Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Transkrypt

1 Dr inż. Andrzej Tatarek Siłownie cieplne 1

2 Wykład 6 Projektowanie układów pompowania i odgazowania wody zasilającej 2

3 Pompowanie wody Przepływ wody w obiegu głównym jest wymuszany przez: Pompę wody zasilającej konieczne jest ciągłe zasilanie kotła wodą Pompę skroplin - pompowanie kondensatu ze skraplacza prze regenerację NP do odgazowywacza 3

4 Układ zasilania kotła Układ zasilania kotła: pompa skroplin (2), pompa zasilająca (6) Rys. Szymocha, Zabokrzycki Elektrownie parowe 4

5 Zasady projektowania układów zasilania Projektowanie układów zasilania kotłów parowych w elektrowniach winno być prowadzone z uwzględnieniem następujących zasad: pompy zasilające dla bloków średniejmocy należy przyjmowaćw układzie 2x100%, tzn. ze stuprocentową rezerwą; w blokach większych mocy stosuje sięrezerwę50%, tzn. 2x50% praca i 50% rezerwa (3 pompy w układzie); znamionowa wydajnośćpompy zasilającej powinna odpowiadać125% wydajności kotła walczakowego lub maksymalnej wydajności kotła przepływowego 5

6 Zasady projektowania układów zasilania maksymalna moc elektrycznego napędu pomp zasilających nie powinna przekraczać 6 MWpowyżej tej wartości należy stosowaćturbinowy napęd pomp silniki elektryczne o mocach powyżej 6 MW sprawiająznaczne problemy przy rozruchu ze względu na bardzo duże prądy rozruchowe charakteryzują sięwysokącena ujemniewpływająna produkcjęenergii elektrycznej netto przez blok 6

7 Zasady projektowania układów zasilania w przypadku niskiego usytuowania zbiornika wody zasilającej (np. obok turbiny w maszynowni) główna pompa zasilająca musi współpracować z pompą wstępną niskoobrotową(1500 obr/min) normalna regulacja zasilania winna odbywać się jedynie przez zmianę prędkości obrotowej pompy pompy rezerwowe muszą mieć taką samą regulację jak pompy zasadnicze 7

8 Umiejscowienie ZWZ Umiejscowienie zbiornika wody zasilającejpowinno byćtakie, aby zapewnićodpowiednie warunki pracy na ssaniu pompy zasilającej, zabezpieczające jąprzed kawitacją. W tym celu zbiornik jest zwykle umieszczany na wysokości kilkunastu i więcej metrów powyżej poziomu, na którym sązainstalowane pompy zasilające. 8

9 Umiejscowienie ZWZ Korzyści obniżenia położenia zbiornika wody zasilającej: zwartość układu regeneracji skrócenie długości rurociągów a tym samym zmniejszenie nakładów na budowę masywnej konstrukcji wsporczej zbiornika 9

10 Napęd turbinowy PZ Argumenty za stosowaniem turbinowego napędu pomp zasilających: turbiny parowe (o prostej budowie) o mocy do 30 MW, przeznaczone do napędu pomp, cechują się sprawnościązbliżonądo sprawności silników elektrycznych ceny turbin parowych przeznaczonych do napędu pomp mogą byćzbliżone a nawet niższe niżsilników elektrycznych wielkiej mocy 10

11 Napęd turbinowy PZ Zalety turbinowego napędu pomp zasilających: zwiększenie produkcji energii elektrycznej netto prze blok - turbina napędzająca pompę zasilającą zwiększa przełyk turbiny głównej, z której czerpie parę, przez co rośnie sprawnośći mocoddawana przez turbozespółgłówny (brak poboru energii przez elektryczne pompy) prosta i ekonomiczna regulacja obrotów i mocy w szerokim zakresie 11

12 Napęd turbinowy PZ Przykłady włączenia turbiny pomocniczej do układu cieplnego Rys. Szymocha, Zabokrzycki Elektrownie parowe 12

13 Odgazowywacz Odgazowywacz (odgazownik) służy do usuwania z kondensatu turbinowego i wody uzupełniającej wszelkich rozpuszczonych w niej gazów, w szczególności: Tlenu Dwutlenku węgla Oraz innych gazów 13

14 Odgazowanie wody Przedostawanie się gazów do obiegu głównego: Z wodą uzupełniającą Przez nieszczelności w układzie próżniowym skraplacza 14

15 Odgazowanie wody Cel stosowania odgazowywacza (odgazowania): Ochrona rur kotłowych i innych elementów instalacji przed korozją Zapewnienie właściwych warunków kondensacji pary w skraplaczu 15

16 Odgazowanie wody Odgazowywacz jest przeważnie jedynym podgrzewaczem mieszankowym w układzie regeneracji i dzieli ten układ na dwie części: Niskoprężną przez którą skropliny przepływają pod niskim ciśnieniem (wytworzonym prze główną pompę skroplin) Wysokoprężną przez którą woda zasilająca przepływa pod wysokim ciśnieniem, tłoczona przez pompę zasilającą 16

17 Sposoby odgazowywania wody Sposoby odgazowywania wody w elektrowniach parowych: odgazowanie termiczne odgazowanie mechaniczne odgazowanie chemiczne 17

18 Odgazowanie termiczne Odgazowanie termiczne(najczęściej stosowane) polega na doprowadzeniu wody do stanu wrzenia (nasycenia), w którym rozpuszczalnośćgazów w wodzie nie występuje (wynosi zero). Proces odgazowania jest realizowany w wymienniku mieszankowym, zwanym odgazowywaczem. 18

19 Odgazowanie termiczne Wpływ temperatury na rozpuszczalność gazów w wodzie 19

20 Odgazowanie mechaniczne Odgazowanie mechaniczne polega na: najdrobniejszym rozkropleniuzgazowanej wody, tak drobnym, aby rozmiary kropel były niewiele większe od zawartych w nich pęcherzyków gazu ułatwia to ich wydostawanie sięi odgazowywanie wody. Mechaniczne rozdrobnienie wody jest zabiegiem pomocniczym przy termicznym odgazowywaniu. 20

21 Odgazowanie chemiczne Odgazowanie chemicznepolega na chemicznym wiązaniu tlenu i dwutlenku węgla i stosuje się je obecnie tylko do usunięcia ich szczątkowych ilości. N 2 H 4 + O 2 2H 2 O + N 2 21

22 Zasada działania W kolumnie odgazowywacza woda spada kaskadą w dół po perforowanych tacach i półkach ulegając rozdrobnieniu. W przeciwprądziepłynie natomiast para grzejna o odpowiednim ciśnieniu i podgrzewa wodędo stanu wrzenia. Rozdrobnienie wody ma na celu wprowadzenie bardzo dużych powierzchni wymiany ciepła i dyfuzji gazów, dzięki czemu uzyskuje sięwysoki stopieńodgazowania wody. Wydzielone gazy uchodzą z oparami w górę i są usuwane z odgazowywacza do atmosfery. Rys. Szymocha, Zabokrzycki Elektrownie parowe 22

23 Podziałodgazowywaczy termicznych Podziałodgazowywaczy termicznych (stosownie od ciśnienia pracy): odgazowywacze próżniowe (p < 98 kpa) odgazowywacze atmosferyczne (p = kpa) odgazowywacze ciśnieniowe (p > 120 kpa) 23

24 Jako odgazowywacze próżniowe wykorzystuje się: skraplacze turbin kondensacyjnych próżniowe podgrzewacze wody sieciowej specjalne odgazowywacze wody uzupełniającej 24

25 Sposoby wytwarzania podciśnienia w odgazowywaczach próżniowych: smoczki wodne smoczki parowe próżniowe pompy wodne 25

26 Podział odgazowywaczy ciśnieniowych Podział odgazowywaczy ciśnieniowych - zależnie od sposobu zasilania parą grzejną: pracujące przy zmiennym ciśnieniu odgazowania pracujące przy stałym ciśnieniu odgazowania 26

27 Źródła zasilania odgazowywacza 27

28 Projektowanie układów odgazowania Wskazówki do projektowania układów odgazowania wody i zbiorników wody w elektrowniach: 1. Odgazowywacz powinien byćjednocześnie jednym z podgrzewaczy regeneracyjnych. 2. Odgazowywacz powinien byćzasilany parąz upustu możliwie bez regulacji ciśnienia -zapewnia to łatwiejsze dostosowanie warunków pracy odgazowywacza do zmiennych obciążeńbloku energetycznego, zmiennych obciążeńpomp skroplin i pomp zasilających oraz całego układu regeneracji. 28

29 Projektowanie układów odgazowania 3. Skropliny z podgrzewaczy regeneracyjnych o ciśnieniu wyższym niżciśnienie odgazowania należy wprowadzaćbezpośrednio do zbiornika wody zasilającej z pominięciem odgazowywacza 4. Wodęuzupełniającązimną(np. zdemineralizowaną) należy odgazowywać wstępnie w skraplaczu turbiny 5. Instalacja odgazowywacza i zbiornika wody zasilającej musi umożliwiaćpodgrzanie i odgazowanie wody w czasie rozruchu zasilanie z innego źródła zalecane sąpołączenia po stronie pary zredukowanej lub upustowej do rozruchowego zasilania odgazowywacza 29

30 Projektowanie układów odgazowania 6. Zapas wody w zbiorniku zasilającym musi odpowiadać 5 10 min.jej zapotrzebowania przy pracy bloku z maksymalnąwydajnościąkotła; 7. Łączny zapas wody we wszystkich zbiornikach bloku (zbiorniki wody zasilającej, kondensatu, odwodnień, wody zapasowej zdemineralizowanej) musi odpowiadać30min. zapotrzebowania przy pracy bloku z maksymalną wydajnością kotła 30

31 Zadania ZWZ Zadaniemzbiornika wody zasilającejjest zgromadzenie zapasu wody, którąkociołjest zasilany wówczas, gdy strumieńdopływających do odgazowywaczy skroplin jest mniejszy od ilości wody zapotrzebowanej prze kocioł. 31

32 Uzupełnianie strat wody Sposoby uzupełnia strat wody w obiegu: Przez doprowadzenie do obiegu chemicznie uzdatnianej wody dodatkowej (najczęściej stosowany sposób) Przez doprowadzanie destylatu, uzyskiwanego w wyparkach zasilanych z upustów turbiny. Destylat ten najkorzystniej wprowadza się do biegu w postaci tzw. pary wtórnej, odpływającej z wyparek i kierowanej do podgrzewaczy mieszankowych układu regeneracyjnego (brak wówczas strat ciepła parowania) 32

33 Zapas wody w ZWZ W układach dużych bloków energetycznych zbiornik wody zasilającej powinien miećtakąobjętość, aby zapas zgromadzonej w nim wody wystarczyłna około 10 min pracy bloku przy maksymalnej wydajności kotła. 33

34 Rezerwy wody zasilającej Rezerwy wody zasilającej kocioł: Woda zawarta w zbiorniku wody zasilającej Woda zawarta w zbiorniku zimnych skroplin Woda zawarta w zbiorniku wody zdemineralizowanej Łączny zapas zgromadzonej we wszystkich zbiornikach wody powinien wystarczyćna około 30 min pracy bloku przy pełnym obciążeniu 34