Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология централизованного производства электроэнергии и теплоты. Тепловая экономичность паротурбинных энергоблоков. Учебное пособие
.pdf
быстроходные молотковые (ММ) – частота вращения
д
590…980 об/мин;
среднеходные валковые мельницы (СМ) – от 40 до 78 об/мин;
мельницы-вентиляторы (MB) – 590…1470 об/мин.
Углеразмольные мельницы
По способу измельчения
топлива
Раздавливание
Истирание
Рис. 3.1. Классификация углеразмольных мельниц
1 – ленточный транспортер первого подъема; 2 – подвесной
электромагнит; 3 – магнитный шкив; 4 – вибрационный
грохот; 5 – молотковая дробилка; 6 – течка дробилки; 7 – ленточный транспортер второго подъема; 8 – щепоуловитель;
9 – бункер сырого угля
По частоте вращения
Удар
Рис. 3.2. Тракт топливоподачи:
по
вижной части
Тихоходные
Среднеходные
Быстроходные
31
Шаровые барабанные мельницы применяются для размола антра-
Z
Z
цитов и каменных углей, требующих для своего сжигания очень тонкой пыли. Размол топлива в мельнице производится стальными шарами диаметром 30...60 мм, которые поднимаются при вращении
мельницы, падают и размалывают уголь, превращая его в пыль любой тонкости помола.
Молотковые мельницы и среднеходные мельницы
применяют для
размола бурых и каменных углей с относительно высоким выходом
летучих, мельницы-вентиляторы – для размола мягких бурых углей.
Молотковая мельница
состоит из стального корпуса и ротора
с шарнирно укрепленными на нем билами. Уголь, попадая на быстровращающиеся била, размалывается
и увлекается из корпуса потоком
воздуха.
В среднеходных валковых мельницах измельчение топлива происходит по принципу раздавливания кусков угля на вращающемся
размольном столе коническими валками.
В мельницах-вентиляторах подсушка топлива выполняется двухступенчатой: до мельницы в специальном сушильном устройстве
(шахте) и в самой мельнице. Размол угля происходит в результате
ударного действия
массивных лопастей крыльчатки, при вращении
которой создается давление, достаточное для преодоления сопротивления от мельницы до топки.
Для пылеугольных парогенераторов в основном применяются индивидуальные системы пылеприготовления: замкнутые схемы с прямым вдуванием пыли, полуразомкнутые схемы с промежуточным
бункером пыли.
В системах с пылевым бункером производительность мельниц
(т/ч) выбирается
по формуле с учетом связей системы отдельных па-
рогенераторов по пыли:
kZ B
BZ
р
зК
, (3.2)
М
k
где
– коэффициент запаса (для ШБМ принимается равным 1,1; для
з
установок с ММ и МВС, при двух мельницах – 1,35; при трех – 1,2;
при четырех – 1,1);
топлива на парогенератор при номинальной нагрузке, т/ч;
– число установленных котлов; B – расход
К
– число
М
мельниц.
32
Расход электроэнергии на топливоприготовление, кВт:
где
ψ = 27 (кВт ч)/т при сжигании бурых углей; ТПψ = 30 (кВт ч)/т
ТП
3, 6ψNВ
ТП ТП р
, (3.3)
при сжигании каменных углей.
Жидкое топливо
В качестве жидкого топлива на ТЭС используется мазут. Его используют и как основное, и как резервное топливо, когда электростанция работает на газе, и как растопочное для станций, работающих на
твердом топливе.
Мазутное хозяйство включает в себя систему мазутопроводов, паро- и конденсатопроводов, насосные станции, приемно-разгрузочные
устройства, емкости для
слива и хранения, очистные сооружения.
При сжигании высоковязкого мазута требуется предварительный
разогрев мазута в цистернах до 60…70 °С. Подогрев мазута в резервуарах производится циркуляционным способом, который обеспечивает
интенсивное перемешивание мазута и выравнивание температуры
в баке, что способствует выпариванию влаги [1]. Для подачи мазута
в котельную поблизости от мазутохранилища сооружается насосная
станция.
Газообразное топливо
Наиболее простым является топливное хозяйство, работающее на
газовом топливе. На территории электростанции не предусматривают
газохранилища. Газ поступает на станцию от магистрального газопровода или от газораспределительной станции. Для снижения давления
до необходимого по условиям работы горелок котлов устанавливается
газораспредительный пункт (ГРП). Обычно ГРП размещается в отдельном здании, его производительность рассчитывается
на макси-
мальный расход газа всеми котлами ТЭС.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ
Основными потребителями воды на электростанциях являются
конденсаторы турбин (93...96 %), где циркуляционная вода используется для конденсации отработавшего пара и поддержания вакуума.
Чем глубже вакуум, тем меньше расход топлива, но дороже ЧНД
33
турбины, конденсатор и система водоснабжения. С увеличением вакуума возрастают выходные потери турбины, из-за чего прирост мощности и КПД установки замедляются.
Источниками воды могут быть реки, озера, моря и артезианские
скважины, в России – в основном реки. Выбор источника и системы
водоснабжения в значительной степени определяется соотношением
между требуемым количеством
воды в различные периоды года и ми-
нимальным расходом воды в реке в это же время.
Различают основные системы технического водоснабжения: прямоточную и оборотную.
Прямоточная система обеспечивает электростанцию водой непо-
средственно из реки со сбросом использованной воды обратно в реку
ниже водозабора. Такая система обычно обеспечивает наиболее низкую температуру воды и наиболее глубокий вакуум в конденсаторах
при относительно недорогих гидротехнических сооружениях.
Оборотная система применяется, когда дебит источника недоста-
точен для прямоточной системы или когда последняя неэкономична
вследствие большой высоты подачи воды или большого удаления ТЭС
от источника. Оборотная система имеет искусственные охладительные
устройства: пруды-охладители или градирни. В них происходит охлаждение циркуляционной воды, нагретой в конденсаторах турбин. Оборотная вода охлаждается в
основном под влиянием переноса теплоты
от воды к воздуху при ее частичном испарении. Пруды (водохранилища) могут быть созданы на реках (на водотоке) и в суходолах (наливные водохранилища).
На подавляющем большинстве ТЭЦ в качестве охладительных
устройств могут применяться градирни, отличающиеся большой компактностью. Они не требуют источника воды в виде
реки или озера
вблизи электростанции.
В зависимости от способа перемещения воздуха градирни подразделяются на башенные, вентиляторные и открытые. В башенных
градирнях тяга для движения воздуха создается высотой вытяжной
башни, в вентиляторных – напором вентилятора, а в открытых – естественным перемещением воздуха [2].
По способу образования поверхности охлаждения градирни подразделяются на
пленочные и капельные. В пленочных градирнях оросительное устройство выполняется в виде деревянных дощатых или
асбоцементных щитов, устанавливаемых в несколько ярусов верти-
34
кально или с небольшим наклоном. В капельных градирнях оросите-
R
N
лем служат деревянные горизонтальные планки (бруски) треугольного
или прямоугольного сечения, располагаемые в несколько рядов по высоте коридорно, шахматно или каскадно.
Основной показатель работы конденсатора – кратность охлаждения,
равная отношению расхода охлаждающей конденсатор воды
к пропуску пара в конденсатор
()D
К
mD
охл
:
G
Ц
. (3.4)
К
()G
Ц
Экономически наивыгоднейшая кратность охлаждения
m
охл
обыч-
но составляет 40…60. Кратность охлаждения зависит от времени года:
зимой она приблизительно вдвое меньше, чем летом. Для прудов-
m
охладителей принимается
m
= 30…40; для оборотных систем с вентиляторными градирнями
охл
m
= 15…20.
охл
= 40…50; для испарительной градирни
охл
Расход электроэнергии на вентиляторы «сухой» градирни, кВт:
где
цию;
где
3, 6 (1 )
ВН 0 ВН охл ВЗ
α
– относительный расход пара из отбора турбины на регенера-
R
= 0,023 кВт ч/т охлаждающего воздуха;
ВН
m
G
– расход воздуха через «сухую» градирню.
ВЗ
Dmm
GG
ВЗ ВЗ
ВЗ
GDm
ЦВ К охл
34,
, (3.5)
(3.6)
НАСОСЫ
Насосы тепловых электростанций, как и другие типы машин, служащие для перемещения среды и сообщения ей энергии, характеризуются следующими параметрами: объемной производительностью
(подачей), давлением на стороне нагнетания, плотностью перемещаемой среды.
35
Питательные насосы являются важнейшими из вспомогательных
р
машин паротурбинной электростанции, их рассчитывают на подачу
питательной воды при максимальной мощной ТЭС с запасом. На блоках с давлением 13 МПа мощностью до 210 МВт в качестве привода
питательного насоса применяют электродвигатели, на энергоблоках
300 МВт и выше – турбопривод.
Расход электроэнергии на питательные насосы, кВт:
где
насоса,
0,14 ηN р D
ПН 00 ПН
– начальное давление пара, бар; ПНη – КПД питательного
0
η
= 0,82...0,85.
ПН
, (3.7)
Конденсатные насосы создают давление, необходимое для подачи
конденсата через ПНД в деаэратор, и устанавливаются после конденсатора. Производительность конденсатных насосов определяется максимальным расходом конденсата турбины по условиям летнего периода, для теплофикационных турбин – по конденсационному режиму
с выключенными теплофикационными отборами при работе с максимальной электрической нагрузкой.
Циркуляционные насосы
обеспечивают подачу охлаждающей воды
в конденсатор, необходимой для отвода теплоты от отработавшего пара в турбине. Отвод теплоты в конденсатор производится при постоянном давлении, а следовательно, и температуре.
Расход электроэнергии на циркуляционные, конденсатные насосы,
кВт:
где
NDm
ЦН 0 ЦН охл КД
= 0,14 кВт ч/т воды;
ЦН
3, 6(1 ) ( )
R
= 0,4 кВт ч/т конденсата.
КД
, (3.8)
Сетевая установка включает сетевые подогреватели (бойлеры) для
подогрева сетевой воды, поступающей в систему теплоснабжения, сетевые насосы (см. рис. 2.11).
Расход электроэнергии на насосы сетевой установки, кВт:
3, 6ψND
ψ – удельный расход электроэнергии; СУψ = 10...11 (кВт ч)/т;
где
СУ
– относительный расход пара из отборов турбины на сетевые подо-
СУ СУ 0
, (3.9)
греватели.
36
ПОКАЗАТЕЛИ ТЕПЛОВОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ
N
Тепловая экономичность электростанций характеризуется значениями КПД, удельных расходов теплоты и условного топлива на производство электроэнергии и тепла. В энергетической установке имеются
потери теплоты в паровом котле, турбине, генераторе, теплообменных
устройствах, паропроводах и др. Эти потери учитываются при определении КПД станции [1].
Расход электроэнергии на собственные нужды зависит от вида
топлива, от системы пылеприготовления и технического водоснабжения,
а также от режима работы оборудования.
Суммарный расход электроэнергии, кВт:
NNNNNNN
CНТДТПЦНПНВНСУ
. (3.10)
Коэффициент затрат электроэнергии на собственные нужды
N
СН
где
kN
CH
– электрическая мощность энергоблока, кВт.
Г
(3.11)
,
Г
КПД собственных нужд
η ()1NN N k
СН Γ СН Γ СН
. (3.12)
Показатели тепловой экономичности КЭС
КПД по отпуску электроэнергии:
В – расход топлива на котел, кг/с; Q
где
топлива, кДж/кг;
η ()ηη η η
NN BQ
N
η
– КПД транспорта тепла, ΤΡη = 0,98...0,99; Кη –
ΤΡ
СН К ΤΡ СН ΤΓ
– низшая теплота сгорания
, (3.13)
КПД парового котла, рассчитывается через тепловой баланс котельного агрегата, для укрупненных расчетов можно принимать [11]:
при работе котла на газе
при работе на мазуте
К
для угольных паровых котлов
0,93...0, 94
К
0,94...0, 95
К
;
;
0,89...92
;
37
η – КПД турбогенераторной установки по производству электро-
N
N
ΤΓ
энергии,
Q
– теплота, расходуемая на выработку электроэнергии, кВт.
Э
η
Q
; (3.14)
Э
Для оценки эффективности работы энергетических установок
ТЭС, использующих различные топлива, применяется понятие
ное топливо
, низшая теплота сгорания которого равна 29,33 МДж/кг
(7000 ккал/кг).
Удельный расход условного топлива на отпускаемую электроэнер-
гию, кг. у. т/(кВт
ч):
3600 (29330η )0,123η
b
NN
. (3.15)
Показатели тепловой экономичности ТЭЦ
КПД по отпуску электроэнергии:
η () ηη η η
NN BQ
N
⎛⎞
⎜⎟
СН К ΤΡ СН ΤΓ
⎝⎠
где
η – КПД сетевой установки, СУη = 0,97...0,98;
СУ
Q
ηη
КСУ
, (3.16)
Q
– тепло, от-
пускаемое потребителям тепла, кВт.
КПД по отпуску тепла:
ηηηη
КΤΡСУ
Q
. (3.17)
Расход топлива на ТЭЦ разделяют между выработанной электро-
энергией и теплотой.
Удельный расход условного топлива, кг. у. т/(кВт
ч):
на отпускаемую электроэнергию
услов-
0,123 η ;
b
NN
(3.18)
на отпускаемое тепло
0,123 η ;
b
QQ
(3.19)
на отпуск 1 Гкал тепла
143 η
b
QQ
38
. (3.20)
E
E
4. ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Различные виды энергии и формы ее проявления имеют неодинаковую ценность с точки зрения возможности их практического использования. Так, тепловой поток имеет тем меньшую практическую ценность,
чем меньше разница между температурой источника тепла и температурой окружающей среды. Окружающая среда могла бы давать неограниченное количество теплоты, но качество, определяемое
пригодностью этой теплоты, равно нулю. Поэтому при расчете практической пригодности состояние термодинамического равновесия вещества
с окружающей средой может служить нулевым уровнем.
возможная работа системы от начального ее состояния до полного равновесия с окружающей средой получила название
эксергии [20].
В теплоэнергетических установках, где происходит преобразование
химической энергии топлива в теплоту, а затем – в механическую
и электрическую энергию, достаточно использовать три вида эксергии:
химическую, техническую, эксергию теплоты. При этом
эксергию топлива,
определяемую через изобарно-изотермный потенциал Гиббса, можно находить по таблицам или приближенным формулам. В ряде случаев ее можно принимать равной низшей теплотворной
Q
способности топлива
.
Эксергия теплоты определяется по известной формуле
Т
кон
Т T
Q
∫
нач
T
Т
, (4.1)
dQ
или приближенно
практической
Максимально
химическую
⎛⎞
T
1
⎜⎟
Q
⎜⎟
⎝⎠
39
Q
T
, (4.2)
ср
где
j
s
Е
T – среднетермодинамическая температура охлаждаемого тела от
ср
Т
нач
до
Т
кон
T
;
– абсолютная температура окружающей среды; Q –
количество переданной теплоты.
Техническая эксергия, представляющая собой максимально воз-
можную техническую работу системы, состоящей из рабочего тела
в потоке и окружающей среды, определяется по формуле
е hhТ SS l
10 010 техх
max
, (4.3)
где h и S – энтальпия и энтропия тела в начальном (1) и равновесном
(0) с окружающей средой состоянии.
Потери эксергии от необратимости различных реальных процессов
всегда могут быть рассчитаны по величине приращения энтропии системы
сист
∑
s
при обязательном включении в систему всех
участвующих в процессе непосредственно или косвенно рабочих тел
теплоносителей и окружающую среду.
Знание потерь эксергии в элементах установки позволяет оценить
совершенство каждого ее агрегата или аппарата с помощью соответствующего эксергетического КПД
. Для аппаратов, где не проис-
ех
ходит преобразования теплоты в работу, под эксергетическим КПД
понимают отношение суммы выходящей из него эксергии к сумме
входящей:
ТА
∑∑
ех вых вх
.ЕЕ
(4.4)
Для агрегатов, где происходит такое превращение энергии,
ех изр
∑
(4.5)
,L Е
где L – полученная в агрегате механическая или электрическая энер-
гия;
∑
– израсходованная эксергия. Эта величина в случае даль-
Е
изр
нейшего использования эксергии выходящего потока определяется как
разность между
∑
вх
Если полезной продукцией является не только работа
лота Q, химическая энергия
Е
и
∑
.
вых
Е и т. п., формула приобретает вид
хим
40
L, но и теп-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]