Тема: Пути повышения эффективности работы паросиловой установки

Основу энергетики России составляют тепловые электростанции (ТЭС). Они производят 68% (2018г.) всей электрической энергии. Современная тепловая электростанция сложный энергокомплекс, в котором тепловая энергия выделяется при сжигании органического топлива, преобразуется в механическую, а затем с помощью электрогенератора в электрическую.
В качестве рабочего тела в теплоэнергетических и в промышленных установках широко используется водяной пар. Он производится в котлоагрегатах при заданном постоянном давлении, диапазон изменения которого колеблется в широких пределах. Паросиловая установка (ПСУ) является основой современных тепловых электростанций. Основным циклом в паросиловой установке является цикл Ренкина [1].
Электрическая энергия считается основой современной цивилизации. Можно без преувеличения сказать, что без электрической энергии невозможна нормальная жизнь современного общества. Электрическая энергия широко используется в промышленности для приведения в действие самых различных механизмов и непосредственно в технологических процессах, на транспорте, в быту. Работа современных средств связи - телеграфа, телефона, радио, телевидения - основана на применении электрической энергии. Без нее невозможно было бы развитие кибернетики, вычислительной и космической техники и т.д.
Основные отличительные свойства электрической энергии состоят в том, что она может легко передаваться на большие расстояния и относительно просто с малыми потерями преобразовываться в другие виды энергии.
Электроэнергия вырабатывается на специальных предприятиях - электростанциях, преобразующих в электрическую другие виды энергии: химическую энергию топлива, энергию воды и ветра, атомную энергию и др. Выработанная электростанцией электроэнергия передается по воздушным или кабельным линиям электросетей различным потребителям - промышленным, коммунальным, сельскохозяйственным, бытовым и т.д.
В зависимости от используемого вида энергии различают электростанции тепловые, гидравлические, ветровые, атомные и др.
На тепловых электростанциях используется твердое, жидкое и газообразное топливо. В зависимости от рода первичного двигателя, приводящего во вращение электрический генератор, тепловые электростанции можно подразделить на станции с паровыми турбинами, с двигателями внутреннего сгорания и с газовыми турбинами. Станции с паровыми турбинами, кроме того, подразделяются на конденсационные (КЭС) и теплофикационные (ТЭЦ). Конденсационные электростанции снабжают потребителей только электрической энергией, а теплофикационные электростанции — электрической и тепловой энергией
Купить

Технологический процесс преобразования энергии основного рабочего тела тепловых электростанций осуществляется в теплоэнергетическом оборудовании, объединенным между собой в соответствии с тепловой схемой. Тепловые схемы тепловых электростанций постоянно совершенствуются с целью повышения КПД и снижения удельного расхода топлива. Это достигается следующим образом:
1. Использование высокой температуры пара и оптимального давления пара, соответствующего этой температуре. Дальнейшее повышение температуры ограничено не только прочностными условиями материалов, но и началом термической диссоциации воды, что приводит к появлению в теплоносителе атомарных кислорода и водорода, приводящих к коррозии и охрупчиванию стали.
2. Применение оптимальных с точки зрения технико-экономических показателей конечного давления пара в паротурбинной установке составляет 3 -4 кПа. Снижение вакуума в конденсаторе приводит к увеличению термического КПД паротурбинной установки. В то же время увеличение скорости циркуляции, необходимой для снижения давления в конденсаторе или снижение температуры, приводит к увеличению конденсата на поверхности, мощности системы охлаждения. Поэтому оптимальное давление в конденсаторе является результатом технико-экономического анализа.
3. Использование промежуточного подогрева пара повышает термический КПД цикла и снижает конечную влажность пара на последних ступенях паровой турбины. Температура промежуточного перегрева пара чаще всего принимается равной температуре перегрева пара, а давление составляет 0,15-0,25 от давления пара.
4. Использование регенеративного подогрева питательной воды котла паром из отборов паротурбинного агрегата, что снижает расход пара и безвозвратные потери тепла в конденсаторе.
5. Использование оптимальных схем отпуска теплоты на теплофикацию [20].
В конденсационной паровой турбине отработавший пар поступает в конденсатор, где он конденсируется и передает скрытую теплоту парообразования охлаждающей воде. Это тепло, составляющее 55-65% тепла, подаваемого в котел, теряется бесполезно, поскольку температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора лишь незначительно (на 10-15 ° C) превышает атмосферную. В то же время для бытовых и технологических нужд (например, для отопления зданий, подогрева и сушки материалов) требуется относительно низкая температура теплоносителя (100-150 ° C), в качестве которого может служить пар, который отработал в турбине до давления, требуемого потребителям тепла. В этом случае теплота конденсации отработанного пара может быть полностью использована в технологических устройствах для нагрева воды или сушки материалов, а конденсат возвращается в турбинный цикл. Тем самым, одновременное производство электрической энергии и тепла на одной и той же теплосиловой установке является более выгодным, чем раздельное.
Рассчитав паротурбинную установку, работающую по циклу Ренкина, видно, что термический КПД таких установок очень низок (около 35%). Но так как термический вид энергии очень распространен, необходимо искать методы повышения КПД ПСУ. Было представлено несколько способов повышения термического КПД. За счёт повышения начальных параметров пара КПД увеличилось на 19% , вторичного перегрева 3-18%, регенерации 6-8% [21].

Купить