Upload
nenad-bozic
View
223
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERZITET U BANJALUCI
MAŠINSKI FAKULTET
ENERGETSKA POSTROJENJA
DOMAĆI ZADATAK
Profesor: Vinko Babić Student: Predrag Milovanović
Broj indeksa: 8207
- 2 - Milovanović Predrag
1. Kratak opis postrojenja sa slike
U industriji i naseljenim mjestima, gdje istovremeno postoji potreba za toplotnom i
električnom energijom, najjednostavniji je i najčešći način snabdijevanja ovim oblicima
energije da se toplotna energija proizvodi u kotlovnicama, a električna energija preuzima iz
javne mreže. MeĎutim, znatno učinkovitija je zajednička proizvodnja toplotne i električne
energije u kogeneracijskim parno-turbinskim postrojenjima. Odvojena proizvodnja toplotne
energije je nepovoljna i s'ekološkog stajališta, jer se spaljuje gorivo i zagaĎuje okolina, a da se
pri tome ne koristi mogućnost proizvodnje vrijedne električne energije.
U toplifikacionim termoelektranama kombinovano se proizvode električna i toplotna
energija. U slučaju kada se proizvedena električna energija isporučuje u mrežu
elektroenergetskog sistema, a toplotnom se snadbjevaju potrošači na područiju u okolini
postrojenja, radi se o javnim toplifikacionim termoelektranama ili kako se češće nazivaju,
termoelektranama-toplanama (TE-TO ). Ako električna i toplotna energija iz toplifikacione
termoelektrane pokrivaju potrebe odreĎenog preduzeća, radi se o industrijskoj energani, s tim
što električni dio u nekim slučajevima može da bude priključen i na javnu mrežu. Za
kogeneracijska parno-turbinska postrojenja mogu se primjenjivati protupritisne parne turbine
ili kondenzacijske turbine s reguliranim oduzimanjem pare.
Postrojenja s protupritisnim parnim turbinama su najjednostavnija i najučinkovitija
parno-turbinska postojenja. MeĎutim, kod njih proizvodnja električne energije zavisi o potrebi
toplotne energije. Kad nema potrošnje toplinske energije ne može se proizvoditi električna
energija. S protupritisnim turbinama zadovoljava se potreba sa toplinskom energijom, a u
slučaju manjka, električna se energija preuzima iz vanjske elektroenergetske mreže, dok se u
slučaju viška isporučuje u elektroenergetsku mrežu. U turbinama sa protivpritiskom para
ekspandira do odreĎenog pritiska a zatim se odvodi u toplotnu potrošnju. Vrijednost
protivpritiska usvaja se jednaka vrednosti pritiska koju para treba da ima na ulazu u potrošač
toplote.
Postrojenja sa kondenzacijskim turbinama uz regulisano oduzimanje pare su složenija
i manje učinkovita u odnosu na postrojenja sa protupritisnim turbinama. MeĎutim, u njima se
može proizvoditi toplinska i električna energija i u slučajevima kada nema potrebe za
toplinskom energijom. Ovakva se postrojenja obično ugraĎuju kada se želi iz vlastitog izvora
snabdijevati s potrebnom toplinskom i električnom energijom, bez zavisnosti od javne
elektroenergetske mreže.
- 3 - Milovanović Predrag
2.Način funkcionisanja pojedinih komponenti
1. Parni kotao (Generator pare)
Zadatak parnog kotla je da toplotu osloboĎenu sagorevanjem goriva dovede vodi ili
vodenoj pari, koja na njegovom izlazu mora imati odreĎeni pritisak i temperaturu. U parni
kotao dovode se napojna voda, gorivo i zrak za sagorevanje, a iz njega se odvode proizvedena
vodena para, sagoreli gasovi i pepeo (šljaka) kao neizgoreni dio goriva.
2. Parne turbine
Parne turbine su pogonske mašine koje pretvaraju toplotnu energiju pare u mehanički rad.
Kao pogonski medij obično se koristi vodena para. S obzirom na smjer strujanja pare, turbine
su radijalne ili aksijalne . Velika većina turbina je aksijalna jer se radijalne ne mogu graditi za
velike snage.
3. Redukciono-rashladne stanice
Pregrijana para se dovodi u redukciono rashladnu stanicu u kojoj se pritisak i temperature
svode na vrednost, koja se može da dovede kod potrošača toplotne energije.
4. Kondezator turbine
Para koja je ekspandirala u kondenzatorskoj parnoj turbini dovodi se u kondenzator u
kojem se ona kondenzira uz što je moguć niži pritisak. Kondenzacija se izvodi u izmjenjivaču
toplote, kojem se s jedne strane dovodi para, a sa druge rashladna voda, koja od pare preuzima
toliko toplote koliko je dovoljno da se ona potpuno kondenzira.
5. Kondezator ( hladnjak ) pare ejektora
Ima zadatak da kondenzuje odnosno hladi paru iz ejektora. Ejektor je uredjaj koji koristi
parnu struju velike brzine za usisavanje i akceleriranje pare odsisavane iz isparivača.
Visokopritisna para se dovodi na mlaznici ejektora. Zbog velike brzine na izlazu malznice
(oko 1200 m/s) nastaje ejektorski efekt, para iz isparivača se usisava u parnu struju. Smješa
primarne i sekundarne pare ulazi u difuzor primarnog ejektora u kojem se brzina kontinuirano
smanjuje, te se smješa pare i supare komprimira na pritisak koji vlada u primarnom
kondenzatoru.
6. Hladnjak (kondenzator) zaptivnih para
Kako i sam naziv govori , ima za funkciju hladjenja pare iz zaptivanja turbine, koja daljim
putem preko ekspandera odsoljavanja niskog pritiska ide u kondenzator pare ejektora.
7. Regenerativni zagrijači niskog pritiska
Vrše meĎupregrijavanje izmedju turbina srednjeg i niskog pritiska. Pomoću
meĎupregrijavanja postiže se nešto bolji termički stepen djelovanja ( poboljšanje 2-4%), ali je
- 4 - Milovanović Predrag
smanjenje postotka vlage u posljednjim stepenima turbine glavni razlog za uvoĎenje
meĎupregrijavanja.
8. Regenerativni zagrijači visokog pritiska
Obavljaju meĎupregrijavanje pare od turbine visokog pritiska, koja nakon zagrijavanja
ide u generator pare a zatim u turbinu manjeg ili srednjeg pritiska zavisno da li su u pitanju
jedno ili dva medjupregrijavanja.
9. Deaerator (otplinjivač) napojne vode
Ima funkciju otplinjavanja napojne vode, to jest odstranjvanja gasovitih primjesa iz
kondenzata. Gasovi se ispuštaju u atmosferu dok napojna voda se preko napojne pumpe
transportuje u zagrijač pare, a zatim u generator pare.
10. Osnovni zagrijači mrežne vode
U zagrijačima mrežne vode se voda po pravilu zagrijava do temperature od 150 ˚C koja je
neophodna za snadbijevanje mrežnog sistema. Za svoj rad zagrijači vode troše relativno malo
energije te zauzimaju malo prostora.
11. Vršni vodogerjni kotao
Vrši zagrijavanje pare koja se upotrebljava za tehnološke procese i grijanje. Obično radi
samo u slučaju kada zagrijač vode ili generator pare ne mogu obavljati tu funkciju. Na osnovu
konstrukcije mogu biti, plamenocijevni kotlovi, vodocijevni kotlovi, kombinovani kotlovi.
12. Sliv kondenzata preko hidraulicnog zatvarača
13. Deaerator dodatne vode za dopunu mrežnog sistema za grijanje
Deaerator ili odplinjivač je ureĎaj koji služi za odvajanje vazduha i ostalih gasova iz vode
jer imaju loš uticaj na sistem, kao što je izazivanje korozije. Ovaj ureĎaj na sistemu za grijanje
izdvaja gasove i prečišćenu vodu vraća u mrežu sistema za grijanje.
14. Deaerator povratnog kondenzata iz proizvodnog procesa
Deaerator povratnog kondenzata iz proizvodnog procesa odvaja gasove iz kondenzata
nakon čega prečišćeni kondenzat vraća u sistem za proizvodnju pare.
15. Ekspander konstantnog odsoljavanja visokog pritiska
Ovaj ureĎaj se koristi za odvajanje soli iz kondenzata pri čemu prečišćeni kondezat odlazi
u deaerator napojne vode pritiska 0,6 Mpa, a drugi dio koji nije dovoljno prečišćen odlazi na
dalje prečišćavanje u ekspander odsoljavanja niskog pritiska.
16. Ekspander odsoljavanja niskog pritiska
Ekspander odsoljvanja niskog pritiska je ureĎaj koji služi za izdvajanje soli iz kondenzata
koji nije dovoljno prečišćen u ekspanderu konstantnog odsoljavanja visokog pritiska.
- 5 - Milovanović Predrag
Prečišćeni dio kondenzata se odvodi u regenerativni zagrijač niskog pritiska. Dio kondenzata
koji se ne može prečistiti odvodi se u zagrijač dodatne DEMI vode i nakon toga ispušta iz
sistema.
17. Zagrijač dodatne DEMI vode
Ovaj ureĎaj služi za zagrijavanje hemiski pripremljene vode koja treba da uĎe u sistem.
On radi tako što se kroz njega propušta kondenzat koji nije dovoljno prečišćen u ekspanderu,
pri čemu tu predaje dio toplote hemiski pripremljenoj vodi (DEMI-demineralizovanoj vodi).
18. Odvajanje kondenzata regenerativnih zagrijača
UreĎaj služi za odvajanje kondenzata iz pare, koji se dobije kada para jedan dio toplote
preda regenerativnim zagrijačima. Kondenzat koji je izdvojen iz pare se ubacuje ponovo u
sistem i to kod regenerativnih zagrijača niskog pritiska.
19. Kondezatna pumpa
Ova pumpa nalazi se posle kondezatora i njena uloga je da dobijeni kondezat potiskuje
preko regenerativnih zagrijača, gdje se vrši zagrijavanje kondezata, u deaerator napojne vode.
20. Napojna pumpa
Napojna pumpa služi za potiskivanje vode iz deaeratora napojne vode preko
regenerativnih zagrijača visokog pritiska, u generator pare.
21. Pumpa mrežne vode za grijanje
Pumpa mrežne vode za grijanje služi za cirkulaciju vode kroz sistem za grijanje kako bi se
mogao odvijati proces razmjene toplote.
22. Pumpa dodatne mrežne vode
Pumpa dodatne mrežne vode je hidraulična pumpa koja se koristi u slučaju kada je
potrebno dovesti više vode za grijanje u deaerator dodatne vode za dopunu mrežnog sistema
grijanja.
23. Regulatori pritiska u deaeratorima
Su hidraulični ventili, najčešće automatske regulacije, koji regulišu tj. povećavaju ili
smanjuju vrijednost pritiska u deaeratorima po potrebi.
24. Para iz ejektora kondenzatora turbine
Para koja dolazi iz kondenzatora turbine skuplja se u ejektoru i naziva se para ejektora.
Ejektori su ureĎaji koji uz pomoć energije jednog radnog fluida - pogonski fluid, usisavaju,
- 6 - Milovanović Predrag
mešaju se sa njim i potiskuju drugi radni (usisavani, gonjeni) fluid tačno odreĎenim,
projektnim zadatkom zadatim pritiskom.
25. Para iz zaptivanja turbine
Para iz zaptivanja turbine se dovodi na regenerativne zagrijače niskog pritiska, koji je
dalje šalju na turbinu niskog pritiska (TNP).
26. Voda za hlađanje RRS
Voda za hlaĎanje RRS, je voda koja se dovodi redukciono-rashladnoj stanici, radi što
boljeg rashlaĎenja zasićene vodene pare koja dolazi iz parnog kotla i to pritiska 12,7 MPa i
temperature 555 °C.
27. Pumpa povratnog kondenzata iz proizvodnje
Ima funkciju da vraća kondenzat nastao u procesu proizvodnje pare u deaerator. U
dearatoru se iz npojne vode otklanjaju nepoželjni gasovi i šalju u parni kotao.
28. Dodatna demi voda
DEMI voda je mehanički i hemijski čista voda dobijena savremenim tehnološkim
postupkom sa kationskim i anionskim jono-izmjenjivačima kojim se postiže najveća moguća
kvaliteta vode.
29. Uslovni gubici kondenzata
Kao što u svakom sistemu postoje odreĎeni gubici, tako i u ovom postoje gubici
kondenzata. Ispitivanjem svih odvodnika kondenzata se utvrĎuje njihova funkcionalnost i
odstupanje, te se na osnovu toga vrši zamjena odvodnika i kondenzatni gubitci se svode na
minimum.
3. Tehnologija za smanjenje emisije čvrstihčestica
Ova tehnologija značajno se razvijala krajem devetnaestog i početkom dvadesetog
vijeka. Tokom sagorijevanja mineralne materije iz goriva prelaze u pepeo od čega jedan dio
nose dimni gasovi kao leteći pepeo. U cilju zaštite životne sredine posebno su pooštreni
propisi za čistoću dimnog gasa. Mjere za izdvajanje čestica iz dimnih gasova mogu biti
preventivnog karaktera (čišćenje goriva, izbor tehnologije sagorijevanja) ili se zasnivaju na
tehnologijama smanjenja emisije nakon sagorijevanja, kao što su: Mehanički otprašivači
(cikloni, multicikloni, žaluzinski otprašivači, ostali mehanički otprašivači), Elektrostatički
otprašivači („hladni“ i „topli“ ESO), Vrećasti filteri (Tip „iznutra vani“ i tip „izvana unutra“),
Mokro ispiranje (venturski, pokrtni, kombinovani-mokri sa krečom i mokri sa krečnjakom).
- 7 - Milovanović Predrag
3.1. Osnovna fizičko-hemijska svojstva pepela:
Granulometrijski sastav pepela (65%-75% dimenzija manjih od 40μm i 2%-5% čestica
većih od 100μm), Ljepljivost je sposobnost pepela da se lijepi na zidove gasnih kanala i
otprašivača, Sipkost pepela zavisi od svojstva pepela, oblika i dimenzija čestica, vlažnosti i
drugih faktora. Definiše se uglom prirodnog klizanja 40°-50° i koeficijentom trenja o
čelik/beton (0,47-0,84 / 0,84-1,00).
3.2. Elektro filteri
Кod velikih energtskih kotlova sa sagorijevanjem čvrstih goriva, pepeo se može
uspješno odvajati elektrostatičkoim odvajačima pepela. Elektrostatički odvajač se sastoji od
agregata za napajanje i elektrofiltera. Agregata za napajanje sačinjavaju transformato,
regulator napona i visokonaponski ispravljač. U kućištu elektrofiltra (metalno ili betonsko)
smještene su koronirajuće i taložne elektrode. Koronirajuće elektrode su povezaane sa
negativnim, a taložne sa pozitivnim polom ispravljača. Izdvajanje čvrstih čestica iz dimnih
gasova se zasniva na stvaranju neravnomijernig električnog polja visokog napona i
koronarnog razreĎivača (samostalno električno razreĎenje u gasu karakteristično za sistem
elektroda– odnos maksimalnog i srednjeg napona je 4) pri atmosferskom pritisku izmeĎu
elektroda koje se nalaze u kućištu.
Sl.1. Šema postrojenja za elektrosatičko izdvajanje pepela: 1. Visokonaponski transformator,
2. Regulkator napona, 3. Visokonaponski ispravljač, 4. Visokonaponskki vod, 5. Uzemljenje,
7. Koronirajuća elektroda, 8. Izolator, 9. Taložna elektroda
-Na efikasnost izdvajanje pozitivno djeluju:
Sniženje temperature dimnog gasa zbog smanjenja viskoziteta i odgovarajućeg
smanjenja otpora kretanju čestica ka taložnim elektrodama i smanjenje brzine gasa u
aktivnoj zoni.
- 8 - Milovanović Predrag
Povećanje sadržaja vlage u gasu zbog apsorpcije vlage na česticu, čime se stvara provodljiva
opna, koja smanjuju specifični električni otpor sloja pepela na provodljiva opna , koja
smanjuju specifični električni otpor sloja pepela na taložnim elektrodama. Povećanje
vremena boravka čestica u aktivnoj zoni elektrofiltera, što se postiže snižavanjem temperature
gasa i povećanjem dužine aktivnr zone.
-Negativni uticaji na efikasnost izdvajanja imaju:
Povećan električni otpor pepela, Sklonost pepela ka lijepljenju I Povećan sadržaj
sagorelih čestica u letećem pepelu, mali el.otpor, zbog čega ove čestice brzo gube punjenje
na taložnim elektrodama i mogu ponovo da dospiju u struju gasa, što smanjuje stepen
idvajanja.
-Prednosti elektrofiltera u odnosu na ostale otprašivače :
Mala potrošnja električne energije
Mali aerodinamički otpor (100 do 150 Pa)
-Nedostaci elektrofiltera:
Glomaznost,velika cijena (oko 7% svih investicija za termoelektranu ili oko EUR/kW)
Smanjenje stepena odvajanja pri nedovoljnom otresanju taložnih elektroda. Razvoj
elektrostatičkih filtera upravo je usmjeren u pravcu otklanjanja nedostataka.
Sl.2. Elektrostatički filter – elektrofilter
- 9 - Milovanović Predrag
3.3. Cikloni i multicikloni
Ciklonski otprašivač radi na principu dejstva centrifugalne sile kojom se iz struje
dimnih gasova izdvajaju čestice pepela. Ciklonski otprašivači imaju mali stepen izdvajanja i
može se koristiti samo kod male količine gasa tako da se kod kotlova ne koristi. Za kotlove
manje snage koriste se multiciklonski otprašivači.
Sl.3. Suvi otprašivači, a) ciklon, b) multiciklon: 1. Dovod dimnih gasova, 2. Poklopac
u obliku zavojnice, 3. Ciklonski element, 4. Izlazna cijev, 5. Cilindrični dio kućišta, 6.
Konični dio kućišta. 7. Ispuštanje pepela, 8. Bunker za pepeo, 9. Razdjelna komora, 10.
Lijevak za izdvojeni pepeo, 11. Komora za prečišćene gasove, 12.Noseće rešetke, 13. Noseći
pojas
Na sledećoj slici (slika 3.1) se jasno vidi način rada ciklona. Mješavina gasa i čestica
se tangencijalno uvodi u cilindričnu cijev gdje dolazi do zavojnog kretanja fluida što
prouzrokuje djelovanje centrifugalne sile na čestice koje su u struju fluida. Djelovanjem
centrifugalne sile dolazi do kretanja čestica u radijalnom pravcu, a samim tim i do njihovog
izdvajanja na cilindričnom zidu ciklona. Te izdvojenje čestice se pod djelovanjem sile
gravitacije talože u donjem dijelu – konusu ciklona, a dalje se nataloženi materijal odvodi
dalje (transportuje). Zbog jednostavne konstrukcije i niske cijene našli su široku primjenu.
- 10 - Milovanović Predrag
Sl.3.1. Suvi otprašivači
3.4. Filteri od tekstila
Filteri za kontrolu čestica koriste se već više od 100 godina. Efikasno se ovim
postupkom mogu izdvajati čestice prečnika i do 0,01 mm uz efikasnost izdvajanja od
99,50%. Filteri od tekstila služe za kontrolisano izdvajanje čvrstih čestica, separaciom iz tog
gasa, prolaskom gasa kroz tkaninu filtera, pri čemu se na materijalu filtera vrši skupljanje
praha. Prah na filteru formira sloj, što filtriranje čini efikasnijim. Kada se čestice nakupe u
sloj na tkanini moraju se odstraniti duvanjem u obrnutom smijeru ili otresti mehanički.
Čestice padaju usljed gravitacije u lijevkove ispod filtera, koji se se prazne posebnim
sistemima za transport praha.
- 11 - Milovanović Predrag
Osnovni mehanizmi na osnovu kojih se čestice skupljaju na filtreskim elementima:
Inercijalni sudar čestice sa materijalom filtera, Braunova difuzija čestica , Direktna interakcija
čestica i materijala filtera, Gravitaciono taloženje.
-Efikasnost izdvajanja čestica iz gasa može se definisati na sledeći način:
)
-Gdje je: ϕ - parametar koji karakteriše odnos čestice /filter,
Cul,Cizl - koncentracija čestica na ulazu/izlazu,
F - parametar čije veličine zavise od dizajniranog filterskog sistema i ima najveći
uticaj na prolaz čestica kroz filter.
-Tkanine od kojih se izraĎuju filteri mogu se podijeliti u tri grupe, i to : Prirodni materijali
(pamuk, vuna), Sintetički materijali (polpropilan, najlon, poliester-darkon,..), Mineralne
materije (staklo, keramika, nerĎajući čelik).
-Troškovi (orjentaciono) za vrećaste filtere su 40-60 EUR/kW, a troškovi pogona i održavanja
0,30-0,40 EURc/kWh.