Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

ENERGETSKI SISETEMIUvod

Energetska postrojenja

Klasične termoelektrarneJedrske elektrarne

Plinske elektrarne

Soproizvodnja električne energije in toplote

Vodne elektrarne

Nekonvencionalni energijski viri

Prenos, shranjevanje in odjem energije

Prihodnja preskrba z energijo

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Parne turbineProizvodnja električne energije

• klasične termoelektrarne

• jedrske elektrarne

• plinsko parne elektrarne

Proizvodnja električne energije in toplote

• toplarne s parnim krožnim procesom

• toplarne s plinsko-parnim krožnim procesom

Proizvodnja električne energije in industrijske pare

• industrijski obrati (pivovarne, papirnice, tovarna celuloze, tovarna sladkorja)

Proizvodnja električne energije in industrijske pare

• industrijski obrati (pivovarne, papirnice, tovarne celuloze, tovarne sladkorja, ...)

• industrijske elektrarne (kemijska industrija, rudniki, ...)

Ladijske parne turbineMajhne turbine

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Osnovni pojmi

Turbinski sklop parnega postrojenjaTurboagregat vključno z vsemi cevnimi povezavami in pomožnimi sklopi (črpalke, hladilniki, sistem mazalnega olja, regulacijski sistem, zaščitni in nadzorni sistemi) in ostalimi sklopi (kondenzator, regenerativni grelniki)

Turboagregat Parna turbina z gnanim generatorjem in morebitnim reduktorjem

Parna turbinaToplotni pogonski stroj z rotirajočim gonilnikom, v katerem se entalpijski padec tekočine v obliki pare v eni ali več stopnjah pretvarja v mehansko delo

Del parne turbineKonstrukcijska enota, sestavljena iz gredi in njej prigrajenih konstrukcijskih elementov; parna turbina ima toliko delov, kolikor je zunanjih okrovov.

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Pogled na sodobno premogovno termoelektrarno

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Shematični prikaz zgradbe parne termoelektrarne

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Spremembe masnega toka, tlaka, temperature in spec. volumna pare v termoelektrarni

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Razlika med pod- in nadkritičnimi parametri sveže pare

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Razlika med pod- in nadkritičnimi parametri sveže pare

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Turboagregat sodobne premogovne termoelektrarne

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Turboagregat sodobne premogovne termoelektrarne

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Turbinski sklop parnega postrojenja – CAD prikaz

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Porazdelitev stroškov investicije na posamezne sklope TE

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Smernice razvoja tehnologije

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Turboagregat JE

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

4-polni turboagregat 2-polni turboagregat

... 2, 1, parovpolovih št. ...

min gredi vrtenjafrekvenca ... napetosti frekvenca ... Hz 50

60

1-

pnf

pnf

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Parna turbina v plinsko-parni elektrarni večgredna izvedba

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Parna turbina v plinsko-parni elektrarni enogredna izvedba

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Parna turbina v plinsko-parni elektrarni

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

KOMBINIRANA PLINSKO-PARNA ELEKTRARNA

E pyntro

Tre

empe

ratu

2

3

4

1

4

6

e 60,0 % =

17

16

5

1112 13

14

15

PGT : PTOTAL= 2 : 3 PST : PTOTAL= 1 : 3

CGT : CTOTAL = 1 : 3 CST : CTOTAL = 2 : 3

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Parna turbina v plinsko-parni elektrarni

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Parna turbina za PP elektrarne srednjih moči

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Parna turbina za PP elektrarne velikih moči

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Sodobna plinsko-parna elektrarna

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Enogredna izvedba plinsko-parne elektrarne

PLINSKATURBINA GENERATOR VZBUJE-

VALNIK SKLOPKA PARNA TURBINA

TEMELJ

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Enogredna izvedba plinsko-parne elektrarne

obratovalni režimi

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Porazdelitev stroškov investicije na posamezne sklope PPE

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Plinske turbine za PPE

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Razvoj PPE

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Primerjava parnih turbin v PPE in TE

PPE TE

Moč do 540 MW do 1.200 MW

Masni tok pare povečanje do 40 % zmanjšanje do 40 %

Temperatura pare 600 °C 620 °C

Tlak pare 170 bar 300 bar

Št. turbinskih delov do 3 deli turbine do 5 delov turbine

Izvedba nizkoležeča visokoležeča

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Postavitev parne turbine v PPE

Nizkoležeča izvedba

Visokoležeča izvedba

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Industrijska enakotlačna parna turbina

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Industrijska nadtlačna parna turbina

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Industrijska nadtlačna parna turbina

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Industrijska odjemno-kondenzacijska parna turbina: Papirnica Radeče

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Ladijska parna turbinaPosebnosti:

• moči nad 15.000 kW; pod to močjo dieslovi agregati

• poudarek na zanesljivosti in varnosti do 100 bar in 535 °C

• izkoristek in velikost pomembna: kombinacija nadtlačne (VT) in enakotlačne (NT) izvedbe

• vmesno pregrevanje in regenerativno gretje

• zobniški reduktor za pogon propelerjev: 80 – 120 min-1

• posebnost: pogon v obe smeri!

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Male parne turbinePosebnosti:

• moč: od 2kW do 5.000 kW

• izvedba s Curtisovim kolesom

• horizontalna ali vertikalna izvedba

• vrtilna hitrost: do 18.000 min-1 (reduktor)

• zelo hiter zagon: do 10 s

• velika hitrost spreminjanja moči

• pogon črpalk, kompresorjev,...

Energetski sistemi

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVOKatedra za energetsko strojništvo

Male parne turbine: Ljungström radialna turbina

Posebnosti:

• samo dva radialna gonilnika (eden drugemu predstavlja vodilnik)

• dva venca gonilnikov zmoreta 4-kratni entalpijski padec nadtlačne turbinske stopnje in 2-kratni padec enakotlačne turbinske stopnje; zelo kompaktna izvedba zaradi majhnih relativnih raztezkov

• dve nasprotivrteči se gredi in dva generatorja!

• največje mehanske obremenitve (upogib!) na zunanjem vencu