Como funciona a usina a carvão. Tipos e tipos de usinas termelétricas modernas (TPP)
As lâminas dos impulsores são claramente visíveis nesta turbina a vapor.
Uma usina termelétrica (CHP) usa a energia liberada pela queima de combustíveis fósseis - carvão, petróleo e gás natural - para transformar água em vapor de alta pressão. Este vapor, que tem uma pressão de cerca de 240 quilogramas por centímetro quadrado e uma temperatura de 524°C (1000°F), aciona uma turbina. A turbina gira um ímã gigante dentro de um gerador que gera eletricidade.
As usinas termelétricas modernas convertem cerca de 40% do calor liberado durante a combustão do combustível em eletricidade, o restante é descarregado no meio ambiente. Na Europa, muitas usinas termelétricas usam o calor residual para aquecer residências e empresas próximas. A geração combinada de calor e eletricidade aumenta a eficiência energética da usina em até 80%.
Usina de turbina a vapor com gerador elétrico
Uma turbina a vapor típica contém dois grupos de pás. Vapor de alta pressão vindo diretamente da caldeira entra no caminho de fluxo da turbina e gira os impulsores com o primeiro grupo de pás. Em seguida, o vapor é aquecido no superaquecedor e novamente entra no fluxo da turbina para girar os rotores com o segundo grupo de pás, que operam com uma pressão de vapor mais baixa.
Vista seccional
Um gerador típico em uma usina termelétrica (CHP) é acionado diretamente por uma turbina a vapor que gira a 3.000 rotações por minuto. Em geradores desse tipo, o ímã, que também é chamado de rotor, gira e os enrolamentos (estator) são estacionários. O sistema de refrigeração evita o superaquecimento do gerador.
Geração de energia a vapor
Em uma usina termelétrica, o combustível é queimado em uma caldeira para formar uma chama de alta temperatura. A água passa pelos tubos através da chama, aquece e se transforma em vapor de alta pressão. O vapor aciona a turbina, produzindo energia mecânica, que o gerador converte em eletricidade. Depois de sair da turbina, o vapor entra no condensador, onde lava os tubos com água fria corrente e, como resultado, volta a ser líquido.
Caldeira a óleo, carvão ou gás
Dentro da caldeira
A caldeira é preenchida com tubos intrincadamente curvados através dos quais a água aquecida passa. A configuração complexa dos tubos permite aumentar significativamente a quantidade de calor transferida para a água e, devido a isso, produzir muito mais vapor.
INTRODUÇÃO quatro
1 CHP CENTRAIS DE ENERGIA.. 5
1.1 características gerais. 5
1.2 Diagrama esquemático do CHP.. 10
1.3 O princípio de funcionamento da cogeração. onze
1.4 Consumo de calor e eficiência da cogeração……………………………………………………..15
2 COMPARAÇÃO DE CHPPS RUSSO COM ESTRANGEIRO .. 17
2.1 China. 17
2.2 Japão. dezoito
2.3 Índia. 19
2.4 Reino Unido. vinte
CONCLUSÃO. 22
REFERÊNCIAS.. 23
INTRODUÇÃO
A cogeração é o principal elo de produção do sistema de aquecimento urbano. A construção de uma usina termelétrica é uma das principais direções no desenvolvimento da economia energética na URSS e em outros países socialistas. Nos países capitalistas, as termelétricas são de distribuição limitada (principalmente termelétricas industriais).
As usinas combinadas de calor e energia (CHP) são usinas com geração combinada de eletricidade e calor. Caracterizam-se pelo fato de que o calor de cada quilograma de vapor retirado da turbina é utilizado em parte para gerar energia elétrica, e depois a partir de consumidores de vapor e água quente.
CHP é projetado para o fornecimento centralizado de empresas industriais e cidades com calor e eletricidade.
O planejamento de produção técnica e economicamente justificado nas CHPPs permite alcançar o maior desempenho operacional com o menor custo de todos os tipos de recursos produtivos, pois nas CHPPs, o calor do vapor "gasto" nas turbinas é utilizado para as necessidades de produção, aquecimento e abastecimento de água quente.
CENTRAIS DE ENERGIA CHP
Usina combinada de calor e energia - uma usina que gera energia elétrica convertendo a energia química do combustível em energia mecânica de rotação do eixo de um gerador elétrico.
características gerais
Usina combinada de calor e energia - usina termelétrica, gerando não apenas energia elétrica, mas também calor fornecido aos consumidores na forma de vapor e água quente. A utilização para fins práticos do calor residual de motores geradores elétricos rotativos é característica distintiva CHP e é chamado de fornecimento de calor. A produção combinada de dois tipos de energia contribui para um uso mais econômico do combustível em comparação com a geração separada de eletricidade em usinas de condensação e energia térmica em caldeiras locais. Substituição de casas de caldeiras locais que usam combustível irracionalmente e poluem a atmosfera das cidades e vilas, sistema centralizado o fornecimento de calor contribui não apenas para uma economia significativa de combustível, mas também para um aumento na pureza da bacia de ar , melhoria das condições sanitárias das áreas povoadas.
A fonte inicial de energia em CHPPs é o combustível orgânico (na turbina a vapor e turbina a gás CHP) ou combustível nuclear (nas usinas nucleares planejadas). CHPPs de turbinas a vapor operando com combustíveis fósseis (1976) são predominantemente distribuídos ( arroz. 1), que, juntamente com as usinas de condensação, são o principal tipo de usinas termelétricas a vapor (TPES). Distinguir CHPPs de tipo industrial - para fornecer calor a empresas industriais e tipo de aquecimento - para aquecimento de edifícios residenciais e públicos, bem como para fornecê-los água quente. O calor das plantas industriais de cogeração é transferido por uma distância de até vários km(principalmente na forma de calor a vapor), do aquecimento - a uma distância de até 20-30 km(na forma de calor de água quente).
O principal equipamento dos CHPPs de turbina a vapor são unidades de turbina que convertem a energia da substância de trabalho (vapor) em energia elétrica e unidades de caldeira , geração de vapor para turbinas. O conjunto de turbina é composto por uma turbina a vapor e um gerador síncrono. As turbinas a vapor usadas em usinas de cogeração são chamadas de turbinas combinadas de calor e energia (CTs). Entre eles, destaca-se o TT: com uma contrapressão, geralmente igual a 0,7-1,5 Mn/m 2 (instalados em CHPPs que fornecem vapor a empresas industriais); com condensação e extração de vapor sob pressão 0,7-1,5 Mn/m 2 (para consumidores industriais) e 0,05-0,25 Mn/m 2 (para consumidores domésticos); com condensação e extração de vapor (aquecimento) sob pressão 0,05-0,25 Mn/m 2 .
O calor residual dos TCs de contrapressão pode ser totalmente utilizado. No entanto, a potência elétrica desenvolvida por tais turbinas depende diretamente da magnitude da carga térmica e, na ausência desta (como é o caso, por exemplo, em horário de verão aquecimento de centrais de cogeração) não produzem electricidade. Portanto, os TCs com contrapressão são usados apenas se houver uma carga de calor suficientemente uniforme fornecida para toda a duração da operação do CHP (ou seja, principalmente em CHPs industriais).
Para bombas de calor com condensação e extração de vapor, apenas o vapor de extração é usado para fornecer calor aos consumidores, e o calor do fluxo de vapor de condensação é liberado no condensador para a água de resfriamento e é perdido. Para reduzir a perda de calor, tais TCs a maioria o tempo deve funcionar de acordo com a programação "térmica", ou seja, com uma mínima "ventilação" de passagem de vapor para o condensador. Na URSS, foram desenvolvidos e construídos HPs com condensação e extração de vapor, nos quais se prevê o uso de calor de condensação: tais HPs em condições de carga térmica suficiente podem operar como HPs com contrapressão. Os TCs com condensação e extração de vapor são predominantemente usados em CHPPs como universais em termos de modos de operação possíveis. Seu uso permite ajustar as cargas térmicas e elétricas de forma quase independente; em um caso particular, com cargas térmicas reduzidas ou na sua ausência, a central de cogeração pode operar de acordo com a programação “elétrica”, com a potência elétrica necessária, plena ou quase plena.
A potência elétrica das unidades de turbinas de aquecimento (ao contrário das unidades de condensação) é preferencialmente escolhida não de acordo com uma determinada escala de potência, mas de acordo com a quantidade de vapor fresco consumida por elas. Portanto, na URSS, as grandes unidades de turbina de cogeração são unificadas precisamente de acordo com esse parâmetro. Assim, as turbinas R-100 com contrapressão, PT-135 com extrações industriais e de aquecimento e T-175 com extrações de aquecimento têm a mesma vazão de vapor vivo (cerca de 750 t/h), mas diferentes potências elétricas (respectivamente 100, 135 e 175 MW). As caldeiras que geram vapor para essas turbinas têm a mesma capacidade (cerca de 800 t/h). Essa unificação possibilita o uso de unidades de turbina em um CHPP Vários tipos com o mesmo equipamento térmico de caldeiras e turbinas. Na URSS, também foram unificadas as unidades de caldeiras que trabalhavam nas UTEs para diversos fins. Assim, unidades de caldeira com capacidade de vapor de 1000 t/h usado para fornecer vapor como turbinas de condensação para 300 MW, e os maiores TTs do mundo com 250 MW.
A carga de calor nas usinas de cogeração é desigual ao longo do ano. A fim de reduzir o custo dos principais equipamentos de energia, parte do calor (40-50%) durante os períodos de maior carga é fornecida aos consumidores das caldeiras de água quente de pico. A parcela de calor liberada pelo equipamento de energia principal na carga mais alta determina o valor do coeficiente de fornecimento de calor CHP (geralmente igual a 0,5-0,6). Da mesma forma, é possível cobrir os picos da carga industrial térmica (vapor) (cerca de 10-20% do máximo) com caldeiras de vapor de pico de baixa pressão. A liberação de calor pode ser realizada de acordo com dois esquemas ( arroz. 2). Com um circuito aberto, o vapor das turbinas é enviado diretamente aos consumidores. Com um circuito fechado, o calor é fornecido ao refrigerante (vapor, água) transportado para os consumidores através de trocadores de calor (vapor e vapor-água). A escolha do esquema é determinada em grande medida pelo regime hídrico da CHPP.
As usinas termelétricas utilizam combustíveis sólidos, líquidos ou gasosos. Devido à maior proximidade das usinas termelétricas às áreas povoadas, elas utilizam combustível mais valioso, poluindo menos a atmosfera com emissões de sólidos – óleo combustível e gás – mais amplamente (em comparação com a usina distrital estadual). Para proteger a bacia do ar da poluição com partículas sólidas, são usados coletores de cinzas (como na estação de energia do distrito estadual). , para dispersão na atmosfera de partículas sólidas, óxidos de enxofre e nitrogênio, as chaminés são construídas até 200-250 m. As centrais de cogeração construídas perto dos consumidores de calor são normalmente separadas das fontes de abastecimento de água a uma distância considerável. Portanto, a maioria das usinas termelétricas usa um sistema de abastecimento de água circulante com resfriadores artificiais - torres de resfriamento. O abastecimento de água de fluxo direto em usinas de cogeração é raro.
Nas usinas de cogeração com turbina a gás, as turbinas a gás são usadas para acionar geradores elétricos. O fornecimento de calor aos consumidores é realizado devido ao calor retirado do resfriamento do ar comprimido pelos compressores da usina de turbina a gás e ao calor dos gases expelidos na turbina. Como o CHP também pode funcionar usinas de ciclo combinado(equipadas com turbinas a vapor e turbinas a gás) e usinas nucleares.
Arroz. 1. Forma geral usinas combinadas de calor e energia.
Arroz. Fig. 2. Os esquemas mais simples de usinas combinadas de calor e energia com várias turbinas e vários esquemas de liberação de vapor: a - uma turbina com contrapressão e extração de vapor, liberação de calor - de acordo com um esquema aberto; b - turbina de condensação com extração de vapor, fornecimento de calor - de acordo com os esquemas aberto e fechado; PC - caldeira a vapor; PP - superaquecedor; PT - turbina a vapor; G - gerador elétrico; K - capacitor; P - extração de vapor de produção regulamentada para as necessidades tecnológicas da indústria; T - extração de calor ajustável para aquecimento; TP - consumidor de calor; DE - carga de aquecimento; KN e PN - bombas de condensado e alimentação; LDPE e HDPE - aquecedores para altas e pressão baixa; D - desaerador; PB - tanque água de alimentação; SP - aquecedor de rede; CH - bomba de rede.
Diagrama esquemático do CHP
Arroz. 3. Diagrama esquemático do CHP.
Ao contrário da CPP, a CHP produz e distribui aos consumidores não apenas energia elétrica, mas também energia térmica na forma de água quente e vapor.
Para fornecer água quente, são utilizados aquecedores de rede (caldeiras), nos quais a água é aquecida pelo vapor da extração de calor da turbina até a temperatura necessária. A água nos aquecedores de rede é chamada de rede. Após o resfriamento nos consumidores, a água da rede é novamente bombeada para os aquecedores da rede. O condensado da caldeira é bombeado para o desaerador.
O vapor fornecido à produção é utilizado pelos consumidores da planta para diversos fins. A natureza desta utilização depende da possibilidade de devolver o condensado de produção ao KA CHPP. O condensado retornado da produção, se sua qualidade atender aos padrões de produção, é enviado ao desaerador por uma bomba instalada após o tanque de coleta. Caso contrário, ele é alimentado na WLU para processamento apropriado (desalinização, amolecimento, remoção de ferro, etc.).
CHP é geralmente equipado com naves espaciais de tambor. A partir dessas naves, uma pequena parte da água da caldeira é descarregada com sopro no expansor de purga contínua e depois através do trocador de calor é descarregada no dreno. A água descarregada é chamada de água de purga. O vapor obtido no expansor geralmente é enviado para o desaerador.
O princípio de funcionamento do CHP
Consideremos o esquema tecnológico básico do CHPP (Fig. 4), que caracteriza a composição de suas partes, a sequência geral dos processos tecnológicos.
Arroz. 4. Diagrama esquemático da planta CHP.
A estrutura do CHPP inclui uma economia de combustível (TF) e dispositivos para a sua preparação antes da combustão (PT). A economia de combustível inclui dispositivos de recebimento e descarga, mecanismos de transporte, depósitos de combustível, dispositivos para preparação preliminar de combustível (plantas de britagem).
Os produtos da combustão do combustível - gases de combustão são aspirados por exaustores de fumaça (DS) e descarregados através de chaminés (DTR) na atmosfera. A parte não combustível dos combustíveis sólidos cai no forno na forma de escória (Sh), e uma parte significativa na forma de pequenas partículas é levada com gases de combustão. Para proteger a atmosfera da liberação de cinzas volantes, coletores de cinzas (AS) são instalados na frente dos exaustores de fumaça. As escórias e cinzas são geralmente removidas para depósitos de cinzas. O ar necessário para a combustão é fornecido à câmara de combustão por ventiladores. Exaustores de fumaça, chaminé, ventiladores de explosão compõem a instalação de tiragem da estação (TDU).
As seções listadas acima formam um dos principais caminhos tecnológicos - o caminho combustível-gás-ar.
O segundo caminho tecnológico mais importante de uma usina de turbina a vapor é o de água a vapor, incluindo a parte de água a vapor do gerador de vapor, um motor térmico (TD), principalmente turbina a vapor, uma unidade de condensação, incluindo um condensador (K) e uma bomba de condensado (KN), um sistema técnico de abastecimento de água (TV) com bombas de água de refrigeração (NOV), uma estação de tratamento e alimentação de água, incluindo tratamento de água (VO), alta e aquecedores de baixa pressão (HPV e HDPE), bombas de alimentação (PN), bem como tubulações de vapor e água.
No sistema do caminho combustível-gás-ar, a energia quimicamente ligada do combustível durante a combustão na câmara de combustão é liberada na forma de energia térmica transmitida por radiação e convecção através das paredes metálicas do sistema de tubulação do gerador de vapor para a água. e o vapor formado a partir da água. A energia térmica do vapor é convertida na turbina em energia cinética do fluxo transferido para o rotor da turbina. A energia mecânica de rotação do rotor da turbina conectada ao rotor de um gerador elétrico (EG) é convertida em energia corrente elétrica alocado menos seu próprio consumo ao consumidor elétrico.
O calor do fluido de trabalho que trabalhou nas turbinas pode ser usado para as necessidades dos consumidores externos de calor (TP).
O consumo de calor ocorre nas seguintes áreas:
1. Consumo para fins tecnológicos;
2. Consumo para aquecimento e ventilação de edifícios residenciais, públicos e industriais;
3. Consumo para outras necessidades domésticas.
O cronograma de consumo de calor tecnológico depende das características de produção, modo de operação, etc. A sazonalidade do consumo neste caso ocorre apenas em casos relativamente raros. Na maioria empresas industriais a diferença entre o consumo de calor no inverno e no verão para fins tecnológicos é insignificante. Uma pequena diferença é obtida apenas se parte do vapor do processo for utilizada para aquecimento, e também devido a um aumento na inverno perda de calor.
Para os consumidores de calor, com base em vários dados operacionais, são definidos indicadores de energia, ou seja, taxas de consumo Vários tipos produção de calor por unidade de produção.
O segundo grupo de consumidores, abastecido com calor para fins de aquecimento e ventilação, caracteriza-se por uma uniformidade significativa do consumo de calor ao longo do dia e uma acentuada desigualdade de consumo de calor ao longo do ano: de zero no verão a um máximo no inverno.
A saída de calor do aquecimento depende diretamente da temperatura externa, ou seja, de fatores climáticos e meteorológicos.
Quando o calor é liberado da planta, o vapor e a água quente aquecidos nos aquecedores da rede pelo vapor das extrações da turbina podem servir como transportadores de calor. A questão de escolher um ou outro refrigerante e seus parâmetros é decidida com base nos requisitos da tecnologia de produção. Em alguns casos, o vapor de baixa pressão usado na produção (por exemplo, após martelos a vapor) é usado para fins de aquecimento e ventilação. Às vezes, o vapor é usado para aquecer edifícios industriais para evitar a instalação de um sistema de aquecimento de água quente separado.
A liberação lateral de vapor para fins de aquecimento é claramente inadequada, pois as necessidades de aquecimento podem ser facilmente satisfeitas com água quente, deixando todo o vapor de aquecimento condensado na estação.
A liberação de água quente para fins tecnológicos é relativamente rara. Os consumidores de água quente são apenas indústrias que a utilizam para lavagem a quente e outros processos semelhantes, e a água poluída não é mais devolvida à estação.
A água quente fornecida para fins de aquecimento e ventilação é aquecida na estação em aquecedores de rede com vapor de seleção regulamentada pressão 1,17-2,45 bar. A esta pressão, a água é aquecida a uma temperatura de 100-120.
No entanto, quando Baixas temperaturas férias ao ar livre grandes quantidades o calor a tal temperatura da água torna-se impraticável, pois a quantidade de água que circula na rede e, consequentemente, o consumo de eletricidade para bombeá-la aumenta acentuadamente. Portanto, além dos aquecedores principais alimentados com vapor de extração controlada, são instalados aquecedores de pico, aos quais é fornecido vapor de aquecimento com pressão de 5,85-7,85 bar a partir de uma extração de pressão mais alta ou diretamente das caldeiras através de uma unidade de refrigeração redutora .
Quanto maior a temperatura inicial da água, menor o consumo de energia para o acionamento das bombas da rede, bem como o diâmetro dos tubos de calor. Atualmente, em aquecedores de pico, a água é mais frequentemente aquecida a uma temperatura de 150°C do consumidor; com uma carga puramente de aquecimento, geralmente tem uma temperatura de cerca de 70°C.
1.4. Consumo de calor e eficiência do CHP
As usinas combinadas de calor e energia liberam eletricidade e calor para os consumidores com o vapor que foi esgotado na turbina. Na União Soviética, é costume distribuir os custos de calor e combustível entre esses dois tipos de energia:
2) para a produção e liberação de calor:
 ,
| (3.3) | |
 ,
| (3.3a) |
Onde 
- consumo de calor para um consumidor externo; - fornecimento de calor ao consumidor; h t é a eficiência do fornecimento de calor por uma usina de turbina, levando em consideração as perdas de calor durante sua liberação (em aquecedores de rede, tubulações de vapor, etc.); h t = 0,98¸0,99.
Consumo total de calor para a usina de turbina Q tu é composto pelo equivalente térmico da potência interna da turbina 3600 N i, consumo de calor para um consumidor externo Q t e perda de calor no condensador da turbina Q j. A equação geral para o balanço de calor de uma usina de turbina de cogeração tem a forma
Para a cogeração como um todo, levando em consideração a eficiência da caldeira a vapor h p.k e eficiência do transporte de calor h tr obtemos:
 ;
| (3.6) | |
 .
| (3.6a) |
O valor é basicamente determinado pelo valor valor-valor.
A geração de eletricidade usando calor residual aumenta significativamente a eficiência da geração de eletricidade em CHPPs em comparação com CPPs e leva a uma economia significativa de combustível no país.
Conclusão da primeira parte
Assim, a usina combinada de calor e energia não é uma fonte de poluição em grande escala da área de localização. O planejamento de produção técnica e economicamente justificado nos CHPPs permite alcançar o maior desempenho operacional com o menor custo de todos os tipos de recursos de produção, uma vez que nos CHPPs o calor do vapor “gasto” nas turbinas é usado para as necessidades de produção, aquecimento e aquecimento abastecimento de água
COMPARAÇÃO DE CHPPS RUSSO COM ESTRANGEIRO
Os maiores países produtores de eletricidade do mundo são Estados Unidos, China, que produzem 20% da produção mundial, e Japão, Rússia e Índia, que são 4 vezes inferiores a eles.
China
O consumo de energia da China até 2030, de acordo com a previsão da ExxonMobil, mais que dobrará. Em geral, a participação da China neste momento será responsável por cerca de 1/3 do aumento global da demanda por eletricidade. Essa dinâmica, de acordo com a ExxonMobil, é fundamentalmente diferente da situação nos EUA, onde a previsão de crescimento da demanda é muito moderada.
Atualmente, a estrutura das capacidades de geração da China é a seguinte. Cerca de 80% da eletricidade gerada na China é fornecida por usinas termelétricas a carvão, o que está associado à presença de grandes depósitos de carvão no país. 15% é fornecido por usinas hidrelétricas, 2% é contabilizado por usinas nucleares e 1% cada por óleo combustível, termelétricas a gás e outras usinas (eólica, etc.). Quanto às previsões, no futuro próximo (2020) o papel do carvão no setor energético chinês continuará dominante, mas a participação da energia nuclear (até 13%) e a participação do gás natural (até 7%) 1 aumentar significativamente, cujo uso melhorará significativamente a situação ambiental nas cidades em rápido desenvolvimento da China.
Japão
A capacidade total instalada de usinas no Japão chega a 241,5 milhões de kW. Destes, 60% são termelétricas (incluindo termelétricas a gás - 25%, óleo combustível - 19%, carvão - 16%). As usinas nucleares respondem por 20%, as hidrelétricas por 19% da capacidade total de geração de energia. No Japão, existem 55 usinas termelétricas com capacidade instalada superior a 1 milhão de kW. O maior deles é o gás: Kawagoe(Chubu Electric) - 4,8 milhões de kW, higashi(Tohoku Electric) - 4,6 milhões de kW, Kashima a óleo (Tokyo Electric) - 4,4 milhões de kW e Hekinan a carvão (Chubu Electric) - 4,1 milhões de kW.
Tabela 1 - Geração de eletricidade em usinas termelétricas de acordo com o IEEJ-Institute of Energy Economics, Japão (Institute of Energy Economics, Japão)
Índia
Cerca de 70% da eletricidade consumida na Índia é gerada por usinas termelétricas. O programa de eletrificação adotado pelas autoridades do país fez da Índia um dos mercados mais atrativos para investimento e promoção de serviços de engenharia. Por anos recentes A república está tomando medidas consistentes para criar uma indústria de energia elétrica completa e confiável. A experiência da Índia é notável pelo fato de que em um país que sofre com a escassez de matérias-primas de hidrocarbonetos, o desenvolvimento de fontes alternativas de energia está sendo buscado ativamente. Uma característica do consumo de eletricidade na Índia, observada por economistas Banco Mundial, é que o crescimento do consumo das famílias é severamente limitado pela falta de acesso à eletricidade para quase 40% dos moradores (de acordo com outras fontes, o acesso à eletricidade é limitado para 43% dos residentes urbanos e 55% dos residentes rurais). Outra doença da indústria de energia local é a falta de confiabilidade dos suprimentos. A falta de energia é uma situação comum mesmo em grandes anos e centros industriais do país.
De acordo com a Agência Internacional de Energia, dadas as realidades econômicas atuais, a Índia é um dos poucos países onde se espera um aumento constante no consumo de eletricidade no futuro próximo. A economia deste país, segundo no mundo em população, é uma das que mais cresce. Nas últimas duas décadas altura média o PIB anual foi de 5,5%. Em 2007/08 ano fiscal, segundo a Organização Central de Estatística da Índia, o PIB atingiu US$ 1.059,9 bilhões, o que coloca o país na 12ª linha do mundo em termos de economia. A estrutura do PIB é dominada pelos serviços (55,9%), seguida pela indústria (26,6%) e Agricultura(17,5%). Ao mesmo tempo, segundo dados não oficiais, em julho deste ano, uma espécie de recorde de cinco anos foi estabelecido no país - a demanda por energia elétrica superou a oferta em 13,8%.
Mais de 50% da eletricidade da Índia é gerada por usinas termelétricas a carvão. A Índia é o terceiro maior produtor mundial de carvão e o terceiro maior consumidor mundial deste recurso, permanecendo um exportador líquido de carvão. Esse tipo de combustível continua sendo o mais importante e mais econômico para a indústria de energia da Índia, onde até um quarto da população vive abaixo da linha da pobreza.
Grã Bretanha
Hoje, no Reino Unido, as usinas a carvão produzem cerca de um terço da eletricidade que o país precisa. Essas usinas emitem milhões de toneladas de gases de efeito estufa e particulam partículas tóxicas na atmosfera, de modo que os ambientalistas constantemente pedem ao governo que feche imediatamente essas usinas. Mas o problema é que não há nada para repor essa parte da eletricidade gerada pelas termelétricas.
Conclusão da segunda parte
Assim, a Rússia é inferior aos maiores países produtores de eletricidade do mundo, Estados Unidos e China, que geram 20% da produção mundial cada um, e está em pé de igualdade com o Japão e a Índia.
CONCLUSÃO
Este ensaio descreve os tipos de usinas combinadas de calor e energia. O diagrama esquemático, a finalidade dos elementos da estrutura e a descrição do seu trabalho são considerados. A principal eficiência da estação foi determinada.
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Data de criação da página: 2016-08-08
O que é e quais são os princípios de funcionamento do TPP? A definição geral de tais objetos é algo assim: usinas de energia que se dedicam ao processamento de energia natural em energia elétrica. Combustíveis naturais também são usados para esses fins.
O princípio de funcionamento do TPP. Pequena descrição
A data mais difundido recebido exatamente Em tais instalações, é queimado o que libera energia térmica. A tarefa do TPP é usar essa energia para obter eletricidade.
O princípio de funcionamento das UTEs é a geração não só, mas também a produção de energia térmica, que também é fornecida aos consumidores na forma de água quente, por exemplo. Além disso, essas instalações de energia geram cerca de 76% de toda a eletricidade. Uma distribuição tão ampla se deve ao fato de que a disponibilidade de combustível orgânico para o funcionamento da estação é bastante grande. A segunda razão foi que o transporte de combustível do local de sua produção até o próprio posto é uma operação bastante simples e bem estabelecida. O princípio de funcionamento do TPP é projetado de tal forma que é possível utilizar o calor residual do fluido de trabalho para entrega secundária ao seu consumidor.
Separação de estações por tipo
Vale a pena notar que as estações térmicas podem ser divididas em tipos, dependendo do tipo que produzem. Se o princípio de funcionamento de uma usina termelétrica é apenas na produção de energia elétrica (ou seja, energia térmica não fornece ao consumidor), então é chamado de condensação (CES).
As instalações destinadas à produção de energia elétrica, à liberação de vapor, bem como ao fornecimento de água quente ao consumidor, possuem turbinas a vapor ao invés de turbinas de condensação. Também em tais elementos da estação há uma extração de vapor intermediária ou um dispositivo de contrapressão. A principal vantagem e princípio de funcionamento deste tipo de central térmica (CHP) é que o vapor de exaustão também é utilizado como fonte de calor e fornecido aos consumidores. Assim, é possível reduzir a perda de calor e a quantidade de água de resfriamento.
Princípios básicos da operação TPP
Antes de passar a considerar o próprio princípio de operação, é necessário entender qual estação em questão. O arranjo padrão de tais instalações inclui um sistema como o reaquecimento do vapor. É necessário porque a eficiência térmica de um circuito com um superaquecimento intermediário será maior do que em um sistema onde ele está ausente. Se falar em termos simples, o princípio de operação de uma usina termelétrica com tal esquema será muito mais eficiente com os mesmos parâmetros iniciais e finais dados do que sem ele. De tudo isso, podemos concluir que a base de funcionamento da estação é o combustível orgânico e o ar aquecido.
Esquema de trabalho
O princípio de funcionamento do TPP é construído da seguinte forma. O material combustível, bem como o agente oxidante, cujo papel é mais frequentemente assumido pelo ar aquecido, são alimentados no forno da caldeira em um fluxo contínuo. Substâncias como carvão, petróleo, óleo combustível, gás, xisto, turfa podem atuar como combustível. Se falamos do combustível mais comum no território Federação Russa, é pó de carvão. Além disso, o princípio de operação de uma usina termelétrica é construído de tal forma que o calor gerado pela combustão do combustível aquece a água na caldeira a vapor. Como resultado do aquecimento, o líquido é convertido em vapor saturado, que entra na turbina a vapor através da saída de vapor. O principal objetivo deste dispositivo na estação é converter a energia do vapor que entra em energia mecânica.
Todos os elementos da turbina capazes de se mover estão intimamente ligados ao eixo, pelo que giram como um único mecanismo. Para fazer o eixo girar, em uma turbina a vapor, a energia cinética do vapor é transferida para o rotor.
A parte mecânica da estação
O dispositivo e princípio de funcionamento do TPP em sua parte mecânica está associado ao funcionamento do rotor. O vapor que sai da turbina é muito alta pressão e temperatura. Por causa disso, é criada uma alta energia interna de vapor, que flui da caldeira para os bicos da turbina. Jatos de vapor, passando pelo bocal em fluxo contínuo, em alta velocidade, muitas vezes até maior que a velocidade do som, atuam nas pás da turbina. Esses elementos são rigidamente fixados ao disco, que, por sua vez, está intimamente ligado ao eixo. Neste momento, a energia mecânica do vapor é convertida em energia mecânica das turbinas do rotor. Falando mais precisamente sobre o princípio de funcionamento de uma usina termelétrica, o efeito mecânico afeta o rotor do turbogerador. Isso se deve ao fato de que o eixo de um rotor convencional e um gerador estão intimamente conectados. E então há um processo bastante conhecido, simples e compreensível de converter energia mecânica em energia elétrica em um dispositivo como um gerador.
Movimento do vapor após o rotor
Depois que o vapor de água passa pela turbina, sua pressão e temperatura caem significativamente e entra na próxima parte da estação - o condensador. Dentro desse elemento, ocorre a transformação inversa do vapor em líquido. Para realizar essa tarefa, há água de resfriamento dentro do condensador, que entra ali por meio de tubos que passam dentro das paredes do dispositivo. Depois que o vapor é convertido novamente em água, ele é bombeado por uma bomba de condensado e entra no próximo compartimento - o desaerador. Também é importante observar que a água bombeada passa pelos aquecedores regenerativos.
A principal tarefa do desaerador é remover os gases da água de entrada. Simultaneamente à operação de limpeza, o líquido também é aquecido da mesma forma que nos aquecedores regenerativos. Para isso, utiliza-se o calor do vapor, que é retirado do que segue para dentro da turbina. O principal objetivo da operação de desaeração é reduzir o teor de oxigênio e dióxido de carbono no líquido para valores aceitáveis. Isso ajuda a reduzir o impacto da corrosão nos caminhos que fornecem água e vapor.
Estações na esquina
Existe uma alta dependência do princípio de funcionamento dos TPPs em relação ao tipo de combustível que é utilizado. Do ponto de vista tecnológico, a substância mais difícil de implementar é o carvão. Apesar disso, as matérias-primas são a principal fonte de nutrição dessas unidades, que representam cerca de 30% da participação total dos postos. Além disso, está planejado aumentar o número de tais objetos. Vale ressaltar também que o número de compartimentos funcionais necessários para o funcionamento da estação é muito maior do que o de outros tipos.
Como funcionam as usinas termelétricas a carvão
Para que a estação funcione continuamente, o carvão é constantemente trazido ao longo dos trilhos da ferrovia, que é descarregado por meio de dispositivos especiais de descarga. Além disso, existem elementos através dos quais o carvão descarregado é alimentado para o armazém. Em seguida, o combustível entra na planta de britagem. Se necessário, é possível contornar o processo de fornecimento de carvão ao armazém e transferi-lo diretamente para os britadores a partir de dispositivos de descarga. Após passar por esta etapa, a matéria-prima britada entra no bunker de carvão bruto. O próximo passo é o fornecimento de material através de alimentadores para os moinhos de carvão pulverizado. Além disso, o pó de carvão, usando um método pneumático de transporte, é alimentado no depósito de pó de carvão. Passando por esse caminho, a substância contorna elementos como separador e ciclone, e do bunker já entra pelos alimentadores diretamente para os queimadores. O ar que passa pelo ciclone é aspirado pelo ventilador do moinho, após o que é alimentado na câmara de combustão da caldeira.
Além disso, o fluxo de gás parece aproximadamente como se segue. A matéria volátil formada na câmara de combustão passa sequencialmente através de dispositivos como os dutos de gás da caldeira, então, se for usado um sistema de reaquecimento a vapor, o gás é fornecido aos superaquecedores primário e secundário. Neste compartimento, assim como no economizador de água, o gás libera seu calor para aquecer o fluido de trabalho. Em seguida, um elemento chamado superaquecedor de ar é instalado. Aqui, a energia térmica do gás é usada para aquecer o ar que entra. Depois de passar por todos esses elementos, a substância volátil passa para o coletor de cinzas, onde é limpa de cinzas. As bombas de fumaça puxam o gás para fora e o liberam na atmosfera usando um cano de gás.
TPP e NPP
Muitas vezes surge a questão do que é comum entre as térmicas e se há semelhança nos princípios de operação das usinas termelétricas e usinas nucleares.
Se falarmos sobre suas semelhanças, existem vários deles. Primeiro, ambos são construídos de tal forma que usam recurso natural, que é fóssil e extirpado. Além disso, pode-se notar que ambos os objetos visam gerar não apenas energia elétrica, mas também energia térmica. As semelhanças nos princípios de operação também residem no fato de que as usinas termelétricas e as usinas nucleares possuem turbinas e geradores de vapor envolvidos no processo. A seguir, são apenas algumas das diferenças. Isso inclui o fato de que, por exemplo, o custo de construção e a eletricidade recebida de usinas termelétricas é muito menor do que de usinas nucleares. Mas, por outro lado, as usinas nucleares não poluem a atmosfera, desde que os resíduos sejam devidamente descartados e não haja acidentes. Enquanto as usinas termelétricas, devido ao seu princípio de funcionamento, emitem constantemente substâncias nocivas para a atmosfera.
Aqui reside a principal diferença na operação de usinas nucleares e usinas termelétricas. Se nas instalações térmicas, a energia térmica da combustão do combustível é mais frequentemente transferida para a água ou convertida em vapor, nas usinas nucleares, a energia é retirada da fissão de átomos de urânio. A energia resultante diverge para aquecer uma variedade de substâncias e a água é usada aqui muito raramente. Além disso, todas as substâncias estão em circuitos fechados selados.
Fornecimento de calor
Em algumas UTEs, seus esquemas podem prever um sistema que aqueça a própria usina, bem como a vila adjacente, se houver. Para os aquecedores da rede desta unidade, o vapor é retirado da turbina, e há também uma linha especial para a retirada de condensado. A água é fornecida e descarregada através de um sistema de tubulação especial. Ta Energia elétrica, que será gerado dessa forma, é desviado do gerador elétrico e transferido para o consumidor, passando por transformadores elevadores.
Equipamento básico
Se falarmos dos principais elementos operados em centrais Elétricas, então estas são casas de caldeiras, bem como instalações de turbinas combinadas com um gerador elétrico e um condensador. A principal diferença entre o equipamento principal e o equipamento adicional é que ele possui parâmetros padrão em termos de potência, desempenho, parâmetros de vapor, além de tensão e intensidade de corrente, etc. os elementos são selecionados dependendo da quantidade de energia que você precisa obter de um TPP, bem como do modo de operação. A animação do princípio de funcionamento de uma usina termelétrica pode ajudar a entender essa questão com mais detalhes.
O princípio de operação de uma usina combinada de calor e energia (CHP) é baseado em propriedade única vapor de água - para ser um refrigerante. Quando aquecido, sob pressão, transforma-se em uma poderosa fonte de energia que aciona as turbinas das usinas termelétricas (TPPs) – herança de uma era tão distante do vapor.
A primeira usina termelétrica foi construída em Nova York na Pearl Street (Manhattan) em 1882. São Petersburgo tornou-se o berço da primeira estação termal russa, um ano depois. Por mais estranho que pareça, mas mesmo em nossa era de altas tecnologias, as usinas termelétricas não foram consideradas um substituto completo: sua participação no setor de energia mundial é superior a 60%.
E há uma explicação simples para isso, que contém as vantagens e desvantagens da energia térmica. Seu "sangue" é combustível orgânico - carvão, óleo combustível, xisto betuminoso, turfa e gás natural ainda estão relativamente disponíveis e seus estoques são bastante grandes.
A grande desvantagem é que os produtos da combustão do combustível causam sérios danos. meio Ambiente. Sim, e a despensa natural um dia será finalmente esgotada, e milhares de usinas termelétricas se transformarão em "monumentos" enferrujados de nossa civilização.
Princípio da Operação
Para começar, vale a pena decidir sobre os termos "CHP" e "TPP". falando linguagem simples- elas são irmãs. Uma usina termelétrica "limpa" - UTE é projetada exclusivamente para a produção de energia elétrica. Seu outro nome é "usina de condensação" - IES.
Usina combinada de calor e energia - CHP - um tipo de usina termelétrica. Além de gerar eletricidade, fornece água quente para sistema central aquecimento e necessidades domésticas.
O esquema de funcionamento do CHP é bastante simples. O forno recebe simultaneamente combustível e ar aquecido - um agente oxidante. O combustível mais comum nas usinas termelétricas russas é o carvão pulverizado. O calor da combustão do pó de carvão transforma a água que entra na caldeira em vapor, que é então alimentado sob pressão para a turbina a vapor. Um poderoso fluxo de vapor o faz girar, acionando o rotor do gerador, que converte energia mecânica em energia elétrica.
Além disso, o vapor, que já perdeu significativamente seus indicadores iniciais - temperatura e pressão - entra no condensador, onde, após um "chuveiro de água" frio, torna-se novamente água. Em seguida, a bomba de condensado bombeia para os aquecedores regenerativos e depois para o desaerador. Lá, a água é liberada de gases - oxigênio e CO 2 , que podem causar corrosão. Depois disso, a água é novamente aquecida por vapor e reintroduzida na caldeira.
Fornecimento de calor
A segunda função não menos importante do CHP é fornecer água quente (vapor) destinada a sistemas aquecimento central próximo assentamentos e uso doméstico. Em aquecedores especiais água fria aquecido a 70 graus no verão e 120 graus no inverno, após o que é fornecido à câmara de mistura comum por bombas de rede e depois segue para os consumidores através do sistema principal de aquecimento. O abastecimento de água na usina termelétrica é constantemente reabastecido.
Como funcionam as usinas termelétricas a gás
Em comparação com os CHPs a carvão, os CHPs com turbinas a gás são muito mais compactos e ecológicos. Basta dizer que tal estação não precisa de uma caldeira a vapor. Uma usina de turbina a gás é essencialmente o mesmo motor de aeronave turbojato, onde, ao contrário dele, a corrente de jato não é emitida para a atmosfera, mas gira o rotor do gerador. Ao mesmo tempo, as emissões de produtos de combustão são mínimas.
Novas tecnologias de combustão de carvão
A eficiência dos CHPs modernos é limitada a 34%. A grande maioria das usinas termelétricas ainda opera a carvão, o que pode ser explicado de forma bastante simples - as reservas de carvão na Terra ainda são enormes, então a participação das usinas termelétricas na quantidade total de eletricidade gerada é de cerca de 25%.
O processo de queima de carvão por muitas décadas permanece praticamente inalterado. No entanto, novas tecnologias também chegaram aqui.
Peculiaridade este método consiste no fato de que, em vez de ar, o oxigênio puro liberado do ar é usado como agente oxidante durante a combustão do pó de carvão. Como resultado, a partir gases de combustão impureza prejudicial - NOx é removido. As impurezas prejudiciais restantes são filtradas no processo de várias etapas de purificação. O CO 2 restante na saída é bombeado para tanques sob alta pressão e está sujeito a soterramento a uma profundidade de até 1 km.
método de "captura de oxicorte"
Aqui, também, ao queimar carvão, o oxigênio puro é usado como agente oxidante. Apenas em contraste com o método anterior, no momento da combustão, o vapor é formado, o que aciona a turbina em rotação. Cinzas e óxidos de enxofre são então removidos dos gases de combustão, resfriamento e condensação são realizados. O dióxido de carbono restante sob uma pressão de 70 atmosferas é convertido em Estado líquido e colocado no subsolo.
método "pré-combustão"
O carvão é queimado no modo "normal" - em uma caldeira misturada com ar. Depois disso, as cinzas e o SO 2 - óxido de enxofre são removidos. Em seguida, o CO 2 é removido com um absorvente líquido especial, após o qual é descartado em aterro.
As cinco usinas termelétricas mais poderosas do mundo
O campeonato pertence à central térmica chinesa Tuoketuo com capacidade de 6600 MW (5 en/unidade x 1200 MW), ocupando uma área de 2,5 metros quadrados. km. Ela é seguida por seu "compatriota" - Taichung TPP com capacidade de 5824 MW. Os três primeiros são fechados pelo maior Surgutskaya GRES-2 da Rússia - 5597,1 MW. Em quarto lugar está a UTE Belchatow polonesa - 5.354 MW, e a quinta - Usina Futtsu CCGT (Japão) - uma UTE a gás com capacidade de 5.040 MW.
5.7. Estrutura organizacional da gestão do CHP e principais funções do pessoal
A usina possui gestão administrativa, econômica, produtiva e técnica, operacional e de despacho.
O diretor é o gerente administrativo. Diretamente subordinado a ele está um dos principais departamentos do CHPP - o departamento de planejamento e economia do PEO.
O PEO é responsável pelas questões de planejamento de produção. A principal tarefa do planejamento da produção é o desenvolvimento de planos atuais e de longo prazo para a operação da cogeração e o controle sobre a implementação dos indicadores planejados.
O departamento de contabilidade do CHPP mantém registos do dinheiro e bens materiais da estação; folha de pagamento de pessoal (parte de liquidação), financiamentos correntes (operações bancárias), liquidações de contratos (com fornecedores), elaboração contábil e de balanço e conformidade financeira.
O departamento de logística é responsável por fornecer à estação todos os materiais operacionais necessários, peças de reposição e materiais, ferramentas para reparos.
O departamento de pessoal lida com a seleção e estudo de pessoal, elabora a contratação e demissão de funcionários.
O gerente técnico do CHPP é o primeiro vice-diretor - engenheiro-chefe. O departamento técnico e de produção do INPI está diretamente subordinado a ele.
A PTO CHP desenvolve e implementa medidas para melhorar a produção, realiza testes operacionais e de comissionamento de equipamentos, desenvolve padrões operacionais e mapas de regime de equipamentos, desenvolve planos e metas técnicas anuais e mensais para unidades individuais em conjunto com o PEO e mantém registros de combustível, água, consumo elétrico; elabora relatórios técnicos da CHP. Existem três grupos principais no PTO: contabilidade técnica (energia) (TU), ajuste e teste (NI), reparo e projeto (RC). A produção principal inclui oficinas: oficina elétrica, turbina e caldeira, etc.
Além da produção principal, é considerada a produção auxiliar. As lojas auxiliares do CHPP incluem: a oficina de automação térmica e medições de TAI, a secção de aquecimento e esgotos subterrâneos, que é responsável pelas oficinas da estação geral, instalações de aquecimento e ventilação dos edifícios industriais e de serviços, esgotos. A oficina de reparação e construção, que realiza a supervisão operacional dos edifícios industriais e de serviços e a sua reparação, mantém as estradas e todo o território da CHP em boas condições. Todas as oficinas de cogeração (principais e auxiliares) estão administrativa e tecnicamente subordinadas ao engenheiro-chefe. O chefe de cada oficina é o chefe da oficina, subordinado para todas as questões de produção e técnicas ao engenheiro-chefe da estação e ao diretor administrativo e econômico do CHPP.
Os equipamentos de energia das oficinas são atendidos pelo pessoal operacional da oficina de plantão, organizado em equipes de turno. O trabalho de cada turno é supervisionado por supervisores de plantão das oficinas principais, subordinados ao supervisor de turno da estação (NSS).
O NSS fornece gerenciamento operacional de todo o pessoal operacional da planta de plantão durante o turno. Em termos administrativos e técnicos, o NSS está subordinado apenas ao despachante de plantão do sistema elétrico e cumpre todas as suas ordens para a gestão operacional do processo produtivo da CHPP.
Em termos operacionais, o NSS é o chefe individual da estação durante o turno correspondente, sendo as suas ordens executadas por pessoal de turno através dos respetivos supervisores de turno das oficinas principais. Além disso, o engenheiro da estação de plantão responde imediatamente a todos os problemas nas oficinas e toma medidas para eliminá-los.
5.8. Elaboração de um plano de negócios
5.8.1. Objetivos de Desenvolvimento do Projeto
Esta seção do projeto contém informações sobre a viabilidade técnica e econômica do projeto da nova usina.
O CHPP está localizado no leste da Sibéria. A usina é projetada para fornecer eletricidade e calor para a área industrial. A carga elétrica total dos consumidores na área de localização é de aproximadamente 50 MW. O CHP fornece totalmente a carga local e transfere o excesso de energia para o sistema. A estação está conectada ao sistema através de uma linha de transmissão de 110 kV.
Antes da construção da CHPP, a área industrial recebia energia elétrica dos sistemas elétricos vizinhos. Para excluir a dependência de sistemas de energia vizinhos, está sendo criada uma sociedade anônima aberta, que realizará a construção e operação de uma usina termelétrica e venderá eletricidade dos barramentos da usina para o sistema de energia. Este último é um JSC que distribui eletricidade e a leva aos consumidores.
O objetivo de estabelecer a JSC CHP é obter um alto retorno sobre o patrimônio e garantir um fornecimento de energia confiável e econômico aos consumidores.
Por tensão: Uset = UP - por corrente: Imax< Iуст 2,8868< 4,125 - по роду установки: внутренней. Выбираем реактор типа РБДГ-10-4000-0,18 9 ВЫБОР АППАРАТОВ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ ДЛЯ ЗАДАННЫХ ЦЕПЕЙ 9.1 Выбор сборных шин и ошиновки на стороне 220 кВ. - Провести выбор сечения сборных шин по допустимому току при максимальной нагрузки на шинах. - Выбираем провод АС 240/32 ...
Condição pós-falta, se a corrente for menor ou igual a A.A. A condição for atendida, a amplificação da linha não é necessária 4. Selecione diagrama de circuito subestações A escolha do circuito principal é decisiva no projeto da parte elétrica das subestações, pois determina a composição dos elementos e as ligações entre eles. O diagrama de fiação principal das subestações depende dos seguintes fatores...