1 Вопрос.

Совокупность аппаратов и механизмов, обеспечивающих реализацию термодинамических циклов пре­образования тепловой энергии в механическую и затем в электрическую энергию, называется тепловой электрической станцией (ТЭС). Электростанцию с комбинированным производством электрической и тепловой энергии называют теплоэлектроцентралью (ТЭЦ). ТЭС включают в себя оборудование, технологически необходимое для осуществления непрерывного производства электрической, а при необходимости и тепловой энергий. Так, например, комплекс паротурбинной ТЭС, работающей на органическом топливе, состоит из топливоподачи1, котлов 2, паровых турбин 3, электрогенераторов 4, электрических распредустройств 5, оборудования циркуляционного водоснабжения 6, оборудования золоулавливания 7, и золоудаления 8, водоема 11, тягодутьевых устройств 9 и дымовых труб 10. Все это оборудование взаимосвязано пароводяными трубопроводами, газовоздушными трактами, электрическими коммуникациями. ТЭС имеют различную классификацию по типам в зависимости от ряда факторов. По виду отпускаемой энергии различают паротурбинные электростанции с конденсацией отработавшего в турбине пара, предназначенные для производства только электроэнергии, - КЭС (конденсационные электрические станции); и тепловые электростанции, вырабатывающие электрическую и тепловую энергии, — ТЭЦ (теплоэлектроцентрали).

По виду тепловых машин, вра­щающих электрогенератор, разли­чают ТЭС с паровыми турбинами - ПТ, с газовыми турбинами - ГТ или при сочетании паровых и газовых турбин - ТЭС с ПГУ (парогазовы­ми установками). чают ТЭС с паровыми турбинами - ПТ, с газовыми турбинами - ГТ или при сочетании паровых и газовых турбин —ТЭС с ПГУ (парогазовы­ми установками).

По виду первичной природной энергии отличают ТЭС, работаю­щие на органическом топливе (уголь, нефть, газ), и электростан­ции, использующие «ядерное горю­чее», (изотопы урана), - АЭС (атомные электрические станции) и АТЭЦ (атомные теплоэлектроцен­трали).

Классифицируют тепловые элек­тростанции и по другим признакам: по величине начальных параметров пара, по установленной мощности электростанции, по основной техно­логической структуре (блочные и неблочные ТЭС), по использованию станции в покрытии графика элек­тропотребления (базовые, полубазовые, пиковые и полупиковые) и т.д.

Схема простейшей конденсационной тепловой электростанции.

КА - котельный агрегат; ПП - пароперегреватель; Т - турбина; Г- электрогенератор; К – конденсатор; КН — конденсаторный насос; БПВ - бак питательной воды; ПН - питательный насос; ПВ - линия питательной воды котла; Д_П - условная линия потерь пара и конденсата на ТЭС; Д - подвод добавочной воды для восполнения потерь; ОВ - подвод охлаждающей (циркуляционной) воды к конден­сатору; ЦН- циркуляционный насос; В - источник охлаждающей воды (водоем).

Тепловая схема ТЭС с одним ре­генеративным подогревом питательной

воды.

РП - регенеративный подогреватель; КЛ - ко­тельный агрегат; ПП – пароперегреватель; Т - турбина; Г - электрический генератор; К - кон­денсатор; КН — конденсатный насос; ПН - пита­тельный насос.

2

Схема парогазовой установки с низконапорным котлоагрегатом. К - компрессор; ГТ – газовая

Схема с высоконапорным котлоагрегатом.

турбина; ПТ - паровая турбина; КС - камера сгорания; НК- низконапорный котлоагрегат.

Парогазовыми называются энергетические установки, в которых теплота уходящих газов ГТУ прямо или косвенно используется для выработки электроэнергии в паротурбинном цикле. По назначению ПГУ подразделяют на конденсационные и теплофикационные. Первые из них вырабатывают только электроэнергию, вторые — служат и для нагрева сетевой воды в подогревателях, подключаемых к паровой турбине. По количеству рабочих тел, используемых в ПГУ, их делят на бинарные и монарные. В бинарных установках рабочие тела газотурбинно­го цикла (воздух и продукты горения топлива) и паротурбинной установки (вода и водяной пар) разделены. В монарных установках рабочим телом турбины является смесь продуктов сгорания и водяного пара. Большинство ПГУ относится к ПГУ бинарного типа. Существующие бинарные ПГУ можно разделить на пять типов: Утилизационные ПГУ. В этих установках тепло уходящих газов ГТУ утилизируется в котлах-утилизаторах с получением пара высоких параметров, используемого в паротурбинном цикле.Главными преимуществами утилизационных ПГУ по сравнению с ПТУ являются высокаяэкономичность, существенно меньшие капиталовложения, меньшая потребность в охлаждающей воде, малые вредные выбросы, высокая маневренность. ПГУ со сбросом выходных газов ГТУ в энергетический котел. Часто такие ПГУ называют кратко «сбросными», или ПГУ с низконапорным парогенератором. В них тепло уходящих газов ГТУ, содержащих достаточное количество кислорода, направляется в энергетический котел, замещая в нем воздух, подаваемый дутьевыми вентиляторами котла из атмосферы. При этом отпадает необходимость в воздухоподогревателе котла, так как уходящие газы ГТУ имеют высокую температуру. Главным преимуществом сбросной схемы является возможность использования в паро­турбинном цикле недорогих энергетических твердых топлив.В сбросной ПГУ топливо направляется не только в камеру сгорания ГТУ, но и в энергетический котел. ПГУ с «вытеснением» регенерации. Идея состоит в том, что регенеративные подогреватели отключаются от паровой турбины, а для подогрева питательной воды энергетического котла используется тепло уходящих газов ГТУ. Схема ПГУ с высоконапорным парогенератором (котлом) В такой ПГУ высоконапорный парогенератор (ВПГ) играет одновременно роль и энергетического котла ПТУ и камеры сгорания ГТУ. Для этого в нем поддерживается высокое давление, создаваемое компрессором ГТУ. Для повышения экономичности перед ВПГ устанавливается газовый подогреватель конденсата ГПК, уменьшающий температуру уходящих газов ГТУ.

газотурбинная установка (ГТУ) — это совокупность воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины, а также вспомогательных систем, обеспечивающих ее работу. Совокупность ГТУ и электрического генератора называют газотурбинным агрегатом. Необходимо подчеркнуть одно важное отличие ГТУ от ПТУ. В состав ПТУ не входит котел, точнее котел рассматривается как отдельный ис­точник тепла; при таком рассмотрении котел — это «черный ящик»: в него входит питательная вода с температурой t_п.в, а выходит пар с параметрами р₀, t₀. Паротурбинная установка без котла как физического объекта работать не может. В ГТУ камера сгорания — это ее неотъемлемый элемент. В этом смысле ГТУ — самодостаточна. ГТУ простого термодинамического цикла — газотурбинная установка, состоящая из одного компрессора, одной или нескольких камер сгорания, работающих в одинаковых условиях, и одной газовой турбины, обеспечивающих последовательные однократные процессы сжатия, нагрева и расширения рабочего тела ГТУ. минимум необходимых компонентов, обеспечивающих последовательные процессы сжатия, нагрева и расширения рабочего тела ГТУ сложного цикл — ГТУ, термодинамический  цикл которой состоит из нескольких ступеней сжатия, или/и нескольких ступеней  подвода теплоты в камерах сгорания, перемежающихся расширением в нескольких  газовых турбинах . ГТУ не отличается высокой экономичностью из-за высокой температуры уходящих газов. Усложнение схемы позволяет повысить ее экономичность, но одновременно требует увеличения капиталовложений и усложняет эксплуатацию.

3.

Энергетич топливо- вещ-ва, исп.для получения теплоты в котлах,печах и камерах сгорания.

По способу получения-природное и искусственное.

Твердое топливо.

Торф - плотная масса, образовавшаяся из перегнивших остатков болотных растений. Бурые угли- землистая или черная однородная масса, которая при длительном хранении на воздухе частично окисляется и рассыпается в порошок. Каменные угли обладают повышенной прочностью и меньшей пористостью. Антрацит отличается высокой твердостью. Св-ва топлива характеризуют составом его горючей смеси, в кот. включаются элементы, составляющие органическую массу топлива, и колчеданная сера, сгорающая вместе с органической массой. Хим состав характеризуют массовым содержанием образующих ее элементов, %:C^г+Н^г+О^г+N^г+S^г_л= 100%.

Сжигаемое топливо хар-тся его рабочей массой. Кроме горючей массы в ее состав входят зола А и влага W, составляющие балласт топлива:С^р+Н^р+О^р+N^р+S^p+A^p+W^p=-100%.

Содержание любого элемента Э^г в горючей массе легко подсчитывается по содержанию Э^р в рабочей массе:Э^г(100-W^p-A^p)=100Э^з.

Влажность топлива опр-ся высушиванием навески при 105-110С. Состав топлива, высушенного при этой температуре, ха-ся его сухой массой:С^с+Н^с+О^с+N^c+S^c+A^c=100%.Э^с(100-W^p)=100Э^р.

Зола включает в себя минеральные примеси, занесенные водой и ветром в период образования пластов топлива, и просто частицы породы, захватываемые при добыче.

Жидкое топливо.

Жидкое топливо получают при переработке нефти. При сжыгании выброс сажи большой, большое содержание окислов серы. В состав мазута в основном входят углерод и водород. Зольность мазута не должна превышать 0,14%, а содержание воды не более 1,5%.

Газообразное топливо. Основным компонентом прир газа является метан, иногда содержатся водород , азот, высшие углеродводороды, СО и СО₂.

Элемент.состав.:

1.горючая часть

2.баласт-влага в топливе, лиш.вещ-ва кот-е можно отделить(зола)

В составе горючей части ТВ и жидк топлив выделяют массовые доли отдельных хим элементов:углерода, водорода, кислорода, азота и серы.

4.

Тех хар-ки:зольность,теплота сгорания, влажность,выход летучих веществ,взрываемость,вязкость.

Теплота сгорания-в процессе горения выделяется теплота.кол-во теплоты, которое выделится при полном сгорании 1кг ТВ или жид или 1м3 газ топлива называется теплотой сгорания.чем выше теплота сгорания, тем <расход топлива при одной и той же паропроизводительности котла.

Зольность-при сжиг топлива его минеральные примеси претерпевают ряд превращений, в процессе которых образуется зола. Расплавленная при высокой темп-ре зола в топочной камере образует шлак. Большая зольность снижает теплоту сгорания и повышает затраты на его перевозку,загрязнение поверхностей нагрева, увел сопротивл газового тракта, усложняет и удорожает оборудование для размола топлива, золоулавливания и золоудаления,ухудшает выгорание топлива.

Влажность-снижает теплоту сгорания и увеличивает расход топлива и затраты на его транспорт, объем продуктов сгорания и потери теплоты с уходящими газами,ух-ет сыпучесть топлива. Зимой-смерзание ТВ топлива(размораживание и предв сушка).

Летучесть-при нагревании без доступа воздуха ТВ топл раеляется на газообр часть-летучие вещва и тВ остаток-кокс. От вых лет вещ-в ависит: условия воспламенения и характер горения топлива. Оказ влияние на выбор топочного процесса, обьема топочной камеры, эффективность сжигания топлива.

Условное топливо. Для сравнения эффективности использования топлива в различных котлах, для планирования добычи и потребления топлива в расчетах введено понятие усл топл.Теплота сгорания 29,35МДж/кг. В соответствии с этим для каждого топлива имеется тепловой эквивалент, который может быть >или<1 Э=Q^р_н/Q_усл.расход условного топлива В_усл и действит топлива В связаны: В_усл/В=Q^р_н/Q_усл.

5.

Кинетика горения топлива. Расчет осн показат горения.

Горение-процесс хим соед топл с окислителем и интенсивным тепловыделением.Различают гомогенное(одно агр сост-е),гетероген (разные)М.б.смесеобразование,диффузия, воспламенение,теплообмен,излучение. В устан значегние имеет скорость реак,при кот происх устойчивое горение с посто-янной во времени концентрацией в-в.При нарушении соотношн концентрац топлива и воздуха(много воздуха-бедная, топлива-богатая смесь)скор реак сниж,уменш тепловыделениена ед объема Сущ верхн и нижний пределы вне кот горение невозможно.

W=АC^a_A*C_A^a k=f(T)-скор реак,kмакс при выгоре 80-90%

Горение газообр топлива осущ посредством цепных хим реакций, что приводит к практически макс выгоранию.

Процесс горения имеет 2области:1.кинетическую,где скорость процесса определяется скоростью химич реакции.2.диффузионную,когда регулятором выгорании является скорость интенсивности смесеобразования.кинетич обл горения >сильно ощущается при низких концентрациях,температур.а диф-при высок темп. Кинетич применяется реально только в двигателях внутр сгорания для заранее подготовл смеси.процесс горения подготовл смеси начинается или при достижении темп воспламенения или принудит возгорании.

Бывает горение полное-достаток окислителя и завершается полным окислением горючих элементов(СО2,Н2О,SО2).при недостаточном-неполное сгорание-химический недожег(Н2О,SО2).

Расход возуха к выход прод сгорания определяется на 1 кг полностью сгоревшего ТВ или жидк топлива либо на 1 м3 сухого газа(0 цельсия,101,3кПа) .

м3/кг,м3/м3 Коэф избытка воздуха отношением факт затраченного к теор необх для полного сгорания.процесс осущ когда расход=теор-наз стехиометрическим.

6.

Топки:

Слоевые-тв топливо загруденное слоем определенной толщины на распреелительную решетку, поджигается и продувается(чаще всего снизу)возухом.основные потери в таких топках-механический недожог. Оптимальный размер кусков угля 25-50мм. Областью их применения явл небольшие паровые и водогрейные котлы и печи мощностью не >70МВт.преимущ-ва:простота эксплуатации,отсутствие углеразмольных устройств,устойчивая работа в широком диапазоне нагрузок.недостаток: избирательность по топливу, малая мощность.

Камерные(факельные)-тонкоразмолотая горючая пыль вдувается через горелки вместе с необхоимым для горения воздухом.годятся для сжигания любых топлив.возможность создания топки на любую мощность.топливо измельчается в мельничных устройствах и вдувается в топочную камеру через пылеугольные горелки.транспортирующий воздух,вдцваемый вместе с пылью наз первичным.при факульном сжигании угольной пыли в каждый момент времени в топке нахоится не более неск-ких десятков кг топлива, это позволяет практически мгновенно изменять производительность топки,как при сжигании мазута или газа.также это повыш треб к надежности снабжения топки пылью,тк малейший перерыв приведет к погасанию факела, опасность взрыва при подачи пыли.поэтому как правило неск-ко горелок.150-175-250.

Вихревые(циклонные)-мелкие частицы угля 5мм, а необх для горения возд подают с огромн ск-ми по касательной к образующей циклона.в топке создается мощный вихрь,вовлекающий частицы в циркуляционное движение, в котором они интенсивно обдуваются потоком.40-60МВт.применяют в котлах средней производительности.

Подготовка предварительно дробленого ТВ топлива включает в себя сушку, размол и доставку топливной пыли к горелочным устройствам.эти оперции выполняются в спец-х системах пылеприготовления.размол топлива резко увеличивает поверхность реагирования, что способствует улучшению горения.бывают центральные(оборудование расположено в цехе), и индивидуальные(у каждого котла).

7.

1. Топливный тракт пылеугольных ТЭС.

Состав:

а) устр-во для приемки и разгрузки топлива;

б) склад топлива(на 30 суток)обеспечивает бесперебойную работу, при перебоях снабжения.

в) устр-во для предварительного дробления до размера =15-25мм;

г) транспортные средства, обеспечивающие непрерывное перемещение и подачу до бункеров котельной - бункеров сырого топлива;

д) оборудование с-мы размола топлива и подачи угольной пыли в топки паровых котлов. совокупность оборудования, необходимого для размола топлива, сушки и подачи его в топочные устр-ва наз с-мой пылеприготовления. Различают центральную и индивидуальную с-мы. При индивидуальной пыль получают в оборуд, расположенного у котла, прямое вдувание пыли. Качество пыли ха-ся тонкостью размола.

2. Топливный тракт газомазутных ТЭС.

Тракт подготовки мазута включает:

1) приемно - сливное устр-во (сливные эстакады с желобами);

2) основной резервуар для хранения постоянного кол-ва мазута;

3) мазутонасосная закачивают в реервуары до 1000м3:

а) подготовка мазута-удаление фильтром механических примесей;

б) повышение давления;

в) подогрев в теплообменниках, подогревателях (до 80-120С).

Природный газ поступает по газопроводу. Подготовка газа заключается в его фильтрации от мех примесей и поддержание давления.