UNIVERZITET U TUZLI
MAŠINSKI FAKULTET ENERGETSKO MAŠINSTVO Termoenergetska postrojenja
SEMESTRALNI RAD Projektni zadatak
Student:
Predmetni profesor:
Marko Divković I-30/14
Dr.sc. Indira Buljubašić, vanr.prof. Asistent:
Mr.sc.Amel Mešić, as.s.s.
SADRŽAJ 1.
2.
3.
UVOD ......................................................................................................................................... 4 1.1.
Kondenzacijska termoelektrana .........................................................................................5
1.2.
Parne elektrane-toplane..................................................................................................... 6
1.3.
Plinsko-turbinske elektrane................................................................................................ 7
1.4.
Parno-turbinska postrojenja............................................................................................... 9
1.5.
Kombinirana postrojenja ....................................................................................................9
PARNE TURBINE ...................................................................................................................... 11 2.1.
Princip rada....................................................................................................................... 12
2.2.
Podjela turbina prema strujanju radnog medija .............................................................. 13
2.3.
Protutlačne turbine .......................................................................................................... 13
2.4.
Turbine sa regulisanim oduzimanjem pare ...................................................................... 14
2.5.
Turbine sa neregulisanim oduzimanjem pare .................................................................. 15
PARNI KOTAO .......................................................................................................................... 16 3.1.
Plamenocijevni kotlovi...................................................................................................... 17
3.2.
Vodocijevni kotlovi ........................................................................................................... 17
3.3.
Kotlovi prirodne cirkulacije ............................................................................................... 18
3.4.
Kotlovi prinudne cirkulacije .............................................................................................. 18
3.5.
Prenos topline u kotlu ...................................................................................................... 19
3.6.
Dijelovi parnog kotla ......................................................................................................... 20
4.
KONDENZATOR........................................................................................................................ 23
5.
GENERATOR............................................................................................................................. 24
6.
RASHLADNI TORANJ ................................................................................................................25
7.
PREDNOSTI I NEDOSTACI TEP-a U ODNOSU NA DRUGA POSTROJENJA ................................ 26
8.
UTICAJ TEP-a NA OKOLIŠ ......................................................................................................... 28
9.
PROJEKTNI ZADATAK ............................................................................................................... 29 9.1.
Usvajanje sheme termoenergetskog postrojenja ............................................................ 29
9.2.
Stepenovanje turbine ....................................................................................................... 30
9.3.
Bilans toplinskog potrošača .............................................................................................. 31
9.4.
Bilansi zagrijača vode ........................................................................................................ 34
9.4.1.
Zagrijač 3 ................................................................................................................... 34
9.4.2.
Zagrijač 2 ................................................................................................................... 35
9.4.3.
Zagrijač 1 ................................................................................................................... 35
9.5.
Bilans kondenzatora .........................................................................................................36
9.6.
Bilans međupregrijača ...................................................................................................... 37
9.7.
Odabir turbina ..................................................................................................................37
9.8.
Odabir napojne pumpe..................................................................................................... 39
9.9.
Odabir kondenzacione pumpe ......................................................................................... 40 2
POPIS SLIKA Slika 1.1. Renkinov kružni ciklus. ...................................................................................................... 4 Slika 1.2. Kondenzaciska termoelektrana. ........................................................................................ 5 Slika 1.3. Kondenzaciska termoelektrana sa međupregrijanjem..................................................... 5 Slika 1.4. Parne elektrane-toplane.................................................................................................... 6 Slika 1.5. Šema parne elektrane-toplane.......................................................................................... 7 Slika 1.6. Shematski prikaz plinsko turbinskog postrojenja.............................................................. 8 Slika 1.7. Shematski prikaz plinsko turbinskog postrojenja............................................................ 10 Slika 2.1. Parna turbina. .................................................................................................................. 11 Slika 2.2. Strujanje u medjulopatičnim kanalima parne turbine. ................................................... 12 Slika 2.3. Aksijalna i radijalna turbina ............................................................................................. 13 Slika 2.4. Regulacija protutlačne turbine ........................................................................................ 14 Slika 2.5. Turbine sa regulisanim oduzimanjem pare ..................................................................... 14 Slika 2.6. Turbine sa neregulisanim oduzimanjem pare. ................................................................ 15 Slika 3.1. Kotao u sklopu termoelektrane....................................................................................... 16 Slika 3.2. Plamenocijevni kotlovi .................................................................................................... 17 Slika 3.3. Vodocijevni kotao s jednim domom i prirodnom cirkulacijom vode. ............................. 18 Slika 3.5. Kotao sa prinudnom cirkulacijom .................................................................................. 19 Slika 4.1. Izmjenjivač topline (Kondenzator). ................................................................................. 23 Slika 5.1. Generator ........................................................................................................................24 Slika 6.1. Razhladni toranj ............................................................................................................... 25 Slika 9.1. Shema termoenergetskog postrojenja............................................................................ 29 Slika 9.2. Bilans prvog dijela toplotnog potrošača .......................................................................... 31 Slika 9.3. Bilans drugog dijela toplinskog potrošača ....................................................................... 32 Slika 9.4. Bilansi trećeg i četvrtog dijela toplinskog potrošača....................................................... 33 Slika 9.5. Bilans zagrijača vode 3 ..................................................................................................... 34 Slika 9.6. Bilans zagrijača vode 2 ..................................................................................................... 35 Slika 9.7. Bilans zagrijača vode 3. .................................................................................................... 35 Slika 9.8. Bilans kondenzatora ........................................................................................................ 36 Slika 9.9. Slika i specifikacije odabranih turbina ............................................................................. 39 Slika 9.10. Izabrana napojna pumpa ............................................................................................... 40 Slika 9.11. Izabrana kondenz pumpa .............................................................................................. 40
POPIS TABELA Tabela 9.1. Postavka zadatka ......................................................................................................... 29 Tabela 9.2. Stepenovanje VTT ......................................................................................................... 30 Tabela 9.3. Stepenovanje NTT ........................................................................................................30 Tabela 9.4. Prosječne godišnje temperature vode ......................................................................... 36
3
1. UVOD Parna elektrana je energetsko postrojenje čija je osnovna namjena proizvodnja i transformacija primarnih oblika energije u koristan rad, koji se kasnije u obliku mehaničke energije iskorištava za proizvodnju električne energije. U osnovi čitavog ciklusa je modificirani Rankinov kružni ciklus i čitav proces pojednostavljeno prikazan izgleda kao na sl ici 1.1.
Slika 1.1. Renkinov kružni ciklus.
Ciklus započinje sagorijevanjem prikladnog goriva unutar ložišta parnog kotla (tačka 2 na slici). Parni kotao se u osnovi projektuje prema vrsti goriva koji koristimo, a gorivo može biti u čvrstom, tečnom ili gasovitom stanju. Toplota, dobivena sagorijevan jem, se prenosi na radni medij, tj. vodenu paru, koja se sistemom cijevi odvodi do ekspanzionog uređaja – turbine (3) gdje se vrši obrtno kretanje. Na istom vratilu na kojem je turbina se nalazi i generator (5), te obrtanjem turbine, obrće se i generator, što zauzvrat dovodi do pretvaranja mehaničke energije u električnu energiju. S druge strane, voda nastavlja svoj ciklus tako što će se kondenzovati u tečnu fazu putem kondenzatora (4), a dalje će se napojnom pumpom (1 -2) ponovno ubaciti u kotao, gdje se taj ciklus završava, a počinje novi. U zavisnosti od nivoa početnog pritiska svježe pare razlikujemo termoelektrane s podkritičnim pritiskom, gdje se pritisak kreće u granicama od oko 160 do 170 bara, te nadkritičnim pritiskom, koji doseže vrijednosti i prek o 220 bara. Hlađenje može biti protočno i povratno. Razlika je u tome što se kod protočnog hlađenja, voda za hlađenje kondenzatora uzima iz prirodnog izvora, bilo rijeke ili jezera, propušta kroz kondenzator i vraća nazad u svoj prirodni tok. S druge strane, ako ne postoji prirodni izvor vode za hlađenje, ista voda stalno se propušta kroz kondenzator i stalno se hladi u posebnim instalacijama. Izbor sistema hlađenja vezan je za osnovnu dilemu oko izbora lokacije termoelektrane – blizu rijeke ili blizu rudnika uglja.Prednost parnih termoelektrana je u tome što imamo velike jedinične snage, uz visoke parametre svježe pare (170 bar pri 565°C), te visokoj sigurnosti pogona, pa može biti u neprekidnom radu s maksimalnom snagom i po nekoliko hiljada radnih sati. Parne elektrane dijelimo na:
kondenzacijske parne elektrane parne elektrane – toplane. 4
