Energetska postrojenja

UNIVERZITET U BANJALUCIMAŠINSKI FAKULTET

ENERGETSKA POSTROJENJADOMAĆI ZADATAK

Profesor: Vinko Babić Student: Predrag Milovanović Broj indeksa: 8207

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. Međutim, 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 zagađuje 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 određenog 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. Međutim, 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 određenog 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. Međutim, u njima se može proizvoditi toplinska i električna energija i u slučajevima kada nema potrebe za toplinskom energijom. Ovakva se postrojenja obično ugrađuju kada se želi iz vlastitog izvora snabdijevati s potrebnom toplinskom i električnom energijom, bez zavisnosti od javne elektroenergetske mreže.

2Milovanović Predrag

2.Način funkcionisanja pojedinih komponenti

1. Parni kotao (Generator pare)

Zadatak parnog kotla je da toplotu oslobođenu sagorevanjem goriva dovede vodi ili vodenoj pari, koja na njegovom izlazu mora imati određeni 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 međupregrijavanje izmedju turbina srednjeg i niskog pritiska. Pomoću međupregrijavanja postiže se nešto bolji termički stepen djelovanja ( poboljšanje 2-4%), ali je


smanjenje postotka vlage u posljednjim stepenima turbine glavni razlog za uvođenje međupregrijavanja.

8. Regenerativni zagrijači visokog pritiska

Obavljaju međupregrijavanje 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 uređaj koji služi za odvajanje vazduha i ostalih gasova iz vode jer imaju loš uticaj na sistem, kao što je izazivanje korozije. Ovaj uređaj 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 uređaj 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 uređaj koji služi za izdvajanje soli iz kondenzata koji nije dovoljno prečišćen u ekspanderu konstantnog odsoljavanja visokog pritiska.


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 uređaj služi za zagrijavanje hemiski pripremljene vode koja treba da uđe 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

Uređaj 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 uređaji koji uz pomoć energije jednog radnog fluida - pogonski fluid, usisavaju,


mešaju se sa njim i potiskuju drugi radni (usisavani, gonjeni) fluid tačno određenim, 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 hlađanje RRS, je voda koja se dovodi redukciono-rashladnoj stanici, radi što boljeg rashlađenja 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 određeni gubici, tako i u ovom postoje gubici kondenzata. Ispitivanjem svih odvodnika kondenzata se utvrđuje 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).


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 razređivača (samostalno električno razređenje u gasu karakteristično za sistem elektroda– odnos maksimalnog i srednjeg napona je 4) pri atmosferskom pritisku između 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.


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


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.


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.


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:η=f ¿)

-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 izrađuju filteri mogu se podijeliti u tri grupe, i to : Prirodni materijali (pamuk, vuna), Sintetički materijali (polpropilan, najlon, poliester-darkon,..), Mineralne materije (staklo, keramika, nerđajući čelik).-Troškovi (orjentaciono) za vrećaste filtere su 40-60 EUR/kW, a troškovi pogona i održavanja 0,30-0,40 EURc/kWh.


Documents

Energetska postrojenja