 |
производство электрической энергии
|
|
|
|
Электрическая энергия (электроэнергия) является наиболее совершенным видом энергии и используется во всех сферах и отраслях материального производства. К ее преимуществам относят — возможность передачи на большие расстояния и преобразование в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др).
Электрическая энергия вырабатывается на специальных предприятиях — электрических станциях, преобразующих в электрическую другие виды энергии: химическую, топлива, энергию воды, ветра, солнца, атомную
24) когенерация
Когенерация — (название образовано от слов КОмбинированная ГЕНЕРАЦИЯ электроэнергии и тепла) процесс совместной выработки электрической и тепловой энергии
Смысл когенерации в том, что при прямой выработке электрической энергией, создаётся возможность утилизировать попутное тепло.
Когенерационные установки (когенераторы) широко используются в малой энергетике (мини-ТЭЦ). И для этого есть следующие причины:
Тепло используется непосредственно в месте получения, а это обходится гораздо дешевле, чем строительство и эксплуатация многокилометровых теплотрасс;
Электричество используется большей частью в месте получения, в результате, без накладных расходов поставщиков энергии, его стоимость для потребителя может быть до 5 раз меньше, чем у энергии из сети[источник не указан 546 дней].
Потребитель приобретает энергетическую независимость от сбоев в электроснабжении и аварий в системах теплоснабжения.
Использование когенерации наиболее выгодно для потребителей с постоянным потреблением электроэнергии и тепла. Для потребителей, у которых имеются ярко выраженные «пиковые нагрузки» (например, жилое хозяйство, ЖКХ) когенерация мало выгодна — из-за большой разницы между установленной и среднесуточной мощности окупаемость проекта значительно затягиваетс
|
|
|
25) потребление энергии и эффективнсть энергоустановок Известны технические решения, направленные на повышение эффективности работы ГТУ, - регенеративный подогрев воздуха, многоступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением, повышение температуры рабочего тела, а также парогазовые схемы совместной работы ГТУ с паротурбинными блоками, - для которых характерно усложнение тепловой схемы, увеличение номенклатуры оборудования и эксплуатационных расходов [1].
Последние десятилетия КПД газовых турбин повышается за счет увеличения температуры и степени сжатия на входе в турбину. Промышленные газовые турбины работают при температуре рабочего тела до 1400°С с повышенной степенью сжатия.
Данное направление повышения эффективности работы газовых турбин является тупиковым по двум причинам:
- дальнейшее повышение начальных параметров рабочего тела ограничивается конструкционными материалами, обеспечивающими надежность и необходимый ресурс работы ГТУ, кроме того, полученное снижение удельного расхода топлива не компенсирует дополнительные затраты на ГТУ высоких параметров; потери тепла на охлаждение проточной части турбины достигают 3-4%;
- у паротурбинных установок относительная работа сжатия питательной воды не превышает 3-4%, тогда как у газотурбинных с повышением степени сжатия работа достигает 70% и более от мощности турбины.
В последние десятилетия в целях повышения КПД энергоустановок тепловых электростанций внедряются комбинированные парогазовые энергоустановки (ПГУ). Продукты сгорания топлива проходят последовательно ГТУ и парогенератор паротурбинного блока в ПГУ со сбросом выхлопа ГТУ в парогенератор и, наоборот, в тепловой схеме с высоконапорным парогенератором, который выполняет функции камеры сгорания ГТУ.
|
|
|
В установках со сбросом отработавших газов ГТУ в топку тепло этих газов используется для генерации пара в котле, а сами газы, содержащие большое количество кислорода (до 16%), используются вместо воздуха для горения. Поскольку дополнительный воздух не требуется, то и воздухоподогреватель у котлов отсутствует. Для снижения температуры уходящих газов часть воды поступает в котел, минуя регенеративные подогреватели.
Удельный расход топлива у ПГУ на 3-4% ниже, чем у паротурбинной установки с теми же начальными параметрами.
В ПГУ с высоконапорным парогенератором (ВПГ) сжигание топлива и передача тепла происходят при весьма высоком давлении (0,6-0,7 МПа), благодаря чему металлоемкость и габариты парогенератора существенно меньше, чем обычного котла. Продукты сгорания после парогенератора поступают в газовую турбину, а генерируемый пар - в паровую турбину.
Охлаждение уходящих газов производится частью питательной воды. Удельный расход топлива у таких установок на 4-6% ниже, чем у паротурбинных блоков (при равенстве параметров пара) [1].
Находящиеся в эксплуатации ПГУ имеют следующие недостатки:
- жесткая связь между мощностью ГТУ и паротурбинным энергоблоком;
- сложность тепловой схемы, т.к. для утилизации теплосодержания выхлопа ГТУ используется паротурбинный блок;
- снижается КПД паротурбинного блока, т.к. снижается коэффициент регенерации из-за необходимости охлаждения отходящих газов, используется часть питательной воды, минуя регенеративные подогреватели.
Ближайшим аналогом по достигаемым результатам и техническим решениям является способ повышения эффективности работы газотурбинной установки [2], включающий впрыск воды в компрессор по ступеням давления, горение топлива в камере сгорания осуществляется с избытком воздуха 1,5, температуру рабочего тела перед турбиной регулируют подачей пара из котла-утилизатора и конденсата водяного пара в камеру сгорания, конденсат улавливают из парогазовой смеси выхлопа ГТУ в контактном конденсаторе с активной насадкой.
Недостатком рассматриваемой тепловой схемы являются:
- использование впрыска конденсата в камеру сгорания из-за отсутствия необходимого баланса по пару, вырабатываемому котлом-утилизатором и его количеством, необходимым для замещения избыточного воздуха, требуемого для снижения температуры рабочего тела на выходе в турбину, что значительно снижает прирост полезной мощности турбины по сравнению с замещением сжимаемого воздуха регенеративным отбором пара, из-за затрат тепла на испарение конденсата;
|
|
|
- в проточную часть компрессора подается конденсат без дополнительного охлаждения в теплообменнике подогрева подпиточной воды химводоподготовки станции.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности работы парогазовой энергоустановки смешения, обеспечение независимой нагрузки паротурбинной и газотурбинной установки и повышения их единичной мощности.
Новым в предлагаемом техническом решении повышения эффективного КПД ПГУ и единичной мощности ГТУ и ПТУ является разгрузка компрессора, которая обеспечивает:
- сжигание топлива в камере сгорания газовой турбины с избытком воздуха 1,1-1,5;
- снижение температуры сжимаемого воздуха посредством испарения впрыскиваемого конденсата до 8% от количества сжимаемого воздуха, охлажденного подпиточной водой водоподготовки тепловой электростанции;
- замещение избытка воздуха в рабочем теле турбины, необходимого для снижения температуры рабочего тела на вход в турбину водяным паром котла-утилизатора и регенеративного отбора паротурбинного энергоблока.
1. Разгрузка компрессора впрыском конденсата водяного пара в проточную часть (влажное сжатие).
Известны работы по снижению мощности потребляемой компрессором впрыском воды на вход компрессора.
«Работы по изучению эффективности впрыска в компрессор ГТУ начаты еще в 60-е годы. Впервые был сделан термодинамический анализ эффекта впрыска воды на входе в компрессор, проведены испытания компрессоров с впрыском воды в полупромышленных и промышленных (в НПО «Тулачермет») условиях. В опытах для впрыска использовали дистиллированную воду» [3].
|
|
|
Внедрение известного способа впрыска воды на вход компрессора сдерживается из-за опасения, что проточная часть будет подвергаться эрозионному воздействию капельной влаги, которая исчезает в зоне, где температура сжимаемого воздуха превышает температуру насыщения водяного пара при давлении в данной зоне.
В то же время необходимо учитывать, что проточная часть последних ступеней паровых турбин работает при более высокой влажности. «На основании эксплуатационных данных допустимую величину конечной влажности пара в конденсационных турбинах принимают равной 14%» [4].
Результаты термодинамического анализа эффекта влажного сжатия, выполненные ИВТ АН СССР, показали, что при сухом сжатии на привод компрессора расходуется до 67% мощности турбины, тогда как при влажном сжатии впрыск до 8% влаги от массы циклового воздуха расходуется 30-35% мощности турбины, полезная мощность турбины увеличивается практически в 2 раза. Указанная концентрация пара в воздухе ограничивается по условиям горения топлива. При повышении концентрации пара необходимо создание специальных камер сгорания [5].
http://www.findpatent.ru/patent/233/2334112.html
© FindPatent.ru - патентный поиск, 2012-2015
Транспортировка первичных энергоресуросНа огромной территории России очень много месторождений нефти и газа. Наша страна находится в числе крупнейших экспортеров этих природных ископаемых в мировом масштабе. Без магистральных трубопроводов невозможна перекачка добытой, например, в Сибири нефти, добываемого попутного газа и продукции нефтепереработки удаленным покупателям.
Отдельные нефтеперерабатывающие фирмы профессионально организуют накопление и передачу этих продуктов потребителям. Поэтому трубопроводный транспорт является лидером среди различных способов поставки нефти, газа и продуктов их переработки.
Сегодня ведется процесс проектирования и строительства достаточно больших транспортных трубопроводных структур. Здесь можно выделить строительство магистрального трубопровода с Восточной Сибири до Тихого океана, который имеет протяженность, составляющую свыше 4,4 тыс. км, при пропускных мощностях 80 млн. тонн в годовом исчислении.
Такое строительство проектировалось не просто с целью освоения новых месторождений. Проект он должен резко ускорить становление новейших промышленных мощностей получения продуктов глубокой переработки нефти и газа, расположенных в Западной Сибири и на Дальнем Востоке. Именно трубопроводным транспортом осуществляется не только доставка жидкого топлива и попутного газа на дальние расстояния, но и обычной воды по системе водопроводов. Этот тип транспорта подразделяют на 2 категории: на магистральную и на промышленную.
|
|
|
Промышленные трубопроводы используются для доставки сырья, пара, реагентов других веществ внутри промышленных предприятий. Магистральными трубопроводами перемещаются нефть, газа и продукты первичной переработки из регионов добычи до пунктов их конечной переработки и использования. Это нефтеперерабатывающие предприятия или морские порты, где жидкая продукция загружается в цистерны и танкеры для дальнейшей доставки по месту требования.
Трубопроводный транспорт применяется с целью непрерывной передачи на расстояния жидкой, газообразной продукции, а также сыпучих твердых продуктов. Они успешно перемещаются по трубам из одного региона в другой, часто на производства различных отраслей промышленности.
Успешная транспортировка обеспечивает технологический процесс доставки без задержек. Современная организация работы трубопроводного транспорта внутри страны включает в себя различные подсистемы. Она включает обязательно локальные нефтебазы, газораспределающие, канализационные и водопроводные системы внутри городов, внутридобывающие нефте - и газо - продуктопроводы и т.д.
Доставка продукции по трубопроводам обеспечивает следующие преимущества:
- она снижает финансовые затраты и считается универсальным видом транспортировки;
- при использовании трубопровода практически исключается потеря продукции в процессе транспортировки;
- он не зависит от погодных условий;
- не требует большого количества обслуживающего персонала;
- его прокладка возможна практически везде, даже под водой.
Также в число преимуществ включается полная механизация и автоматизация работ при доставке продукции по трубопроводам.
При таком виде транспортировки уменьшается стоимость, например, транспортировка жидкой продукции по трубопроводам обходится в 3 раза дешевле, чем доставка ее в цистернах по железнодорожному транспорту на одинаковое расстояние. Чтобы повысить экономический эффект при доставке продукции трубопроводами, надо добиться увеличения размеров труб, обеспечить применение современных экономичных перекачивающих агрегатов. Для уменьшения стоимости доставки газа планируют осуществлять его транспортировку в охлажденном виде.
Транспортировка теплоты
Для транспортировки теплоты от ТЭЦ к потребителям используют водяной пар или горячую сетевую воду.???????????
28)схема использования вторичных энергоресурсовВторичные энергетические ресурсы - энергетический потенциал продукции, отходов, побочных и промежуточных продуктов, образующихся в технологических агрегатах (установках), который не используется в самом агрегате, но может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других агрегатов.
Потенциальные запасы вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) в отраслях народного хозяйства оцениваются более чем в 1000 млн. ГДж. Рациональное использование их является одним из крупнейших резервов экономии топлива, способствующим снижению топливо- и энергоемкости промышленной продукции. ВЭР могут использоваться непосредственно без изменения вида энергоносителя для удовлетворения потребности в топливе и теплоте или с изменением энергоносителя путем выработки теплоты, электроэнергии, холода или механической работы в утилизационных установках.
Принципиальная схема использования ВЭР (рис. 1) иллюстрирует отдельные потоки и сечения, по которым определяются количественные показатели. По виду энергии ВЭР разделяются на три группы:
Топливные ВЭР. Это химическая энергия отходов технологических процессов химической и термохимической переработки углеродистого или углеводородного сырья, побочных горючих газов плавильных печей (доменных, колошниковых шахтных печей и вагранок, конвертерных и т. д.), не используемых для дальнейшей технологической переработки древесных отходов лесозаготовок и деревообработки в лесной и деревообрабатывающей промышленности, упаренных горючих щелоков, бардяных концентратов, коры и древесных отходов в целлюлозно-бумажной промышленности и т. д.;
Тепловые ВЭР. Это физическая теплота отходящих газов технологических агрегатов, физическая теплота основной, побочной, промежуточной продукции и отходов основного производства, теплота рабочих тел систем принудительного охлаждения технологических агрегатов и установок, теплота горячей воды и пара, отработанных в технологических и силовых установках;
ВЭР избыточного давления. Это потенциальная энергия газов и жидкостей, покидающих технологические агрегаты с избыточным давлением, которое необходимо снижать перед последующей ступенью использования этих жидкостей (газов) или при выбросе их в атмосферу.
В зависимости от видов и параметров рабочих тел различают четыре основных направления использования ВЭР: топливное (непосредственное использование горючих компонентов в качестве топлива); тепловое (использование теплоты, получаемой непосредственно в качестве ВЭР, или теплоты или холода, вырабатываемых за счет ВЭР в утилизационных установках или в абсорбционных холодильных установках; силовое (использование механической или электрической энергии, вырабатываемой в утилизационных установках (станциях) за счет ВЭР; комбинированное (использование теплоты, электрической или механической энергии, одновременно вырабатываемых за счет ВЭР).
Рис. 1. Принципиальная схема использования ВЭР
|
|
|
