Современная теплоэнергетика: Современная теплоэнергетика — EF energy freedom

Современная теплоэнергетика

Производство электроэнергии в этой отрасли происходит на тепловых электростанциях. Как известно такие электростанции используют в качестве топлива органические вещества. А разделяются они на паротурбинные, газотурбинные и парогазовые электростанции.

Теплоэнергетика во всем мире производит наибольшее количество электроэнергии. Например, электростанции использующие нефть в качестве топлива, вырабатывают 39% от всей электроэнергии планеты. Уголь в качестве топлива – 27%, а газ – 24% . Сложив эти цифры, можно прийти к выводу, что, на данный момент, это основной способ производства электроэнергии на планете.

Энергетика таких стран Польша, ЮАР, Китай, Австралия и Мексика практически полностью зависят от ТЭС.

История развития энергетики подразумевает историю повышения параметров пара. В настоящее время мировая теплоэнергетика уже начала массовый переход на энергоблоки супер-сверхкритических параметров.

Первым энергоблоком ССКП является Кавагое-1. Его тестовый запуск и синхронизация состоялась в декабре 1988 года. С июня 1989 года, после окончания испытаний, его начали задействовать в промышленности.

Сейчас, практически все турбиностроительные предприятия занимаются производством паровых турбин ССКП нового поколения.

Переход к ССКП обусловлен определенными факторами: высокая экономичность, экологичность, низкие эксплуатационные затраты, маневренность и т.д.

Состояние ТЭС России оставляет желать лучшего. 1/3 всей мощности ТЭС приходиться на теплоэлектроцентрали. ТЭС РФ вырабатывают 70% электроэнергии страны. Главной проблемой является изношенность основного оборудования, из-за чего снижается его эффективность. КПД ТЭС в России составляет 36,6%, что на 3 – 5% ниже, нежели у развитых стран. Российские ТЭС также уступают и по параметрам пара. А на фоне того, насколько изношено оборудование растёт вероятность возникновения аварийных ситуаций.

В России преимущественно работают ТЭС, которые в качестве топлива используют газ и уголь, чаще всего паротурбинные. Сургутская ГРЭС-2 работает на природном газе и это крупнейшая ТЭС не только на территории РФ, но и на Евразийском континенте. В процессе недавней реформы, крупнейшие ТЭС РФ объединили в оптовые генерирующие компании и территориальные.

Сейчас, для дальнейшего развития отрасли, крайне необходимо обеспечить техническое переоснащение. Также важно обеспечить реконструкцию работающих электростанций, а также ввести новые генерирующие мощности с применением новейших технологий в производстве электроэнергии.

Таким образом остается надеяться, что все необходимые работы будут выполнены в ближайшем будущем и до того как степень аварийности оборудования приведет к серьезным проблемам.

Стоит также отметить, что органическое топливо не бесконечно и нужно задумываться о перспективах, которые сулят его отсутствие.

Дата публикации: 15.06.2015

Похожие записи:

• Работа инженера-теплоэнергетика
• Главные проблемы теплоэнергетики
• Воздухонагревательные системы для отопления дома
• Строительство ТЭС и ГЭС
• Что нужно для развития теплоэнергетики
• Исландия как образец теплоэнергетической независимости

Современная теплоэнергетика — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Современная теплоэнергетика развивается путем сооружения тепловых электростанций, оснащенных энергоблоками большой мощности ( 100, 200, 300, 500 и 800 тыс. кет) на высокие рабочие параметры пара: давление от 140 до 240 ат, температура перегретого пара 570 С и выше. Поэтому особое значение приобретает качество и технический уровень выполнения монтажно-сва-рочных работ на монтируемых объектах.
 [1]

Развитие современной теплоэнергетики характеризуется непрерывным ростом единичной мощности энергоблоков, работающих в пиковых режимах. Создание мощных, высокоэкономичных и надежно работающих энергоблоков немыслимо без значительных достижений в области конструирования и расчета энергоустановок, при этом особенно важно решить проблему долговечности металла.
 [2]

В современной теплоэнергетике наиболее сложными проблемами являются проблемы загрязнения и коррозии поверхностей нагрева парогенераторов тюд влиянием продуктов сгорания топлива.
 [3]

В современной теплоэнергетике основным рабочим телом является водяной пар.
 [4]

В современной теплоэнергетике наряду с мощными котлотурбинными паровыми блоками, работающими по циклу Ренкина, стали широко применяться новые схемы и циклы. К их числу относятся: газотурбинные, комбинированные парогазовые схемы и контактные парогазовые схемы. Хотя по мощности эти установки уступают в настоящее время котлотур-бинным паровым блокам, меньшие капиталовложения ( на 40 — 50 %) и металлозатраты, а также эксплуатационные преимущества энергетических установок, выполненных по новым схемам, позволяют им уже в недалеком будущем занять достойное место в энергетике.
 [5]

Специалист в области современной теплоэнергетики должен обладать глубокими знаниями физико-технических процессов, связанных с получением энергии на тепловых и атомных электрических станциях.
 [6]

Основным направлением развития современной теплоэнергетики является значительное увеличение единичной мощности котельных агрегатов, что неизбежно связано с увеличением размеров топочных устройств.
 [7]

Его роль в современной теплоэнергетике, теплотехнике и различных областях новой техники является особенно важной.
 [8]

Металл — основной материал современной теплоэнергетики, которая потребляет значительную часть металла, производимого у нас в стране.
 [9]

Весьма важное значение для современной теплоэнергетики имеют работы коллективов научных работников Всероссийского теплотехнического института и Центрального котлотурбинного института, создавших строго научный метод расчета тепловых агрегатов, который обеспечивает совпадение их эксплуатационных характеристик с проектными, чего не удавалось достичь ранее.
 [10]

Вода является основным рабочим веществом современной теплоэнергетики.
 [11]

Задачи конструирования турбин определяются главными особенностями современной теплоэнергетики, к числу которых относятся: высокие и сверхкритические начальные параметры пара, промежуточный перегрев пара до высокой температуры, большая единичная мощность агрегатов, работа блоков в полупиковой и пиковой частях графиков нагрузки, экстренные дефициты мощности, требующие высокой приемистости блоков, частые их пуски и остановки.
 [12]

Следующая наиболее четко выраженная тенденция в современной теплоэнергетике состоит в соединении турбины котла в единый агрегат ( блок) без связи с соседними блоками. При такой компоновке ( особенно в моноблоках) сокращается количество необходимой арматуры, ускоряются и упрощаются растопки блока, улучшаются условия регулирования блока, особенно в связи с широким внедрением вторичного перегрева пара в крупных установках, и уменьшаются затраты на приборы автоматики.
 [14]

Широкое применение различных камер сгорания в современной теплоэнергетике и теплотехнике требует знания детальных характеристик процессов горения и теплообмена. Процесс сложного теплообмена в условиях движущейся горящей среды протекает во взаимной связи с отдельными частными процессами. В силу сложности исходной системы уравнений, описывающих всю совокупность процессов, решение проблемы сложного теплообмена в камере сгорания в настоящее время не может быть целиком основано на математическом решении задачи в общем виде.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

Принципиальная схема и принцип работы тепловой электростанции

Почти две трети мировой потребности в электроэнергии удовлетворяют тепловых электростанций (или тепловых электростанций ). На этих электростанциях пар производится путем сжигания некоторого количества ископаемого топлива (например, угля), а затем используется для запуска паровой турбины. Таким образом, тепловая электростанция иногда может называться Паровая электростанция . После того, как пар проходит через паровую турбину, он конденсируется в конденсаторе и снова подается обратно в котел, превращаясь в пар. Это известно как рейтинговый цикл . В этой статье объясняется, как вырабатывается электроэнергия на тепловых электростанциях . Поскольку большинство тепловых электростанций используют уголь в качестве основного топлива, эта статья посвящена угольной теплоэлектростанции .

Упрощенная схема тепловой электростанции показана ниже.

Уголь: На тепловых электростанциях, работающих на угле, уголь транспортируется из угольных шахт на электростанцию. Как правило, в качестве топлива используется битуминозный или бурый уголь. Уголь хранится либо в «мертвом хранилище», либо в «живом хранилище». Мертвое хранилище обычно представляет собой резервное хранилище угля на 40 дней, которое используется, когда запасы угля недоступны. Живое хранилище представляет собой бункер сырого угля в котельной. Уголь очищается в магнитном очистителе, чтобы отфильтровать любые частицы железа, которые могут вызвать износ оборудования. Уголь из действующего хранилища сначала измельчается на мелкие частицы, а затем поступает в измельчитель, чтобы превратить его в порошкообразную форму. Мелкий пылевидный уголь подвергается полному сгоранию, и таким образом угольная пыль повышает КПД котла. Зола, образующаяся после сжигания угля, удаляется из топки котла и затем надлежащим образом утилизируется. Периодическое удаление золы из топки котла необходимо для правильного сжигания.

Котел : Смесь пылевидного угля и воздуха (обычно предварительно подогретого воздуха) подается в котел и затем сжигается в зоне сгорания. При воспламенении топлива в центре котла образуется большой огненный шар, от которого излучается большое количество тепловой энергии. Тепловая энергия используется для преобразования воды в пар при высокой температуре и давлении. По стенкам котла проходят стальные трубы, в которых вода превращается в пар. Дымовые газы из котла проходят через пароперегреватель, экономайзер, воздухоподогреватель и, наконец, выбрасываются в атмосферу из дымовой трубы.

• Пароперегреватель : Трубы пароперегревателя подвешиваются к самой горячей части котла. Насыщенный пар, образующийся в трубах котла, перегревается в пароперегревателе примерно до 540 °C. Затем перегретый пар высокого давления подается на паровую турбину.
• Экономайзер : Экономайзер представляет собой нагреватель питательной воды, который нагревает воду перед подачей в котел.
• Подогреватель воздуха : Вентилятор первичного воздуха забирает воздух из атмосферы и затем нагревает его в подогревателе воздуха. Предварительно нагретый воздух впрыскивается вместе с углем в котел. Преимущество предварительного нагрева воздуха в том, что он улучшает сгорание угля.

Паровая турбина : Перегретый пар высокого давления подается в паровую турбину, которая заставляет вращаться лопатки турбины. Энергия пара преобразуется в механическую энергию в паровой турбине, которая действует как первичный двигатель. Давление и температура пара падают до более низкого значения, и он расширяется в объеме при прохождении через турбину. Расширенный пар низкого давления выбрасывается в конденсатор.

Конденсатор : Отработанный пар конденсируется в конденсаторе посредством циркуляции холодной воды. Здесь пар теряет давление и температуру и снова превращается в воду. Конденсация необходима, потому что для сжатия жидкости, находящейся в газообразном состоянии, требуется огромное количество энергии по сравнению с энергией, необходимой для сжатия жидкости. Таким образом, конденсация повышает эффективность цикла.

Генератор переменного тока : Паровая турбина соединена с генератором переменного тока. Когда турбина вращает генератор, вырабатывается электрическая энергия. Это генерируемое электрическое напряжение затем повышается с помощью трансформатора, а затем передается туда, где оно должно быть использовано.

Насос питательной воды : Конденсат снова подается в котел насосом питательной воды. Некоторое количество воды может быть потеряно во время цикла, который целесообразно подавать из внешнего источника воды.

Это был основной принцип работы тепловой электростанции и ее типичных компонентов. Практическая тепловая установка имеет более сложную конструкцию и несколько ступеней турбины, таких как турбина высокого давления (HPT), турбина среднего давления (IPT) и турбина низкого давления (LPT).

Преимущества и недостатки тепловой электростанции

Преимущества:

• Меньшая начальная стоимость по сравнению с другими генерирующими станциями.
• Требуется меньше земли по сравнению с гидроэлектростанцией.
• Топливо (то есть уголь) дешевле.
• Стоимость генерации меньше, чем у дизельных электростанций.

Недостатки:

• Загрязняет атмосферу из-за образования большого количества дыма. Это одна из причин глобального потепления.
• Общий КПД ТЭЦ низкий (менее 30%).

КПД ТЭЦ

Огромное количество тепла теряется на различных стадиях производства. Большая часть тепла теряется в конденсаторе. Именно поэтому КПД тепловых установок достаточно низкий.

1. Тепловой КПД : Отношение «теплового эквивалента механической энергии, передаваемой на вал турбины» к «теплоте сгорания угля» называется тепловым КПД.

   Тепловой КПД современных тепловых электростанций составляет около 30%. Это означает, что если при сжигании угля будет произведено 100 калорий тепла, то на валу турбины будет доступна механическая энергия, эквивалентная 30 калориям.

2. Общий КПД : Отношение «теплового эквивалента электрической мощности» к «теплоте сгорания угля» называется общим КПД.

   Общий КПД тепловой установки составляет около 29% (немного меньше, чем тепловой КПД).

Новое сообщение
Старый пост
Главная

Модернизация ТЭС

Современная тепловая электростанция должна обеспечивать надежное, безопасное и эффективное производство электрической энергии при изменяющихся нагрузках.

Высокая степень износа оборудования, недопустимые потери электроэнергии и недостаточная автоматизация старых ТЭС препятствуют достижению поставленной цели.

Модернизация тепловых электростанций в соответствии с новыми требованиями сегодня требуется многим предприятиям Европы и не только.

Цели и направления модернизации тепловых электростанций

В настоящее время европейские страны закрывают старые тепловые электростанции, работающие на мазуте и угле.

На смену им приходят более устойчивые энергетические объекты, использующие возобновляемые источники энергии, в том числе солнечные фотоэлектрические установки и ветряные электростанции.

Это ставит перед тепловыми электростанциями новые задачи, в том числе необходимость работы в условиях частых изменений нагрузки, связанных с повышенным износом оборудования.

Ужесточение экологических норм и истощение запасов ископаемого топлива вынуждают энергетические компании искать новые инженерные решения для повышения энергоэффективности и сокращения выбросов, особенно NOx и SOx.

Основные цели модернизации тепловых электростанций:

• Продление срока службы оборудования.
• Восстановить расчетные параметры технологических систем.
• Снижение расхода топлива и минимизация эксплуатационных расходов.
• Улучшить экологические показатели в соответствии с новыми правилами.
• Повышение надежности и стабильности ТЭС.

Восстановление проектных параметров является обязательным условием для дальнейшего производства электроэнергии, а соблюдение экологических требований позволяет избежать высоких штрафов.

В зависимости от экономического положения предприятия и возможности реализации электрической и тепловой энергии целесообразно провести комплексную модернизацию объекта с одновременной реализацией всех вышеперечисленных целей.

Самая дорогая и противоречивая цель модернизации — повышение эффективности.

При неизменных параметрах цикла (давление, температура) модификация турбины может иметь практическое значение. Изменение профиля лопаток, замена уплотнений и т.д. Такие решения повысят КПД турбины на несколько процентов.

Если цель достигается при относительно небольших вложениях, преимущества неоспоримы. Однако если учесть дорогостоящую замену ротора, то экономическая эффективность проекта сомнительна. При определении целесообразности этих мероприятий следует учитывать фактическую наработку турбоагрегата.

Наибольшие выгоды могут быть достигнуты при одновременном производстве электрической и тепловой энергии. Модернизация турбины в этом направлении не представляет серьезных технических проблем, а значительный экономический эффект обеспечивает быструю окупаемость инвестиций.

Естественными препятствиями для такого подхода к модернизации являются удаленность электростанции и ограниченный спрос на тепловую энергию у близлежащих потребителей.

Важной целью является продление срока службы дорогостоящего оборудования. В развивающихся странах фактический срок эксплуатации многих энергоблоков тепловых электростанций превышает нормативный ресурс в несколько раз.

Ситуацию усложняют частые колебания нагрузки и незапланированные отключения.

Модернизация тепловых электростанций требует значительных капиталовложений, но своевременные и хорошо спланированные мероприятия позволяют продлить срок службы оборудования и повысить общую производительность.

При разработке программы модернизации ТЭС необходимо учитывать ряд внешних и внутренних факторов. Они влияют на выбор подхода к проекту.

К внешним факторам относятся прогнозы относительно экономической ситуации в народном хозяйстве, динамики спроса на энергию, затрат на энергию и т. д.

Внутренние организационно-технические факторы создают гораздо меньшую степень неопределенности.

Детальное изучение системы диагностических, эксплуатационных и ремонтных процедур является частью нашего индивидуального подхода к потребностям каждого клиента.

Теоретически возможны два подхода:

• Одноэтапная модернизация, с полной реновацией при длительном простое;
• многоэтапная модернизация, выполняемая при нескольких последовательных остановах оборудования.

Учитывая неопределенность прогнозов экономической ситуации и условий реализации электроэнергии, второй подход может оказаться более актуальным. Наши специалисты проведут детальное технико-экономическое обоснование и предложат оптимальное решение.

Оценка технического состояния тепловой электростанции

Независимо от первоначальных целей заказчика, ключевым фактором для принятия экономически обоснованного решения является оценка технического состояния силовых агрегатов.

Этот этап требует систематизации и анализа истории эксплуатации, а также комплексных диагностических исследований и измерений. Особое внимание уделяется состоянию ответственных элементов энергоблока (турбина, котел, электрогенератор, магистральные паропроводы и др.)

Оценка технического состояния энергоблока ТЭС имеет важное значение для прогнозирования пригодности к дальнейшей эксплуатации ответственных элементов и их надежности. Знание фактического состояния металла, реальной геометрии элементов конструкции, реальных условий эксплуатации и причин повреждения необходимо для оценки ресурса элементов.

Плохое техническое состояние этих элементов представляет значительную опасность. Поэтому требуются срочные меры в рамках программы модернизации/ремонта.

Если основной целью модернизации является повышение КПД турбины, перед пуском в работу должны быть выполнены замеры для составления теплового баланса отдельных ее элементов.

Опыт показывает, что наиболее сложным этапом оценки технического состояния энергоблока ТЭС является сбор и анализ ретроспективных данных. Прогнозирование требует значительных технических знаний и опыта.

Важнейшее требование – правильная оценка текущего состояния металла, требующая детального анализа конструкции оборудования и условий его работы.

Выбор мест для замеров должен соответствовать расположению зон фактического повреждения/износа.

Это дает наиболее полную картину.

Программы модернизации и продления срока службы отдельных элементов оборудования должны соответствовать состоянию энергоблока. Результат технической оценки и экономического анализа служит основой для выбора оптимального подхода к модернизации.

Любые дорогостоящие меры по модернизации должны быть экономически оправданы.

Модернизация энергетических котлов ТЭС

Повышение энергоэффективности тепловых электростанций обычно включает в себя модернизацию котлов, в частности установку высокоэффективных горелок, арматуры и автоматики. В рамках модернизации возможно изменение мощности оборудования.

Специалисты оказывают полный комплекс инженерно-технических услуг, связанных с модернизацией котлов тепловых электростанций.

Многие энергоблоки ТЭС Азии, Африки, Южной Америки и Восточной Европы в настоящее время неэффективны, некоторые полностью изношены и требуют неотложных мероприятий. Индивидуальный клиентоориентированный подход направлен на повышение безопасности и эффективности эксплуатации старых котлов.

Установка современных горелок и автоматики снижает расход топлива, улучшает экологические показатели и оптимизирует условия эксплуатации. Правильно подобранное и установленное оборудование ведущих мировых производителей обеспечивает более плавную регулировку параметров работы котлов.

Модернизация генераторов ТЭС

Повышение эффективности и рентабельности тепловых электростанций напрямую зависит от эффективности электрогенераторов.

Наша компания оказывает комплексные услуги по модернизации генераторов, включая проектирование, закупку и монтаж нового оборудования, а также испытания и пуско-наладочные работы.

Новые экологические требования и развитие возобновляемой энергетики изменили требования к эксплуатации тепловых электростанций.

Инженеры помогут подготовить ваше предприятие к вызовам будущего.

Специалисты разрабатывают инновационные технологии в сфере энергетики и интегрируют современные технические решения в действующие тепловые электростанции. Нашими приоритетами являются экономические интересы заказчика, устойчивость, энергоэффективность и безопасность.

Благодаря нашим решениям клиенты повышают производительность оборудования, сокращают выбросы в атмосферу, увеличивают интервалы технического обслуживания и делают обслуживание более гибким.

Наша компания совместно со своими партнерами предлагает финансирование и широкий выбор вариантов модернизации электрогенераторов ТЭС с учетом конкретных потребностей вашего бизнеса.

Свяжитесь с нашими консультантами, чтобы узнать больше об услугах в этой области.

Беспроводные технологии и системы мониторинга для ТЭС

В настоящее время большая часть обслуживания и эксплуатации тепловых электростанций осуществляется вручную.

Предприятие теряет деньги в результате поломок и незапланированных отключений оборудования. Выбросы в атмосферу не всегда соответствуют норме, а энергия пара расходуется впустую из-за необнаруженных утечек.

Умные электростанции будущего основаны на 100% автоматизированных системах мониторинга, которые поддерживают оборудование в идеальном состоянии с минимальным вмешательством. Беспроводные датчики и компьютеры обнаруживают проблемы на ранних стадиях, повышая безопасность и надежность.

Для облегчения работы ремонтных бригад компания предлагает ряд уникальных решений по автоматизации тепловых электростанций. Эти технологии востребованы на объектах, работающих в условиях колебаний нагрузки, вызванных распространением возобновляемых источников энергии.

Циклический режим работы с частыми остановками создает неблагоприятные условия для оборудования и ускоряет его износ в 1,5-2,5 раза. Это требует тщательного контроля и обслуживания.

К сожалению, не все оборудование имеет защиту. Для контроля состояния градирен, насосов и другого оборудования периодически проводятся ручные проверки.

Беспроводные технологии заменяют трудоемкие ручные операции и повышают эффективность мониторинга. Благодаря беспроводным датчикам инженеры могут контролировать все оборудование ТЭС из диспетчерской.

Одним из таких решений является беспроводной датчик вибрации, который монтируется на вращающееся оборудование для постоянного контроля его состояния.

Наряду с датчиками вибрации на современных ТЭС используются более сложные многопараметрические системы контроля, охватывающие сразу несколько показателей. Внедрение таких систем обеспечивает непрерывный контроль расхода жидкости, температуры, давления, проводимости и других важных параметров.

Многопараметрические системы мониторинга помогают предотвратить поломки и сэкономить сотни тысяч долларов на незапланированных остановках и ремонте оборудования.

Инженеры нашей компании разрабатывают индивидуальные технические решения по автоматизации и мониторингу для тепловых электростанций. Как показывает опыт наших клиентов, эти вложения быстро окупаются.

Автоматический контроль и настройка рабочих параметров тепловых электростанций способствует повышению производительности.

Системы управления и контроля меняют отрасль.

Старые электростанции можно легко модернизировать, развернув эти системы для повышения надежности, безопасности и энергоэффективности объекта.

Эффекты модернизации ТЭС

Наши услуги по модернизации и обслуживанию ТЭС

Благодаря использованию лучших европейских технологий и консультационной поддержке реализации проектов «под ключ» наша компания помогает инвесторам достичь желаемых результатов.