انواع و اقسام نیروگاه ها. نیروگاه های برق مشارکت نیروگاه های مختلف در تولید انرژی الکتریکی

دوره سخنرانی در مورد رشته

"تامین انرژی و بهره وری انرژی فناوری ها"

ماژول 1. تولید انرژی. 2

مبحث 1. اطلاعات اولیه در مورد نیروگاه های حرارتی. 2

مبحث 2. تجهیزات اصلی و کمکی نیروگاه های حرارتی. 19

مبحث 3. تبدیل انرژی در نیروگاه های حرارتی.. 37

مبحث چهارم “نیروگاه های هسته ای”. 58

مبحث 5 اطلاعات اولیه در مورد نیروگاه های برق آبی. 72

ماژول 2. "سیستم های تولید و توزیع انرژی." 85

مبحث 6. «منابع انرژی». 85

مبحث 7 "سیستم های اساسی برای تولید و توزیع منابع انرژی شرکت های صنعتی". 94

ماژول 1. تولید انرژی.

مبحث 1. اطلاعات اولیه در مورد نیروگاه های حرارتی.

1.1 اطلاعات عمومی

1.2 نمودارهای حرارتی و فناوری نیروگاه های حرارتی.

1.3 نمودارهای چیدمان نیروگاه های حرارتی.

اطلاعات کلی

نیروگاه حرارتی(TPP) - نیروگاهی که انرژی الکتریکی را در نتیجه تبدیل انرژی حرارتی آزاد شده در طی احتراق سوخت آلی تولید می کند. اولین نیروگاه های حرارتی در اواخر قرن نوزدهم و در اواسط دهه 70 ظاهر شدند. در قرن بیستم نیروگاه های حرارتی به اصلی ترین نوع نیروگاه در جهان تبدیل شدند. سهم برق تولید شده توسط آنها در روسیه حدود 80 درصد و در جهان حدود 70 درصد است.

برق اکثر شهرهای روسیه از نیروگاه های حرارتی تامین می شود. نیروگاههای CHP اغلب در شهرها مورد استفاده قرار می گیرند - نیروگاههای ترکیبی حرارت و برق که نه تنها برق، بلکه گرما را به شکل آب گرم یا بخار نیز تولید می کنند. با وجود راندمان بالاتر، چنین سیستمی کاملاً غیر عملی است، زیرا برخلاف کابل های الکتریکی، قابلیت اطمینان شبکه گرمایش در فواصل طولانی بسیار کم است، زیرا راندمان تامین حرارت متمرکز به دلیل کاهش دمای مایع خنک کننده به شدت کاهش می یابد. . تخمین زده می شود که وقتی شبکه های گرمایشی بیش از 20 کیلومتر طول دارند (وضعیت معمولی برای اکثر شهرها)، نصب یک دیگ برقی در یک خانه مستقل از نظر اقتصادی سودآورتر می شود.

در نیروگاه های حرارتی، انرژی شیمیایی سوخت ابتدا به انرژی حرارتی، سپس به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

سوخت چنین نیروگاهی می تواند زغال سنگ، ذغال سنگ نارس، گاز، شیل نفتی و نفت کوره باشد. نیروگاه‌های حرارتی به نیروگاه‌های چگالشی (CHP) که فقط برای تولید انرژی الکتریکی طراحی شده‌اند و نیروگاه‌های حرارتی و ترکیبی (CHP) تقسیم می‌شوند که علاوه بر برق، انرژی حرارتی را به صورت آب گرم و بخار تولید می‌کنند. CPP های بزرگ با اهمیت منطقه ای نیروگاه های منطقه ای ایالتی (SDPP) نامیده می شوند.

نمودارهای حرارتی و فناوری نیروگاه های حرارتی

نمودار حرارتی اصلی یک نیروگاه حرارتی جریان های خنک کننده اصلی مرتبط با تجهیزات اصلی و کمکی در فرآیندهای تبدیل حرارت برای تولید و تامین برق و گرما را نشان می دهد. در عمل، نمودار حرارتی پایه به نموداری از مسیر بخار آب یک نیروگاه حرارتی (واحد نیرو) کاهش می یابد، که عناصر آن معمولاً در تصاویر معمولی نشان داده می شوند.

نمودار حرارتی ساده شده (اصلی) نیروگاه حرارتی با سوخت زغال سنگ، در شکل 1 ارائه شده است. زغال سنگ به انبار سوخت 1 و از آن به کارخانه سنگ شکن 2 عرضه می شود که در آنجا به گرد و غبار تبدیل می شود. گرد و غبار زغال سنگ وارد کوره مولد بخار (دیگ بخار) 3 می شود که دارای سیستم لوله هایی است که در آن آب تصفیه شده شیمیایی به نام آب خوراک در گردش است. در دیگ بخار آب گرم شده، تبخیر می شود و بخار اشباع حاصل به دمای 400-650 درجه سانتیگراد می رسد و تحت فشار 3-25 مگاپاسکال از طریق خط بخار وارد توربین بخار 4 می شود. پارامترهای سوپرهیت بخار (دما و فشار در ورودی توربین) به توان واحدها بستگی دارد.

نمودار حرارتی کاملتفاوت آن با اصلی این است که تجهیزات، خطوط لوله، خاموش، کنترل و شیرهای محافظ را به طور کامل نمایش می دهد. نمودار کامل حرارتی یک واحد نیرو شامل نمودارهای اجزای جداگانه، از جمله یک واحد ایستگاه عمومی (مخازن میعانات گازی یدکی با پمپ های انتقال، پر کردن شبکه گرمایش، گرمایش آب خام و غیره) است. خطوط لوله کمکی شامل بای پس، زهکشی، تخلیه، کمکی و مکش مخلوط بخار و هوا می باشد.

شکل 1 - نمودار حرارتی ساده شده یک نیروگاه حرارتی و ظاهر یک توربین بخار

CES های حرارتی راندمان پایینی دارند (30-40%)، زیرا بیشتر انرژی با گازهای دودکش و آب خنک کننده کندانسور از بین می رود. CPP هایی که با سوخت های فسیلی کار می کنند معمولاً در نزدیکی سایت های استخراج سوخت ساخته می شوند.

یک کارخانه CHP با داشتن یک توربین گرمایشی مخصوص نصب شده روی آن با استخراج بخار متوسط ​​یا با فشار برگشتی با یک CPP متفاوت است. در چنین نیروگاه هایی، گرمای بخار خروجی به طور جزئی یا حتی به طور کامل برای تامین گرما استفاده می شود، در نتیجه تلفات آب از آب خنک کننده کاهش می یابد یا به طور کلی وجود ندارد (در نیروگاه هایی با توربو ژنراتورهای فشار برگشتی). اما سهم انرژی بخار تبدیل شده به برق با همان پارامترهای اولیه در تاسیسات دارای توربین گرمایش کمتر از تاسیسات دارای توربین چگالشی است. در نیروگاه حرارتی، یک قسمت بخار به طور کامل در توربین برای تولید برق در ژنراتور 5 استفاده می شود و سپس وارد کندانسور 6 می شود و قسمت دیگر که دما و فشار بالاتری دارد (خط چین در شکل). از مرحله میانی توربین گرفته شده و برای تامین حرارت استفاده می شود. میعانات گازی توسط پمپ 7 از طریق هواگیر 8 و سپس توسط پمپ تغذیه 9 به ژنراتور بخار تامین می شود. مقدار بخار مصرفی بستگی به نیاز انرژی حرارتی شرکت ها دارد.

راندمان نیروگاه های حرارتی به 60-70 درصد می رسد.

چنین ایستگاه هایی معمولاً در نزدیکی مصرف کنندگان ساخته می شوند- شرکت های صنعتی یا مناطق مسکونی. اغلب آنها با سوخت وارداتی کار می کنند.

نیروگاه های حرارتی در نظر گرفته شده بر حسب نوع واحد حرارتی اصلی (توربین بخار) جزء ایستگاه های توربین بخار طبقه بندی می شوند. ایستگاه های حرارتی با توربین گاز (GTU)، توربین گاز سیکل ترکیبی (CCGT) و واحدهای دیزل به طور قابل توجهی کمتر گسترده شده اند.

مقرون به صرفه ترین نیروگاه های توربین بخار حرارتی بزرگ هستند. در دیگ بخار بیش از 90 درصد انرژی آزاد شده توسط سوخت به بخار منتقل می شود. در توربین، انرژی جنبشی جت های بخار به روتور منتقل می شود (شکل 1). شفت توربین به طور صلب به شفت ژنراتور متصل است. توربین های بخار مدرن برای نیروگاه های حرارتی، ماشین هایی با سرعت بالا (3000 دور در دقیقه) و بسیار مقرون به صرفه با طول عمر مفید هستند. توان تک شفت آنها به 1200 مگاوات می رسد و این محدودیت نیست. چنین ماشین‌هایی همیشه چند مرحله‌ای هستند، یعنی معمولاً چندین ده دیسک با تیغه‌های کار و به همان تعداد، در جلوی هر دیسک، گروه‌هایی از نازل‌ها دارند که جریانی از بخار از آن‌ها عبور می‌کند. در عین حال فشار و دمای بخار به تدریج کاهش می یابد.

CPPهای پرقدرت با استفاده از سوخت آلی در حال حاضر عمدتاً برای پارامترهای بخار اولیه بالا و فشار نهایی پایین (خلاء عمیق) ساخته می شوند. این امکان کاهش مصرف گرما به ازای هر واحد برق تولیدی را فراهم می‌کند، زیرا پارامترهای اولیه بالاتر هستند پ 0 و تی 0 در جلوی توربین و زیر فشار بخار نهایی آر k، راندمان نصب بالاتر است. بنابراین، بخار ورودی به توربین به پارامترهای بالایی می رسد: دما - تا 650 درجه سانتیگراد و فشار - تا 25 مگاپاسکال.

شکل 2 نمودارهای حرارتی معمولی CES ها را نشان می دهد که بر روی سوخت های فسیلی کار می کنند. با توجه به نمودار شکل 2a، گرما تنها زمانی به چرخه تامین می شود که بخار تولید شده و تا دمای سوپرهیت انتخاب شده گرم شود. خط تیطبق نمودار شکل 2b، همراه با انتقال گرما در این شرایط، حرارت بخار پس از کار در قسمت فشار قوی توربین تامین می شود.

مدار اول یک مدار بدون گرمای بیش از حد متوسط ​​نامیده می شود، دوم - مداری با گرمایش متوسط ​​بخار.. همانطور که از درس ترمودینامیک مشخص است، راندمان حرارتی طرح دوم با پارامترهای اولیه و نهایی یکسان و انتخاب صحیح پارامترهای گرمایش میانی بالاتر است.

در هر دو طرح، بخار از دیگ بخار 1 به توربین 2 فرستاده می شود که در همان شفت ژنراتور الکتریکی 3 قرار دارد. میعانات توربین توسط پمپ میعانات 5از طریق هیترهای احیا کننده 6 به هواگیر 8 عرضه می شود.

شکل 2 - نمودارهای حرارتی معمولی کارخانه های متراکم توربین بخار با استفاده از سوخت آلی بدون سوپرگرمای متوسط ​​بخار (الف) و با سوپرگرمای متوسط ​​(ب)

هواساز برای حذف گازهای حل شده در آن از آب استفاده می شود. در عین حال، در آن، درست مانند بخاری های احیا کننده، آب تغذیه با بخار گرم می شود که برای این منظور از خروجی توربین گرفته می شود. هوازدایی آب به منظور رساندن محتوای اکسیژن و دی اکسید کربن موجود در آن به مقادیر قابل قبول و در نتیجه کاهش میزان خوردگی در مسیرهای آب و بخار انجام می شود. در عین حال، ممکن است هواگیر در تعدادی از مدارهای حرارتی IES وجود نداشته باشد.

آب گاز زدایی شده پمپ تغذیه 9از طریق هیترهای 10 به کارخانه دیگ تامین می شود. میعانات بخار گرمایشی تشکیل شده در هیترهای 10 به صورت آبشاری به هواگیر 8 منتقل می شود و میعانات بخار گرمایش بخاری 6 تامین می شود. پمپ تخلیه 7 در خط، که از طریق آن میعانات از کندانسور 4 جریان می یابد.

طرح‌های حرارتی توصیف‌شده عمدتاً معمولی هستند و با افزایش توان واحد و پارامترهای بخار اولیه کمی تغییر می‌کنند.

هواساز و پمپ تغذیه مدار گرمایش احیا کننده را به دو گروه HPH (هیتر فشار قوی) و LPH (هیتر کم فشار) تقسیم می کنند. گروه PVDبه عنوان یک قاعده، از دو یا سه بخاری با زهکشی آبشاری تا هواگیر تشکیل شده است. هواگیر با بخار همان استخراج HPH بالادست تغذیه می شود. این طرح برای روشن کردن هواگیر با استفاده از بخار گسترده است. از آنجایی که یک فشار بخار ثابت در هواگیر حفظ می شود و فشار در استخراج متناسب با کاهش جریان بخار به توربین کاهش می یابد، این طرح یک ذخیره فشار برای استخراج ایجاد می کند که در HPH بالادست تحقق می یابد. گروه HDPEشامل سه تا پنج گرم کننده احیا کننده و دو تا سه گرم کننده کمکی است. اگر نصب تبخیری (برج خنک کننده) وجود داشته باشد، کندانسور اواپراتور بین HDPE روشن می شود..

نمودار فن آوری نیروگاه حرارتیکار بر روی زغال سنگ، در شکل 3 نشان داده شده است. این مجموعه پیچیده ای از مسیرها و سیستم های به هم پیوسته است: سیستم آماده سازی گرد و غبار; سیستم تامین سوخت و احتراق (مسیر سوخت)؛ سیستم حذف سرباره و خاکستر؛ مسیر گاز-هوا؛ سیستم مسیر آب بخار، شامل دیگ بخار آب و واحد توربین. سیستمی برای تهیه و تامین آب اضافی برای جبران تلفات آب خوراک؛ سیستم تامین آب فنی که خنک کننده بخار است. سیستم گرمایش آب شبکه؛ یک سیستم قدرت الکتریکی، از جمله ژنراتور سنکرون، ترانسفورماتور افزایش دهنده، تابلو برق فشار قوی و غیره.

شکل 3 - نمودار فرآیند یک نیروگاه زغال سنگ پودر شده

در زیر شرح مختصری از سیستم های اصلی و مسیرهای جریان طرح فن آوری یک نیروگاه حرارتی با سوخت زغال سنگ آورده شده است.

1. سیستم آماده سازی گرد و غبار. مسیر سوخت. تحویل سوخت جامد از طریق راه آهن در واگن های مخصوص تله کابین انجام می شود. در زمستان، ماشین های تله کابین با زغال سنگ از یک گلخانه یخ زدایی عبور می کنند که در آن دیوارهای ماشین تله کابین با هوای گرم گرم می شود. در مرحله بعد ، ماشین گوندولا به دستگاه تخلیه - دامپر ماشین 2 فشار داده می شود ، که در آن حول محور طولی با زاویه حدود 180 0 می چرخد. زغال سنگ روی رنده هایی که قیف های دریافت کننده را می پوشانند ریخته می شود. زغال سنگ از پناهگاه ها توسط فیدرها به نوار نقاله 4 عرضه می شود که از طریق آن یا به انبار زغال سنگ 4 یا از طریق محفظه خرد کن 5 به انبارهای زغال سنگ خام اتاق دیگ بخار 6 می رسد که می تواند از آنجا نیز تحویل داده شود. انبار زغال سنگ

از کارخانه سنگ شکن، سوخت وارد پناهگاه زغال سنگ خام 6 و از آنجا از طریق فیدرها به آسیاب های زغال سنگ پودر شده 7 وارد می شود. توسط فیدرها 11 به مشعل ها عرضه می شود. هوای سیکلون توسط فن آسیاب 12 مکیده شده و به محفظه احتراق دیگ 13 عرضه می شود.

کل این خط سوخت به همراه انبار زغال سنگ متعلق به سیستم تامین سوخت، که توسط پرسنل کارگاه سوخت و حمل و نقل نیروگاه حرارتی سرویس دهی می شود.

دیگ های زغال سنگ پودر شده نیز لزوماً دارای سوخت راه اندازی هستند که معمولاً نفت کوره است. روغن سوخت در مخازن راه آهن تحویل داده می شود که قبل از تخلیه با بخار گرم می شود. با استفاده از پمپ های بالابر اول و دوم به نازل های نفت کوره عرضه می شود. سوخت راه اندازی نیز می تواند گاز طبیعی از خط لوله گاز از طریق نقطه کنترل گاز به مشعل های گاز تامین شود.

در نیروگاه های حرارتی که سوخت گاز و نفت می سوزانند، مصرف سوخت در مقایسه با نیروگاه های حرارتی زغال سنگ پودر شده به طور قابل توجهی ساده شده است.، انبار زغال سنگ، بخش خرد کردن، سیستم نقاله، ذغال سنگ خام و انبار گرد و غبار و همچنین سیستم های جمع آوری خاکستر و حذف خاکستر حذف می شوند.

2. مسیر گاز-هوا. سیستم حذف سرباره و خاکستر هوای مورد نیاز برای احتراق توسط یک فن دمنده 14 به گرمکن های هوای دیگ بخار تامین می شود.. هوا معمولا از بالای دیگ بخار و (برای دیگ های بخار با ظرفیت بالا) از بیرون دیگ بخار گرفته می شود.

گازهای تشکیل شده در حین احتراق در محفظه احتراق، پس از خروج از آن، به طور متوالی از مجرای گاز تاسیسات دیگ عبور می کنند، جایی که در سوپرهیتر بخار (اولیه و ثانویه، اگر چرخه ای با سوپرگرمای متوسط ​​بخار انجام شود) و آب. اکونومایزر، گرما به سیال کار منتقل می شود و بخاری هوا به هوای دیگ بخار تامین می شود. سپس، در جمع‌آورنده‌های خاکستر (رسوب‌کننده‌های الکتریکی) 15، گازها از خاکستر بادی خالص شده و با استفاده از دودکش‌های 16 از طریق دودکش 17 به اتمسفر رها می‌شوند.

سرباره و خاکستری که در زیر محفظه احتراق، بخاری هوا و جمع کننده های خاکستر می افتند با آب شسته می شوند و از طریق کانال ها جریان می یابند. 33 پمپ تاخیر که آنها را به زباله دانی خاکستر پمپ می کند.

3. مسیر بخار آب.بخار فوق گرم از دیگ بخار 13 از طریق خطوط بخار و یک سیستم نازل به توربین 22 جریان می یابد.

میعانات از کندانسور توربین 23 توسط پمپ های میعانات 24 تامین می شود.از طریق بخاری های احیا کننده کم فشار 18 به هواگیر 20 که در آن آب به جوش می آید. در عین حال از گازهای تهاجمی O 2 و CO 2 حل شده در آن آزاد می شود که از خوردگی در مسیر آب بخار جلوگیری می کند. از دی ایراتور، آب توسط پمپ های تغذیه 21 از طریق بخاری های فشار قوی 19 به اکونومایزر دیگ تامین می شود، که گرمایش متوسط ​​بخار را فراهم می کند و راندمان نیروگاه حرارتی را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.

مسیر آب بخار نیروگاه حرارتی پیچیده ترین و مسئولیت پذیرترین مسیر است، زیرا در این مسیر بالاترین دمای فلز و بیشترین فشار بخار و آب رخ می دهد.

برای اطمینان از عملکرد مسیر بخار آب، یک سیستم برای تهیه و تامین آب اضافی برای جبران تلفات سیال کار، و همچنین یک سیستم تامین آب فنی برای نیروگاه های حرارتی برای تامین آب خنک کننده به کندانسور توربین مورد نیاز است.

4. سیستم تهیه و تامین آب اضافی.آب اضافی در نتیجه تصفیه شیمیایی آب خام به دست می آید که در فیلترهای تبادل یونی ویژه برای تصفیه آب شیمیایی انجام می شود.

تلفات بخار و میعانات ناشی از نشت در مسیر آب-بخار در این طرح با آب نمک زدایی شیمیایی که از مخزن آب غیر معدنی شده توسط یک پمپ انتقال به خط میعانات پشت کندانسور توربین تامین می شود، تکمیل می شود.

دستگاه های شیمیایی تصفیه آب آرایشی در شیمی فروشی 28 (شیمیایی تصفیه خانه) قرار دارد.

5. سیستم خنک کننده بخار. آب خنک کنندهاز چاه تامین آب دریافت کننده به کندانسور 26 پمپ های سیرکولاسیون 25. آب خنک کننده گرم شده در کندانسور در یک چاه جمع آوری 27 از همان منبع آب در فاصله معینی از نقطه ورودی تخلیه می شود، به طوری که آب گرم شده با آب گرفته شده مخلوط نشود.

در بسیاری از طرح‌های فناوری نیروگاه‌های حرارتی، آب خنک‌کننده از طریق لوله‌های کندانسور توسط پمپ‌های گردشی 25 پمپ می‌شود و سپس وارد برج خنک کننده (برج خنک کننده) می شود، جایی که در اثر تبخیر آب با همان اختلاف دمایی که در کندانسور گرم شده است خنک می شود. سیستم های تامین آب با برج های خنک کننده عمدتا در نیروگاه های حرارتی استفاده می شود. IES از یک سیستم تامین آب با حوضچه های خنک کننده استفاده می کند.هنگامی که خنک شدن تبخیری آب رخ می دهد، تبخیر تقریباً برابر با مقدار بخار متراکم شده در کندانسورهای توربین است. بنابراین، سیستم های آبرسانی معمولاً با آب رودخانه نیاز به شارژ مجدد دارند.

6. سیستم واحدهای گرمایش آب شبکه.در نمودارها برای گرمایش منطقه ای نیروگاه و روستای مجاور می توان یک تاسیسات گرمایشی شبکه کوچک فراهم کرد. بخاری شبکه 29 این تاسیسات بخار از استخراج های توربین دریافت می کند، میعانات از طریق خط 31 تخلیه می شود. آب شبکه از طریق خطوط لوله 30 به بخاری رسیده و از آن تخلیه می شود.

7. سیستم برق.یک ژنراتور الکتریکی که توسط یک توربین بخار می چرخد، جریان الکتریکی متناوب تولید می کند که از طریق یک ترانسفورماتور افزایش دهنده به شینه های تابلوی باز (OSD) نیروگاه حرارتی می رود. باس های سیستم کمکی نیز از طریق ترانسفورماتور کمکی به پایانه های ژنراتور متصل می شوند. بنابراین، مصرف کننده های کمکی واحد قدرت (موتورهای الکتریکی واحدهای کمکی - پمپ ها، فن ها، آسیاب ها و غیره) توسط ژنراتور واحد نیرو تغذیه می شوند. برای تامین برق موتورهای برق، وسایل روشنایی و دستگاه های نیروگاه، دستگاه توزیع برق کمکی 32 وجود دارد..

در موارد خاص (موقعیت های اضطراری، کاهش بار، راه اندازی و خاموش شدن)، منبع تغذیه کمکی از طریق ترانسفورماتور شینه پشتیبان تابلو برق در فضای باز تامین می شود. منبع تغذیه قابل اعتماد به موتور الکتریکی واحدهای کمکی عملکرد قابل اعتماد واحدهای برق و نیروگاه های حرارتی را به طور کلی تضمین می کند. اختلال در منبع تغذیه برای نیازهای شخصی منجر به خرابی و حوادث می شود.

نیروگاه حرارتی شرکتی برای تولید برق و گرما است. هنگام ساخت یک نیروگاه، آنها با موارد زیر هدایت می شوند که مهمتر است: مکان منبع سوخت در نزدیکی یا محل منبع مصرف انرژی در نزدیکی.

استقرار نیروگاه های حرارتی بسته به منبع سوخت.

بیایید تصور کنیم که، فرض کنید، ذخایر زغال سنگ بزرگی داریم. اگر اینجا نیروگاه حرارتی بسازیم هزینه های حمل و نقل سوخت را کاهش می دهیم. اگر در نظر بگیریم که جزء حمل و نقل در هزینه سوخت بسیار زیاد است، ساخت نیروگاه های حرارتی در نزدیکی سایت های معدن منطقی است. اما با برق حاصله چه خواهیم کرد؟ خوب است اگر جایی برای فروش آن نزدیک باشد، کمبود برق در منطقه وجود دارد.

در صورت عدم نیاز به برق جدید چه باید کرد؟ سپس مجبور خواهیم شد الکتریسیته حاصل را از طریق سیم در فواصل طولانی انتقال دهیم. و برای انتقال برق در مسافت های طولانی بدون تلفات زیاد، انتقال آن از طریق سیم های فشار قوی ضروری است. اگر آنها آنجا نباشند، پس باید کشیده شوند. در آینده، خطوط برق نیاز به تعمیر و نگهداری دارند. همه اینها به پول نیز نیاز دارد.

استقرار نیروگاه های حرارتی بسته به مصرف کننده.

اکثر نیروگاه های حرارتی جدید در کشور ما در مجاورت مصرف کننده قرار دارند.

این به این دلیل است که مزیت قرار دادن نیروگاه های حرارتی در مجاورت منبع سوخت توسط هزینه حمل و نقل در مسافت های طولانی از طریق خطوط برق از بین می رود. علاوه بر این، در این مورد، خسارات زیادی وجود دارد.

هنگامی که یک نیروگاه را مستقیماً در کنار مصرف کننده قرار می دهید، اگر یک نیروگاه حرارتی بسازید نیز می توانید برنده شوید. می توانید با جزئیات بیشتر بخوانید. در این حالت هزینه گرمای عرضه شده به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

اگر مستقیماً در کنار مصرف کننده قرار گیرد، نیازی به ساخت خطوط برق فشار قوی نیست، ولتاژ 110 کیلو ولت کافی خواهد بود.

از همه چیزهایی که در بالا نوشته شده است می توانیم نتیجه گیری کنیم. اگر منبع سوخت دور باشد، در شرایط فعلی بهتر است نیروگاه های حرارتی، با این حال، نزدیک به مصرف کننده ساخته شوند. اگر منبع سوخت و منبع مصرف برق در نزدیکی باشند، مزایای بیشتری به دست می آید.

بازدیدکنندگان گرامی! اکنون این فرصت را دارید که روسیه را ببینید.

فرآیند تبدیل انرژی حرارتی به انرژی الکتریکی در نمودارهای حرارتی ساده شده (اصلی) یا کامل منعکس می شود.

نمودار شماتیک حرارتی نیروگاه حرارتیجریان اصلی خنک کننده های مرتبط با تجهیزات اصلی و کمکی در فرآیندهای تبدیل گرمای سوخت سوخته برای تولید و تامین برق و گرما به مصرف کنندگان را نشان می دهد. در عمل، نمودار حرارتی پایه به نموداری از مسیر بخار آب یک نیروگاه حرارتی (واحد نیرو) کاهش می یابد، که عناصر آن معمولاً در تصاویر معمولی نشان داده می شوند.

یک نمودار حرارتی ساده شده (اصلی) یک نیروگاه حرارتی با سوخت زغال سنگ در شکل 1 نشان داده شده است. 3.1.

زغال سنگ به مخزن سوخت وارد می شود 1 ، و از آن - به کارخانه سنگ شکن 2 جایی که تبدیل به خاک می شود ورود گرد و غبار زغال سنگ به کوره مولد بخار (دیگ بخار) 3 ، داشتن سیستم لوله هایی که در آن آب تصفیه شده شیمیایی به نام آب مغذی در گردش است. آب در دیگ وجود دارد

برنج. 3.1. نمودار حرارتی ساده شده یک توربین بخار

نیروگاه حرارتی زغال سنگ پودر شده و ظاهر چرخ توربین بخار

گرم می شود، تبخیر می شود و بخار اشباع حاصل در یک سوپرهیتر به دمای 400-650 درجه سانتیگراد می رسد و تحت فشار 3...25 مگاپاسکال از طریق خط بخار وارد توربین بخار می شود. 4 . پارامترهای بخار فوق گرم تی 0 , پ 0 (دما و فشار در ورودی توربین) به توان واحدها بستگی دارد. در CPP، تمام بخار برای تولید برق استفاده می شود. در یک نیروگاه حرارتی، یک قسمت از بخار به طور کامل در یک توربین برای تولید برق در یک ژنراتور استفاده می شود. 5 و سپس به سمت خازن می رود 6 و دیگری که دما و فشار بالاتری دارد از مرحله میانی توربین گرفته شده و برای تامین حرارت استفاده می شود (خط چین در شکل 3.1). پمپ میعانات گازی 7 از طریق هواگیر 8 و سپس توسط پمپ تغذیه 9 به مولد بخار عرضه می شود. مقدار بخار مصرفی بستگی به نیاز انرژی حرارتی شرکت ها دارد.

مدار حرارتی کامل (TCS)تفاوت آن با اصلی این است که تجهیزات، خطوط لوله، خاموش، کنترل و شیرهای محافظ را به طور کامل نمایش می دهد. نمودار کامل حرارتی یک واحد نیرو شامل نمودارهای واحدهای جداگانه، از جمله یک واحد ایستگاه عمومی (مخازن میعانات گازی یدکی با پمپ های انتقال، پر کردن شبکه گرمایش، گرمایش آب خام و غیره) است. خطوط لوله کمکی شامل خطوط لوله بای پس، زهکشی، تخلیه، کمکی و مکش مخلوط بخار و هوا می باشد. نامگذاری خطوط و اتصالات PTS به شرح زیر است:

3.1.1.1. مدارهای حرارتی kes

اکثر CPP ها در کشور ما از گرد و غبار زغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می کنند. برای تولید 1 کیلووات ساعت برق، چند صد گرم زغال سنگ مصرف می شود. در دیگ بخار بیش از 90 درصد انرژی آزاد شده توسط سوخت به بخار منتقل می شود. در توربین، انرژی جنبشی جت های بخار به روتور منتقل می شود (شکل 3.1 را ببینید). شفت توربین به طور صلب به شفت ژنراتور متصل است. توربین های بخار مدرن برای نیروگاه های حرارتی، ماشین هایی با سرعت بالا (3000 دور در دقیقه) و بسیار مقرون به صرفه با طول عمر مفید هستند.

CPPهای پرقدرت با استفاده از سوخت آلی در حال حاضر عمدتاً برای پارامترهای بخار اولیه بالا و فشار نهایی پایین (خلاء عمیق) ساخته می شوند. این امکان کاهش مصرف گرما به ازای هر واحد برق تولیدی را فراهم می‌کند، زیرا پارامترهای اولیه بالاتر هستند پ 0 و تی 0 جلوی توربین و زیر فشار بخار نهایی پ k، راندمان نصب بالاتر است. بنابراین، بخار ورودی به توربین به پارامترهای بالایی می رسد: دما - تا 650 درجه سانتیگراد و فشار - تا 25 مگاپاسکال.

شکل 3.2 نمودارهای حرارتی ساده شده معمولی IES را نشان می دهد که بر روی سوخت های فسیلی کار می کند. با توجه به نمودار شکل 3.2، آگرما تنها زمانی به چرخه تامین می شود که بخار تولید شود و تا دمای سوپرهیت انتخاب شده گرم شود. تیمسیر؛ مطابق نمودار شکل 3.2، بهمراه با انتقال گرما در این شرایط، پس از کارکرد بخار در قسمت پرفشار توربین، گرما به بخار وارد می شود.

مدار اول یک مدار بدون گرمای بیش از حد متوسط ​​نامیده می شود، دوم - مداری با گرمایش متوسط ​​بخار.. همانطور که از درس ترمودینامیک مشخص است، راندمان حرارتی طرح دوم با پارامترهای اولیه و نهایی یکسان و انتخاب صحیح پارامترهای گرمایش میانی بالاتر است.

طبق هر دو طرح، بخار از دیگ بخار 1 به سمت توربین می رود 2 در همان شفت با ژنراتور برق قرار دارد 3 . بخار خروجی در کندانسور متراکم می شود 4 ، توسط آب فنی در گردش در لوله ها خنک می شود. میعانات توربین توسط پمپ میعانات گازی 5 از طریق بخاری های احیا کننده 6 وارد هواگیر می شود 8 .

هواساز برای حذف گازهای حل شده در آن از آب استفاده می شود. در عین حال، در آن، درست مانند بخاری های احیا کننده، آب تغذیه با بخار گرم می شود که برای این منظور از خروجی توربین گرفته می شود. هوازدایی آب به منظور رساندن محتوای اکسیژن و دی اکسید کربن موجود در آن به مقادیر قابل قبول و در نتیجه کاهش میزان خوردگی فلز در مسیرهای آب و بخار انجام می شود. در عین حال، ممکن است هواگیر در تعدادی از مدارهای حرارتی IES وجود نداشته باشد. در این رژیم به اصطلاح آب اکسیژن خنثی، مقدار معینی از اکسیژن، پراکسید هیدروژن یا هوا به آب خوراک عرضه می شود. هواگیر در مدار مورد نیاز نیست.

آر
است. 3.1. مدارهای حرارتی معمولی توربین های بخار

واحدهای چگالشی که با سوخت های فسیلی کار می کنند بدون

سوپرگرمای متوسط ​​بخار ( آ) و با متوسط

گرم شدن بیش از حد ( ب)

آب گاز زدایی شده توسط پمپ تغذیه 9 از طریق بخاری 10 به کارخانه دیگ بخار عرضه می شود. گرمایش میعانات بخار تشکیل شده در بخاری ها 10 ، آبشار به هواگیر 8 و میعانات بخار گرمایش هیترهای 6 توسط پمپ تخلیه تامین می شود. 7 به خطی که از طریق آن میعانات از کندانسور جریان می یابد 4 .

طرح‌های حرارتی توصیف‌شده عمدتاً معمولی هستند و با افزایش توان واحد و پارامترهای بخار اولیه کمی تغییر می‌کنند.

هواساز و پمپ تغذیه مدار گرمایش احیا کننده را به دو گروه HPH (هیتر فشار قوی) و LPH (هیتر کم فشار) تقسیم می کنند. گروه HPH معمولاً از 2 تا 3 بخاری با زهکشی آبشاری تا هواگیر تشکیل شده است. هواگیر با بخار همان استخراج HPH بالادست تغذیه می شود. این طرح برای روشن کردن هواگیر با استفاده از بخار گسترده است. از آنجایی که یک فشار بخار ثابت در هواگیر حفظ می شود و فشار در استخراج متناسب با کاهش جریان بخار به توربین کاهش می یابد، این طرح یک ذخیره فشار برای استخراج ایجاد می کند که در HPH بالادست تحقق می یابد. گروه HDPE شامل 3-5 گرم کننده احیا کننده و 2-3 گرم کننده کمکی است. اگر نصب تبخیری (برج خنک کننده) وجود داشته باشد، کندانسور اواپراتور بین HDPE متصل می شود.

IESهایی که فقط الکتریسیته تولید می کنند بازده پایینی دارند (30-40%)، زیرا مقدار زیادی از گرمای تولید شده از طریق کندانسورهای بخار، برج های خنک کننده به اتمسفر تخلیه می شود و با گازهای دودکش و آب خنک کننده کندانسور از بین می رود.

نمودار تکنولوژیکی یک نیروگاه حرارتی ترکیب و ارتباط متقابل سیستم های تکنولوژیکی آن، توالی کلی فرآیندهای رخ داده در آنها را منعکس می کند. در شکل شکل 11 یک نمودار شماتیک از یک نیروگاه حرارتی چگالشی با استفاده از سوخت جامد را نشان می دهد.

نیروگاه حرارتی شامل: تاسیسات سوخت و سیستمی برای آماده سازی سوخت برای احتراق. کارخانه دیگ بخار- مجموعه ای از دیگ بخار و تجهیزات کمکی (شامل خود دیگ بخار، دستگاه احتراق، سوپرهیتر، اکونومایزر آب، بخاری هوا، قاب، آستر، اتصالات، تجهیزات کمکی دیگ بخار و خطوط لوله)؛ کارخانه توربین- مجموعه ای از توربین ها و تجهیزات کمکی؛ تاسیسات تصفیه آب و تصفیه میعانات؛ سیستم تامین آب فنی، سیستم حذف خاکستر و سرباره؛ مهندسی برق؛ سیستم کنترل تجهیزات انرژی

تأسیسات سوخت شامل دستگاه های دریافت و تخلیه، مکانیسم های حمل و نقل، تأسیسات ذخیره سازی سوخت برای سوخت های جامد و مایع، دستگاه های آماده سازی اولیه سوخت (کارخانه های سنگ شکن زغال سنگ). تاسیسات نفت کوره همچنین شامل پمپ های پمپاژ نفت کوره و بخاری می باشد.

آماده سازی سوخت جامد برای احتراق شامل آسیاب کردن و خشک کردن آن در کارخانه تهیه گرد و غبار و تهیه روغن کوره شامل گرم کردن آن، تمیز کردن آن از ناخالصی های مکانیکی و گاهی اوقات تصفیه آن با مواد افزودنی خاص است. تهیه سوخت گاز عمدتاً به تنظیم فشار گاز قبل از ورود به دیگ بستگی دارد.

هوای مورد نیاز برای احتراق سوخت توسط فن های هوای اجباری به دیگ تامین می شود. محصولات احتراق سوخت - گازهای دودکش توسط اگزوزهای دود مکیده می شوند و از طریق دودکش ها به جو تخلیه می شوند. مجموعه ای از کانال ها (مجرای هوا و دودکش ها) و عناصر مختلف تجهیزات که هوا و گازهای دودکش از آنها عبور می کنند، یک گاز را تشکیل می دهند.

مسیر هوایی یک نیروگاه حرارتی اگزوزهای دود، دودکش و فن های دمنده موجود در ترکیب آن را تشکیل می دهند نصب پیش نویسدر منطقه احتراق سوخت، ناخالصی های غیر قابل احتراق (معدنی) موجود در ترکیب آن دچار دگرگونی های فیزیکی و شیمیایی شده و تا حدی به صورت سرباره از دیگ خارج می شود و بخش قابل توجهی از آنها توسط گازهای دودکش در داخل دیگ منتقل می شود. شکل ذرات کوچک خاکستر برای محافظت از هوای اتمسفر از انتشار خاکستر، جمع کننده های خاکستر در جلوی اگزوزهای دود (برای جلوگیری از سایش خاکستر آنها) نصب می شوند.

سرباره و خاکستر جذب شده معمولاً به صورت هیدرولیکی در خارج از منطقه نیروگاه به محل تخلیه خاکستر حذف می شوند. هنگام سوزاندن نفت کوره و گاز، جمع کننده های خاکستر نصب نمی شوند.

هنگامی که سوخت سوزانده می شود، انرژی متصل به مواد شیمیایی به انرژی حرارتی تبدیل می شود، محصولات احتراق تشکیل می شود که در سطوح گرمایش دیگ بخار به آب و بخار تولید شده از آن گرما می دهد.

مجموع تجهیزات، عناصر منفرد آن، خطوط لوله ای که آب و بخار از طریق آنها حرکت می کند شکل می گیرد مسیر بخار آب ایستگاه.

در دیگ، آب تا دمای اشباع گرم می شود، تبخیر می شود و بخار اشباع حاصل از آب جوش (دیگ بخار) بیش از حد گرم می شود. سپس بخار فوق گرم از طریق خطوط لوله به توربین فرستاده می شود، جایی که انرژی حرارتی آن به انرژی مکانیکی منتقل شده به محور توربین تبدیل می شود. بخار تخلیه شده در توربین وارد کندانسور شده و گرما را به آب خنک کننده منتقل می کند و متراکم می شود.

از کندانسور، بخار تبدیل شده به آب توسط پمپ میعانات گازی خارج شده و پس از عبور از بخاری های کم فشار (LPH) وارد هواگیر می شود. در اینجا، آب توسط بخار تا دمای اشباع گرم می شود، که اکسیژن و سایر گازها را به جو خارج می کند تا از خوردگی تجهیزات جلوگیری شود. از هواگیر آب، به نام مغذی ، از طریق بخاری های فشار قوی (HPH) توسط یک پمپ تغذیه پمپ شده و به دیگ عرضه می شود.

میعانات در HDPE و هواگیر و همچنین آب تغذیه در HDPE توسط بخار گرفته شده از توربین گرم می شوند. این روش گرمایش به معنای بازگشت (باززایی) گرما به سیکل است و نامیده می شود گرمایش احیا کننده. به لطف آن، جریان بخار به داخل کندانسور کاهش می یابد و در نتیجه مقدار گرمای منتقل شده به آب خنک کننده کاهش می یابد که منجر به افزایش راندمان کارخانه توربین بخار می شود.

به مجموعه عناصری که آب خنک کننده را به کندانسورها می گویند سیستم تامین آب فنی. این شامل منبع تامین آب (رودخانه، مخزن، برج خنک کننده)، پمپ سیرکولاسیون، لوله های آب ورودی و خروجی است. در کندانسور حدود 55 درصد از گرمای بخار ورودی به توربین به آب خنک کننده منتقل می شود. این قسمت از گرما برای تولید برق استفاده نمی شود و بیهوده هدر می رود.

اگر بخار نیمه تخلیه شده از توربین گرفته شود و گرمای آن برای نیازهای فناوری شرکت های صنعتی یا برای گرم کردن آب برای گرمایش استفاده شود، این تلفات به طور قابل توجهی کاهش می یابد. بنابراین، این ایستگاه به یک نیروگاه ترکیبی حرارت و برق (CHP) تبدیل می شود که تولید ترکیبی انرژی الکتریکی و حرارتی را فراهم می کند. در نیروگاه های حرارتی، توربین های ویژه با استخراج بخار نصب می شود - به اصطلاح توربین های تولید همزمان. میعانات بخار تحویلی به مصرف کننده حرارت توسط پمپ میعانات برگشتی به نیروگاه حرارتی عرضه می شود.

در نیروگاه های حرارتی ممکن است وجود داشته باشد تلفات خارجی بخار و میعاناتمربوط به تامین گرما برای مصرف کنندگان صنعتی است. به طور متوسط ​​آنها 35 - 50٪ هستند. تلفات داخلی و خارجی بخار و میعانات با آب اضافی از پیش تصفیه شده در تصفیه خانه آب پر می شود.

در نیروگاه های حرارتی وجود دارد تلفات داخلی میعانات و بخار، به دلیل تنگی ناقص مسیر آب – بخار و همچنین مصرف غیرقابل برگشت بخار و میعانات گازی برای نیازهای فنی ایستگاه. آنها بخش کوچکی از کل مصرف بخار برای توربین ها را تشکیل می دهند (حدود 1 تا 1.5٪).

بدین ترتیب، آب تغذیه دیگ بخارمخلوطی از میعانات توربین و آب تشکیل دهنده است.

تجهیزات الکتریکی ایستگاه شامل ژنراتور برق، ترانسفورماتور ارتباطی، تابلو برق اصلی و سیستم تامین برق مکانیزم های خود نیروگاه از طریق ترانسفورماتور کمکی می باشد.

سیستم کنترل تجهیزات قدرت در نیروگاه های حرارتی اطلاعات مربوط به پیشرفت فرآیند فن آوری و وضعیت تجهیزات، کنترل خودکار و از راه دور مکانیسم ها و تنظیم فرآیندهای اساسی و حفاظت خودکار تجهیزات را جمع آوری و پردازش می کند.

سوالات تستی فصل 3

1. چه نوع نیروگاه هایی را می شناسید؟

2-تفاوت نیروگاه های حرارتی با نیروگاه های هسته ای چیست؟

3. چه روش هایی را برای تبدیل انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی می شناسید؟

4. تفاوت بین دیگ بخار و کارخانه توربین چیست؟

5. نصب پیش نویس و مسیر آب-بخار ایستگاه را تعریف کنید.

6. آب تغذیه دیگ چیست؟

7. سیستم آبرسانی فنی چیست؟

8. تفاوت بین تلفات خارجی و تلفات داخلی میعانات و بخار چیست؟

آماده سازی آب

فرآیند تکنولوژیکی تبدیل مواد اولیه (سوخت) به محصول نهایی (الکتریسیته) در نمودارهای تکنولوژیکی نیروگاه ها منعکس شده است.

نمودار فناوری یک نیروگاه حرارتی که بر روی زغال سنگ کار می کند، در شکل 3.4 نشان داده شده است. این مجموعه پیچیده ای از مسیرها و سیستم های به هم پیوسته است: یک سیستم آماده سازی گرد و غبار. سیستم تامین سوخت و احتراق (مسیر سوخت)؛ سیستم حذف سرباره و خاکستر؛ مسیر گاز-هوا؛ سیستم مسیر آب بخار، شامل دیگ بخار آب و واحد توربین. سیستمی برای تهیه و تامین آب اضافی برای جبران تلفات آب خوراک؛ سیستم تامین آب فنی که خنک کننده بخار است. سیستم گرمایش آب شبکه؛ یک سیستم قدرت الکتریکی، از جمله ژنراتور سنکرون، ترانسفورماتور افزایش دهنده، تابلو برق فشار قوی و غیره.

در زیر شرح مختصری از سیستم های اصلی و مسیرهای جریان یک نیروگاه حرارتی با استفاده از مثال نیروگاه حرارتی با سوخت زغال سنگ آورده شده است.

برنج. 3.3. نمودار فرآیند یک نیروگاه زغال سنگ پودر شده

1. سیستم آماده سازی گرد و غبار مسیر سوخت. سوخت جامد از طریق ریل در واگن های مخصوص تله کابین تحویل داده می شود. 1 (شکل 3.4 را ببینید). واگن های گوندولا با زغال سنگ روی ترازوهای راه آهن وزن می شوند. در زمستان، ماشین های تله کابین با زغال سنگ از یک گلخانه یخ زدایی عبور می کنند که در آن دیوارهای ماشین تله کابین با هوای گرم گرم می شود. در مرحله بعد، ماشین گوندولا به یک دستگاه تخلیه - یک کمپرسی ماشین فشار داده می شود 2 ، که در آن حول محور طولی با زاویه حدود 180 0 می چرخد. زغال سنگ روی رنده هایی که قیف های دریافت کننده را می پوشانند ریخته می شود. زغال سنگ از پناهگاه ها توسط فیدرها به نوار نقاله تغذیه می شود 4 ، که از طریق آن یا به انبار زغال سنگ می رسد 3 ، یا از طریق بخش خرد کردن 5 در پناهگاه زغال سنگ خام اتاق دیگ بخار 6 ، که می توان آن را از انبار زغال سنگ نیز تحویل داد.

از کارخانه سنگ شکن، سوخت وارد پناهگاه زغال سنگ خام می شود 6 ، و از آنجا از طریق فیدرها - به آسیاب های زغال سنگ پودر شده 7 . گرد و غبار زغال سنگ به صورت پنوماتیک از طریق جداکننده منتقل می شود 8 و طوفان 9 به سطل گرد و غبار زغال سنگ 10 ، و از آنجا فیدرها 11 به مشعل ها عرضه می شود. هوای سیکلون توسط فن آسیاب مکیده می شود 12 و وارد محفظه احتراق دیگ می شود 13 .

کل این مسیر سوخت به همراه انبار زغال سنگ متعلق به سیستم تامین سوخت است که توسط پرسنل بخش حمل و نقل سوخت نیروگاه حرارتی خدمات رسانی می شود.

دیگ های زغال سنگ پودر شده نیز دارای سوخت راه اندازی هستند که معمولاً نفت کوره است. روغن سوخت در مخازن راه آهن تحویل داده می شود که قبل از تخلیه با بخار گرم می شود. با استفاده از پمپ های بالابر اول و دوم به نازل های نفت کوره عرضه می شود. سوخت راه اندازی نیز می تواند گاز طبیعی از خط لوله گاز از طریق نقطه کنترل گاز به مشعل های گاز تامین شود.

در نیروگاه های حرارتی که سوخت گاز و نفت می سوزانند، صرفه جویی در مصرف سوخت در مقایسه با نیروگاه های حرارتی زغال سنگ پودر شده به طور قابل توجهی ساده شده است. انبار زغال سنگ، بخش خرد کردن، سیستم نقاله، انبارهای ذغال سنگ خام و غبار، و همچنین سیستم های جمع آوری خاکستر و حذف خاکستر غیر ضروری می شوند.

2. مسیر گاز-هوا. سیستم حذف سرباره و خاکسترهوای مورد نیاز برای احتراق به منبع هوا تامین می شود

بخاری دیگ بخار با فن دمنده 14 . هوا معمولا از بالای دیگ بخار و (برای دیگ های بخار با ظرفیت بالا) از بیرون دیگ بخار گرفته می شود.

گازهای تشکیل شده در حین احتراق در محفظه احتراق، پس از خروج از آن، به طور متوالی از مجرای گاز تاسیسات دیگ عبور می کنند، جایی که در سوپرهیتر بخار (اولیه و ثانویه، اگر چرخه ای با سوپرگرمای متوسط ​​بخار انجام شود) و آب. اکونومایزر، گرما به سیال کار منتقل می شود و بخاری هوا به هوای دیگ بخار تامین می شود. سپس در جمع کننده های خاکستر (رسوب کننده های الکتریکی) 15 گازها از خاکستر بادی و از طریق دودکش تصفیه می شوند 17 دستگاه های تخلیه دود 16 در جو منتشر می شوند.

سرباره و خاکستری که در زیر محفظه احتراق، بخاری هوا و جمع کننده های خاکستر می ریزند با آب شسته شده و از طریق کانال ها به پمپ های انفجار می رسند. 33 ، که آنها را به خاکستر پمپ می کنند.

3. مسیر بخار آب.بخار در یک سوپرهیتر از دیگ بخار فوق گرم می شود 13 از طریق خطوط لوله بخار و سیستمی از نازل ها به سمت توربین جریان می یابد 22 .

چگالش از کندانسور 23 توربین ها توسط پمپ های میعانات گازی تامین می شوند 24 از طریق بخاری های احیا کننده کم فشار 18 به هواگیر 20 ، که در آن آب به جوش می آید. در عین حال از گازهای تهاجمی O 2 و CO 2 حل شده در آن آزاد می شود که از خوردگی در مسیر آب بخار جلوگیری می کند. آب از هواگیر توسط پمپ های تغذیه تامین می شود 21 از طریق بخاری های فشار قوی 19 وارد اکونومایزر دیگ بخار می شود و باعث پیش گرم شدن آب می شود و راندمان نیروگاه حرارتی را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.

مسیر بخار آب یک نیروگاه حرارتی پیچیده ترین و مسئولیت پذیرترین مسیر است، زیرا در این مسیر بالاترین دمای فلز و بیشترین فشار بخار و آب رخ می دهد.

برای اطمینان از عملکرد مسیر بخار آب، یک سیستم برای تهیه و تامین آب اضافی برای جبران تلفات سیال کار، و همچنین یک سیستم تامین آب فنی برای نیروگاه های حرارتی برای تامین آب خنک کننده به کندانسور توربین مورد نیاز است.

4. سیستم تهیه و تامین آب اضافی.آب اضافی در نتیجه تصفیه شیمیایی آب خام به دست می آید که در فیلترهای تبادل یونی ویژه برای تصفیه آب شیمیایی انجام می شود.

تلفات بخار و میعانات ناشی از نشت در مسیر آب-بخار در این طرح با آب غیر معدنی شیمیایی که از مخزن آب غیر معدنی شده توسط یک پمپ انتقال به خط میعانات پشت کندانسور توربین تامین می شود، تکمیل می شود.

دستگاه های شیمیایی تصفیه آب میکاپ در کارگاه شیمی قرار دارد 28 (کارگاه تصفیه آب شیمیایی).

5. سیستم خنک کننده بخار.آب خنک کننده از چاه تامین آب به کندانسور می رسد 26 پمپ های گردش خون 25 . آب خنک کننده گرم شده در کندانسور به چاه جمع آوری تخلیه می شود 27 همان منبع آب در فاصله معینی از نقطه مصرف، کافی است تا اطمینان حاصل شود که آب گرم شده با آب گرفته شده مخلوط نمی شود.

در بسیاری از طرح های فناوری نیروگاه های حرارتی، آب خنک کننده از طریق لوله های کندانسور توسط پمپ های گردشی پمپ می شود. 25 و سپس وارد برج خنک کننده (برج خنک کننده) می شود، جایی که در اثر تبخیر، آب با همان اختلاف دمایی که در کندانسور گرم شده است خنک می شود. سیستم تامین آب با برج های خنک کننده عمدتا در نیروگاه های حرارتی استفاده می شود. IES از یک سیستم تامین آب با حوضچه های خنک کننده استفاده می کند. هنگامی که خنک شدن تبخیری آب رخ می دهد، تبخیر تقریباً برابر با مقدار بخار متراکم شده در کندانسورهای توربین است. بنابراین، سیستم های آبرسانی معمولاً با آب رودخانه نیاز به شارژ مجدد دارند.

6. سیستم گرمایش آب شبکه.این طرح ها ممکن است یک تاسیسات گرمایشی شبکه کوچک را برای گرمایش منطقه ای نیروگاه و روستای مجاور فراهم کند. به بخاری های شبکه 29 در این نصب، بخار از استخراج توربین می آید، میعانات از طریق خط تخلیه می شود. 31 . آب شبکه به بخاری می رسد و از طریق خطوط لوله از آن خارج می شود 30 .

7. سیستم برق.یک ژنراتور الکتریکی که توسط یک توربین بخار می چرخد، جریان الکتریکی متناوب تولید می کند که از طریق یک ترانسفورماتور افزایش دهنده به شینه های تابلوی باز (OSD) نیروگاه حرارتی می رود. باس های سیستم کمکی نیز از طریق ترانسفورماتور کمکی به پایانه های ژنراتور متصل می شوند. بنابراین، مصرف کنندگان کمکی واحد قدرت (موتورهای الکتریکی واحدهای کمکی - پمپ ها، فن ها، آسیاب ها و غیره) توسط ژنراتور واحد قدرت تغذیه می شوند. برای تامین برق موتورهای برق، وسایل روشنایی و دستگاه های نیروگاه، تابلو برق کمکی وجود دارد. 32 .

در موارد خاص (موقعیت های اضطراری، کاهش بار، راه اندازی و خاموش شدن)، منبع تغذیه کمکی از طریق ترانسفورماتور شینه پشتیبان تابلو برق در فضای باز تامین می شود. منبع تغذیه قابل اعتماد موتورهای الکتریکی واحدهای کمکی عملکرد قابل اعتماد واحدهای برق و نیروگاه های حرارتی را به طور کلی تضمین می کند. اختلال در منبع تغذیه برای نیازهای شخصی منجر به خرابی و حوادث می شود.

تفاوت اساسی بین طرح فن آوری یک نیروگاه توربین گاز (GTU) و یک توربین بخار این است که در یک GTU انرژی شیمیایی سوخت در یک واحد - یک توربین گاز به انرژی مکانیکی تبدیل می شود که در نتیجه آن وجود دارد. بدون نیاز به دیگ بخار

نصب توربین گاز (شکل 3.5) شامل یک محفظه احتراق KS، یک توربین گازی GT، یک کمپرسور هوا K و یک ژنراتور الکتریکی G است. کمپرسور K هوای اتمسفر را مکیده و آن را به طور متوسط ​​6-10 کیلوگرم بر سانتی متر متراکم می کند. 2 و آن را به محفظه احتراق KS می رساند. سوخت (به عنوان مثال، نفت خورشیدی، گاز طبیعی یا صنعتی) نیز وارد محفظه احتراق می شود که در محیط هوای فشرده می سوزد.

برنج. 3.4. نمودار تکنولوژیکی ساده شده یک توربین گازی

نیروگاه هایی که از سوخت مایع یا گاز استفاده می کنند: T – سوخت. که در -

هوا؛ KS - محفظه احتراق؛ GT - توربین گاز؛ K - کمپرسور هوا؛ G – ژنراتور الکتریکی

گازهای داغ با دمای 600 تا 800 درجه سانتیگراد از محفظه احتراق وارد توربین گاز GT می شوند. با عبور از توربین، آنها تا فشار اتمسفر منبسط می شوند و با حرکت با سرعت زیاد بین پره ها، محور توربین را می چرخانند. گازهای خروجی از طریق لوله اگزوز به اتمسفر می روند. بخش قابل توجهی از توان یک توربین گاز صرف چرخش کمپرسور و سایر وسایل کمکی می شود.

مزایای اصلی واحدهای توربین گاز در مقایسه با واحدهای توربین بخار عبارتند از:

1) عدم وجود دیگ بخار و تصفیه آب شیمیایی؛

2) نیاز به طور قابل توجهی کمتر به آب خنک کننده، که امکان استفاده از واحدهای توربین گازی را در مناطق با منابع آبی محدود فراهم می کند.

3) تعداد قابل توجهی کمتر پرسنل عملیاتی؛

4) راه اندازی سریع؛

5) هزینه کمتر برق تولیدی.

نمودارهای چیدمان نیروگاه های حرارتی

TPP ها بر اساس نوع (ساختار) مدار حرارتی به دو دسته بلوکی و غیر بلوکی تقسیم می شوند.

با بلوک دیاگرامکلیه تجهیزات اصلی و کمکی تاسیسات هیچ ارتباط تکنولوژیکی با تجهیزات تاسیسات دیگر نیروگاه ندارند. در نیروگاه های سوخت فسیلی، بخار هر توربین تنها از یک یا دو دیگ بخار متصل به خود تامین می شود. نیروگاه توربین بخار که توربین آن با بخار یک دیگ بخار تامین می شود، نامیده می شود. تک بلوکاگر در هر توربین دو دیگ وجود داشته باشد - دوبلوک

با طرح غیر بلوکیبخار TPP از تمام دیگ های بخار وارد یک اصلی مشترک می شود و تنها از آنجا به توربین های جداگانه توزیع می شود. در برخی موارد امکان هدایت مستقیم بخار از دیگ های بخار به توربین ها وجود دارد، اما خط اتصال مشترک حفظ می شود، بنابراین همیشه می توانید از بخار تمام دیگ ها برای تغذیه هر توربین استفاده کنید. خطوطی که از طریق آنها آب به دیگ های بخار (خطوط لوله تغذیه) تامین می شود نیز دارای اتصالات متقاطع هستند.

نیروگاه های حرارتی بلوکی ارزان تر از نیروگاه های حرارتی غیر بلوکی هستند، زیرا طرح خط لوله ساده شده و تعداد اتصالات کاهش می یابد. کنترل واحدهای منفرد در چنین ایستگاهی آسان‌تر است؛ نصب‌های بلوک به طور خودکار آسان‌تر هستند. در عملیات، عملکرد یک واحد بر واحدهای مجاور تأثیر نمی گذارد. هنگام توسعه یک نیروگاه، واحد بعدی ممکن است قدرت متفاوتی داشته باشد و با پارامترهای جدید کار کند. این امکان نصب تجهیزات قدرتمندتر با پارامترهای بالاتر را در ایستگاه قابل گسترش می دهد، یعنی. به شما امکان بهبود تجهیزات و افزایش عملکرد فنی و اقتصادی نیروگاه را می دهد. روند راه اندازی تجهیزات جدید بر عملکرد واحدهای قبلاً نصب شده تأثیر نمی گذارد. با این حال، برای عملکرد عادی نیروگاه های حرارتی بلوکی، قابلیت اطمینان تجهیزات آنها باید به طور قابل توجهی بیشتر از نیروگاه های حرارتی غیر بلوکی باشد. واحدها دیگ بخار پشتیبان ندارند. اگر بهره وری احتمالی دیگ بخار بیشتر از دبی مورد نیاز برای یک توربین معین باشد، بخشی از بخار (به اصطلاح ذخیره پنهان، که به طور گسترده در نیروگاه های حرارتی غیر واحدی استفاده می شود) نمی تواند به تاسیسات دیگری منتقل شود. برای نیروگاه های توربین بخار با سوپرگرمای متوسط ​​بخار، یک نمودار بلوکی عملاً تنها امکان ممکن است، زیرا یک نمودار کارخانه غیر بلوکی در این مورد بیش از حد پیچیده خواهد بود.

در کشور ما، تاسیسات توربین بخار نیروگاه های حرارتی بدون استخراج بخار کنترل شده با فشار اولیه پ 0 ≤8.8 مگاپاسکال و تاسیسات با استخراج کنترل شده در پ 0 ≤12.7 مگاپاسکال، که در چرخه‌هایی بدون سوپرگرمای بخار متوسط ​​کار می‌کنند، غیر بلوکی ساخته می‌شوند. در فشارهای بالاتر (در IES در پ 0 ≥12.7 مگاپاسکال، و در نیروگاه های حرارتی در پ 0 = 23.5 مگاپاسکال) تمام واحدهای توربین بخار در چرخه هایی با گرمای بیش از حد متوسط ​​کار می کنند و ایستگاه هایی با چنین تاسیساتی در بلوک ها ساخته می شوند.

ساختمان اصلی (ساختمان اصلی) تجهیزات اصلی و کمکی را در خود جای می دهد که مستقیماً در فرآیند فناوری نیروگاه مورد استفاده قرار می گیرند. چیدمان متقابل تجهیزات و سازه های ساختمانی نامیده می شود چیدمان ساختمان اصلی نیروگاه.

ساختمان اصلی یک نیروگاه معمولاً از یک اتاق توربین، یک اتاق دیگ بخار (با یک اتاق پناهگاه در هنگام کار با سوخت جامد) یا یک اتاق راکتور در یک نیروگاه هسته ای و یک اتاق هواگیر تشکیل شده است. در اتاق ماشین، همراه با تجهیزات اصلی (عمدتاً واحدهای توربین)، موارد زیر قرار دارند: پمپ های میعانات، هیترهای احیا کننده فشار پایین و بالا، واحدهای پمپ تغذیه، اواپراتورها، مبدل های بخار، بخاری های شبکه (در نیروگاه های حرارتی)، لوازم جانبی. بخاری ها و سایر مبدل های حرارتی

در آب و هوای گرم (به عنوان مثال، در قفقاز، آسیای مرکزی و غیره)، در غیاب بارندگی قابل توجه، طوفان های گرد و غبار و غیره. CPP ها، به ویژه نیروگاه های گاز و نفت، از طرح باز تجهیزات استفاده می کنند. در عین حال، سایبان ها بر روی دیگهای بخار نصب می شوند و واحدهای توربین با پناهگاه های سبک محافظت می شوند. تجهیزات کمکی واحد توربین در یک اتاق تراکم بسته قرار می گیرد. ظرفیت مکعبی خاص ساختمان اصلی یک CPP با طرح باز به 0.2-0.3 متر مکعب بر کیلووات کاهش می یابد که هزینه ساخت یک CPP را کاهش می دهد. جرثقیل های سقفی و سایر مکانیزم های بالابر در محل نیروگاه برای نصب و تعمیر تجهیزات برق نصب می شوند.

در شکل 3.6. نمودار طرح واحد قدرت یک نیروگاه زغال سنگ پودر شده نشان داده شده است: I - اتاق ژنراتور بخار. II - اتاق ماشین، III - ایستگاه پمپاژ آب خنک کننده. 1 - دستگاه تخلیه؛ 2 - کارخانه سنگ شکن؛ 3 - بهینه ساز آب و بخاری 4 - سوپرهیترهای بخار؛ 5 , 6 – محفظه احتراق; 7 - مشعل های زغال سنگ پودر شده؛ 8 - ژنراتور بخار؛ 9 - فن آسیاب؛ 10 - پناهگاه گرد و غبار زغال سنگ؛ 11 - فیدرهای گرد و غبار؛ 12 - خطوط لوله بخار سوپرهیت متوسط؛ 13 - هواگیر؛ 14 - توربین بخار؛ 15 - ژنراتور الکتریکی؛ 16 - ترانسفورماتور برقی افزایش دهنده؛ 17 - خازن؛ 18 - خطوط لوله تامین آب خنک کننده و تخلیه؛ 19 - پمپ های میعانات گازی؛ 20 – HDPE احیا کننده؛ 21 - پمپ تغذیه؛ 22 - LDPE احیا کننده؛ 23 - فن دمنده؛ 24 - خاکستر گیر؛ 25 - کانال های حذف سرباره و خاکستر؛ EE– برق فشار قوی

در شکل 3.7 نمودار طرح ساده شده یک نیروگاه نفت گاز با ظرفیت 2400 مگاوات را نشان می دهد که نشان دهنده قرار دادن تنها قسمت اصلی و بخشی از تجهیزات کمکی و همچنین ابعاد سازه ها (m) است: 1 - اتاق دیگ بخار؛ 2 - محفظه توربین؛ 3 - محفظه کندانسور؛ 4 - محفظه ژنراتور؛ 5 - محفظه هواگیر؛ 6 - فن دمنده؛ 7 - بخاری های هوا احیا کننده؛ 8 - سیستم توزیع برای نیازهای خود (RUSN)؛ 9 - دودکش

برنج. 3.7. چیدمان ساختمان اصلی کارخانه گاز و نفت

نیروگاه های با ظرفیت 2400 مگاوات

تجهیزات اصلی IES (واحدهای دیگ بخار و توربین) در ساختمان اصلی، دیگهای بخار و یک واحد آماده سازی گرد و غبار (در IES که مثلاً زغال سنگ به شکل گرد و غبار می سوزانند) قرار دارد - در اتاق دیگ بخار، واحدهای توربین و آنها تجهیزات کمکی - در اتاق توربین نیروگاه. در CPP ها، عمدتاً یک دیگ برای هر توربین نصب می شود. دیگ بخار با واحد توربین و تجهیزات کمکی آنها بخش جداگانه ای را تشکیل می دهند - یک نیروگاه تک بلوک.

توربین های با ظرفیت 150-1200 مگاوات به ترتیب به دیگ هایی با ظرفیت 500-3600 متر مکعب بر ساعت بخار نیاز دارند. پیش از این، نیروگاه های منطقه ای ایالتی از دو دیگ در هر توربین استفاده می کردند، یعنی. دو بلوک . در CPP های بدون سوپرگرمای بخار متوسط ​​با واحدهای توربین با ظرفیت 100 مگاوات یا کمتر، از یک طرح متمرکز غیر بلوکی استفاده شد که در آن بخار از دیگهای بخار به یک بخار اصلی منحرف می شود و از آن بین توربین ها توزیع می شود.

ابعاد ساختمان اصلی به قدرت تجهیزات قرار داده شده در آن بستگی دارد: طول یک بلوک 30-100 متر، عرض 70-100 متر ارتفاع اتاق ماشین حدود 30 متر، اتاق دیگ بخار است. بیش از 50 متر است. مقرون به صرفه بودن چیدمان ساختمان اصلی تقریباً با ظرفیت مکعب خاص، معادل حدود 0.7-0.8 متر مکعب بر کیلووات در یک نیروگاه زغال سنگ پودر شده تخمین زده می شود. , و در نفت گاز - حدود 0.6-0.7 m 3 / kW. برخی از تجهیزات کمکی دیگ بخار (دودگیرها، فن های دمنده، جمع کننده های خاکستر، سیکلون های گرد و غبار و جداکننده های گرد و غبار سیستم آماده سازی گرد و غبار) اغلب در خارج از ساختمان، در هوای آزاد نصب می شوند.

CES ها مستقیماً در نزدیکی منابع تامین آب (رودخانه، دریاچه، دریا) ساخته می شوند. اغلب یک مخزن (حوض) در کنار CPP ایجاد می شود. در قلمرو IES، علاوه بر ساختمان اصلی، سازه‌ها و دستگاه‌هایی برای تامین آب فنی و تصفیه آب شیمیایی، تأسیسات سوخت، ترانسفورماتورهای الکتریکی، دستگاه‌های توزیع، آزمایشگاه‌ها و کارگاه‌ها، انبارهای مواد، محل‌های اداری برای پرسنل خدمات رسانی وجود دارد. IES. سوخت معمولاً توسط قطار به قلمرو CPP عرضه می شود. خاکستر و سرباره از محفظه احتراق و جمع کننده های خاکستر به صورت هیدرولیکی حذف می شوند. در قلمرو IES، راه‌آهن‌ها و جاده‌ها، خروجی‌های خطوط انتقال نیرو، و تاسیسات زمینی و زیرزمینی ساخته شده‌اند. مساحت قلمرو اشغال شده توسط سازه های CPP بسته به ظرفیت نیروگاه، نوع سوخت و سایر شرایط 25 تا 70 هکتار است. .

نیروگاه های بزرگ پودر زغال سنگ در روسیه با نرخ 1 نفر به ازای هر 3 مگاوات ظرفیت (تقریبا 1000 نفر در یک نیروگاه با ظرفیت 3000 مگاوات) توسط پرسنل سرویس می شوند. علاوه بر این، پرسنل تعمیر و نگهداری مورد نیاز است.

قدرت IES به منابع آب و سوخت و همچنین الزامات حفاظت از محیط زیست بستگی دارد: اطمینان از تمیزی عادی هوا و حوضه های آب. انتشار محصولات احتراق سوخت به شکل ذرات جامد در هوا در منطقه CPP با نصب جمع کننده های خاکستر پیشرفته (رسوب کننده های الکتریکی با بازده حدود 99٪) محدود می شود. ناخالصی‌های باقی‌مانده، اکسیدهای گوگرد و نیتروژن، با استفاده از دودکش‌های بلند پراکنده می‌شوند که برای حذف ناخالصی‌های مضر به لایه‌های بالاتر جو ساخته شده‌اند. دودکش هایی با ارتفاع تا 300 متر یا بیشتر از بتن مسلح یا با 3 تا 4 تنه فلزی در داخل یک پوسته بتن مسلح یا یک قاب فلزی مشترک ساخته می شوند.

کنترل بسیاری از تجهیزات متنوع IES تنها بر اساس اتوماسیون جامع فرآیندهای تولید امکان پذیر است. توربین های متراکم مدرن کاملاً خودکار هستند. واحد دیگ به طور خودکار فرآیندهای احتراق سوخت، تغذیه واحد دیگ بخار با آب، حفظ دمای سوپرهیت بخار و غیره را کنترل می کند. سایر فرآیندهای IES نیز خودکار هستند: حفظ حالت های عملیاتی مشخص، واحدهای راه اندازی و توقف، حفاظت از تجهیزات در شرایط غیرعادی و اضطراری.