Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая энергетика. Энергетические установки. Учебное пособие
.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
__________________________________________________________________________
О.В. БОРУШ
О.К. ГРИГОРЬЕВА
ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2017
УДК 621.311.22(075.8)+621.1(075.8)
Б 837
Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. А.Г. Русина
канд. техн. наук, доцент А.А. Францева
Работа подготовлена кафедрой тепловых электрических станций
по дисциплине «Общая энергетика»
для студентов III курса ФЭН и ФМА всех форм обучения
(направления 13.03.01, 13.03.02, 15.03.04)
Боруш О.В.
Б 837 Общая энергетика. Энергетические установки: учеб.
пособие /
О.В. Боруш, О.К. Григорьева. – Новосибирск: Изд-во НГТУ,
2017. – 96 с.
ISBN 978-5-7782-3430-7
Рассмотрены термодинамические циклы паротурбинных, газотурбинных и парогазовых установок, используемых на ТЭС, способы их
анализа и совершенствования. Приведены описания и схемы современных энергетических установок тепловых электростанций, изложена методика расчета циклов данных установок.
УДК 621.311.22(075.8)+621.1(075.8)
ISBN 978-5-7782-3430-7 © Боруш О.В., Григорьева О.К., 2017
© Новосибирский государственный
технический университет, 2017
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .................................................................................................................. 5
1. Классификация
2. Паротурбинные установки ........................................................................... 10
2.1. Схемы и циклы ПТУ ................................................................................ 10
Технологическая схема ТЭЦ ................................................................... 15
2.2.
Контрольные вопросы .................................................................................... 19
Задачи ............................................................................................................... 19
3. Газотурбинные установки ............................................................................. 37
3.1. Схемы и циклы ГТУ ................................................................................. 37
Область применения ГТУ ........................................................................ 47
3.2.
Контрольные вопросы .................................................................................... 49
Задачи ............................................................................................................... 50
4. Парогазовые установки ................................................................................. 55
4.1. Классификация ПГУ ................................................................................ 55
Схемы ПГУ ............................................................................................... 57
4.2.
Описание бинарной ПГУ ......................................................................... 64
4.3.
Контрольные вопросы .................................................................................... 67
Задачи ............................................................................................................... 67
5. Вспомогательное оборудование установок ................................................ 75
5.1. Тягодутьевые устройства ........................................................................ 75
5.2. Топливное хозяйство ............................................................................... 76
5.3. Техническое водоснабжение ................................................................... 81
Насосы ....................................................................................................... 85
5.4.
5.5. Компрессор ............................................................................................... 86
Контрольные вопросы .................................................................................... 87
электростанций ................................................................... 7
3
6. Показатели эффективности установок ....................................................... 88
6.1. Показатели тепловой экономичности КЭС ............................................ 89
6.2. Показатели тепловой экономичности ТЭЦ ............................................ 90
6.3. Показатели тепловой экономичности ГТУ и ПГУ ................................ 90
Контрольные вопросы .................................................................................... 92
Заключение ............................................................................................................ 93
Библиографический список ................................................................................. 94
4
ВВЕДЕНИЕ
В современном мире энергетика является основой развития базовых отраслей промышленности, определяющих прогресс общественного производства. Электроэнергия вырабатывается на специальных
предприятиях – электростанциях, преобразующих в электрическую
энергию другие виды энергии. Основу энергетики нашей страны составляют тепловые электрические станции (ТЭС), работающие на
твердом, жидком и газообразном топливе.
Тепловая энергетика обеспечивает наряду
современный уровень жизни населения страны, в то же время она заметно влияет на окружающую среду: потребление первичных энергоресурсов, выбросы теплоты, продуктов сгорания топлива, шумовые
воздействия. Для обеспечения экологической безопасности необходимы качественные изменения, включая дальнейшее техническое совершенствование, переход на принципиально новые технологии, способствующие повышению
трической и тепловой энергии и сокращению выбросов. К таким технологиям, например, относятся угольные ТЭС с суперкритическими
параметрами пара и его двойным промежуточным перегревом на твердом топливе, позволяющие вырабатывать в конденсационном режиме
электроэнергию с КПД нетто 44...46 %. Развитие парогазовых ТЭС,
сочетающих газотурбинные и парогазовые циклы с
высокотемпературных ГТУ, в настоящее время сопровождается непрерывным совершенствованием качественных показателей, что позволяет обеспечить КПД на уровне 55…60 %.
Таким образом, ТЭС характеризуются высокой сложностью тепловых схем, многообразием физико-технических процессов в элементах,
большим количеством расходно-термодинамических и технико-экономических параметров. Анализ процессов преобразования энергии
эффективности процессов производства элек-
с другими факторами
использованием
5
топлива в механическую работу, а также составление и расчет тепловых схем – сложная инженерная задача, для решения которой необходимо обладать базовыми знаниями в области теплоэнергетики.
Учебное пособие написано в соответствии с образовательной программой дисциплины «Общая энергетика» и может быть использовано
при изучении смежных курсов, таких как «Теплоэнергетика», «Технология
централизованного производства электроэнергии и теплоты»,
«Тепловые электрические станции».
При подготовке пособия использованы материалы [1–22].
6
1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Бо´ льшую часть электроэнергии (как в России, так и в мировой
энергетике) вырабатывают тепловые, атомные и гидроэлектростанции.
В настоящее время для получения электрической энергии используют следующие типы тепловых установок: конденсационные, теплофикационные, газотурбинные (ГТУ) и парогазовые (ПГУ).
По назначению тепловые электростанции (ТЭС) можно разделить
на две группы: конденсационные (КЭС), вырабатывающие
ющие потребителю только электроэнергию, и теплоэлектроцентрали
(ТЭЦ), вырабатывающие электроэнергию и теплоту с паром или горячей водой (рис. 1.1).
и отпуска-
По назначению
ГРЭС
ТЭЦ
Рис. 1.1. Классификация тепловых электрических станций
по типу и назначению
ТЭС
По типу установок
Газотурбинные
Парогазовые
Паротурбинные
Конденсационные
Теплофикационные
7
Крупные КЭС, обслуживающие потребителей значительного района страны, получили название государственных районных электростанций (ГРЭС).
Для обеспечения высокой надежности электроснабжения потребителей электростанции объединяются в энергетические системы. Диспетчерские управления энергосистем осуществляют оперативное руководство режимами работы электростанций, оптимизируя функционирование всех электростанций, линий электропередачи и др. Тепловые
электрические станции могут
работать и изолированно. Главным образом изолированные электростанции строятся в осваиваемых и отдаленных районах и обычно в дальнейшем объединяются с другими
вновь сооружаемыми электростанциями, после чего переходят в группу станций, работающих в системе (рис. 1.2).
По работе в энергосистеме
Рис. 1.2. Классификация ТЭС по работе в энергосистеме и по типу
По типу связи котел–турбина
связей
По типу связи основного теплотехнического оборудования станции
могут иметь блочную структуру (котел–турбина), которая больше характерна для ГРЭС и мощных ТЭЦ, или структуру с параллельными
связями (несколько котлов–общий паропровод–несколько турбин),
характерную для ТЭЦ без промежуточного перегрева пара (рис. 1.2 и
1.3). На некоторых ТЭС применяют дубль-блочную структуру, в
кото-
рой в состав энергоблока входят два котла и одна турбина.
Состав электростанций различного типа по установленной мощности зависит от наличия и размещения по территории страны гидроэнергетических и теплоэнергетических ресурсов, от технико-экономических показателей электростанций.
При строительстве и эксплуатации ТЭС необходимо учитывать некоторые особенности электростанций.
8
К
К К
К К К
Т
Т
Т Т
а б в
Рис. 1.3. Схемы технологической связи котлов и турбин:
а – блочная; б – дубль-блочная; в – с параллельными связями; К – котел,
Т – турбина
Так, например, конденсационные электростанции (КЭС) строят по
возможности ближе к местам, удобным для водоснабжения и добычи
топлива. Их выполняют из ряда блочных энергоблоков мощностью
от 200 до 1200 МВт, выдающих выработанную энергию в сети
110...750 кВ. Особенность агрегатов КЭС заключается в том, что они
недостаточно маневренны: подготовка к пуску, разворот, синхронизация и
набор нагрузки требуют от 3 до 6 ч. Поэтому для них предпочтителен режим работы с равномерной нагрузкой в пределах от номинальной до нагрузки, соответствующей техническому минимуму,
определяемому видом топлива и конструкцией агрегата.
В тех случаях, когда прилегающие к тепловым электростанциям
районы должны потреблять большие количества теплоты, целесообразнее прибегать к комбинированной
выработке теплоты и электро-
энергии, т. е. к теплоэлектроцентралям (ТЭЦ).
Таким образом, теплофикационные электростанции строят вблизи
потребителей тепла, при этом используется обычно привозное топливо. Работают эти электростанции наиболее экономично (коэффициент
использования тепла достигает 60... 70 %) при нагрузке, соответствующей тепловому потреблению и минимальному пропуску пара в часть
низкого давления турбин и
в конденсаторы. Единичная мощность агрегатов составляет 30...250 МВт. Станции с агрегатами до 60 МВт
включительно выполняются в тепломеханической части с параллельными связями по пару и воде, в электрической части – со сборными
шинами 6...10 кВ и выдачей значительной части мощности в местную
распределительную сеть. Станции с агрегатами 100...250 МВт выполняются блочного типа с
выдачей мощности в сети повышенного
напряжения.
9
2. ПАРОТУРБИННЫЕ УСТАНОВКИ
2.1. СХЕМЫ И ЦИКЛЫ ПТУ
На современных тепловых электростанциях большой мощности
превращение теплоты в работу происходит в циклах, использующих в
качестве основного рабочего тела водяной пар, производимый паровыми котлами, в топках которых сжигается органическое топливо:
уголь, мазут, газ и др. (рис. 2.1). По происхождению топлива можно
разделить на естественные, добытые в
ственные, полученные в итоге переработки природного топлива. По
сфере потребления топлива подразделяются на энергетические, используемые при сжигании для выработки электроэнергии и теплоты, и
технологические, которые идут на переработку для получения необходимых промышленных продуктов.
Энергетическое
органическое топливо
природных условиях, и искус-
Твердое Жидкое Газообразное
Каменный уголь
Бурый уголь
Горючие сланцы
Торф
Мазут
Водоугольная суспензия
(ВУС)
Композитные
топлива
Природный газ
Искусственные газы
Доменный газ
Коксовы й газ
Рис. 2.1. Виды органического топлива
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]