Licenta (Repaired)

  • View
    15

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

LICENTA1

Transcript

DIMENSIUNEA UNUI GRUP ENERGETIC

53

INTRODUCERE

Producerea energiei electrice Producerea energiei electrice reprezint procesul de transformare a diferitelor forme de energie primara n energie electric, n cadrul unor instalaii specializate de complexitate mre, denumite centrale electrice.Evoluia consumului de energie electrica a fcut ca acestea s fie tot mai mari, puterile lor instalate fiind limitate de restricii tehnologice, economice, de mediu sau de securitate.

Centrala electrica reprezint un ansamblu de instalaii complexe, n care se asigur conditiile pentru conversia unei forme primare de energie n energie electric.Ea materializeaz tehnologic o concepie de conversie.

Se pot evidenia la limit, doua concepii opuse de producere a energiei:

O concepie centralizat, bazat pe centrale electrice de mare putere, care utilizeaz surse primare cu concentrare energetic mare (combustibili fosili sau nucleari).Puterea acestor centrale este de regul superior consumului local, implicnd existena unui sistem de transport si distrbuie a energiei electrice.Ansamblul centralelor i al reelelor electrice de transport, exploatate si conduse ntr-o concepie unitar constituie un sistem electroenergetic.

O concepie distribuit, cu surse mici, amplasate lng consumatori.Se bazeaz n general pe utilizarea unor surse primare uoare, cu concentrare energetic redus (solar, eolian etc.).Centrala este destinat strict pentru acoperirea consumului local, eliminndu-se necesitatea de a transporta energie electric la distan.

n prezent concepia centralizat are nca o pondere mult mai mare, rolul producerii distribuite crescnd nsa odata cu accesul tot mai dificil la sursele primare cu concentrare energetic ridicat, pe de-o parte, i a restriciilor tot mai severe impuse de protecia mediului, pe de alt parte.

Categorii de surse primare de energieEnergia primar include energia neregenerabil coninut de combustibilii primari: crbune, iei,gaz natural, uraniu; i energia regenerabil: solar, eolian, hidro, geotermal.Cnd privim trendurile n alimentarea cu energie provenit din fiecare surs, observm c n ultimii 35 de ani a existat o cretere global n alimentarea cu energie. Gazul natural i energia nuclear au avut o pondere din ce n ce mai mare n producia total, cu o reducere proporional n utilizarea petrolului i a crbunelui. Europa este nc foarte dependent de combustibilii fosili. ntre 1990 i 2005, ponderea combustibililor fosili n consumul total de energie a sczut dect foarte puin de la 83 % la 79 % (vedei mai jos Figura 1). n primii 10 ani ai acestei perioade, gazul natural a devenit din ce n ce mai folosit pentru producerea de energie, n timp ce crbunele se afla n scdere. Aceasta a dus la o reducere major a emisiilor. ncepnd cu 1999, utilizarea crbunelui i-a mai revenit, datorit posibilelor probleme n asigurarea securitii alimentrii cu gaz natural i datorit creterii preului acestuia.

Fig.1 Energia Primar Total i Consumul per Combustibil

n aceast perioad, energia regenerabil are cea mai mare rat de cretere anual n consumul total de energie primar, cu o medie de 3.4 % ntre 1990 i 2005. Biomasa i deeurile au fost sursele cu cele mai mari creteri, dup cum se poate vedea i n Figura 2.

Fig.2 Contribuia Surselor de Energie Regenerabil la Consumul de Energie PrimarFigura de mai jos indic sursele pentru energia primar i destinaia final a energiei.Aproape un sfert din energia primar consumat este pierdut prin transformare i distribuie.Sectorul energetic nsui consum nc 5% pentru propria sa operare. Din aceast figur se poateobserva importana relativ a fiecrei surse de energie ct i sectoarele care consum energie,industria fiind responsabil pentru mai puin de o cincime din necesarul de energie.

Fig.3 Structura eficienei de transformare i distribuie a energiei de la consumul de energie primar la consumul final al energieiCentrale Electrice Ciclu CombinatO central electric ciclu combinat este o central electric cu combustibil gazos care este nti ars pentru a aciona o turbin cu gaze, dup care gazele reziduale sunt utilizate n producerea de aburi. Dei sunt mai eficiente, utilizarea acestora este destul de limitat la centralele electrice mai noi cu acces la aprovizionarea cu gaze, chiar dac i ali combustibili fosili, cum ar fi crbunele, pot fi gazificate i utilizate de aceast tehnologie. Bilanul termic total este ilustrat n figura urmtoare

.

Centrala convenional cu abur este o central electric care se bazeaz pe un ciclu termodinamic cu abur i care pentru producerea de energie electric i termic folosete arderea unor combustibili fosili (crbune, petrol, gaze naturale).

Ciclul termodinamic care st la baza centralei convenionale cu abur (CCA) este cel cu abur supranclzit, utilizat pentru producerea de lucru mecanic, cunoscut i sub denumirea de ciclu Hirn.

a)

b)

Fig. 2.1. Cicluri termodinamice cu turbine cu abur

a ciclul Hirn; b ciclul Rankine

Se disting urmtoarele transformri:

0 - 1: destindere cu producere de lucru mecanic - transformare izentrop;

1 - 2: cedare de cldur la sursa rece a ciclului - transformare izobar;

2 - 3: compresie cu consum de lucru mecanic transformare izentrop;

3 - 4 - 5 - 1: nclzire la sursa cald a ciclului - transformare izobar.

Se prezint n figura 2.2, o instalaie care funcioneaz avnd la baz un ciclu de tip Rankine (Hirn).

Fig. 2.2 Instalaie care funcioneaz dup un ciclu Rankine - Hirn

GA - generator de abur; TA - turbin cu abur; GE - generator electric;

K - condensator; PA - pomp de alimentare.

Schematic, figura 2.3 prezint lanul transformrilor energetice care apar n circuitul termic.

Fig.2.3 Lanul transformrilor energetice

Generatorul de abur are rolul de a vaporiza apa i de a o transforma n abur saturat sau supranclzit. Acest proces se realizeaz cu aport de cldur din exterior (arderea unui combustibil fosil, fisiune nuclear(, energie geotermal, captare energie solar).

Turbina cu abur asigur destinderea aburului, producnd lucrul mecanic.

Generatorul electric transform energia mecanic produs de turbin n energie electric.

Condensatorul asigur condensarea vaporilor de ap eapai din turbin. Reprezint sursa rece a ciclului termodinamic. Pentru evacuarea cldurii spre exterior se poate utiliza drept agent de rcire apa sau (mai rar) aerul atmosferic.

Pompa de alimentare asigur faza de compresie cu consum de lucru mecanic.Bilanul energetic al CCA

n figura 3.4 este prezentat sub forma unei diagrame de tip Sankey bilanul energetic al CCA, iar n Tabelul 3.1. sunt explicitate principalele categorii de pirderi i randamentele aferente.

Fig. 3.4 Bilanul energetic al unei CCA de condensaie

1.1. Utilizarea crbunelui n centrale convenionale cu abur

1.1.1. Categorii de centrale electrice pe crbune

La ora actual exist o larg diversitate de tehnologii de conversie n energie electric a energiei chimice nglobate n crbune, aflate n diferite stadii de dezvoltare. n tabelul 1.2 i figura 1.4 sunt prezentate sintetizat aceste tehnologii.Tabelul 0.1 Tehnologii de producere a energiei electrice bazate pe utilizarea crbuneluiTehnologieAcronimStadiu de dezvoltare

Ciclu combinat cu gazeificare integrat a crbuneluiIGCCn faza de cercetare- dezvoltare

Pile de combustie cu gazeificare a crbuneluiIGFCn faza de cercetare

Ardere n pat fluidizat atmosfericAFBCComercial

Ardere n pat fluidizat sub presiunePFBCLa nivel de centrale pe crbune-demonstrativ

Ardere n stare pulverizat cu parametrii subcritici pe parte de aburPCCDemonstrat, disponibil i comercial

Ardere n stare pulverizat cu parametrii supracritici pe parte de aburPCC-SCDemonstrat, disponibil i comercial

Ardere n stare pulverizat cu suprapresiune n focarPPCCn stadiu de cercetare

2.1.2. Arderea crbunelui n stare pulverizat

nainte de a fi introdus n arztor, crbunele este mcinat pn la dimensiuni de ordinul micronilor. Crbunele, astfel mcinat, este introdus o dat cu aerul de ardere. Particulele de crbune ard n timp ce se deplaseaz prin focar, genernd temperaturi care se situeaz, n funcie de caracteristicile combustibilului, n intervalul 1000-1500C. O parte din pulberile rezultate n urma arderii (30%) cad la baza focarului, restul fiind antrenate de ctre gazele de ardere.

Granulaia mic a crbunelui implic complicarea circuitului aer - gaze de ardere prin introducerea unor echipamente specializate (mori de crbune) care s asigure mcinarea fin a combustibilului.Creterea performanelor PCC este direct legat de creterea performanelor ciclului termodinamic care st la baza funcionrii acesteia. n acest sens se amintesc urmtoarele metode principale:

Creterea parametrilor iniiali;

Introducerea supranclzirii intermediare;

Prenclzirea regenerativ a apei de alimentare a cazanului;

Scderea presiunii de condensaie.

n condiiile n care presiunea de condensaie este dictat de nivelul termic al sursei de rcire a condensatorului, principalele eforturi n ceea ce privete creterea performanelor PCC s-au ndreptat nspre creterea parametrilor iniiali ai ciclului. Bineneles, n acelai timp au fost luate n consideraie efectele pozitive aduse de supranclzirea intermediar i de prenclzirea regenerativ.Centralele electrice cu arderea crbunelui n stare pulverizat (PCC) au la baz un ciclu termodinamic cu abur supranclzit de tip Hirn. Una dintre principalele componente ale ciclului termic al centralei este cazanul de abur (care nglobeaz i focarul). Cazanul de abur este format din canale de dimensiuni relativ mari n care sunt imersate sisteme de evi. Gazele de ardere provenite din arderea combustibililor circul prin canale, pe la exteriorul evilor, cednd cldura ctre agentul termic (apa i abur) care este vehiculat n interiorul a