoks);

qsubv - tsüklisse tarnitud soojushulk;

i1, i2 – auru entalpia enne ja pärast turbiini;

i2" on turbiinist väljutatud auru kondensaadi entalpia (i2" = cpt2).

Joonis 2.1 – Soojusefektiivsuse definitsiooni juurde.

Valemi (2.2) järgi arvutamise tulemused annavad järgmised efektiivsusväärtused:

ηt, ühikute osad

Siin on 3,4 ... 23,5 MPa standardsed aururõhud, mida kasutatakse Ukraina energiasektori auruturbiinelektrijaamade jaoks.

Arvutustulemustest järeldub, et esialgse aururõhu tõusuga on efektiivsuse väärtus suureneb. Koos sellega, rõhu suurenemisel on mitmeid negatiivseid tagajärgi:

1) rõhu suurenemisega auru maht väheneb, turbiini voolutee vooluala ja labade pikkus vähenevad ning sellest tulenevalt suurenevad auruvoolud, mis viib sisemise suhtelise efektiivsuse vähenemiseni. . turbiinid (ηоі);

2) rõhu tõus toob kaasa aurukadude suurenemise läbi turbiini otsatihendite;

3) suureneb metalli kulu seadmetele ja auruturbiinitehase maksumus.

Negatiivse mõju kõrvaldamiseks koos rõhu tõusuga tuleks suurendada turbiini võimsust, mis tagab :

1) aurukulu suurenemine (välistab turbiini vooluala ja labade pikkuse vähenemist);

2) vähendab suhtelist auru väljalöömist läbi mehaaniliste tihendite;

3) rõhu tõus koos võimsuse suurenemisega võimaldab muuta torustikke kompaktsemaks ja vähendada metallikulu.

Välismaal töötavate elektrijaamade töö analüüsi põhjal saadud optimaalne suhe auru algrõhu ja turbiini võimsuse vahel on näidatud joonisel 2.2 (optimaalne suhe on märgitud viirutusega).

Joonis 2.2 – Turbogeneraatori võimsuse (N) ja auru algrõhu (P1) vaheline seos.

2.2.2 Auru algtemperatuur

Auru algrõhu tõusuga suureneb auru niiskusesisaldus turbiini väljalaskeava juures, mida illustreerivad graafikud iS - diagrammil (vt joonis 2.3).

P1 > P1" > P1"" (t1 = const, P2 = const)

x2< x2" < x2"" (y = 1 – x)

y2 > y2" > y2""

Joonis 2.3 - Auru lõpliku niiskusesisalduse muutumise olemus auru algrõhu tõusuga.

Auruniiskuse olemasolu suurendab hõõrdekadusid, vähendab sisemist suhtelist efektiivsust. ning põhjustab labade ja muude turbiini voolutee elementide tilkerosiooni, mis viib nende hävimiseni.

Maksimaalne lubatud auruniiskus (y2dop) sõltub labade pikkusest (ll); Näiteks:

ll ≤ 750…1000 mm y2perm ≤ 8…10%

ll ≤ 600 mm y2adm ≤ 13%

Auru niiskuse vähendamiseks koos aururõhu tõusuga tuleks tõsta selle temperatuuri, mis on näidatud joonisel 2.4.

t1 > t1" > t1"" (P2 = pidev)

x2 > x2" > x2"" (y = 1 - x)

y2< y2" < y2""

Joonis 2.4 - Auru lõpliku niiskusesisalduse muutumise olemus auru algtemperatuuri tõusuga.

Auru temperatuuri piirab ülekuumendi, torustiku ja turbiini elemendid valmistatud terase kuumuskindlus.

Võimalik on kasutada 4 klassi terast:

1) süsinik- ja mangaanterased (piirtemperatuuriga tpr ≤ 450…500°С);

2) perliitklassi kroom-molübdeen ja kroom-molübdeen-vanaadiumterased (tpr ≤ 570…585°С);

3) martensiit-ferriitklassi kõrge kroomisisaldusega terased (tpr ≤ 600…630°С);

4) austeniitklassi roostevaba kroom-nikkelteras (tpr ≤ 650…700°С).

Ühest teraseklassist teise üleminekul tõuseb seadmete maksumus järsult.

Terase klass

Suhteline kulu

Praeguses etapis on majanduslikust seisukohast otstarbekas kasutada perliitterast töötemperatuuriga tr ≤ 540°C (565°C). Martensiit-ferriit- ja austeniitterased toovad kaasa seadmete hinna järsu tõusu.

Märkida tuleks ka auru esialgse temperatuuri mõju termilisele efektiivsusele. auruturbiini tsükkel. Auru temperatuuri tõus toob kaasa soojusliku efektiivsuse tõusu:

Toorme (kütuse) lõpptooteks (elektriks) muundamise tehnoloogiline protsess kajastub elektrijaamade tehnoloogilistes skeemides.

Kivisöel töötava soojuselektrijaama tehnoloogiline skeem, näidatud joonisel 3.4. See on omavahel ühendatud radade ja süsteemide kompleks: tolmu ettevalmistamise süsteem; kütuse etteande- ja süütesüsteem (kütuse tee); räbu ja tuha eemaldamise süsteem; gaasi-õhu tee; auru-veeteede süsteem, sealhulgas auruveekatel ja turbiinijaam; lisavee ettevalmistamise ja andmise süsteem toiteveekadude täiendamiseks; aurujahutust tagav tehniline veevarustussüsteem; võrgu veeküttepaigaldiste süsteem; elektrisüsteem, sealhulgas sünkroongeneraator, astmeline trafo, kõrgepinge jaotusseade jne.

Allpool on toodud TPP tehnoloogilise skeemi peamiste süsteemide ja trajektooride lühikirjeldus söeküttel töötava koostootmisjaama näitel.

Riis. 3.3. Tolmsöeelektrijaama tehnoloogiline skeem

1. Tolmu ettevalmistamise süsteem. kütuse tee. Tahkekütuse tarnimine toimub raudteel spetsiaalsetes gondelvagunites 1 (Vt joonis 3.4). Söega gondlid kaalutakse raudteekaaludel. Talvel lastakse söega gondelvagunid läbi sulatuskasvuhoone, milles gondelvagunite seinu soojendatakse kuumutatud õhuga. Järgmisena lükatakse gondlivagun mahalaadimisseadmesse - autokallurisse 2 , milles see pöörleb ümber pikitelje umbes 180 0 nurga all; kivisüsi visatakse restidele, mis katavad vastuvõtupunkreid. Punkritest pärit kivisüsi juhitakse sööturite kaudu konveierile 4 , mille kaudu see siseneb kas söelattu 3 või purustamisosakonna kaudu 5 toorsöe punkri katlamajas 6 , mida saab ka söelaost kohale tuua.

Purustustehasest siseneb kütus toorsöepunkrisse 6 , ja sealt edasi sööturite kaudu söepulbriveskitesse 7 . Söetolm juhitakse pneumaatiliselt läbi separaatori 8 ja tsüklon 9 söetolmu punkrisse 10 , ja sealt söötjad 11 tarnitakse põletitele. Tsüklonist lähtuva õhu imeb sisse veskiventilaator 12 ja juhitakse katla põlemiskambrisse 13 .

Kogu see kütusetee koos söehoidlaga kuulub kütuse etteandesüsteemi, mida hooldavad TPP kütuse- ja transpordiosakonna töötajad.

Pulbersöeküttel töötavatel kateldel on tingimata ka käivituskütus, tavaliselt kütteõli. Kütteõli tarnitakse raudteetsisternides, milles seda kuumutatakse enne väljalaskmist auruga. Esimese ja teise tõusu pumpade abil juhitakse see õlidüüsidesse. Käivituskütus võib olla ka gaasitrassist läbi gaasijuhtimisjaama gaasipõletitesse tulev maagaas.

Nafta-gaaskütust põletavates soojuselektrijaamades on kütusesäästlikkus oluliselt lihtsustatud võrreldes söepulbriga soojuselektrijaamadega. Tarbetuks muutuvad söeladu, purustusosakond, konveierisüsteem, toorsöe- ja tolmupunkrid, samuti tuhakogumis- ja tuhaärastussüsteemid.

2. Gaasi tee. Tuha eemaldamise süsteem. Põlemiseks vajalik õhk suunatakse õhuvarustusse

tõmbeventilaatoriga aurukatel küttekehad 14 . Õhk võetakse tavaliselt katlaruumi ülemisest osast ja (suure võimsusega aurukatelde puhul) katlaruumi väljast.

Põlemiskambris põlemisel tekkivad gaasid läbivad pärast sealt väljumist järgemööda läbi katlamaja gaasikanalite, kus ülekuumendis (primaarne ja sekundaarne, kui toimub auru soojendamisega tsükkel) ja veesäästuseadmes, need eraldavad soojust töövedelikule ja õhusoojendi aurukatla õhku juhitavale. Seejärel tuhakollektorites (elektrostaatilistes filtrites) 15 gaasid puhastatakse lendtuhast ja läbi korstna 17 suitsuäratajad 16 lastakse atmosfääri.

Põlemiskambri, õhusoojendi ja tuhakollektorite alla sattunud räbu ja tuhk pestakse veega maha ja juhitakse kanalite kaudu pakkimispumpadesse. 33 kes need tuhamäele pumpavad.

3. Aurutee.Ülekuumendatud aur aurukatlast ülekuumendis 13 läbi aurutorustike ja turbiini siseneb düüside süsteem 22 .

Kondensaat kondensaatorist 23 turbiinid varustatakse kondensaadipumpadega 24 madala rõhuga regeneratiivsete kütteseadmete kaudu 18 õhutustajale 20 milles vesi aetakse keema; samal ajal vabaneb see selles lahustunud agressiivsetest gaasidest O 2 ja CO 2, mis takistab korrosiooni tekkimist auru-vee teel. Vett tarnitakse deaeraatorist etteandepumpade abil. 21 kõrgsurveküttekehade kaudu 19 katla ökonomaiserisse, tagades vee eelsoojenduse ja tõstes oluliselt TPP efektiivsust.

TPP auru-vee teekond on kõige keerulisem ja vastutustundlikum, kuna sellel teel on kõrgeim metallitemperatuur ning kõrgeim auru- ja veerõhk.

Auru ja vee tee toimimise tagamiseks on vajalik lisavee ettevalmistamise ja andmise süsteem töövedeliku kadude täiendamiseks, samuti TPP teenindusveevarustussüsteem jahutusvee varustamiseks turbiini kondensaatorisse. .

4. Täiendav vee ettevalmistamise ja toitesüsteem. Täiendav vesi saadakse toorvee keemilise töötlemise tulemusena, mis viiakse läbi spetsiaalsetes ioonvahetusfiltrites vee keemiliseks töötlemiseks.

Auru-vee teel leketest tingitud auru- ja kondensaadikaod täiendatakse selle skeemi kohaselt keemiliselt demineraliseeritud veega, mis juhitakse demineraliseeritud veepaagist ülekandepumba abil turbiini kondensaatori taha jäävasse kondensaaditorusse.

Keemiatehases asuvad seadmed lisavee keemiliseks töötlemiseks 28 (vee keemilise töötlemise töötuba).

5. Auru jahutussüsteem. Jahutusvesi juhitakse kondensaatorisse veevarustuskaevust 26 tsirkulatsioonipumbad 25 . Kondensaatoris soojendatud jahutusvesi juhitakse kogumiskaevu 27 sama veeallikas teatud kaugusel võtmise kohast, piisav, et soojendatud vesi ei seguneks sissevõtuga.

Paljudes soojuselektrijaamade tehnoloogilistes skeemides pumbatakse jahutusvett läbi kondensaatoritorude tsirkulatsioonipumpade abil. 25 ja seejärel siseneb jahutustorni (jahutustorni), kus aurustumise tõttu jahutatakse vett sama temperatuuri langusega, milleni see kondensaatoris soojendati. Jahutustornidega veevarustussüsteemi kasutatakse peamiselt soojuselektrijaamades. IES kasutab jahutustiikidega veevarustussüsteemi. Vee aurustamisega jahutamisel on aur ligikaudu võrdne turbiinide kondensaatorites kondenseeruva auru kogusega. Seetõttu on vajalik veevarustussüsteemide täiendamine, tavaliselt jõeveega.

6. Veekütte võrgupaigaldiste süsteem. Skeemid võivad sisaldada väikest võrguküttejaama elektrijaama ja külgneva küla kütmiseks. Võrgusoojendite juurde 29 sellest seadmest tuleb aur turbiini väljatõmbetest, kondensaat juhitakse välja läbi liini 31 . Võrguvesi tarnitakse kütteseadmesse ja eemaldatakse sellest torustike kaudu 30 .

7. Elektrienergia süsteem. Auruturbiiniga pöörlev elektrigeneraator tekitab vahelduvvoolu, mis läheb läbi astmelise trafo soojuselektrijaama avatud jaotusseadme (OSG) siinidesse. Abisüsteemi siinid on samuti ühendatud generaatori väljunditega läbi abitrafo. Seega toidetakse jõuallika abivajaduste tarbijaid (abisõlmede elektrimootorid - pumbad, ventilaatorid, veskid jne) jõuallika generaatorist. Elektrimootorite, valgustusseadmete ja elektrijaama seadmete elektritoiteks on oma tarbeks elektrijaotusseade 32 .

Erijuhtudel (hädaolukorrad, koormuse kadumine, käivitamine ja seiskamine) antakse abitoidet üleliigse välisjaotla siinitrafo kaudu. Abisõlmede elektrimootorite töökindel toide tagab jõuagregaatide ja soojuselektrijaamade töökindluse tervikuna. Enda vajaduste toiteallika rikkumine põhjustab tõrkeid ja õnnetusi.

Põhiline erinevus gaasiturbiinelektrijaama (GTP) ja auruturbiini tehnoloogilise skeemi vahel seisneb selles, et GTP-s muundatakse kütuse keemiline energia mehaaniliseks energiaks ühes ühikus - gaasiturbiinis, mille tulemusena. aurukatlit pole vaja.

Gaasiturbiinijaam (joon. 3.5) koosneb põlemiskambrist CS, gaasiturbiinist GT, õhukompressorist K ja elektrigeneraatorist G. Kompressor K imeb atmosfääriõhku, surub selle kokku keskmiselt 6–10 kg/cm. 2 ja toimetab selle põlemiskambrisse CS. Põlemiskambrisse siseneb ka kütus (näiteks päikeseõli, maa- või tööstusgaas), mis põleb suruõhus.

Riis. 3.4. Gaasiturbiini lihtsustatud vooluskeem

vedel- või gaaskütusel töötavad elektrijaamad: Т – kütus; AT -

õhk; CS - põlemiskamber; GT - gaasiturbiin; K - õhukompressor; G - elektrigeneraator

GT gaasiturbiini sisenevad põlemiskambrist kuumad gaasid temperatuuriga 600–800 °C. Turbiini läbides laienevad need atmosfäärirõhuni ja labade vahel suurel kiirusel liikudes pööravad turbiini võlli. Heitgaasid lastakse väljalasketoru kaudu atmosfääri. Märkimisväärne osa gaasiturbiini võimsusest kulub kompressori ja muude abiseadmete pöörlemisele.

Gaasiturbiinide peamised eelised võrreldes auruturbiinidega on järgmised:

1) katlajaama ja keemilise veepuhastuse puudumine;

2) oluliselt väiksem jahutusvee vajadus, mis võimaldab piiratud veevaruga piirkondades kasutada gaasiturbiine;

3) oluliselt väiksem arv operatiivpersonali;

4) kiire käivitamine;

5) toodetud elektrienergia odavam.

TPP paigutusskeemid

TPPd jagunevad vastavalt soojusskeemi tüübile (struktuurile) plokk- ja mitteplokkideks.

Plokkskeemiga kõigil käitise põhi- ja abiseadmetel puuduvad tehnoloogilised ühendused elektrijaama teise käitise seadmetega. Fossiilkütustel töötavates elektrijaamades antakse igale turbiinile auru ainult ühest või kahest sellega ühendatud katlast. Auruturbiinijaam, mille turbiini toiteallikaks on ühest aurukatlast pärit aur, nimetatakse nn. monoblokk, kahe katla juuresolekul ühe turbiini jaoks - kahekordne plokk.

Mitteblokeeriva skeemiga TPP aur kõigist aurukateldest siseneb ühisliini ja ainult sealt jaotatakse üksikutele turbiinidele. Mõnel juhul on võimalik auru suunata otse aurukateldest turbiinidesse, samas säilib ühine ühendusliin, mistõttu saab alati kasutada kõikidest kateldest pärit auru mis tahes turbiini toiteks. Samuti on ristseotud torud, mille kaudu vesi aurukateldesse (toitetorud) tarnitakse.

Plokk-TPP-d on odavamad kui plokkideta, kuna torustiku skeem on lihtsustatud, liitmike arv väheneb. Sellises jaamas on lihtsam hallata üksikuid üksusi, plokk-tüüpi paigaldusi on lihtsam automatiseerida. Töötamisel ei kajastu ühe ploki töö naaberplokkides. Elektrijaama laiendamisel võib järgnev agregaat olla erineva võimsusega ja töötada uute parameetritega. See võimaldab laiendatavasse jaama paigaldada võimsamaid ja kõrgemate parameetritega seadmeid, s.o. võimaldab täiustada seadmeid ning parandada elektrijaama tehnilisi ja majanduslikke näitajaid. Uute seadmete seadistamise protsessid ei mõjuta varem paigaldatud seadmete tööd. Plokk-TPP-de normaalseks tööks peaks nende seadmete töökindlus olema aga palju kõrgem kui mitteplokkidel. Plokkides puuduvad ooterežiimi aurukatlad; kui katla võimalik tootlikkus on suurem antud turbiini jaoks vajalikust vooluhulgast, ei saa osa aurust (nn varjatud reserv, mida kasutatakse laialdaselt üksusevälistel TPP-del) siia üle kanda teise käitisele. Auru soojendamisega auruturbiiniseadmete puhul on plokkskeem praktiliselt ainuvõimalik, kuna jaama mitteplokkskeem on sel juhul liiga keeruline.

Meie riigis soojuselektrijaamade auruturbiinijaamad, millel pole algrõhuga kontrollitud aurutõmmet P 0 ≤8,8 MPa ja kontrollitud väljatõmbega paigaldised juures P 0 ≤12,7 MPa, mis töötavad tsüklitena ilma auru vahepealse ülekuumenemiseta, on ehitatud blokeerimata. Kõrgema rõhu korral (IES-is kl P 0 ≥12,7 MPa ja koostootmisel koos P 0 \u003d 23,5 MPa), kõik auruturbiiniseadmed töötavad tsüklitena koos soojendamisega ja selliste paigaldistega jaamad on ehitatud plokkidena.

Elektrijaama tehnoloogilises protsessis vahetult kasutatavad põhi- ja abiseadmed asuvad peahoones (peahoones). Seadmete ja ehituskonstruktsioonide vastastikust paigutust nimetatakse elektrijaama peahoone planeering.

Elektrijaama peahoone koosneb tavaliselt masinaruumist, katlaruumist (koos punkriruumiga tahkekütuse jaoks) või tuumaelektrijaama reaktoriruumist ja õhutusruumist. Masinaruumis on koos põhiseadmetega (peamiselt turbiiniagregaadid): kondensaadipumbad, madal- ja kõrgsurveregeneratiivsoojendid, toitepumpamisseadmed, aurustid, aurumuundurid, võrgusoojendid (koostootmisjaamas), abisoojendid ja muu soojus. soojusvahetid.

Soojas kliimas (näiteks Kaukaasias, Kesk-Aasias jne), märkimisväärsete sademete puudumisel tolmutormid jne. CPP-del, eriti gaasiõlil, kasutatakse avatud seadmete paigutust. Samal ajal on katelde kohale paigutatud kuurid, turbiiniagregaadid on kaitstud valgusvarjudega; Turbiinitehase abiseadmed paigutatakse kinnisesse kondensatsiooniruumi. Avatud planeeringuga IES-i peahoone erikubatuur väheneb 0,2–0,3 m 3 /kW-ni, mis vähendab IES-i ehituse maksumust. Elektrijaama ruumidesse paigaldatakse elektriseadmete paigaldamiseks ja remondiks sildkraanad ja muud tõstemehhanismid.

Joonisel fig. 3.6. on antud tolmsöeelektrijaama jõuploki paigutusskeem: I - ruum aurugeneraatoritele; II - masinaruum, III - jahutusvee pumbajaam; 1 - mahalaadimisseade; 2 – purustusseade; 3 – veesäästuseade ja õhusoojendi; 4 - ülekuumendid; 5 , 6 – põlemiskamber; 7 – söetolmpõletid; 8 - aurugeneraator; 9 - veski ventilaator; 10 – söetolmu punker; 11 – tolmusööturid; 12 – soojendage aurutorusid; 13 - õhutustaja; 14 - auruturbiin; 15 - elektrigeneraator; 16 – astmeline elektritrafo; 17 - kondensaator; 18 – jahutusvee toite- ja äravoolutorustikud; 19 – kondensaadipumbad; 20 – taastav HDPE; 21 - toitepump; 22 – regeneratiivne HPH; 23 – ventilaator; 24 - tuhapüüdja; 25 – räbu ja tuha loputuskanalid; EE– kõrgepingelekter.

Joonisel fig. 3.7 on kujutatud 2400 MW võimsusega gaasiõlielektrijaama lihtsustatud paigutusskeemi, mis näitab ainult põhi- ja abiseadmete paigutust, samuti konstruktsioonide mõõtmeid (m): 1 - boileri ruum; 2 – turbiiniosakond; 3 - kondensaatori kamber; 4 - generaatoriruum; 5 - õhutuskamber; 6 – ventilaator; 7 – regeneratiivsed õhusoojendid; 8 – omavajaduste jaotusseadmed (RUSN); 9 - korsten.

Riis. 3.7. Nafta ja gaasi peahoone planeering

elektrijaamad võimsusega 2400 MW

IES põhiseadmed (katlad ja turbiiniagregaadid) asuvad peahoones, katlad ja pulveriseerimistehases (IES-is põletatakse näiteks kivisütt tolmu kujul) - katlaruumis, turbiiniagregaadid ja nende abiseadmed. seadmed - elektrijaama turbiinide saalis. IES-is paigaldatakse peamiselt üks katel turbiini kohta. Eraldi osa - elektrijaama monoploki - moodustavad turbiinseadmega katel ja nende abiseadmed.

Turbiinid võimsusega 150–1200 MW vajavad vastavalt 500–3600 m 3 /h auru võimsusega katlaid. Varem oli osariigi ringkonnaelektrijaamas kasutusel kaks katelt turbiini kohta, s.o. topeltplokid . 100 MW või väiksema võimsusega turbiiniseadmetega CPP-des, kus auru vahepealset ülekuumenemist ei toimu, kasutati blokeerimata tsentraliseeritud skeemi, milles kateldest tulev aur suunatakse ühisesse aurutorusse ja sealt jaotatakse turbiinide vahel. .

Peahoone mõõdud sõltuvad sinna paigutatud seadmete võimsusest: ühe ploki pikkus 30–100 m, laius 70–100 m Masinaruumi kõrgus ca 30 m, katlaruum on 50 m või rohkem. Peahoone planeeringu tasuvust hindab ligikaudselt erikuupvõimsus, mis söe tolmelektrijaama juures võrdub ca 0,7–0,8 m 3 /kW. , ja gaasiõlil - umbes 0,6–0,7 m 3 / kW. Osa katlaruumi abiseadmetest (suitsutõmbeseadmed, puhurid, tuhakogujad, tolmutsüklonid ja tolmueemaldussüsteemi tolmueraldajad) paigaldatakse sageli väljaspool hoonet, vabas õhus.

IES rajatakse otse veevarustuse allikatele (jõgi, järv, meri); sageli luuakse IES-i lähedusse veehoidla (tiik). IES-i territooriumil on lisaks peahoonele rajatised ja seadmed vee tehniliseks ja keemiliseks töötlemiseks, kütuserajatised, elektritrafod, jaotusseadmed, laborid ja töökojad, materjalilaod, kontoriruumid IES-i teenindavatele töötajatele. . Tavaliselt tarnitakse IES territooriumile kütust rongidega. Põlemiskambrist ja tuhakogujatest eemaldatakse tuhk ja räbu hüdrauliliselt. IES territooriumil rajatakse raudteid ja teid, rajatakse elektriliinide väljalaskekohti, insenermaa- ja maa-aluseid kommunikatsioone. IES rajatistega hõivatud territooriumi pindala on olenevalt elektrijaama võimsusest, kütuse liigist ja muudest tingimustest 25–70 ha. .

Venemaal mehitatakse suuri tolmkivisöel töötavaid IES-sid 1 inimene iga 3 MW võimsuse kohta (umbes 1000 inimest 3000 MW CPP juures); lisaks on vaja hoolduspersonali.

IES võimsus sõltub vee- ja kütusevarudest ning looduskaitse nõuetest: õhu- ja veebasseinide normaalse puhtuse tagamisest. Kütuse põlemissaaduste heitkoguseid tahkete osakeste kujul õhku IES tööpiirkonnas piirab täiustatud tuhakogujate paigaldamine (elektrifiltrid, mille efektiivsus on umbes 99%). Ülejäänud lisandid, väävel ja lämmastikoksiidid, hajutatakse kõrgete korstnate abil, mis on ehitatud kahjulike lisandite eemaldamiseks atmosfääri kõrgematesse kihtidesse. Kuni 300 m ja enam kõrgused korstnad ehitatakse raudbetoonist või raudbetoonkarkassi või tavalise metallkarkassi sees 3–4 metallšahtiga.

Arvukate erinevate IES-seadmete juhtimine on võimalik ainult tootmisprotsesside keeruka automatiseerimise alusel. Kaasaegsed kondensatsiooniturbiinid on täielikult automatiseeritud. Katlaseadmes on automatiseeritud kütuse põlemisprotsesside juhtimine, katlaseadme veega varustamine, auru ülekuumenemise temperatuuri hoidmine jne. Automatiseeritud on ka muud IES-i protsessid: seatud töörežiimide hooldus, seadmete käivitamine ja seiskamine, seadmete kaitse ebanormaalsete ja avariirežiimide ajal.