Техническое совершенствование тэс на органическом топливе реферат

Обновлено: 02.07.2024

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Новосибирский государственный технический университет

Оглавление.Основные элементы и условные обозначения: 31.Введение 42. Составление тепловой схемы электростанции 43. Примеры тепловых схем 54. Заключение 75.Список литературы 8

Основные элементы и условные обозначения:

КУ- котельная установка

ПК – паровой котел

ЦВД- цилиндр высокого давления

ЦСД – цилиндр среднего давления

ЦНД- цилиндр низкого давления

ЭГ – электрический генератор

ОЭ – охладитель эжектора

ПУ- пар с уплотнений

ПС – подогреватель сетевой

ПВК – пиковый водогрейный котел

ТП - тепловой потребитель

СН - сетевой насос

КН – конденсатный насос

ДН – дренажный насос

ПН – питательный насос

ПНД – подогреватель высокого давления

ПВД – подогреватель низкого давления

ХОВ – хим. очищенная вода

БН - бустерный насос

Принципиальная тепловая схема является одной из основных схем электростанции. Такая схема дает представление о типе электростанции и принципе ее работы, раскрывая суть технологического процесса выработки энергии, а также характеризует техническую оснащенность и тепловую экономичность станции. Она необходима для расчета теплового и энергетического балансов установки.

2. Составление тепловой схемы электростанции

При составлении принципиальной тепловой схемы в первую очередь решаются вопросы выбора типа, мощности и начальных параметров (давления и температуры свежего пара).

Тип энергетической установки определяется характером потребителей, видом отпускаемой энергии (электрической, тепловой или той и другой), требуемой мощностью, местом строительства и т.д.

Однотипное оборудование на схеме отображается один раз и даются связи, лишь определяющие последовательность технологического процесса рабочего тела. Арматура на принципиальной схеме не указывается, за исключением важной для технологического процесса.

Начальные параметры рабочего тела выбираются с учетом стоимости топлива в районе строительства, наличия и надежности оборудования. Единичная мощность устанавливаемых агрегатов определяется технико-экономическими соображениями, требованиями надежности энергосистемы и наличием оборудования. Более мощные агрегаты экономически выгоднее, но с их вводом требуется больший резерв в системах энергоснабжения и снижается устойчивость последних при аварийных отключениях.

Переходя к деталям составления тепловой схемы, следует обратить внимание на ряд существенных вопросов, связанных в основном с технико-экономическим анализом. К ним относятся: выбор системы регенерации, числа отборов и температуры питательной воды. Все это определяется мощностью установки, начальными параметрами рабочего тела и стоимостью

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Пути развития современных ТЭС

Выполнил: студент Божков А.Ю. группа ТЭ-61

Новосибирский государственный технический университет

Направления развития перспективных технологий ТЭС можно разделить на 3 основных: совершенствование термодинамических циклов, совершенствование схемной и элементной базы и совершенствование сжигания топлива. В данной работе освещены новые технологии развития котельной части ТЭС, в том числе: сжигание угля в вихревой топке, технология термоподготовки топлива, плазменный розжиг и стабилизация горения основного факела, технология сжигания твердого топлива в котлах с кольцевой топкой, технология сжигания композитного жидкого топлива.

1. Сжигание угля в вихревой топке

Конструкции опытных и серийных котлов с вихревой топкой для энергоблоков различной мощности разрабатываются на базе обширного комплекса опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ. Основная особенность конструкции котла: в нижней части имеется горизонтальная вихревая камера высокотемпературного горения с фронтальным расположением горелок, соединенная с камерой охлаждения.

Выполненные к настоящему времени комплексные исследования теплотехнологических процессов в вихревой топке позволяют надежно конструировать высокоэффективные топки со ступенчатым сжиганием, что решает проблему снижения выбросов окислов азота. Экспериментальные исследования аэродинамики вихревых топок на изотермических воздушных и гидравлических моделях и математическое моделирование аэродинамических процессов дали возможность установить основные геометрические соотношения в рационально спроектированных вихревых топках, а математическое моделирование лучистого теплообмена в вихревой топке позволило подробно вскрыть картину процесса горения в вихревой камере, процессов теплообмена в камере, определить оптимальные значения коэффициентов избытка воздуха при ступенчатом сжигании, установить условия минимального выхода окислов азота в режиме жидкого шлакоудаления.

Элементная база технологии сжигания топлива в вихревой топке зависит от того, устанавливается ли эта технология при реконструкции котла или она используется на проектируемой станции.

На вновь проектируемой станции использование котлоагрегата с вихревой топкой позволяет значительно сократить габариты котлоагрегата и тем самым снизить капиталовложения в основное оборудование. При этом пылесистема проектируется в соответствии с требованиями вихревой технологии. Эти требования не вызывают появления новых элементов в технологической схеме ТЭС и изменения рабочих параметров.

При реконструкции функционирующих ТЭС установка вихревой топки на реконструируемом котлоагрегате требует, во-первых, существенной переделки самого котлоагрегата и, во-вторых, возможной переделки пылесистем.

Применение вихревой технологии обусловливает изменения: гаммы теплив в связи с бесшлаковочным сжиганием канско-ачинских углей в котлоагрегатах с вихревой топкой и жидким шлакоудалением, режимных параметров котла и надежностных параметров, коэффициента готовности котлоагрегата из-за повышенного износа тепловоспринимающих поверхностей при вихревом сжигании твердого топлива, экологических параметров.

2. Технология термоподготовки топлива

Сущностью термической подготовки пылевидного топлива является предварительная частичная аллотермическая его газификация при температурах 600. 800 °С и выше доли размолотого угля в горелочном устройстве, либо полностью всего потока угля в специальном предтопке, например, циклонного типа. Прогрев рабочего потока угольной пыли осуществляется за счет сжигания высокореакционного топлива, в качестве которого могут использоваться газ, мазут или высокореакционный уголь, например КАУ.

Поток высококонцентрированной угольной пыли 3 тангенциально поступает в установку 1, выполненную в виде цилиндра, и образует реакторное пространство, внутрь которого направляется горящее высокореакционное топливо 2 с концентрацией кислорода, обеспечивающей устойчивое горение. В предтопке поток рабочего топлива прогревается с образованием двухфазного топлива газовзвеси, содержащей в основном окись углерода, водород, непрореагировавшую угольную пыль, коксовый остаток, метан, углекислый газ и азот. На выходе из предтопка газовзвесь смешивается со вторичным воздухом и вместе с продуктами сгорания инициирующего топлива поступает в топку котла. Для надежного воспламенения и регулирования процесса горения на начальном участке факела часть вторичного воздуха отбирается и подается в коллектор, откуда через спец.трубки, расположенные под углом к оси движения газовзвеси и по касательной к образующей ТЦП. При необходимости возможно добавление пара или воздуха для частичной газификации рабочего топлива, а также применение стадийного сжигания 6.

Недостатком технологий с термической подготовкой топлива можно считать усложнение системы топливоподготовки по сравнению с традиционными из-за необходимости создания двух потоков топлива (рабочего и инициирующего) и организации паровоздушного дутья для частичной газификации. Однако эти усложнения не связаны с созданием принципиально нового и уникального оборудования, так как для потока инициирующего топлива используется станционное газовое или мазутное хозяйство, а в случае использования в качестве инициирующего топлива высокореакционного угля топливоподготовка для него выглядит аналогично схемам с прямым вдуванием пыли. Для потока рабочего угля топливоподготовка аналогична схемам с промбункером. Отбор пара для частичной газификации может осуществляться, например, из станционного коллектора собственных нужд. Кроме того, большинство станций уже оборудованы мазутным хозяйством, а многие имеют и газовое, что упрощает внедрение технологии в рамках реконструкции действующих станций.

3. Технология плазменного розжига твердого топлива

В основе технологии лежат процессы термодеструкции и пиролиза твердого топлива под воздействием температуры. Однако направленность технологии и ее техническое оснащение отличны от технологии термоподготовки топлива в ТЦП. Технология плазменного розжига это в первую очередь средство повышения реакционной способности твердого топлива. В последнее время эта технология рассматривается и как средство снижения выбросов оксидов азота.

Плазменный розжиг и подсветка пылеугольного факела направлены на вытеснение из топливного баланса ТЭС мазута на эти нужды. Технология заключается в обработке струей низкотемпературной плазмы (3500…5000 ℃ ) потока угольной пыли, транспортируемой воздухом. Высокая температура теплового удара приводит к прогреву топлива со скоростью 103…104 К/с при размерах частиц менее 250 мкм, при этом достигается конечная температура частиц 800…900 ℃ и выше, что интенсифицирует разложение органической части топлива.

После обработки плазмой поток газовзвеси содержит в себе деструктурированные частицы угля газы, в том числе и легко воспламеняющиеся водород, метан и окись углерода. Такой состав газовзвеси позволяет надежно воспламенять и стабильно поддерживать горение основного пылеугольного факела в топке парогенератора.

Плазменная технология является технически осуществимой и технологически простой в управлении. Поток плазмы создается в плазмотроне, конструкция которого показана на рис. 3.1, и может быть вмонтирован в пылеугольную горелку или установлен в специальном муфеле под основной горелкой. Плазмотрон состоит из анода 1, катода 2, кольца закрутки плазмообразующего воздуха 3 и охлаждаемого одой корпуса 4. Тепловая мощность плазмотрона составляет не более 1, 5% от тепловой мощности потока аэропыли.

4. Технология сжигания топлива в котле с кольцевой топкой

Кольцевая топка (КЦТ) представляет дальнейшее развитие тангенциальных топок, отличительной особенностью которых является вихревой характер течения газов. Продукты сгорания в такой топке движутся сравнительно узким спирально-вихревым потоком в пристенной области топки, а в центральной (приосевой) области топки по всей ее высоте практически отсутствует активное движение факела. Поперечный размер (диаметр) этой малоактивной зоны достигает 40. 50% сечения топки, что позволяет эффективно использовать ее для размещения надежно работающих дополнительных (в виде осесимметричной вставки) поверхностей нагрева. При таком решении вращающийся факел оказывается зажатым в кольцевом пространстве между внутренними и наружными экранами, в результате чего условия смешения, выгорания и теплообмена в таком топочном объеме становятся другими по сравнению с традиционными топками.

Применение кольцевых топок для мощных котлов позволяет уменьшить их высоту на 30. 40 % [295] и за счет этого сократить металло- и капиталоемкость котлов.

Технологической особенностью котлов с КЦТ является топка, представляющая собой многогранную призму, внутри которой по всей ее высоте коаксиально установлена многогранная экранированная вставка. При восьмигранном сечении аэродинамика топки близка к течению в цилиндрической кольцевой камере. Стены внутренней и наружной камер выполнены из цельносварных газоплотных панелей. В нижней части топки экраны наружной камеры отгибаются внутрь и образуют многоскатную холодную воронку. В верхней части топки к боковым стенам наружной камеры примыкают горизонтальные конвективные газоходы, число которых может быть 2 или 4. Горелочные устройства устанавливаются на каждой стене топки в один или несколько ярусов (в зависимости от мощности котла). Оси горелок направлены по касательным к условной окружности, диаметр которой выбирается с учетом шлакующих характеристик угля. Особенностью воспламенения факела в кольцевой топке является прогрев и зажигание топливно-воздушной смеси (вытекающей из щелевой прямоточной горелки) в основном за счет набегающего от предыдущих (по ходу вращения) горелок мощного вихревого потока высокотемпературных топочных газов. В вертикально-щелевых прямоточных горелках аэросмесь подается со стороны набегающего (поджигающего) потока высокотемпературных топочных газов, а вторичный воздух вводится со стороны наружного экрана, к которому отжимается весь факел.

5. Технология сжигания композитного жидкого топлива

Композитное жидкое топливо (КЖТ) готовится в системе топливоподготовки энергоблока на основе торфяного геля и водоугольной суспензии. Предварительно измельченный торф подают в емкость для приготовления коллоидной смеси. В эту же емкость подают воду. Воду и торф смешивают в заданном соотношении. После предварительно смешивания в емкости торфоводяной раствор направляют в диспергатор-кавитатор, где происзодит окончательный размол торфа с образованием коллоидной смеси заданного качества. Регулирование процесса осуществяют кратностью обработки смеси в диспергаторе-кавитаторе посредством организации соответствующей обратной связи и интенсивнотью обработки. Аналогичным образом готовят водоугольную суспензию. Воду и уголь смешивают в заданном соотношении. Затем обработкой в диспергаторе-кавитаторе получают суспензию заданного качества. Композитное жидкое топливо получаеют предварительным смешением жидкого топлива, коллоидной смеси и водоугольной суспензии в собственной емкости с последующей обработкой в диспергаторе-кавитаторе аналогично приготовлению коллоидной смеси и угольной суспензии. Готовое КЖТ направляют в емкость, откуда насосом подают на горелочные устройства котлоагрегата.

Таким образом, в предложенной технологии за счет вариации компонентов, интенсивности обработки каждого компонента и композитного топлива в целом получают жидкое топлива заданного качества вне зависимости от изменяющихся свойств компонентов. Полученное топливо имеет глубоко диспергированный состав с размером твердой фракции 35 мкм, при этом твердые угольные частицы встроены в коллоидную структуру торфяного геля. Такое топливо может быть использовано как в качестве основного, так и растопочного. В то же время при незначительных изменениях в технологической линии приготовления топлива можно получать торфоугольный брикет или гранулы для слоевого сжигания ( том числе и в кипящем слое.

Достоинства: низкая капиталоемкость, возможность поэтапного ввода в эксплуатацию, наличие сырьевой базы во всех регионах России, низкая удельная стоимость тонны КЖТ.

Современные энергоблоки ТЭС являются сложными структурами. Оснащенные новыми технологиями, они становятся электротехнологическими многоцелевыми блоками. Новые технологии включают системы сероочистки и азотоочистки дымовых газов, системы термической и плазмотермической подготовки и газификации угля, парогазовые схемы, электрохимические комплексы, системы утилизации теплоты уходящих газов, газотурбинные и паротурбинные надстройки. В то же самое время современные энергообъекты являются крупными комплексами, которые имеют разностороннее воздействие на многие сферы жизнедеятельности человека. Это означает, что при проектировании и разработке новых и перспективных технологий по производству энергопродукции следует учитывать технологические, эологические, экономические и социальные факторы, которые выражают разную сущность объекта, а потому могут иметь разную, не всегда согласующуюся между собой размерность. Тем не менее, совершенствование теплоэнергетического комплекса обусловлено растущим энергопотреблением и введением новых стандартов на производство энергопродукции. Это означает, что будут постоянно искаться новые пути для лучшей работы энергокомплекса, что приведет к технико-экономическому обоснованию инновационных технологий и внедрению их в массовое производство.

Узнать стоимость написания работы -->

Электрической станцией называется энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в электрическую. Наиболее распространены тепловые электрические станции (ТЭС), использующие тепловую энергию, выделяемую при сжигании органического топлива (твердого, жидкого и газообразного). [4]

На тепловых электростанциях вырабатывается около 76% электроэнергии, производимой на нашей планете. Это обусловлено наличием органического топлива почти во всех районах нашей планеты; возможностью транспорта органического топлива с места добычи на электростанцию, размещаемую близ потребителей энергии; техническим прогрессом на тепловых электростанциях, обеспечивающим сооружение ТЭС большой мощностью; возможностью использования отработавшего тепла рабочего тела и отпуска потребителям, кроме электрической, также и тепловой энергии (с паром или горячей водой) и т.п.[2]

Высокий технический уровень энергетики может быть обеспечен только при гармоничной структуре генерирующих мощностей: в энергосистеме должны быть и АЭС, вырабатывающие дешевую электроэнергию, но имеющие серьезные ограничения по диапазону и скорости изменения нагрузки, и ТЭЦ, отпускающие тепло и электроэнергию, количество которой зависит от потребностей в тепле, и мощные паротурбинные энергоблоки, работающие на тяжелых топливах, и мобильные автономные ГТУ, покрывающие кратковременные пики нагрузки.[1]

Типы ТЭС и их особенности

На рис. 1 представлена классификация тепловых электрических станций на органическом топливе.

Рис.1. Типы тепловых электростанций на органическом топливе.

Тепловой электрической станцией называется комплекс оборудования и устройств, преобразующих энергию топлива в электрическую и (в общем случае) тепловую энергию.

Тепловые электростанции характеризуются большим разнообразием и их можно классифицировать по различным признакам.

По назначению и виду отпускаемой энергии электростанции разделяются на районные и промышленные.

Районные электростанции – это самостоятельные электростанции общего пользования, которые обслуживают все виды потребителей района (промышленные предприятия, транспорт, население и т.д.). Районные конденсационные электростанции, вырабатывающие в основном электроэнергию, часто сохраняют за собой историческое название – ГРЭС (государственные районные электростанции). Районные электростанции, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию (в виде пара или горячей воды), называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Как правило, ГРЭС и районные ТЭЦ имеют мощность более 1 млн кВт.

Промышленные электростанции – это электростанции, обслуживающие тепловой и электрической энергией конкретные производственные предприятия или их комплекс, например завод по производству химической продукции. Промышленные электростанции входят в состав тех промышленных предприятий, которые они обслуживают. Их мощность определяется потребностями промышленных предприятий в тепловой и электрической энергии и, как правило, она существенно меньше, чем районных ТЭС. Часто промышленные электростанции работают на общую электрическую сеть, но не подчиняются диспетчеру энергосистемы.

По виду используемого топлива тепловые электростанции разделяются на электростанции, работающие на органическом топливе и ядерном горючем.

За конденсационными электростанциями, работающими на органическом топливе, во времена, когда еще не было атомных электростанций (АЭС), исторически сложилось название тепловых (ТЭС – тепловая электрическая станция). Именно в таком смысле ниже будет употребляться этот термин, хотя и ТЭЦ, и АЭС, и газотурбинные электростанции (ГТЭС), и парогазовые электростанции (ПГЭС) также являются тепловыми электростанциями, работающими на принципе преобразования тепловой энергии в электрическую.[1]

В качестве органического топлива для ТЭС используют газообразное, жидкое и твердое топливо. Большинство ТЭС России, особенно в европейской части, в качестве основного топлива потребляют природный газ, а в качестве резервного топлива – мазут, используя последний ввиду его высокой стоимости только в крайних случаях; такие ТЭС называют газомазутными. Во многих регионах, в основном в азиатской части России, основным топливом является энергетический уголь – низкокалорийный уголь или отходы добычи высококалорийного каменного угля (антрацитовый штыб - АШ). Поскольку перед сжиганием такие угли размалываются в специальных мельницах до пылевидного состояния, то такие ТЭС называют пылеугольными.

По типу теплосиловых установок, используемых на ТЭС для преобразования тепловой энергии в механическую энергию вращения роторов турбоагрегатов, различают паротурбинные, газотурбинные и парогазовые электростанции.

Основой паротурбинных электростанций являются паротурбинные установки (ПТУ), которые для преобразования тепловой энергии в механическую используют самую сложную, самую мощную и чрезвычайно совершенную энергетическую машину – паровую турбину. ПТУ – основной элемент ТЭС, ТЭЦ и АЭС.

ПТУ, имеющие в качестве привода электрогенераторов конденсационные турбины и не использующие тепло отработавшего пара для снабжения тепловой энергией внешних потребителей, называются конденсационными электростанциями. ПТУ оснащённые теплофикационными турбинами и отдающие тепло отработавшего пара промышленным или коммунально-бытовым потребителям, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).

Газотурбинные тепловые электростанции (ГТЭС) оснащаются газотурбинными установками (ГТУ), работающими на газообразном или, в крайнем случае, жидком (дизельном) топливе. Поскольку температура газов за ГТУ достаточно высока, то их можно использовать для отпуска тепловой энергии внешнему потребителю. Такие электростанции называют ГТУ-ТЭЦ. В настоящее время в России функционирует одна ГТЭС (ГРЭС-3 им. Классона, г. Электрогорск Московской обл.) мощностью 600 МВт и одна ГТУ-ТЭЦ (в г. Электросталь Московской обл.).[1]

Традиционная современная газотурбинная установка (ГТУ) – это совокупность воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины, а также вспомогательных систем, обеспечивающих ее работу. Совокупность ГТУ и электрического генератора называют газотурбинным агрегатом.

Блочные ТЭС состоят из отдельных, как правило, однотипных энергетических установок – энергоблоков. В энергоблоке каждый котел подает пар только для своей турбины, из которой он возвращается после конденсации только в свой котел. По блочной схеме строят все мощные ГРЭС и ТЭЦ, которые имеют так называемый промежуточный перегрев пара. Работа котлов и турбин на ТЭС с поперечными связями обеспечивается по другому: все котлы ТЭС подают пар в один общий паропровод (коллектор) и от него питаются все паровые турбины ТЭС. По такой схеме строятся КЭС без промежуточного перегрева и почти все ТЭЦ на докритические начальные параметры пара.

По уровню начального давления различают ТЭС докритического давления, сверхкритического давления (СКД) и суперсверхкритических параметров (ССКП).

Критическое давление – это 22,1 МПа (225,6 ат). В российской теплоэнергетике начальные параметры стандартизованы: ТЭС и ТЭЦ строятся на докритическое давление 8,8 и 12,8 МПа (90 и 130 ат), и на СКД – 23,5 МПа (240 ат). ТЭС на сверхкритические параметры по техническим причинам вполняется с промежуточным перегревом и по блочной схеме. К суперсверхкритическим параметрам условно относят давление более 24 МПа (вплоть до 35 МПа) и температуру более 5600С (вплоть до 6200С), использование которых требует новых материалов и новых конструкций оборудования. Часто ТЭС или ТЭЦ на разный уровень параметров строят в несколько этапов – очередями, параметры которых повышаются с вводом каждой новой очереди.[1]

Заключение

В данном реферате рассмотрены виды современных тепловых электрических станций, представлена их классификация. Определены основные критерии разделения теплоэлектростанций. Отмечены особенности всех станций, а также представлены принципиальные схемы конденсационной станции (КЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

Список литературы

Трухний А.Д. Основы современной энергетики: учебник для вузов: в 2т./ под общей редакцией чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 472с.

Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции: Учебник для вузов / Под ред. В.Я. Гиршфельда. – М: Энергоатомиздат, 1987. – 328 с.

Елизаров Д.П. Теплоэнергетические установки электростанций: Учебник для вузов / Д.П. Елизаров. – М.: Энергоиздат, 1982. – 264 с.

Баскаков А.П., Берг Б.В., Витт О.К. и др. Теплотехника: Учебник для вузов / Под ред. А.П. Баскакова. – М.:Энергоатомиздат, 1991. – 224с.

Типы ТЭС и их особенности

На рис. 1 представлена классификация тепловых электрических станций на органическом топливе.

Рис.1. Типы тепловых электростанций на органическом топливе.

По назначению и виду отпускаемой энергии электростанции разделяются на районные и промышленные.

Список литературы

Читайте также: