Din nefericire, tranziția la construcția de CHPP-uri cu ciclu combinat (CCGT CHPPs) în locul turbinelor cu abur a dus la și mai multe scădere bruscă termoficare în producția totală de energie. Aceasta, la rândul său, duce la o creștere a intensității energetice a PIB-ului și o scădere a competitivității produselor autohtone, precum și la o creștere a costului locuințelor și serviciilor comunale.

¦ randament ridicat de producere a energiei electrice la CCE CCGT conform ciclului de condensare pana la 60%;

¦ Dificultăți în localizarea CET CCGT în condiții de dezvoltare urbană densă, precum și creșterea alimentării cu combustibil a orașelor;

¦ Conform tradiției consacrate, CET CCGT sunt echipate, precum și stațiile cu turbine cu abur, cu turbine de cogenerare de tip T.

Construcția unei centrale de cogenerare cu turbine de tip P din anii 1990. secolul trecut, practic a fost întreruptă. În vremurile pre-perestroika, întreprinderile industriale reprezentau aproximativ 60% din încărcătura termică din orașe. Nevoia lor de căldură pentru implementarea proceselor tehnologice în cursul anului a fost destul de stabilă. În orele de vârf de dimineață și de seară în consumul de energie urbană, vârfurile de alimentare au fost atenuate prin introducerea unor regimuri adecvate de limitare a furnizării de energie electrică a întreprinderilor industriale. Instalarea turbinelor de tip P la CET a fost justificată din punct de vedere economic datorită costului mai mic și a utilizării mai eficiente a resurselor energetice în comparație cu turbinele de tip T.

Ultimii 20 de ani din cauza unui declin brusc productie industriala modul de alimentare cu energie a orașelor s-a schimbat semnificativ. În prezent, CET-urile orașului funcționează conform programului de încălzire, în care sarcina termică de vară este de doar 15-20% valoare calculată. Programul zilnic de consum de energie electrică a devenit mai neuniform datorită includerii sarcinii electrice de către populație în orele de seară, care este asociată cu o creștere masivă a furnizării de energie electrică a populației. aparate electrocasnice. În plus, egalizarea programului de consum de energie prin introducerea de restricții corespunzătoare asupra consumatorilor industriali din cauza ponderii lor mici în consumul total de energie s-a dovedit a fi imposibilă. Singurul nu foarte mod eficient Solutia problemei a fost reducerea maximului seara datorita introducerii tarifelor reduse pe timp de noapte.

Prin urmare, în instalațiile de cogenerare cu turbine cu abur cu turbine de tip P, unde generarea de energie termică și electrică este strict interconectată, utilizarea unor astfel de turbine s-a dovedit a fi neprofitabilă. Turbinele cu contrapresiune sunt acum produse doar la putere redusă pentru a îmbunătăți eficiența cazanelor urbane cu abur prin trecerea lor în modul de cogenerare.

O astfel de abordare stabilită a fost păstrată și la construcția CET CCGT. În același timp, nu există o relație rigidă între furnizarea de căldură și energie electrică în ciclul combinat. La aceste statii cu turbine de tip P, acoperirea sarcinii electrice maxime seara poate fi realizata prin cresterea temporara a ofertei de energie electrica in ciclul turbinei cu gaz. O scădere pe termen scurt a alimentării cu căldură a sistemului de alimentare cu căldură nu afectează calitatea încălzirii datorită capacității de stocare a căldurii a clădirilor și a rețelei de încălzire.

Schema schematică a CCGT CHPP cu turbine de contrapresiune include două turbine cu gaz, un cazan de căldură reziduală, o turbină de tip P și un cazan de vârf (Fig. 2). Cazanul de vârf, care poate fi instalat în afara amplasamentului CCGT, nu este prezentat în diagramă.

Din fig. 2, se poate observa că CCGT CHPP este alcătuită dintr-o centrală cu turbină cu gaz formată dintr-un compresor 1, o cameră de ardere 2 și o turbină cu gaz 3. schimbătoare de căldură în care apa este încălzită, aburul este separat în tamburi de scăzut. 7 și presiunea înaltă 8, este trimisă la unitatea de turbină cu abur (STU) 11. Mai mult, aburul saturat presiune scăzută intră în compartimentul intermediar al PTU, iar aburul de înaltă presiune este preîncălzit în cazanul de căldură reziduală și trimis la șeful PTU.Aburul care iese din PTU este condensat în schimbătorul de căldură cu apă de încălzire 12 și este trimis către încălzitorul de gaz condens 14 de către pompele de condens 13 și apoi trimis la dezaeratorul 9 și de la acesta în KU.

Cu o sarcină termică care nu o depășește pe cea de bază, stația funcționează complet conform programului de încălzire (ATES=1). Dacă sarcina termică depășește sarcina de bază, cazanul de vârf este pornit. Cantitatea necesară de energie electrică provine din surse externe de generare prin rețelele electrice ale orașului.

Cu toate acestea, sunt posibile situații când cererea de energie electrică depășește volumul furnizării acesteia din surse externe: în zilele geroase cu creșterea consumului de energie electrică la aparatele de încălzire casnice; în caz de accidente la instalaţiile de generare şi în reţelele electrice. În astfel de situații, capacitatea turbinelor cu gaz în abordarea tradițională este strâns legată de performanța cazanului de căldură reziduală, care la rândul său este dictată de nevoia de energie termică în conformitate cu programul de încălzire și poate să nu fie suficientă pentru a îndeplini cererea crescută de energie electrică.

Pentru a acoperi penuria de energie electrică care a apărut, turbina cu gaz trece parțial la evacuarea produselor de ardere reziduale, pe lângă cazanul de căldură reziduală, direct în atmosferă. Astfel, CCGT CHPP este transferat temporar într-un regim mixt - cu ciclu combinat și cicluri cu turbină cu gaz.

Se știe că instalațiile cu turbine cu gaz au o manevrabilitate ridicată (rata de câștig și pierdere a puterii electrice). Prin urmare, chiar și în ora sovietică ele trebuiau folosite, împreună cu stațiile de pompare-stocare, pentru a netezi regimul de alimentare cu energie.

În plus, trebuie menționat că puterea dezvoltată de aceștia crește odată cu scăderea temperaturii exterioare și este la temperaturi scăzuteîn perioada cea mai rece a anului se observă consumul maxim de energie. Acest lucru este prezentat în tabel.

Când puterea atinge mai mult de 60% din valoarea calculată, emisiile de gaze nocive NOx și CO sunt minime (Fig. 3).

În perioada de neîncălzire, pentru a preveni o scădere a puterii turbinelor cu gaz cu peste 40%, una dintre ele este oprită.

Creșterea eficienței energetice a CHPP poate fi realizată prin furnizarea centralizată de refrigerare a microdistrictelor urbane. În situații de urgență la CET CCGT, este recomandabil să se construiască turbine cu gaz de putere mică în clădiri separate.

În zonele cu dezvoltare urbană densă a orașelor mari, la reconstrucția CET existente cu turbine cu abur epuizate, este recomandabil să se creeze pe baza acestora o CCE CCGT cu turbine de tip R. Ca urmare, suprafețe semnificative ocupate de sistemul de răcire (turnuri de răcire). , etc.) sunt eliberate, care pot fi folosite în alte scopuri.

Comparația dintre CCGT CHP cu turbine cu contrapresiune (tip P) și CCGT CHP cu turbine de extracție a condensului (tip T) ne permite să realizăm următoarele concluzii.

  • 1. În ambele cazuri, randamentul combustibilului depinde de ponderea producției de energie electrică pe baza consumului de căldură în volumul total de generare.
  • 2. În CET CCGT cu turbine de tip T, pierderile de căldură în circuitul de răcire cu condens apar pe tot parcursul anului; cele mai mari pierderi în perioada de vara când cantitatea de consum de căldură este limitată doar la alimentarea cu apă caldă.
  • 3. În CET CCGT cu turbine de tip R, randamentul centralei scade doar pentru o perioadă limitată de timp, când este necesară acoperirea penuriei de alimentare cu energie electrică.
  • 4. Caracteristicile de manevră (viteze de încărcare și descărcare) ale turbinelor cu gaz sunt de multe ori mai mari decât cele ale turbinelor cu abur.

Astfel, pentru condițiile de construcție a stațiilor în centre orase mari CET CCGT cu turbine de contrapresiune (tip P) depășesc centralele de cogenerare cu ciclu combinat cu turbine de extracție a condensului (tip T) în toate privințele. Acestea necesită o suprafață mult mai mică pentru a se găzdui, sunt mai economice din punct de vedere al consumului de combustibil și impactul lor asupra mediului este, de asemenea, mai mic.

Cu toate acestea, pentru aceasta este necesar să se facă modificări corespunzătoare în cadrul de reglementare pentru proiectarea centralelor cu ciclu combinat.

Practică anii recenti arată că investitorii care construiesc centrale CCGT în extravilan și în teritorii destul de libere acordă prioritate producției de energie electrică, iar furnizarea de căldură este considerată de aceștia ca o activitate secundară. Acest lucru se explică prin faptul că eficiența stațiilor, chiar și în modul de condensare, poate ajunge la 60%, iar construcția rețelei de încălzire necesită costuri suplimentare și numeroase acorduri cu diferite structuri. Ca rezultat, coeficientul de alimentare cu energie termică al CHPP poate fi mai mic de 0,3.

Prin urmare, la proiectarea unei CET CCGT, nu este recomandabil ca fiecare centrală individuală să includă în soluția tehnică valoarea optimă a ATES. Sarcina este de a găsi cota optimă de termoficare în sistemul de alimentare cu căldură a întregului oraș.

Acum a devenit din nou relevant conceptul de construire a centralelor termice puternice în locurile unde se extrage combustibil, departe de marile orașe, dezvoltat în epoca sovietică. Acest lucru este dictat atât de creșterea ponderii utilizării combustibililor locali în complexul de combustibil și energie al regiunilor, cât și de crearea de noi proiecte de conducte termice (pozarea aerului) cu o scădere aproape neglijabilă a potențialului de temperatură în timpul transportului. a lichidului de răcire.

Astfel de centrale termice pot fi create atât pe baza unui ciclu de turbină cu abur cu ardere directă a combustibilului local, cât și pe baza unui ciclu combinat cu utilizarea gazului produs la generatoarele de gaz.


La centralele termice(CHP) includ centralele electrice care generează și furnizează consumatorilor nu numai energie electrică, ci și energie termală. În acest caz, aburul de la extracțiile intermediare din turbină, parțial deja utilizat în primele etape de expansiune a turbinei pentru generarea de energie electrică, precum și apa caldă cu o temperatură de 100-150 ° C, încălzită cu aburul prelevat din turbină, servesc drept căldură. transportatorii. Aburul dintr-un cazan cu abur intră în turbină printr-o conductă de abur, unde se extinde la presiunea din condensator și energia sa potențială este transformată în lucru mecanic de rotație a rotorului turbinei și a rotorului generatorului conectat la acesta. O parte din abur după mai multe etape de expansiune este preluată din turbină și trimisă prin conducta de abur către consumatorul de abur. Locul de extracție a aburului și, prin urmare, parametrii acestuia, sunt stabilite ținând cont de cerințele consumatorului. Întrucât căldura de la CHP este cheltuită pentru producerea de energie electrică și termică, eficiența CHP pentru producerea și furnizarea de energie electrică și producția și furnizarea de căldură diferă.

Instalații cu turbine cu gaz(GTP) constă din trei elemente principale: un compresor de aer, o cameră de ardere și o turbină cu gaz. Aerul din atmosferă intră în compresor, antrenat de motorul de pornire, și este comprimat. Apoi, sub presiune, este alimentat în camera de ardere, unde combustibilul lichid sau gazos este alimentat simultan de o pompă de combustibil. Pentru a reduce temperatura gazului la un nivel acceptabil (750-770°C), în camera de ardere este alimentat de 3,5-4,5 ori mai mult aer decât este necesar pentru arderea combustibilului. În camera de ardere, acesta este împărțit în două fluxuri: un flux intră în tubul de flacără și asigură arderea completă a combustibilului, iar al doilea curge în jurul tubului de flacără din exterior și, amestecându-se cu produsele de ardere, scade temperatura acestora. După camera de ardere, gazele intră în turbina cu gaz, care se află pe același arbore cu compresorul și generatorul. Acolo, ele se extind (la presiunea atmosferică), lucrează prin rotirea arborelui turbinei și apoi sunt ejectate prin coș. Puterea unei turbine cu gaz este mult mai mică decât puterea unei turbine cu abur și în prezent randamentul este de aproximativ 30%.

Plante cu ciclu combinat(CCP) sunt o combinație de instalații cu turbine cu abur (STU) și turbine cu gaz (GTU). O astfel de combinație face posibilă reducerea pierderilor de căldură reziduală ale turbinelor cu gaz sau a căldurii gazelor de eșapament ale cazanelor cu abur, ceea ce asigură o creștere a eficienței în comparație cu STP-urile și GTP-urile luate separat. În plus, cu o astfel de combinație, se obțin o serie de avantaje de proiectare, ceea ce duce la o reducere a costului instalației. Două tipuri de CCGT sunt utilizate pe scară largă: cele cu cazane de înaltă presiune și cele cu evacuarea gazelor de eșapament ale turbinei în camera de ardere a unui cazan convențional. Cazanul de înaltă presiune funcționează cu gaz sau combustibil lichid purificat. Gazele de ardere care ies din centrala cu temperatura si suprapresiune ridicata sunt directionate catre turbina cu gaz, pe acelasi arbore cu care se afla un compresor si un generator. Compresorul pompează aer în camera de ardere a cazanului. Aburul de la cazanul de înaltă presiune este direcționat către turbina de condensare, care are un generator pe același arbore. Aburul evacuat în turbină trece în condensator și, după condens, este pompat înapoi în cazan de către o pompă. Gazele de evacuare ale turbinei sunt alimentate la economizor pentru a încălzi apa de alimentare a cazanului. Într-o astfel de schemă, un aspirator de fum nu este necesar pentru a elimina gazele de ardere ale unui cazan de înaltă presiune, compresorul îndeplinește funcția unei pompe de explozie. Eficiența instalației în ansamblu ajunge la 42-43%. Într-o altă schemă a instalației cu ciclu combinat, se utilizează căldura gazelor de eșapament ale turbinei din cazan. Posibilitatea de evacuare a gazelor de eșapament din turbină în camera de ardere a cazanului se bazează pe faptul că în camera de ardere a turbinei cu gaz combustibilul (gazul) este ars cu un exces mare de aer și conținutul de oxigen din evacuare. gazele (16-18%) sunt suficiente pentru a arde cea mai mare parte a combustibilului.



29. CNE: dispozitiv, tipuri de reactoare, parametri, caracteristici de funcționare.

Centralele nucleare sunt centrale termice, deoarece în dispozitivul lor există emițători de căldură, un lichid de răcire și un generator electric. curent - turbină.

Centralele nucleare pot fi în condensare, centrale termice (ATES), stații nucleare de alimentare cu căldură (AST).

Reactoarele nucleare sunt clasificate după mai multe criterii:

1. în funcție de nivelul energiei neutronilor:

Pe neutroni termici

Pe neutroni rapizi

2. după tipul de moderator de neutroni: apă, apă grea, grafit.

3. după tipul de lichid de răcire: apă, apă grea, gaz, metal lichid

4. după numărul de circuite: unul, două, trei circuite

În reactoarele moderne pentru fisiunea nucleelor ​​combustibilului original, se folosesc în principal neutroni termici. Toate au, în primul rând, așa-zisul miez, în care este încărcat combustibil nuclear care conține uraniu 235 moderator(de obicei grafit sau apă). Pentru a reduce scurgerea de neutroni din miez, acesta din urmă este înconjurat reflector , de obicei din același material ca și moderatorul.

În spatele reflectorului este plasat exteriorul reactorului protectia betonului din radiațiile radioactive. Încărcarea reactorului cu combustibil nuclear îl depășește de obicei considerabil pe cel critic. Pentru a menține continuu reactorul într-o stare critică pe măsură ce combustibilul se arde, se introduce în miez un absorbant puternic de neutroni sub formă de tije de carbamidă de bor. Astfel de tije numit guvernând sau compensatorie. În timpul fisiunii nucleare, un numar mare de căldura care se îndepărtează lichid de răcireîn schimbătorul de căldură generator de aburi, unde se transformă într-un fluid de lucru - abur. Intră aburul turbinăși își rotește rotorul, al cărui arbore este conectat la arbore generator. Intră aburul evacuat în turbină condensator, după care apa condensată merge din nou la schimbătorul de căldură, iar ciclul se repetă.

ciclu combinat se numesc centrale electrice (PSU), în care căldura gazelor de eșapament ale turbinei cu gaz este utilizată direct sau indirect pentru a genera energie electrică în ciclul turbinei cu abur.

Pe fig. 4.10 prezintă o diagramă schematică a celei mai simple centrale cu ciclu combinat, așa-numitul tip de utilizare. Gazele care ies din turbina cu gaz sunt introduse în cazan de căldură reziduală- un schimbător de căldură de tip contracurent, în care, datorită căldurii gazelor fierbinți, se obține abur de parametri înalți, care este direcționat către o turbină cu abur.

Figura 4.10. Schema schematică a celei mai simple centrale cu ciclu combinat

Cazanul de căldură reziduală este un arbore dreptunghiular, în care sunt amplasate suprafețe de încălzire, formate din țevi cu nervuri, în interiorul cărora este alimentat fluidul de lucru instalație cu turbine cu abur(apă sau abur). În cel mai simplu caz, suprafețele de încălzire ale cazanului de căldură reziduală constau din trei elemente: economizor 3, evaporator 2 și supraîncălzitor 1. Elementul central este evaporatorul, constând dintr-un tambur 4 (un cilindru lung pe jumătate umplut cu apă), mai multe coborâtoare 7 și țevi verticale instalate destul de dens ale evaporatorului 8 însuși. Evaporatorul funcționează pe principiul convecției naturale. Conductele evaporatorului sunt situate în zona cu temperaturi mai ridicate decât coborâtoarele. Prin urmare, în ele, apa se încălzește, se evaporă parțial și, prin urmare, devine mai ușoară și se ridică în tambur. Spațiul eliberat este umplut cu apă mai rece prin conductele de scurgere din tambur. Aburul saturat este colectat în partea superioară a tamburului și trimis la conductele supraîncălzitorului 1. Debitul de abur din tamburul 4 este compensat de alimentarea cu apă de la economizorul 3. În acest caz, apa care intra, înainte de complet se evaporă, va trece în mod repetat prin conductele de evaporare. Prin urmare, se numește cazanul de căldură reziduală descris cazan cu circulatie naturala.

În economizor, apa de alimentare care intră este încălzită aproape până la punctul de fierbere. Din tambur, aburul saturat uscat intră în supraîncălzitor, unde este supraîncălzit peste temperatura de saturație. Temperatura aburului supraîncălzit rezultat t 0 este întotdeauna, desigur, mai mică decât temperatura gazelor q G provenind de la turbina cu gaz (de obicei 25 - 30 °C).

În schema cazanului de căldură reziduală din fig. 4.10 arată modificarea temperaturilor gazelor și fluidului de lucru pe măsură ce se deplasează unul spre celălalt. Temperatura gazelor scade treptat de la valoarea q Г la intrare la valoarea q ux a temperaturii gazelor de evacuare. se deplasează spre Apa de alimentare își ridică temperatura în economizor până la punctul de fierbere(punct dar). La această temperatură (pe punctul de a fierbe), apa intră în evaporator. Se evaporă apa. În același timp, temperatura sa nu se modifică (proces A - b). La punctul b fluidul de lucru este sub forma unui uscat abur saturat. În plus, în supraîncălzitor, acesta se supraîncălzi până la o valoare t 0 .

Aburul format la ieșirea supraîncălzitorului este trimis la turbina cu abur, unde, extinzându-se, funcționează. Din turbină, aburul evacuat intră în condensator, se condensează și cu ajutorul unei pompe de alimentare 6 , care mărește presiunea apei de alimentare, este trimis înapoi la cazanul de căldură reziduală.

Astfel, diferența fundamentală dintre o centrală electrică cu abur (SPU) a unui CCGT și un CCP convențional al unei centrale termice este doar că combustibilul nu este ars în cazanul de căldură reziduală și căldura necesară pentru funcționarea CCGT CCGT. este preluat din gazele de evacuare ale turbinei cu gaz. Forma generală Cazanul de căldură reziduală este prezentat în Figura 4.11.

Figura 4.11. Vedere generală a cazanului de căldură reziduală

Centrala electrică cu CCGT este prezentată în fig. 4.12, care arată un TPP cu trei unități de putere. Fiecare unitate de putere este formată din două turbine cu gaz adiacente 4 tip V94.2 Siemens, fiecare dintre ele având propriile gaze de evacuare temperatura ridicata trimite la cazanul său de căldură reziduală 8 . Aburul generat de aceste cazane este trimis la o turbină cu abur 10 cu generator electric 9 și un condensator situat în camera de condensare de sub turbină. Fiecare astfel de unitate de putere are o capacitate totală de 450 MW (fiecare turbină cu gaz și turbină cu abur are o capacitate de aproximativ 150 MW). Intre difuzorul de iesire 5 și cazan de căldură reziduală 8 instalat coș de ocolire (bypass) 12 si poarta etansa la gaz 6 .

Figura 4.12. Centrală electrică cu CCGT

Principalele avantaje ale PGU.

1. Centrala cu ciclu combinat este în prezent cel mai economic motor folosit pentru a genera energie electrică.

2. Uzina cu ciclu combinat este cel mai ecologic motor. În primul rând, acest lucru se datorează eficienței ridicate - la urma urmei, toată căldura conținută în combustibil, care nu a putut fi transformată în energie electrică, este eliberată în mediu și are loc poluarea termică a acestuia. Prin urmare, reducerea emisiilor termice de la un CCGT comparativ cu o centrală cu abur corespunde aproximativ unei scăderi a consumului de combustibil pentru producerea de energie electrică.

3. Centrala cu ciclu combinat este un motor foarte manevrabil, care poate fi comparat ca manevrabilitate doar de o turbina cu gaz autonoma. Manevrabilitatea potențial ridicată a PTU este asigurată de prezența unui GTP în schema sa, a cărui modificare a sarcinii are loc în câteva minute.

4. Cu aceeași capacitate a TPP-urilor alimentate cu abur și cu ciclu combinat, consumul de apă de răcire CCGT este de aproximativ trei ori mai mic. Acest lucru este determinat de faptul că puterea părții de putere cu abur a CCGT este 1/3 din puterea totală, iar GTU practic nu necesită apă de răcire.

5. CCGT are un cost mai mic pe unitate de capacitate instalată, care este asociat cu un volum mai mic al părții de construcție, absența unui cazan electric complex, un coș scump, un sistem de încălzire cu apă de alimentare regenerativă, utilizarea unui cazan mai simplu. turbină cu abur și un sistem de alimentare cu apă de serviciu.

CONCLUZIE

Principalul dezavantaj al tuturor centralelor termice este că toate tipurile de combustibili utilizate sunt de neînlocuit. resurse naturale care se termină treptat. În plus, termocentralele consumă o cantitate semnificativă de combustibil (în fiecare zi, o centrală raională de stat cu o capacitate de 2000 MW arde două trenuri de cărbune pe zi) și sunt cele mai „murdare” surse de electricitate din punct de vedere ecologic, mai ales dacă funcționează cu combustibili sulfurați cu conținut ridicat de cenuşă. De aceea, în prezent, odată cu utilizarea centralelor nucleare și hidraulice, este în derulare și dezvoltarea centralelor care utilizează surse regenerabile sau alte surse alternative de energie. Cu toate acestea, în ciuda tuturor, centralele termice sunt principalii producători de energie electrică în majoritatea țărilor lumii și vor rămâne așa cel puțin în următorii 50 de ani.

ÎNTREBĂRI DE CONTROL PENTRU PRELARE 4

1. Schema termică a CET - 3 puncte.

2. Proces tehnologic producerea energiei electrice la centrale termice - 3 puncte.

3. Amenajarea centralelor termice moderne - 3 puncte.

4. Caracteristici ale GTU. Diagrama structurală a GTU. Eficiența GTU - 3 puncte.

5. Schema termică a turbinei cu gaz - 3 puncte.

6. Caracteristici ale CCGT. Schema structurală a PGUU. Eficiența CCGT - 3 puncte.

7. Schema termică a CCGT - 3 puncte.


PRELEZA 5

CENTRALE NUCLEARE. COMBUSTIBIL PENTRU CNE. PRINCIPIUL DE FUNCȚIONARE AL UNUI REACTOR NUCLEAR. GENERAREA ENERGIEI LA CNE CU REACTORI TERMICI. REACTORI DE NEUTRONI RAPIDI. AVANTAJE ȘI DEZAVANTAJE CNE MODERNE

Noțiuni de bază

Centrală nucleară(NPP) este o centrală electrică, generarea de energie electrică prin conversia energiei termice eliberate într-un reactor nuclear (reactoare) ca urmare a unei reacții în lanț controlate de fisiune (divizare) a nucleelor ​​atomilor de uraniu. Diferența fundamentală dintre o centrală nucleară și o centrală termică este că, în locul unui generator de abur, se folosește un reactor nuclear - un dispozitiv în care se realizează o reacție nucleară controlată în lanț, însoțită de eliberarea de energie.

Proprietățile radioactive ale uraniului au fost descoperite pentru prima dată de un fizician francez Antoine Becquerelîn 1896. fizician englez Ernest Rutherford a efectuat pentru prima dată o reacție nucleară artificială sub acțiunea particulelor în 1919. fizicienii germani Otto HahnȘi Fritz Strassman deschis în 1938 , că fisiunea nucleelor ​​grele de uraniu atunci când sunt bombardate de neutroni însoţită de eliberarea de energie. Utilizarea efectivă a acestei energii a devenit o chestiune de timp.

Primul reactor nuclear a fost construit în decembrie 1942 în SUA un grup de fizicieni de la Universitatea din Chicago condus de un fizician italian Enrico Fermi. Reacția de fisiune nucleară a uraniului neamortizat a fost realizată pentru prima dată. Reactorul nuclear, numit SR-1, era format din blocuri de grafit, între care erau amplasate bile de uraniu natural și dioxidul acestuia. Neutroni rapizi care apar după fisiunea nucleară 235 U, au fost încetinite de grafit la energii termice și apoi au provocat o nouă fisiune nucleară. Reactoarele în care ponderea principală a fisiunilor au loc sub acțiunea neutronilor termici se numesc reactoare cu neutroni termici (lenti); în astfel de reactoare există mult mai mult moderator decât uraniul.

În Europa, primul reactor nuclear F-1 a fost fabricat și lansat în decembrie 1946 la Moscova. un grup de fizicieni și ingineri condus de un academician Igor Vasilevici Kurchatov. Reactorul F-1 era asamblat din blocuri de grafit și avea forma unei bile cu diametrul de aproximativ 7,5 m. În partea centrală a bilei cu diametrul de 6 m, în orificiile blocurilor de grafit erau plasate tije de uraniu. . Reactorul F-1, ca și SR-1, nu avea un sistem de răcire, așa că a funcționat la niveluri de putere scăzute: de la fracții la unități de watt.

Rezultatele cercetării la reactorul F-1 au servit drept bază pentru proiecte pentru reactoare industriale. În 1948, sub conducerea lui I. V. Kurchatov, au început lucrările aplicație practică energie atomică pentru a genera electricitate.

Prima centrală nucleară industrială din lume cu o capacitate de 5 MW a fost lansată la 27 iunie 1954 la Obninsk Regiunea Kaluga . În 1958, a fost pusă în funcțiune prima etapă a CNE din Siberia cu o capacitate de 100 MW (capacitate de proiectare completă de 600 MW). În același an, a început construcția centralei nucleare industriale Beloyarsk, iar în aprilie 1964, generatorul din prima etapă a furnizat energie electrică consumatorilor. În septembrie 1964, a fost lansat primul bloc al CNE Novovoronezh cu o capacitate de 210 MW. A doua unitate cu o capacitate de 350 MW a fost lansată în decembrie 1969. În 1973, a fost lansată CNE Leningrad.

În Marea Britanie, prima centrală nucleară industrială cu o capacitate de 46 MW a fost pusă în funcțiune în 1956 la Calder Hall. Un an mai târziu, o centrală nucleară de 60 MW a fost pusă în funcțiune în Shippingport (SUA).

Lideri mondiali în producție electricitate nucleară sunteți: SUA (788,6 miliarde kWh/an), Franța (426,8 miliarde kWh/an), Japonia (273,8 miliarde kWh/an), Germania (158,4 miliarde kWh/an) și Rusia (154,7 miliarde kWh/an). La începutul anului 2004, în lume funcționau 441 de reactoare nucleare, OJSC TTEL rusă furnizează combustibil pentru 75 dintre ele.

Cea mai mare centrală nuclearăîn Europa - CNE Zaporozhye, Energodar (Ucraina) - 6 reactoare nucleare cu o capacitate totală de 6 GW. Cea mai mare centrală nucleară din lume - Kashiwazaki-Kariva (Japonia) - cinci reactoare nucleare în fierbere ( BWR) și două reactoare avansate cu apă clocotită ( ABWR), a cărui capacitate totală este de 8,2 GW.

În prezent, în Rusia funcționează următoarele centrale nucleare: Balakovo, Beloyarskaya, Bilibinskaya, Rostovskaya, Kalininskaya, Kola, Kurskaya, Leningradskaya, Novovoronezhskaya, Smolenskaya.

Evoluțiile proiectului de Strategie energetică a Rusiei pentru perioada până în 2030 prevăd o creștere de 4 ori a producției de energie electrică la centralele nucleare.

Centralele nucleare sunt clasificate în funcție de reactoarele instalate pe ele:

l reactoare cu neutroni termici , folosind moderatori speciali pentru a crește probabilitatea de absorbție a unui neutron de către nucleele atomilor de combustibil;

l reactoare rapide cu neutroni .

În funcție de tipul de energie furnizată, centralele nucleare se împart în:

l centrale nucleare(NPP) concepute doar pentru a genera energie electrică;

l centrale nucleare combinate de căldură și energie (ATPP) care produc atât energie electrică, cât și căldură.

În prezent, numai în Rusia există opțiuni pentru construirea stațiilor de alimentare cu căldură nucleară.

NPP nu folosește aer pentru a oxida combustibilul, nu emite cenușă, oxizi de sulf, carbon etc. în atmosferă, are un fond radioactiv mai scăzut decât la o centrală termică, dar, ca și o centrală termică, consumă o cantitate imensă de apă pentru a răci condensatoarele.

Combustibil pentru centrale nucleare

Principala diferență dintre o centrală nucleară și o centrală termică este utilizarea combustibilului nuclear în locul combustibililor fosili. Combustibilul nuclear este obținut din uraniu natural, care este extras fie în mine (Niger, Franța, Africa de Sud), fie în cariere (Australia, Namibia), fie prin leșiere subterană (Canada, Rusia, SUA). Uraniul este larg distribuit în natură, dar nu există zăcăminte bogate de minereuri de uraniu. Uraniul se găsește în diferite roci și în apă dispersată. Uraniul natural este un amestec de izotop predominant nefisil al uraniului 238 U(mai mult de 99%) și izotop fisionabil 235 U (aproximativ 0,71%), care este un combustibil nuclear (1 kg 235 U eliberează energie egală cu puterea calorică a circa 3000 tone de cărbune).

Pentru exploatarea reactoarelor centralelor nucleare, îmbogățirea uraniului. Pentru a face acest lucru, uraniul natural este trimis la o instalație de îmbogățire, după procesare, unde 90% din uraniul sărăcit natural este trimis pentru depozitare, iar 10% este îmbogățit la 3,3 - 4,4%.

Din uraniu îmbogățit (mai precis, dioxid de uraniu UO 2 sau oxizi de uraniu U2O2) sunt făcute elemente de combustibil - tije de combustibil- tablete cilindrice cu diametrul de 9 mm si inaltimea de 15-30 mm. Aceste tablete sunt plasate ermetic zirconiu(absorbția neutronilor de către zirconiu este de 32,5 ori mai mică decât de către oțel) tuburi cu perete subțire lungime de aproximativ 4 m. Tijele de combustibil sunt asamblate în ansambluri de combustibil (FA) în câteva sute de bucăți.

Toate procesele ulterioare de fisiune nucleară 235 U cu formarea de fragmente de fisiune, gaze radioactive etc. se întâmplă în interiorul tuburilor sigilate de bare de combustibil.

După despicarea treptată 235 Uși reducerea concentrației sale la 1,26%, când puterea reactorului este redusă semnificativ, ansamblurile de combustibil sunt îndepărtate din reactor, sunt depozitate în bazinul de combustibil uzat pentru o perioadă de timp, apoi trimise la uzina radiochimică pentru procesare.

Astfel, spre deosebire de centralele termice, unde au tendința de a arde combustibilul complet, este imposibil să împărțiți combustibilul nuclear cu 100% la centralele nucleare. Prin urmare, este imposibil să se calculeze eficiența la CNE pe baza consumului specific de combustibil standard. Pentru a evalua eficiența unității de alimentare a CNE, se utilizează factorul de eficiență net

,

unde este energia generată, este căldura eliberată în reactor în același timp și în același timp.

Eficiența CNE calculată în acest fel este de 30–32%, dar nu este în întregime legitim să o comparăm cu eficiența CNE de 37–40%.

Pe lângă izotopul de uraniu 235, următoarele sunt folosite și ca combustibil nuclear:

  • izotopul de uraniu 233 ( 233 U) ;
  • izotop de plutoniu 239 ( 239 Pu);
  • izotopul de toriu 232 ( 232th) (prin conversia în 233 U).

Cum este configurat un CHP? unități CHP. Echipamente CHP. Principii de funcționare a CHP. CCGT-450.

Salutare dragi doamne si domnisoare!

Când am studiat la Institutul de Inginerie Energetică din Moscova, îmi lipsea practică. La institut te ocupi mai ales de „buci de hârtie”, dar eu am vrut mai degrabă să văd „bucăți de fier”. A fost deseori dificil de înțeles cum funcționează cutare sau cutare unitate, fără a fi văzut-o până acum. Schițele oferite elevilor nu ne permit întotdeauna să înțelegem imaginea completă și puțini și-au putut imagina adevăratul design, de exemplu, al unei turbine cu abur, luând în considerare doar pozele din carte.

Această pagină este concepută pentru a umple golul existent și a oferi tuturor celor interesați, dacă nu prea detaliate, dar clare informații despre modul în care echipamentele centralei termice și electrice (CHP) sunt aranjate „din interior”. Articolul ia în considerare un tip destul de nou de unitate de putere CCGT-450 pentru Rusia, care utilizează un ciclu combinat în activitatea sa - un ciclu combinat (majoritatea centralelor termice folosesc până acum doar un ciclu de abur).

Avantajul acestei pagini este că fotografiile prezentate pe ea au fost făcute în momentul construcției unității de alimentare, ceea ce a făcut posibilă filmarea dispozitivului unora. echipamente tehnologice dezasamblat. În opinia mea, această pagină va fi cea mai utilă studenților specialităților energetice - pentru înțelegerea esenței problemelor studiate, precum și profesorilor - pentru utilizarea fotografiilor individuale ca material metodologic.

Sursa de energie pentru funcționarea acestei unități de putere este gazul natural. În timpul arderii gazului, se eliberează energie termică, care este apoi utilizată pentru a opera toate echipamentele unității de alimentare.

În total, trei mașini de putere funcționează în schema unității de putere: două turbine cu gaz și una cu abur. Fiecare dintre cele trei mașini este proiectată pentru o putere electrică nominală de 150 MW.

Turbinele cu gaz sunt asemănătoare în principiu cu motoarele de avioane cu reacție.

Turbinele cu gaz necesită două componente pentru a funcționa: gaz și aer. Aerul de pe stradă intră prin prizele de aer. Prizele de aer sunt acoperite cu grile pentru a proteja instalația cu turbine cu gaz de păsări și orice resturi. De asemenea, au un sistem antigivrare care previne înghețarea gheții în timpul iernii.

Aerul intră în admisia compresorului din instalația de turbine cu gaz (tip axial). După aceea, sub formă comprimată, intră în camerele de ardere, unde, pe lângă aer, este furnizat gaz natural. În total, fiecare instalație de turbină cu gaz are două camere de ardere. Sunt situate pe laterale. În prima fotografie de mai jos, conducta de aer nu a fost încă montată, iar camera de ardere din stânga este închisă cu o folie de plastic, în a doua, o platformă a fost deja montată în jurul camerelor de ardere și a fost instalat un generator electric:

Fiecare camera de ardere are 8 arzatoare pe gaz:

În camerele de ardere are loc procesul de ardere a amestecului gaz-aer și degajarea energiei termice. Așa arată camerele de ardere „din interior” – exact acolo unde flacăra arde continuu. Pereții camerelor sunt căptușiți cu căptușeală refractară:

În partea de jos a camerei de ardere există o mică fereastră de vizualizare care vă permite să observați procesele care au loc în camera de ardere. Videoclipul de mai jos demonstrează procesul de ardere a amestecului gaz-aer în camera de ardere a unei instalații cu turbine cu gaz în momentul pornirii acesteia și când funcționează la 30% din puterea nominală:

Compresorul de aer și turbina cu gaz sunt pe același arbore, iar o parte din cuplul turbinei este utilizată pentru a antrena compresorul.

Turbina produce mai multă muncă decât este necesar pentru a antrena compresorul, iar excesul de lucru este folosit pentru a antrena „sarcina utilă”. Ca o astfel de sarcină, se utilizează un generator electric cu o putere electrică de 150 MW - în el este generată electricitate. În fotografia de mai jos, „hambarul gri” este doar generatorul electric. Generatorul este, de asemenea, situat pe același arbore cu compresorul și turbina. Toate împreună se rotesc la o frecvență de 3000 rpm.

La trecerea printr-o turbină cu gaz, produsele de ardere îi conferă o parte din energia lor termică, dar nu toată energia produselor de ardere este folosită pentru a roti turbina cu gaz. O parte semnificativă din această energie nu poate fi utilizată de turbina cu gaz, astfel încât produsele de ardere la ieșirea turbinei cu gaz (gazele de eșapament) încă transportă multă căldură cu ei (temperatura gazelor la ieșirea din gaz). turbina este de aproximativ 500° DIN). În motoarele de avioane, această căldură este eliberată în mod risipitor în mediu, dar la unitatea de putere luată în considerare este utilizată în continuare - în ciclul de alimentare cu abur.Pentru a face acest lucru, gazele de evacuare de la ieșirea turbinei cu gaz sunt „suflate” de jos în așa-numitul. „cazane cu recuperare de căldură” - câte una pentru fiecare turbină cu gaz. Două turbine cu gaz - două cazane de căldură reziduală.

Fiecare astfel de cazan este o structură înaltă de câteva etaje.

În aceste cazane, energia termică a gazelor de evacuare a turbinei cu gaz este utilizată pentru a încălzi apa și a o transforma în abur. Ulterior, acest abur este folosit atunci când se lucrează într-o turbină cu abur, dar mai multe despre asta mai târziu.

Pentru incalzire si evaporare apa trece in interiorul unor tuburi cu diametrul de aproximativ 30 mm, dispuse orizontal, iar gazele de evacuare de la turbina cu gaz "spaleaza" aceste tuburi din exterior. Acesta este modul în care căldura este transferată de la gaze la apă (abur):

După ce a renunțat la cea mai mare parte a energiei termice la abur și apă, gazele de evacuare se află în partea de sus a cazanului de căldură reziduală și sunt îndepărtate cu ajutorul unui coș de fum prin acoperișul atelierului:

Din exteriorul clădirii, coșurile de la două cazane de căldură reziduală converg într-un coș vertical:

Următoarele fotografii vă permit să estimați dimensiunile coșurilor de fum. Prima fotografie prezintă unul dintre „colțurile” prin care coșurile cazanelor de căldură reziduală sunt conectate la axul vertical al coșului de fum, restul fotografiilor arată procesul de instalare a coșului de fum.

Dar să revenim la proiectarea cazanelor de căldură reziduală. Tuburile prin care trece apa în interiorul cazanelor sunt împărțite în mai multe secțiuni - fascicule de tuburi, care formează mai multe secțiuni:

1. Secțiunea economizor (care la această unitate de putere are o denumire specială - Încălzitor de condens pe gaz - GPC);

2. Sectiune de evaporare;

3. Sectiunea de supraincalzire.

Secțiunea economizor este utilizată pentru a încălzi apa de la o temperatură de aproximativ 40°Cla o temperatură apropiată de punctul de fierbere. După aceea, apa intră în dezaerator - un recipient din oțel, unde parametrii apei sunt menținute astfel încât gazele dizolvate în ea încep să fie eliberate intens din acesta. Gazele sunt colectate în partea de sus a rezervorului și evacuate în atmosferă. Îndepărtarea gazelor, în special a oxigenului, este necesară pentru a preveni coroziunea rapidă a echipamentelor de proces cu care apa noastră intră în contact.

După trecerea dezaeratorului, apa capătă denumirea de „apă de alimentare” și intră în pompele de alimentare. Așa arătau pompele de alimentare când tocmai au fost aduse la stație (sunt 3 în total):

Pompele de alimentare sunt actionate electric (motoarele asincrone sunt alimentate cu o tensiune de 6kV si au o putere de 1,3MW). Între pompă în sine și motorul electric există un cuplaj hidraulic - unitatea,vă permite să schimbați fără probleme viteza arborelui pompei pe o gamă largă.

Principiul de funcționare al cuplajului fluid este similar cu principiul funcționării cuplajului fluid în transmisiile automate ale mașinilor.

În interior sunt două roți cu lame, una „stă” pe arborele motorului, a doua - pe arborele pompei. Spațiul dintre roți poate fi umplut cu ulei la diferite niveluri. Prima roată, rotită de motor, creează un flux de ulei care „lovind” lamele celei de-a doua roți, și antrenând-o în rotație. Cu cât se umple mai mult ulei între roți, cu atât „coeziunea” va fi mai bună între arbori și cu atât puterea mecanică va fi transmisă mai mare prin cuplajul de fluid către pompa de alimentare.

Nivelul uleiului dintre roți este schimbat folosind așa-numitul. „coop pipe”, pomparea uleiului din spațiul dintre roți. Reglarea poziției țevii scoop se realizează cu ajutorul unui actuator special.

Pompa de alimentare în sine este centrifugă, în mai multe etape. Rețineți că această pompă dezvoltă presiunea completă a aburului a turbinei cu abur și chiar o depășește (cu valoarea rezistenței hidraulice a părții rămase a cazanului de căldură reziduală, rezistența hidraulică a conductelor și fitingurilor).

Designul rotoarelor noii pompe de alimentare nu a putut fi văzut (deoarece fusese deja asamblat), dar părți din vechea pompă de alimentare cu un design similar au fost găsite pe teritoriul stației. Pompa este formată din roți centrifuge rotative alternative și discuri de ghidare fixe.

Disc ghidaj fix:

Rotoare:

De la ieșirea pompelor de alimentare, apă de alimentare este furnizată așa-numitului. „tamburi de separare” - rezervoare orizontale din oțel concepute pentru a separa apa și aburul:

Fiecare cazan de căldură reziduală este echipat cu două butoaie separatoare (4 în total la unitatea de alimentare). Împreună cu tuburile secțiunilor de evaporare din interiorul cazanelor de căldură reziduală formează circuitele de circulație ale amestecului abur-apă. Funcționează după cum urmează.

Apa cu o temperatură apropiată de punctul de fierbere intră în tuburile secțiunilor evaporatorului, curgând prin care este încălzită până la punctul de fierbere și apoi se transformă parțial în abur. La ieșirea din secția de evaporare avem un amestec abur-apă, care intră în tamburele separatoare. Dispozitivele speciale sunt montate în interiorul tamburelor separatoare

care ajută la separarea aburului de apă. Aburul este apoi alimentat în secțiunea de supraîncălzire, unde temperatura acestuia crește și mai mult, iar apa separată în tamburul separator (separat) este amestecată cu apa de alimentare și intră din nou în secțiunea de evaporare a cazanului de căldură reziduală.

După secțiunea de supraîncălzire, aburul de la un cazan de căldură reziduală este amestecat cu același abur de la al doilea cazan de căldură reziduală și intră în turbină. Temperatura sa este atât de ridicată încât conductele prin care trece, dacă izolația termică este îndepărtată din ele, strălucesc în întuneric cu o strălucire roșu închis. Și acum acest abur este alimentat la turbina cu abur pentru a renunța la o parte din energia sa termică din ea și a face o muncă utilă.

Turbina cu abur are 2 cilindri - un cilindru de înaltă presiune și un cilindru de joasă presiune. Cilindru de joasă presiune - debit dublu. În ea, aburul este împărțit în 2 fluxuri care funcționează în paralel. Cilindrii conțin rotoarele turbinei. Fiecare rotor, la rândul său, este format din etape - discuri cu lame. „Lovindu-se” paletele, aburul face ca rotoarele să se rotească. Fotografia de mai jos reflectă design general turbină cu abur: mai aproape de noi - un rotor de înaltă presiune, mai departe de noi - un rotor de joasă presiune cu două fluxuri

Așa arăta rotorul de joasă presiune când tocmai a fost despachetat din ambalajul din fabrică. Observați că are doar 4 pași (nu 8):

Și aici este rotorul de înaltă presiune la o inspecție mai atentă. Are 20 de trepte. Acordați atenție, de asemenea, carcasei masive de oțel a turbinei, constând din două jumătăți - inferioară și superioară (în fotografie doar cea inferioară) și știfturile cu care aceste jumătăți sunt conectate între ele. Pentru a face carcasa mai rapidă la pornire, dar în același timp, se încălzește mai uniform, se folosește un sistem de încălzire cu abur de „flanșe și știfturi” - vezi un canal special în jurul știfturilor? Prin el trece un flux special de abur pentru a încălzi carcasa turbinei în timpul pornirii acesteia.

Pentru ca aburul să „lovină” palele rotorului și să le facă să se rotească, acest abur trebuie mai întâi direcționat și accelerat în direcția corectă. Pentru aceasta, așa-numitul. matrice de duze - secțiuni fixe cu palete fixe, plasate între discurile rotative ale rotoarelor. Matricele de duze NU se rotesc - NU sunt mobile și servesc doar la direcționarea și accelerarea aburului în direcția dorită. În fotografia de mai jos, aburul trece „în spatele acestor pale la noi” și „se desfășoară” în jurul axei turbinei în sens invers acelor de ceasornic. În plus, „lovind” paletele rotative ale discurilor rotorului, care sunt situate imediat în spatele grătarului duzei, aburul își transferă „rotația” rotorului turbinei.

În fotografia de mai jos puteți vedea părțile matricelor de duze pregătite pentru instalare.

Și în aceste fotografii - partea inferioară Carcasa turbinei cu jumătăți de matrice de duze deja instalate în ea:

După aceea, rotorul este „introdus” în carcasă, jumătățile superioare ale matricelor de duze sunt montate, apoi partea superioară a carcasei, apoi diferite conducte, izolație termică și carcasă:

După trecerea prin turbină, aburul intră în condensatoare. Această turbină are două condensatoare - în funcție de numărul de debite din cilindrul de joasă presiune. Uită-te la fotografia de mai jos. Arată clar partea inferioară a carcasei turbinei cu abur. Acordați atenție părților dreptunghiulare ale corpului cilindrului de joasă presiune, închise deasupra cu scuturi din lemn. Acestea sunt evacuarea turbinelor cu abur și admisiile condensatorului.

Când carcasa turbinei cu abur este complet asamblată, se formează un spațiu la ieșirile cilindrului de joasă presiune, presiunea în care în timpul funcționării turbinei cu abur este de aproximativ 20 de ori mai mică decât presiunea atmosferică, prin urmare carcasa cilindrului de joasă presiune. este proiectat nu pentru rezistența la presiune din interior, ci pentru rezistența la presiune din exterior - adică de ex. presiune atmosferică aer. Condensatoarele în sine sunt sub cilindrul de joasă presiune. În fotografia de mai jos, acestea sunt containere dreptunghiulare cu două trape pe fiecare.

Condensatorul este dispus similar cazanului de căldură reziduală. In interior se afla o multime de tuburi cu un diametru de aproximativ 30mm. Dacă deschidem una dintre cele două trape ale fiecărui condensator și ne uităm înăuntru, vom vedea „plăci tubulare”:

Apa de răcire, care se numește apă de proces, curge prin aceste tuburi. Aburul de la evacuarea unei turbine cu abur se află în spațiul dintre tuburile din afara lor (în spatele plăcii tuburilor din fotografia de mai sus) și, eliberând căldură reziduală pentru a procesa apa prin pereții tuburilor, se condensează pe suprafața acestora. Condensul de abur curge în jos, se acumulează în colectoarele de condens (în partea de jos a condensatoarelor), după care intră în admisia pompelor de condens. Fiecare pompă de condens (și sunt 5 în total) este antrenată de un motor electric asincron trifazat, proiectat pentru o tensiune de 6 kV.

De la ieșirea pompelor de condens, apa (condensul) intră din nou în admisia secțiunilor economizoare ale cazanelor de căldură reziduală și, prin urmare, ciclul abur-putere este închis. Întregul sistem este aproape ermetic, iar apa, care este fluidul de lucru, se transformă în mod repetat în abur în cazanele de căldură reziduală, lucrează sub formă de abur în turbină pentru a se transforma înapoi în apă în condensatoarele turbinei etc.

Această apă (sub formă de apă sau abur) este în permanență în contact cu părțile interne ale echipamentului de proces, iar pentru a nu provoca coroziunea și uzura rapidă a acestora, este preparată chimic într-un mod special.

Dar să revenim la condensatoarele turbinelor cu abur.

Apa industrială, încălzită în tuburile condensatoarelor turbinei cu abur, este scoasă din atelier prin conducte subterane de alimentare cu apă industrială și alimentată la turnurile de răcire pentru a transfera căldura preluată din abur de la turbină în atmosfera înconjurătoare. Fotografiile de mai jos arată designul turnului de răcire construit pentru unitatea noastră de alimentare. Principiul funcționării acestuia se bazează pe pulverizarea apei tehnice calde în interiorul turnului de răcire cu ajutorul dispozitivelor de duș (de la cuvântul „duș”). Picăturile de apă cad și își degajă căldura aerului din interiorul turnului de răcire. Aerul încălzit se ridică, iar în locul lui din partea de jos a turnului de răcire vine aer rece din stradă.

Așa arată turnul de răcire la baza lui. Prin „fanta” din partea de jos a turnului de răcire intră aer rece pentru a răci apa de proces.

În partea de jos a turnului de răcire se află un bazin de captare, în care picăturile de apă tehnică, eliberate de dispozitivele de sufocare și care își renunță căldura în aer, cad și se adună. Deasupra piscinei se afla un sistem de conducte de distributie, prin care apa calda tehnica este furnizata aparatelor de dus.

Spațiul de deasupra și dedesubtul dispozitivelor de duș este umplut cu o umplutură specială de jaluzele din plastic. Jaluzelele inferioare sunt proiectate pentru a distribui mai uniform „ploaia” pe zona turnului de răcire, iar jaluzelele superioare sunt proiectate pentru a prinde mici picături de apă și pentru a preveni antrenarea excesivă a apei tehnice împreună cu aerul prin partea superioară a turn de racire. Totuși, la momentul în care au fost făcute fotografiile, obloanele din plastic nu fuseseră încă instalate.

Bo" Partea cea mai înaltă a turnului de răcire nu este umplută cu nimic și este destinată numai creării de curent (aerul încălzit se ridică). Dacă stăm deasupra conductelor de distribuție, vom vedea că nu este nimic deasupra și restul turnului de răcire este gol

Următorul videoclip surprinde experiența de a fi în interiorul turnului de răcire

La momentul în care au fost făcute fotografiile acestei pagini, turnul de răcire construit pentru noua unitate de putere nu era încă funcțional. Cu toate acestea, pe teritoriul acestei centrale CHP existau și alte turnuri de răcire în funcțiune, ceea ce a făcut posibilă captarea unui turn de răcire similar în funcțiune. Grilajele din oțel din partea inferioară a turnului de răcire sunt proiectate pentru a regla fluxul de aer rece și pentru a preveni suprarăcirea apei de proces în timpul iernii.

Apa de proces răcită și colectată în bazinul turnului de răcire este din nou alimentată la intrarea tuburilor condensatorului turbinei cu abur pentru a prelua o nouă porțiune de căldură din abur etc. În plus, apa de proces este folosită pentru a răci alte echipamente de proces , cum ar fi generatoarele electrice.

Următorul videoclip arată cum este răcită apa de proces într-un turn de răcire.

Deoarece apa industrială este în contact direct cu aerul din jur, praful, nisipul, iarba și alte murdărie intră în ea. Așadar, la intrarea acestei ape în atelier, pe conducta de admisie a apei tehnice, este instalat un filtru de autocurățare. Acest filtru este format din mai multe secțiuni montate pe o roată rotativă. Printr-una din sectii, din cand in cand, se organizeaza un flux invers de apa pentru spalarea acesteia. Roata secțiunii se întoarce apoi și următoarea secțiune este spălată și așa mai departe.

Iată cum arată acest filtru cu autocurățare din interiorul conductei de apă de proces:

Și așa afară (motorul de antrenare nu a fost încă montat):

Aici ar trebui să facem o digresiune și să spunem că instalarea tuturor echipamentelor de proces în atelierul de turbine se realizează cu două rulouri rulante. Fiecare macara are trei trolii separate concepute pentru a face față sarcinilor de greutăți diferite.

Acum aș dori să spun puțin despre partea electrică a acestei unități de putere.

Electricitatea este generată de trei generatoare electrice acționate de două turbine cu gaz și o turbină cu abur. O parte din echipamentul pentru instalarea unității de alimentare a fost adusă pe drum, iar o parte pe calea ferată. O cale ferată a fost așezată chiar în magazinul de turbine, de-a lungul căreia au fost transportate echipamente de mari dimensiuni în timpul construcției unității de putere.

Fotografia de mai jos arată livrarea statorului unuia dintre generatoare. Vă reamintesc că fiecare generator electric are o putere electrică nominală de 150 MW. Rețineți că platforma feroviară pe care a fost adus statorul generatorului are 16 osii (32 de roți).

Calea ferată are o uşoară rotunjire la intrarea în atelier, iar având în vedere că roţile fiecărei perechi de roţi sunt fixate rigid pe osiile acestora, la circulaţia pe o secţiune rotunjită a căii ferate, una dintre roţile fiecărei perechi de roţi este obligată să alunecare (deoarece șinele de pe rotunjire au lungime diferită). Videoclipul de mai jos arată cum s-a întâmplat acest lucru atunci când platforma se mișca cu statorul generatorului de energie. Acordați atenție modului în care nisipul de pe traverse sare când roțile alunecă de-a lungul șinelor.

Datorită masei mari, instalarea statoarelor generatoarelor electrice s-a realizat folosind ambele poduri rulante:

Fotografia de mai jos arată o vedere internă a statorului unuia dintre generatoare:

Și așa s-a realizat instalarea rotoarelor generatoarelor electrice:

Tensiunea de ieșire a generatoarelor este de aproximativ 20 kV. Curentul de ieșire este de mii de amperi. Această energie electrică este preluată de la magazinul de turbine și alimentată la transformatoare superioare situate în afara clădirii. Pentru a transfera energie electrică de la generatoare de energie la transformatoare de creștere, se folosesc următoarele fire electrice (curent trece printr-o țeavă centrală de aluminiu):

Pentru a măsura curentul în aceste „sârme”, se folosesc următoarele transformatoare de curent (în a treia fotografie de mai sus, același transformator de curent stă vertical):

Fotografia de mai jos arată unul dintre transformatoarele step-up. Tensiune de ieșire - 220 kV. Din prizele lor, electricitatea este alimentată în rețeaua electrică.

Pe lângă energia electrică, CET generează și energie termică utilizată pentru încălzire și alimentare cu apă caldă a zonelor din apropiere. Pentru aceasta, extracțiile de abur se fac în turbina cu abur, adică o parte din abur este îndepărtată din turbină fără a ajunge la condensator. Acesta, încă destul de fierbinte abur, intră în încălzitoarele de rețea. Încălzitorul de rețea este un schimbător de căldură. Este foarte asemănător ca design cu un condensator cu turbină cu abur. Diferența este că nu este apa tehnică care curge în conducte, ci apa de rețea. Există două încălzitoare de rețea la unitatea de alimentare. Să ne uităm din nou la fotografia cu condensatoarele turbinei. Containerele dreptunghiulare sunt condensatoare, iar cele „rotunde” - acesta este exact încălzitoarele de rețea. Vă reamintesc că toate acestea se află sub turbina cu abur.

Apa de rețea încălzită în conductele încălzitoarelor de rețea este furnizată prin conducte subterane de apă din rețea către rețeaua de încălzire. Încălzind clădirea raioanelor situate în jurul CET și după ce le-a dat căldura, apa din rețea revine din nou în stație pentru a fi încălzită din nou în încălzitoarele de rețea etc.

Funcționarea întregii unități de putere este controlată de sistemul automat de control al procesului „Ovation” al corporației americane „Emerson”

Și iată cum arată mezaninul de cablu, situat sub camera APCS. Prin aceste cabluri, sistemul de control al procesului primește semnale de la o varietate de senzori, precum și semnale către actuatoare.

Vă mulțumim că ați vizitat această pagină!

Care sunt motivele introducerii CCGT în Rusia, de ce această decizie este dificilă, dar necesară?

De ce au început să construiască un CCGT

Piața descentralizată a producției de energie electrică și termică dictează nevoia companiilor energetice de a crește competitivitatea produselor lor. De o importanță primordială pentru aceștia sunt minimizarea riscului investițional și rezultatele reale care pot fi obținute folosind această tehnologie.

Desființarea reglementărilor de stat pe piața de energie electrică și termică, care va deveni un produs comercial, va duce la creșterea concurenței între producătorii acestora. Prin urmare, în viitor, numai centralele electrice fiabile și foarte profitabile vor putea oferi investiții de capital suplimentare în implementarea de noi proiecte.

Criteriile de selecție CCGT

Alegerea unuia sau altuia tip de CCGT depinde de mulți factori. Unul dintre cele mai importante criterii în implementarea proiectului este viabilitatea economică și siguranța acestuia.

O analiză a pieței existente a centralelor electrice arată o nevoie semnificativă de centrale electrice ieftine, fiabile în funcționare și foarte eficiente. Designul modular preconfigurat al acestui concept face ca instalația să fie foarte adaptabilă la orice condiții locale și cerințe specifice ale clienților.

Astfel de produse satisfac mai mult de 70% dintre clienți. Aceste condiții sunt în mare măsură îndeplinite de GT și SG-TPP-urile de tip utilizare (binară).

Punctul fund al energiei

O analiză a sectorului energetic rus, realizată de o serie de instituții academice, arată că și astăzi industria rusă de energie electrică pierde practic 3-4 GW din capacități anual. Ca urmare, până în 2005, conform RAO „UES din Rusia”, volumul de echipamente care și-a prelucrat resursa fizică se va ridica la 38% din capacitatea totală, iar până în 2010 această cifră va fi deja de 108 milioane kW (46 %).

Dacă evenimentele se desfășoară exact conform acestui scenariu, atunci majoritatea unităților de putere din cauza îmbătrânirii în următorii ani vor intra în zona unui risc grav de accidente. Problema reechipării tehnice a tuturor tipurilor de centrale electrice existente este exacerbată de faptul că chiar și unele dintre unitățile de putere relativ „tinere” de 500-800 MW au epuizat durata de viață a unităților principale și necesită lucrări serioase de restaurare.

Citeste si: Importanța capitalului în proiectarea unei centrale cu ciclu combinat

Reconstrucția centralelor electrice este mai ușoară și mai ieftină

Prelungirea duratei de viață a instalațiilor cu înlocuirea componentelor mari ale echipamentelor principale (rotoare de turbine, suprafețe de încălzire a cazanelor, conducte de abur), desigur, este mult mai ieftină decât construirea de noi centrale electrice.

Este adesea convenabil și profitabil pentru centralele electrice și fabricile de producție să înlocuiască echipamentul cu unul similar care este în curs de dezmembrare. Cu toate acestea, acest lucru nu profită de oportunitățile de a crește semnificativ economia de combustibil, nu reduce poluarea mediu inconjurator, nu se folosesc mijloace moderne de sisteme automatizate de echipamente noi, costurile de operare și reparații cresc.

Eficiență scăzută a centralelor electrice

Rusia intră treptat pe piața energetică europeană, aderând la OMC, dar, în același timp, avem o situație extrem de dificilă de mulți ani. nivel scăzut eficiența termică a industriei energiei electrice. Nivel mediu randamentul centralelor electrice cand functioneaza in modul de condensare este de 25%. Aceasta înseamnă că, dacă prețul combustibilului se ridică la nivelul mondial, prețul energiei electrice din țara noastră va deveni inevitabil de o jumătate până la două ori mai mare decât prețul mondial, ceea ce va afecta și alte bunuri. Prin urmare, reconstrucția unităților electrice și a centralelor termice ar trebui efectuată în așa fel încât noile echipamente introduse și componentele individuale ale centralelor electrice să fie la nivel mondial modern.

Energy alege tehnologii cu ciclu combinat

Acum, în ciuda greutății pozitie financiară, birourile de proiectare ale institutelor de inginerie energetică și de cercetare a motoarelor de aeronave au reluat dezvoltarea de noi sisteme de echipamente pentru centralele termice. În special, vorbim privind realizarea centralelor electrice în condensare abur-gaz cu o eficiență de până la 54-60%.

Evaluările economice făcute de diferite organizații interne indică o oportunitate reală de a reduce costurile de producție a energiei electrice în Rusia, dacă se construiesc astfel de centrale electrice.

Chiar și turbinele cu gaz simple vor fi mai eficiente din punct de vedere al eficienței

La CHPP, nu este necesară utilizarea universală a CCGT-urilor de acest tip, cum ar fi CCGT-325 și CCGT-450. Soluțiile circuitelor pot fi diferite în funcție de condițiile specifice, în special de raportul sarcinilor termice și electrice.

Citeste si: Cum să alegi o centrală cu turbină cu gaz pentru o centrală CCGT

În cel mai simplu caz, atunci când se utilizează căldura gazelor evacuate în turbina cu gaz pentru furnizarea de căldură sau producerea de abur de proces, eficiența electrică a CHPP cu turbine cu gaz moderne va atinge un nivel de 35%, care este, de asemenea, semnificativ mai mare decât cele existente astăzi. Despre diferențele de eficiență a GTU și PTU - citiți în articolul Cum diferă eficiența GTU și CCGT pentru centralele electrice interne și străine

Utilizarea turbinelor cu gaz în centralele termice poate fi foarte largă. În prezent, aproximativ 300 de turbine cu abur CHPP cu o capacitate de 50-120 MW sunt alimentate cu abur de la cazane care ard 90 la sută sau mai mult. gaz natural. În principiu, toți sunt candidați pentru reechipare tehnică folosind turbine cu gaz cu o capacitate unitară de 60-150 MW.

Dificultăți cu introducerea GTU și CCGT

Cu toate acestea, procesul de introducere industrială a GTU și CCGT în țara noastră este extrem de lent. Motivul principal îl reprezintă dificultățile de investiții asociate cu necesitatea unor investiții financiare suficient de mari în cel mai scurt timp posibil.

O altă circumstanță limitativă este legată de absența efectivă în gama producătorilor autohtoni a turbinelor cu gaz pur putere care au fost dovedite în funcționarea pe scară largă. GTU-urile unei noi generații pot fi luate ca prototipuri ale unor astfel de turbine cu gaz.

CCGT binar fără regenerare

CCGT-urile binare au un anumit avantaj, deoarece sunt cele mai ieftine și mai fiabile în funcționare. Partea cu abur a CCGT-urilor binare este foarte simplă, deoarece regenerarea cu abur este neprofitabilă și nu este utilizată. Temperatura aburului supraîncălzit este cu 20-50 °C mai mică decât temperatura gazelor de evacuare din turbina cu gaz. În prezent, a atins nivelul standard în sectorul energetic de 535-565 °C. Presiunea aburului viu este aleasă astfel încât să asigure o umiditate acceptabilă în ultimele etape, condițiile de funcționare și dimensiunile palelor sunt aproximativ aceleași ca la turbinele cu abur puternice.

Influența presiunii aburului asupra eficienței CCGT

Desigur, sunt luați în considerare factorii economici și de cost, deoarece presiunea aburului are un efect redus asupra eficienței termice a CCGT. Pentru a reduce diferențele de temperatură dintre gaze și mediul abur-apă și pentru a folosi în cel mai bun mod căldura gazelor evacuate în turbina cu gaz cu pierderi termodinamice mai mici, evaporarea apei de alimentare se organizează la două sau trei. niveluri de presiune. Aburul generat la presiuni reduse este amestecat în punctele intermediare ale traseului de curgere a turbinei. Se efectuează și reîncălzirea cu abur.

Citeste si: Alegerea ciclului centralei cu ciclu combinat și schema circuitului CCGT

Influența temperaturii gazelor de ardere asupra eficienței CCGT

Odată cu creșterea temperaturii gazului la intrarea și ieșirea turbinei, parametrii aburului și eficiența părții de abur a ciclului GTP cresc, contribuind la creșterea generală a eficienței CCGT.

Alegerea direcțiilor specifice pentru crearea, îmbunătățirea și producția pe scară largă a mașinilor electrice ar trebui decisă ținând cont nu numai de perfecțiunea termodinamică, ci și de atractivitatea investițională a proiectelor. Atractivitatea investițională a proiectelor tehnice și de producție rusești pentru potențialii investitori este cea mai importantă și cea mai urgentă problemă, de soluția căreia depinde în mare măsură revigorarea economiei ruse.

(Vizitat de 3 318 ori, 4 vizite astăzi)