Водоподготовка для энергопредприятий (ТЭЦ, ГРЭС, ТЭС). Введение. Чем тэц отличается от тэсТЭС / ТЭЦ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ТЭЦ ПРОМЫШЛЕННОГО МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ Большинство энергозатратных предприятий (к примеру, предприятия химической промышленности, пищевой - сахарной промышленности, машиностроительной промышленности) имеют на своём балансе собственный источник электрической и тепловой энергии - ТЭЦ, которая, как правило, работает по тепловому графику. Тепловая энергия (как правило в виде пара и горячей воды на технологические нужды и в виде горячей воды на отопление и горячее водоснабжение) идёт на отопление не только самого предприятия, но жилого фонда, расположенного в непосредственной близости с ним. Данный отчет выполнен по результатам энергетического обследования теплоэлектроцентрали машиностроительного, градообразующего предприятия. Электроэнергия выдаётся и принимается из сети, тепловая энергия служит на покрытия технологических и отопительных нужд предприятия и жилого фонда города. Работа была выполнена в рамках комплексного энергетического обследования машиностроительного предприятия полного цикла. Отчёт содержит: - краткую характеристику основного и вспомогательного оборудования ТЭЦ предприятия; - характеристику тепловой, электрической и топливной схем; - основные показатели работы ТЭЦ предприятия; - анализ работы котельных агрегатов и паровых турбин; - тепловые балансы работы основного и вспомогательного оборудования ТЭЦ предприятия. Перечень энергосберегающих мероприятий, а также их технико-экономическое обоснование публикуется отдельно. автор работы: Н.Д. Денисов-Винский  Содержание: - 3.1. Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) - 3.1.2. Характеристика тепловых схем ТЭЦ ЭКСПРЕСС-ОБСЛЕДОВАНИЕ ТЭЦ ПИЩЕВОГО ПРЕДПРИЯТИЯ Основное отличие теплоэлектроцентрали (далее ТЭЦ) от тепловой электростанции (далее ТЭС) заключается в том, что ТЭЦ работает по тепловому графику. Работа по тепловому графику ТЭЦ во многом определяет её расположение, как правило в непосредственной близости от потребителя тепла, чаще всего пара. В случае, если ТЭЦ работает по тепловому графику, основная нагрузка которого - это отопление и горячее водоснабжение близлежайшего жилищно-коммунального сектора, то ТЭЦ расположена также в непосредственной близости от него. В случае, если на каком-либо предприятии потребление пара сравнительно велико и рядом отсутствует потребитель тепла на отопление или горячее водоснабжение (химическое предприятие, предприятие по производству сахар, к примеру), то, как правило, ТЭЦ находится на балансе самого предприятия. В этом случае ТЭЦ работает по тепловому графику, электроэнергия идёт на покрытие нужд собственного производства, в случае избытка электрической мощности оно продаётся в сеть, в случае недостатка электрической мощности, она потребляется из сети. Ниже приведен отчет по результат экспресс-обследования такой ТЭЦ, находящейся на балансе предприятия и работающей по тепловому графику. Отчет содержит: 1. Общее описание. Состав основного оборудования. 2. Баланс и основные технико-экономические показатели работы ТЭЦ. 3. Эффективность работы котельного оборудования ТЭЦ. 4. Эффективность работы турбинного оборудования ТЭЦ. 5. Анализ затрат электроэнергии на собственные нужды. 6. Потенциал энергосбережения на ТЭЦ. 7. Выводы. Перечень энергосберегающих мероприятий, а также их технико-экономическое обоснование публикуется отдельно. автор работы: Н.Д. Денисов-Винский  Содержание: ОЦЕНКА ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РЕКОНСТРУКЦИИ ТЭЦ ПУТЁМ ЗАМЕНЫ ТУРБОАГРЕГАТА №3 ПТ-30-8,9/1,0 НА ПТ-50-8,9/1,0 И УСТАНОВКОЙ НОВОЙ ТУРБИНЫ ПТ-30-8,9/1,0 НА МЕСТО РАНЕЕ ДЕМОНТИРОВАННОГО ТУРБОАГРЕГАТА Работа выполнена в рамках энергетического обследования теплоэлектроцентрали в сотрудничестве с Московским энергетическим институтом (Техническим университетом) в 2011 - 2012 годах. Электростанция работает по тепловому графику. Основные потребители тепловой энергии: население и машиностроительное предприятие. Установленная электрическая мощность станции 200 МВт, основное топливо: уголь. Результаты работы включены в инвестиционный проект по развитию Территориальной генерирующей компании (ТГК). Автор работы: Н.Д. Денисов-Винский Заказчик: Территориально генерирующая компания (ТГК). Ключевые слова: технико-экономические показатели, чистый приведённый доход, индекс прибыльности, анализ чувствительности Реферат: проведен расчет финансово-экономических показателей при установке новой турбины ПТ-30-8,9/1,0 на ПТ-50-8,9/1,0 на фундаменте ранее демонтированной турбины №1 ТЭЦ; выполнен расчет финансово-экономических показателей при установке новой турбины ПТ-50-8,9/1,0 на место демонтируемой турбины ПТ-30-8,9/1,0; проведен анализ устойчивости и надежности расчетной оценки эффективности инвестиционного проекта к изменению исходных данных (тарифов, стоимости топлива, инвестиционных затрат и объемов производства). - 1. Оценка экономической эффективности проекта - 1.4. Оценка коммерческой и финансовой эффективности проекта - 1.5. Затраты на производство электроэнергии и тепловой энергии www.denisov-vinskiy.ru Производство электроэнергии на ТЭС. Теплоэлектроцентрали. Атомные электрические станции
Преобразование первичной энергии во вторичную, в частности в электрическую, осуществляется на станциях, которые в своем названии содержат указание на то, какой вид первичной энергии в какой вид вторичной преобразуется на них: ТЭС – тепловая электрическая станция преобразует тепловую энергию в электрическую; ГЭС – гидроэлектростанция преобразует механическую энергию движения воды в электрическую; ГАЭС – гидроаккумулирующая станция преобразует механическую энергию движения предварительно накопленной в искусственном водоеме воды в электрическую; АЭС – атомная электростанция преобразует атомную энергию ядерного топлива в электрическую; ПЭС – приливная электростанция преобразует энергию приливов в электрическую, и т. д. В Республике Беларусь более 95% энергии вырабатывается на ТЭС. По назначению тепловые электростанции (ТЭС) делятся на два типа: КЭС – конденсационные тепловые электростанции, предназначенные для выработки только электрической энергии; ТЭЦ – теплоэлектроцентрали, на которых осуществляется совместное производство электрической и тепловой энергии [12]. На рис. 1. представлена тепловая схема ТЭС. Ее основное оборудование состоит из котла-парогенератора ПГ, турбины Т и генератора Г. В котле при сжигании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразуется в энергию водяного пара. В турбине Т водяной пар превращается в механическую энергию вращения. Генератор Г превращает энергию вращения в электрическую. Тепловая энергия для нужд потребления может быть взята в виде пара из турбины либо котла. На рис. 1. кроме основного оборудования ТЭС показаны конденсатор пара К, в котором отработанный пар, отдавая скрытую теплоту парообразования охлаждающей его воде, с помощью циркуляционного насоса Н в виде конденсата вновь подается в котел-парогенератор. Схема ТЭЦ отличается тем, что взамен конденсатора устанавливается теплообменник, где пар при значительном давлении нагревает воду, подаваемую в главные тепловые магистрали. Технология преобразований энергии на ТЭС может быть представлена в виде цепи следующих превращений:
Рис. 1. Тепловая схема ТЭС
Топливо и окислитель, которым обычно служит воздух, непрерывно поступает в топку котла. В качестве топлива чаще всего используются уголь, сланцы, природный газ и мазут (продукт переработки нефти – остаток после отгонки из нефти бензина, керосина и других легких фракций). Однако использование природного газа и особенно мазута в перспективе должно сокращаться, так как это слишком ценные вещества, чтобы их использовать в качестве котельного топлива. За счет тепла, образующегося в результате сжигания топлива, в паровом котле вода превращается в пар с температурой около 550°С. КПД ТЭС – это отношение полученной электрической энергии к тепловой энергии, образовавшейся при сжигании топлива; он растет при повышении начальной температуры пара. Но при этом для наиболее ответственных деталей установки, испытывающих большие механические нагрузки в сочетании с высокой температурой, приходится применять высококачественные, дорогие стали. Выигрыш в КПД не компенсирует повышенных затрат на металл. В турбине способ преобразования тепловой энергии пара в механическую энергию состоит в следующем. Пар высокого давления и температуры, имеющий большую тепловую энергию, из котла поступает в сопла турбины. Сопла – это неподвижно укрепленные, не вращающиеся вместе с валом турбины, сделанные из металла каналы, в которых температура и давление пара уменьшаются, а значит, уменьшается и его тепловая энергия, но зато увеличивается скорость движения потока пара. Таким образом, за счет уменьшения тепловой энергии пара возрастает его механическая (кинетическая) энергия. При этом механическая энергия потока пара превращается в механическую энергию ротора турбины, а точнее – в механическую энергию турбогенератора, так как валы турбины и электрического генератора соединены между собой. Современные паровые турбины для ТЭС – весьма совершенные, быстроходные, высокоэкономичные машины. Количество охлаждающей воды должно быть в несколько десятков раз больше, чем количество конденсируемого пара. Поэтому ТЭС строят поблизости от крупных водных источников. Процесс производства электроэнергии на ТЭС условно можно разделить на три цикла: химический – горение, в результате которого внутренняя химическая энергия топлива превращается в тепловую и передается пару; механический – тепловая энергия пара превращается в энергию вращения турбины и ротора турбогенератора; электрический – механическая энергия превращается в электрическую [15]. Предприятиями, на которых производится тепловая и электрическая энергии, являются: ТЭС на углеводородном топливе, ТЭЦ производит электрическую и тепловую энергию, АЭС использует энергию ядерного распада. ТЭС включает комплект оборудования, в котором внутренняя химическая энергия топлива (твердого, жидкого или газообразного) превращается в тепловую энергию воды и пара, преобразующуюся в механическую энергию вращения, которая и вырабатывает электрическую энергию. Поступающее со склада в парогенератор топливо при сжигании выделяет тепловую энергию, которая, нагревая подведенную с водозабора воду, преобразует ее в энергию водяного пара с температурой 550˚С. В турбине энергия водяного пара превращается в механическую энергию вращения, передающуюся на генератор, который превращает ее в электрическую. В конденсаторе пара отработанный пар с температурой 123-125˚С отдает скрытую теплоту парообразования охлаждающей его воде и с помощью циркулярного насоса в виде конденсата вновь подается в котел-парогенератор. На ТЭС могут использоваться газотурбинные установки (ГТУ). Широкое распространение газовые турбины получили на транспорте в качестве основных элементов авиационных двигателей, на железнодорожном транспорте – газотурболокомотивы.
В ГТУ в качестве рабочего тела служит смесь продуктов сгорания топлива с воздухом или нагретый воздух при большом давлении и высокой температуре. По конструктивному исполнению и принципу преобразования энергии газовые турбины не отличаются от паровых. Экономичность работы газовых турбин примерно такая же, как и двигателей внутреннего сгорания, а при очень высоких температурах рабочего тела их экономичность выше. Газовые турбины более компактны, чем паровые турбины и двигатели внутреннего сгорания аналогичной мощности. Важнейшим преимуществом газовой турбины является ее высокая маневренность: время запуска составляет 1–1,5 мин. ТЭС с газотурбинными установками более маневренна, чем паротурбинная, легко пускается, останавливается, регулируется. Недостаток ГТУ заключается в том, что газовые турбины работают, в основном, на жидком высокосортном топливе или на газообразном (природный газ; искусственный газ, получаемый при особом сжигании твердых топлив). Тем не менее, аналитические исследования перспективных направлений развития мировой энергетики называют ГТУ в числе наиболее прогрессивных преобразователей энергии XXI века. На рис. 2. представлена принципиальная схема ТЭС с газотурбинной установкой.
Рис. 2. Схема ТЭС с газотурбинной установкой (ГТУ) В камеру сгорания 1 подается жидкое или газообразное топливо и воздух. Образующиеся в ней газы 2 высокого давления при температуре 750-770°С направляются на рабочие лопатки турбины 3. Турбина 3 вращает электрический генератор 4, вырабатывающий электрическую энергию, и компрессор 5, служащий для подачи под давлением воздуха 6 в камеру сгорания. Сжатый в компрессоре 5 воздух 6 перед подачей в камеру сгорания 1 подогревается в регенераторе 7 отработанными в турбине горючими газами 8. Подогрев воздуха позволяет повысить эффективность сжигания топлива в камере сгорания. Для повышения экономической эффективности использования ГТУ на ТЭС применяют парогазовые установки – совмещение газотурбинных и паротурбинных агрегатов. Они являются высокоманевренными и служат для покрытия пиковых нагрузок в энергосистеме. Принципиальная схема ТЭС с парогазовой установкой приведена на рис. 3. На ней обозначены: 1– парогенератор, 2 – компрессор, 3 – газовая турбина, 4 – генератор, 5 – паровая турбина, 6 – конденсатор, 7 – насос, 8 – экономайзер. Экономайзер позволяет отработанные в турбине газы использовать для подогрева питательной воды, что дает возможность уменьшить расход топлива и повысить КПД до 44%.
Рис. 3. Схема ТЭС с парогазовой установкой На рис. 4. представлена еще одна возможная схема ТЭС с парогазовой установкой – с выбросом отработанных газов в паровой котел. Здесь 8 – камера сгорания.
Рис. 4. Схема ТЭС с парогазовой установкой с выбросом отработанных газов в паровой котел
Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), где осуществляется комплексная выработка электрической и тепловой энергии, обладают КПД в 1,5-1,7 раз выше, достигающим 60-65%. Комплексная выработка электроэнергии и тепла очень выгодна. Многим отраслям промышленности: химической, металлургической, текстильной, пищевой и др. тепло необходимо для технологических целей. Примерно 50% добываемого топлива расходуется на тепловые нужды предприятий. Отработанный в турбинах КЭС пар имеет температуру 25-30°С и давление около 0,04 бара (0,04-10~7МПа) и непригоден для использования в технологических целях на предприятиях. Требуется горячая вода и для отопления жилых зданий. Тепловая энергия в виде пара указанных параметров и горячей воды может производиться централизованно на ТЭЦ и в крупных котельных или децентрализованно на заводских мини-ТЭЦ и в индивидуальных котельных. На ТЭЦ для получения пара с необходимыми потребителю параметрами используют специальные турбины с промежуточными отборами пара. В них, после того как часть энергии пара израсходуется на приведение в движение турбины и параметры его понизятся, производится отбор некоторой доли пара для потребителей. Оставшаяся доля пара обычным способом используется в турбине для приведения ее во вращение и затем поступает в конденсатор. Поскольку для части пара перепад давления оказывается меньшим, то несколько возрастает расход топлива на выработку электроэнергии. Однако это увеличение в конечном счете меньше по сравнению с расходом топлива в случае раздельной выработки электрической энергии и тепла на небольших котельных. При сжигании топлива только для получения тепла, например для отопления, весь «температурный напор» примерно от 1500°С до 100°С, т.е. от температуры, получаемой при сжигании топлива, до температуры, нужной для отопления, никак не используется. Выгоднее использовать этот температурный интервал больше 1000°С для получения из тепловой энергии механической, а тепло (около 100°С) направить на отопление. Конечно, в этом случае механической энергии при том же количестве сжигаемого топлива получится меньше за счет повышения конечной температуры примерно на 70°С (с 30 до 100°С). Такое повышение необходимо для обеспечения температуры воды на нужды отопления. Горячая вода и пар под давлением до 3 МПа доставляются потребителям по трубопроводам. Совокупность трубопроводов для передачи тепла называется тепловой сетью. Передача тепла в виде пара неэкономична на расстояние более 5–7 км [15]. Централизованное теплоснабжение на базе комплексной выработки тепловой и электрической энергии обеспечивает в настоящее время основную долю потребности в тепле промышленного и жилищно-коммунального хозяйства, уменьшает расход топливно-энергетических ресурсов, а также материальных и трудовых затрат в системах теплоснабжения, имеет экологические преимущества. Однако при максимальной централизации теплоснабжения на ТЭЦ можно выработать только 25-30% требуемой электрической энергии. Работа же конденсационных станций определяется условиями выработки электроэнергии, которую технологически и экономически возможно передавать на значительные расстояния. Это делает благоприятным концентрацию больших электрических мощностей и позволяет быстро наращивать электроэнергетический потенциал страны. Поэтому в национальной энергетической системе необходимо и целесообразно сочетание КЭС и ТЭЦ. В качестве весьма энергоэффективного решения снабжения крупных производств электроэнергией и теплом рассматриваются мини-ТЭЦ. Атомная электростанция (АЭС) по своей сути также является тепловой электростанцией. Однако вместо котла, где сжигается органическое топливо, используется ядерный реактор. Внутриядерная энергия превращается в тепловую энергию пара, которая затем – в механическую энергию вращения турбогенератора и в электрическую энергию. Наличие термодинамического цикла на АЭС ограничивает КПД этой станции, как и обычных тепловых станций. Недостаток АЭС заключается также в отсутствии маневренности: пуск и останов блоков и агрегатов этих станций требует значительных затрат времени и труда.
Похожие статьи:poznayka.org Водоподготовка для энергопредприятий (ТЭЦ, ГРЭС, ТЭС). ВведениеГлавный «враг» энергопредприятий – это вода с большим содержанием солей жесткости. Именно поэтому ионообменное, сорбционное или мембранное оборудование на ТЭЦ, ГРЭС, ТЭС является основой системы водоподготовки предприятия. Водоочистка и водоподготовка в энергетике является одним из основных этапов организации деятельности теплоэлектростанции. Существующие ТЭС вырабатывают тепло за счет нагрева воды и последующей конденсации пара. Именно от исходного состава подпиточного агента и зависит срок службы парогенератора теплоэлектростанции. В чем отличие фильтров для ТЭЦ, ГРЭС и ТЭС? И как продлить срок службы дорогостоящего оборудования, предназначенного для обогрева жилых домов и промышленных сооружений? Отличие систем водоподготовки для ТЭЦ, ГРЭС и ТЭСБольшая часть существующего оборудования ТЭЦ, ГРЭС и ТЭС изготавливается из металлических сплавов. Именно поэтому главный «враг» энергопредприятий – это склонные к солеобразованию примеси, содержащиеся в подпиточной воде (соли жесткости и железа). Все существующие теплоэлектростанции можно разделить на несколько типов (рисунок 1.). Главное отличие ТЭЦ от КЭС в том, что теплоэлектроцентрали производят тепло (в виде поступающей к потребителям горячей воды) и электроэнергию, в то время, как конденсационные теплоэлектростанции за счет многократного конденсационного цикла осуществляют выработку только электроэнергии. Рисунок 1. Типы теплоэлектростанций
Вода на ГРЭС и АЭС используется для хозяйственно-питьевых нужд (охлаждения реактора или активной рабочей зоны). Вследствие этого система водоподготовки на подобных предприятиях ограничивается фильтрами-умягчителями и обессоливателями, улавливающими соли жесткости и оксиды железа, разрушающие трубопроводную систему. Отличия систем водоподготовки различных типов теплоэлектростанций обусловлены особенностями технологического процесса предприятия. Так, отработанная горячая вода ТЭС просто сбрасывается. Таким образом, наиболее мощные фильтры паротурбинной теплоэлектростанции используются именно для очистки поступающего сырья. Горячая вода ТЭЦ используется для отопления жилых домов и производственных корпусов. Именно поэтому система водоочистки теплоэлектроцентрали включает в себя дополнительные модули, предназначенные для улавливания загрязнений, способных привести к коррозии не только барабанов котлов, но и бытовых линий коммуникаций. Фильтрационные системы для ТЭССистема водоподготовки энергопредприятий включает несколько этапов очистки от загрязнений. Таблица 2. Типы системы водоподготовки для энергопредприятий
На европейских теплоэнергетических предприятиях КПД потерь составляет всего 0,25% в день. Такие высокие результаты работы достигаются за счет комбинации нескольких традиционных и инновационных методов обессоливания и очистки используемого сырья и подпиточной воды. Срок службы оборудования предприятий теплоэнергетики при таких условиях достигает 30-50 лет. Используемые источники: 1. «Экологически безопасные ТЭС». Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы» 2. Копылов А.С., Лавыгин В.М. Водоподготовка в энергетике ochistivodu.ru | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
