Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Transkrypt

1 Dr inż. Andrzej Tatarek Siłownie cieplne 1

2 Wykład 8 Układy cieplne elektrowni kondensacyjnych 2

3 Elementy układów cieplnych Wymienniki ciepła Wymiennik ciepła - element w którym występują najczęściej dwa czynniki: Oddający ciepło Pobierający ciepło Zadania wymienników ciepła: Podgrzewanie Ochładzanie Zmiana stanu skupienia czynników występujących w obiegu parowo-wodnym 3

4 Wymienniki ciepła Typy wymienników (w zależności od sposobu wymiany ciepła): Mieszankowe wymiana ciepła przez mieszanie się czynników ze sobą(odgazowywacze termiczne) Powierzchniowe wymiana ciepła przez przegrodę (ścianki rurek) Rodzaje wymienników(w zależności od rodzaju czynnika): Wodno wodne Parowo wodne Parowo parowe 4

5 Podgrzewacze regeneracyjne Zadanie-podgrzewanie kondensatu i wody zasilającej parą, która już częściowo wykonała pracę w turbinie. Podgrzewacze regeneracyjne NP: Wykonane z rurek mosiężnych lub stalowych Powierzchnie ogrzewalne w kształcie litery Wykonuje sięje jako pionowe lub poziome 5

6 Podgrzewacze regeneracyjne Wskazania projektowe podgrzewacze NP (najniższych ciśnień) należy umieszczaćmożliwie blisko turbiny co zmniejsza straty ciśnienia w rurociągu upustowym między turbiną a podgrzewaczem. Rys. Szymocha, Zabokrzycki Elektrownie parowe 6

7 Podgrzewacze regeneracyjne Podgrzewacze regeneracyjne WP: Wykonane z rur kotłowych (o wytrzymałości dostosowanej do wysokiego ciśnienia wytwarzanego przez pompęzasilającą) Powierzchnie ogrzewalne w kształcie litery U, W oraz z rurkamiwieloskrętnymi 7

8 Podgrzewacze regeneracyjne Wskazania projektowe w blokach dużej mocy podgrzewacze WP często instaluje sięw dwóch lub więcej gałęziach równoległych co pozwala uniknąćbudowy bardzo drogich podgrzewaczy o dużych średnicach. Rys. Szymocha, Zabokrzycki Elektrownie parowe 8

9 Podgrzewacze wody sieciowej Zadania podgrzanie wody sieciowej do określonej temperatury Podgrzewacze wody sieciowej: O powierzchni ogrzewalnej do 800 m 2 podobna budowa jak w przypadku podgrzewaczy regeneracyjnych NP z rurkami U-kształtnymi Dla większych powierzchni ogrzewalnych konstrukcje podobne do rozwiązańskraplaczy turbin (z poziomą powierzchnią ogrzewalną) 9

10 Odgazowywacz Zadania usuwanie z kondensatu turbinowego i wody uzupełniającej wszelkich rozpuszczalnych gazów, w szczególności: tlenu, dwutlenku węgla, azotu i innych. 10

11 Wyparki i przetwornice (transformatory) pary Wyparki i przetwornice pary specjalne wymienniki ciepła, działające na tej samej zasadzie ale różniące się przeznaczeniem i ciśnieniem pracy. 11

12 Wyparka Cel stosowania uzupełnianie strat czynnika w obiegu cieplnym. (silnie zasolona woda surowa) Zadania odparowanie wstępnie zmiękczonej wody zasilającej wyparkę, parą grzejną z upustu turbiny. Otrzymane opary po skropleniu stanowią destylat uzupełniający straty obiegu cieplnego. 12

13 Przetwornica pary (EC) Przetwornica pary(ec) jest to wyparka wysokoprężna, w której para pierwotna pobierana z upustu turbiny odparowuje paręwtórną, przeznaczonądo zasilania odbiorników technologicznych nie zwracających skroplin. 13

14 Stacje redukcyjne i schładzaczepary Zadania obniżenie parametrów przepływającego czynnika. Występująnajczęściej w postaci zblokowanej jako stacje redukcyjno-schładzające (RSCh) Po procesie dławienia para ma zwykle zbyt wysoką temperaturę, dlatego stacje RSCh pary są wyposażone w chłodnice wtryskowe. 14

15 Budowa Budowa stacji redukcyjno-schładzającej: Element redukcyjny Schładzaczwtryskowy (zainstalowany po stronie pary zredukowanej) 15

16 Stacje podstawowe StacjeRSChpodstawowe stanowiąwyposażenie przede wszystkim EC. Zastosowanie: jako źródła zasilania odbiorników pary o krótkim okresie użytkowania (szczytowe wymienniki ciepła) do rezerwowania upustów lub wylotów turbin technologicznych i ciepłowniczych w przypadku ich odstawienia 16

17 Stacje szybkodziałające Zadania odbieranie produkowanej przez kocioł pary i podawanie jej do skraplacza turbiny po obniżeniu ciśnienia i schłodzeniu w przypadku awaryjnego odstawienia turbozespołu Zastosowanie w instalacjach rozruchowych elektrowni i elektrociepłowni przy odstawianiu i rozruchu turbin 17

18 Rozprężacze Cel stosowania: ograniczenie start czynnika w obiegu odzyskanie części ciepła zawartego w odsolinach Budowa rozprężaczy: Element dławiący (kryzy lub zawory) Zbiornik (separacja mieszaniny parowo-wodnej). Zadania: obniżenie ciśnienia gorącej wody w elemencie dławiącym separacja, powstałej w wyniku rozprężania pary od wody 18

19 Rozprężacze Zasada działania uzyskanie pary z gorącej wody przez obniżenie ciśnienia znacznie poniżej ciśnienia nasycenia dzięki czemu następuje spadek temperatur i entalpii kosztem ciepła zużytego na odparowanie części wody. Rys. Szymocha, Zabokrzycki Elektrownie parowe 19

20 Schematy układów cieplnych Schemat cieplny układu: symbolicznie przedstawia elementy układu, w którym zachodzą przemiany termodynamiczne uwidacznia rozpływ czynnika (z zaznaczeniem jego rodzaju) w poszczególnych urządzeniach i węzłach układu pokazuje parametry czynnika w charakterystycznych punktach układu oraz natężenie jego przepływu 20

21 Układ cieplny Układ cieplny ustala się tak, aby uzyskać: Możliwie największą sprawność obiegu Małe nakłady inwestycyjne Zachować prostotę i przejrzystość oraz dużą pewność ruchową 21

22 Typy schematów cieplnych Schemat ideowy poglądowe przedstawienie wybranego typu układu cieplnego (powinien być możliwie prosty i przejrzysty) Zawiera parametry określające urządzenia Ukazuje ich rozmieszczenie i wzajemne połączenie Schemat szczegółowy przedstawia: Armaturę Układy rozruchowe i zabezpieczające Obejścia i urządzenia rezerwowe Połączenia międzyblokowe Wartości parametrów dla kilku obciążeń bloku 22

23 Na schematach układów cieplnych umieszcza się: Kotły Turbiny Rurociągi Pompy Wymienniki ciepła Stacje redukcyjna i schładzacze pary Rozprężacze Wyparki i przetwornice pary 23

24 Rys. Szymocha, Zabokrzycki Elektrownie parowe 24

25 Rys. Szymocha, Zabokrzycki Elektrownie parowe 25

26 Zasady projektowania układów cieplnych elektrowni: W elektrowni kondensacyjnej nie powinno instalować się mniej niż 2 bloki energetyczne Moc instalowanych w elektrowni turbozespołów nie może byćzbyt wysoka (dla pojedynczego TZ max % mocy zainstalowanej systemu energetycznego obecnie jest to 4-5 % dla największego bloku) Bloki dużych mocy musząbyćprojektowane i budowane jako układy mono tj. monobloki(1 kocioł + 1 turbozespół + układy urządzeń pomocniczych) 26

27 Korzyści wynikające z instalowanie dużych bloków energetycznych (w porównaniu z jednostkami mniejszymi): Mniejsze zapotrzebowanie na miejsce Krótszy czas budowy całej elektrowni (mniej bloków) Mniejszy koszt budowy (mniejszy jednostkowy koszt mocy) Zmniejszenie liczebności personelu w elektrowni Wyższa sprawność 27

28 Niedogodności i wady wynikające z instalowania dużych bloków: Wzrost awaryjności Konieczność utrzymywania większej mocy rezerwowej w systemie Wydłużenie okresów remontowych (duży zakres robót) Duża koncentracja mocy w elektrowni duża emisja pyłowa i gazowa oraz emisja ciepła (woda chłodząca, ciepło spalin) 28