1 / 81

Bloki ciepłownicze stosowane w elektrociepłowniach

Bloki ciepłownicze stosowane w elektrociepłowniach. Główne elementy: BC-50: kocioł parowy OP-230, turbina 13 P 55-0, generator TGHW-63 BC-100: OP-430, 13 UC 100, TGH-125. Kocioł OP-230. Dane technologiczne: K-ł pyłowy, opromieniony, ściany szczelne,

ismael
Download Presentation

Bloki ciepłownicze stosowane w elektrociepłowniach

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Bloki ciepłownicze stosowane w elektrociepłowniach Główne elementy: • BC-50: kocioł parowy OP-230, turbina 13 P 55-0, generator TGHW-63 • BC-100: OP-430, 13 UC 100, TGH-125

  2. Kocioł OP-230 Dane technologiczne: K-ł pyłowy, opromieniony, ściany szczelne, jednowalczakowy, dwuciągowy, z nat. cyrkul., trzystopn. przegrz. pary, dwa obr. podg. pow.., parametry: - wydajność maks. trwała 63,0 kg/s (230 Mg/h) - wydajność nominalna 50,0 kg/s (180 Mg/h) - wydajność minimalna 38,9 kg/s (140 Mg/h) - ciśnienie wody zasilającej 16,4 MPa - ciśnienie robocze w walczaku 15,0 MPa - ciśnienie pary za przegrzewaczem 13,6 MPa - temperatura wody zasilającej 200 oC - temperatura pary przegrzanej 540 oC - temperatura gorącego powietrza 290 oC - temperatura spalin na wylocie 140 oC Paliwo gwarancyjne: - wartość opałowa 20,9 MJ/kg - maks. zaw. p/w/s 18 /12 / 1 % - zużycie (wyd. max. trw.) 7,78 kg/s (28 Mg/h) - sprawność energetyczna brutto 88,0 %

  3. Turbina 13 P 55-0 Charakterystyka: t-na przeciwpr., dwukadłub., ciepłownicza, osiowa, akcyjna, dwukadłubowa z dwustopniowym wylotem ciepłowniczym do zasilania podgrzewaczy w. s., parametry: - moc znam. 55 500 kW - moc oblicz. 52 400 kW - obroty 3 000 obr/min. par. pary świeżej - ciśn. 12,75 ± 1,275 MPa - temp. 535 + 8/ -15 oC - zużycie pary świeżej (moc obl.) 65,8 kg/s jednostkowe 1,25 kg/kW

  4. Blok ciepłowniczyBC-50

  5. Schemat układu podgrzewaczy wody sieciowej Charakterystyka: - dwustopniowy układ podgrz. wody siec.- – dwa jednak. wym. ciepłownicze, połączone szeregowo, - strumień masy w. s.. 750 kg/s - moc cieplna 36 – 43 MW, - temp. wody: przed I podgrz. 51 oC, za I podgrz. 64 oC za II podgrz. 77 oC wymiennik rozruchowo-szczytowy: - moc cieplna 83 MW - strumień masy w.s. 750 kg/s - temp. pary (ze st. red.-schł.) 200 oC

  6. Blok ciepłowniczy BC - 100 – poglądowy schemat technologiczny

  7. Kocioł OP- 430 Charakterystyka: k-ł opromieniony, pyłowy, dwuciągowy, jednowalczakowy, z naturalną cyrkulacją, komora spalania o szczelnych ścianach, na pył węglowy, z trzystopniowym przegrzewaczem pary, podgrzewacz powietrza, cztery młyny kulowo-misowe, wtryskowe regulatory temperatury pary parametry - maks. wydajność trwała 120 kg/s=430 t/h - ciśnienie pary przegrz. 13,5 MPa - temperatura pary przegrzanej 540 oC, - temperatura spalin wylotowych 120 oC

  8. Uproszczony schemat bloku ciepłowniczego BC – 100 Charakterystyka: turbina 13 UC -100, przeciwpr. ciepłownicza, osiowa, jednokadłubowa, z dwustopn. wylotem do zasilania podgrz. wody siec, do wytwarzania pary technolog I en.elektr. w gener. TGH – 125, cztery upusty do zas. odgaz. i trzech niskopr. podgrzewaczy, para przeciwprężna do zasilania podgrzewaczy wody siec..

  9. Schemat układu technolog. elektrociepłowni zawodowej(Siekierki)

  10. Blok energetyczny elektrowni kondensacyjnej (niezrealizowany)przystosowany do pracy ciepłowniczej

  11. Elektrownie jądrowe Podział reaktorów jądrowych (kryterium onstrukcja): reaktory zbiornikowe (rdzeń zamkn. w stalowym, grubościennym zbiorniku): - reaktor wodno-ciśnieniowy PWR(Pressurized Water Reactor) bezpieczne i najb. rozpowszechnione: ok. 65% energii wytw. w EJ; zwykła woda pod ciśn. 15 MPa: moderator (spowaln. neutra.) i chłodziwo. - reaktor WWER(Wodo-Wodianoj Eniergieticzeskij Reaktor) – produkowane w b. ZSRR, ich budowa nie odbiega od PWR. - reaktor wodny wrzący BWR(Boiling Water Reactor) woda (jak w PWR) – krąży tylko w pojedynczym obiegu. reaktory kanałowe (ciśnieniowe kanały o niewielkiej średnicy): - reaktor CANDU (Canadian Deuterium Uranium) ciężka woda (moderator i chłodziwo) pozwala na stos. paliwa – niewzbogaconego uranu. - reaktor RBMK(Reaktor Bolszoj Moszcznosti Kanalnyj): grafit - moderator, pozwala na stos. naturalnego, niewzbogaconego uranu (wzgl. ekonomiczne). reaktory chłodzone gazem z moderatorem grafitowym GCR (Gas Cooled graphite-moderated Reactor)

  12. Elektrownie jądrowe Dalszy podział reaktorów: kryterium - rodzaj zastosowanego moderatora i chłodziwa wodne, ciężkowodne, gazowe, sodowe, helowe, itd., - system odprowadzania ciepła jednoobiegowy, dwuobiegowy, trójobiegowy - rodzaj zastosowanego paliwa uranowe, plutonowe, uranowo-plutonowe, torowe.

  13. Elektrownie jądrowe w świecie Największa el-nia Fukushima I (BWR - bl. 1-6, 1970-79) 4 680 MW (ABWR - bl. 7-8, 2013-14) 2 760 MW jeszcze w ekspl. F.II (odl. 11 km) El-nie jądrowe na świecie: 442 (+ 65 w bud.) 375 GW stan na 1.03.2011

  14. Energetyka jądrowa w świecie Rok 1993: w budowie 55, w ekspl. 430 reaktorów o mocy 337 GW, 17,5 % prod. świat. Rok 2007: w budowie 44, w ekspl. 439 reaktorów o mocy 384 GW, 2 600 TWh, 16,0 % prod. świat. Potencjał: USA, Francja, Japonia, Rosja, Niemcy, Ukraina, Wlk. Brytania Rocznie: przyrost (nowouruch.) prod. 24 TWh, ubytek (likwidacja) 48 TWh Średnio oddawano do użytku - 3,5 reaktora / rok Przeciętna moc istniej. reaktora ok. 880 MW, nowobudow. ok. 1075 MW Czas budowy ok. 15 lat Wniosek: nie ma renesansu energetyki jądrowej lansowanego przez celebrytów bezpieczeństwa energetycznego

  15. Moc reaktorów jądrowych w Europie

  16. Elektrownie jądrowe w Europie

  17. Elektrownie jądrowe w sąsiedztwie Polski Plan. Ostrowiec, k.Grodna

  18. Schemat bloku PWR

  19. Przekrój bloku jądrowego –EJ Gundremmingen (1285 MW)

  20. Schemat bloku BWR nowość ECBWR Economic Simplified f-my GE Hitachi Nuclear Energy

  21. Reaktor chłodzony gazem z moderatorem grafitowym HTGCR

  22. Obieg ORC Czynnik roboczy w klasycznej siłowni parowej: H2O - energetyka zawod.: wysokie parametry kotłowe, para nawet ~ 30 MPa, 600 oC Ocena energetyczna - obieg parowy Clausiusa – Rankine’a (w lit. anglos.: obieg Rankine’a) Niekonwencjonalne źródła energii (odnawialnej i odpadowej): na ogół średnio - i niskotemperaturowe (co najwyżej 200 ÷300 oC) - energetyka rozproszona - w siłowniach z takim górnym źródłem stosujemy dokładnie dobrane temperaturowo czynniki organiczne (niskowrzące): węglowodory, freony, oleje syntetyczne; dolne źródło ciepła – otoczenie (el-nie) lub system grzewczy (elektrociepłownie), czyli możliwość stosowania kogeneracji Ocena energetyczna – też obieg parowy Clausiusa – Rankine’a, ale dla podkreślenia specyfiki czynnika roboczego - Organic Rankine Cycle - ORC Pierwsza siłownia na ORC – 1967 Kamczatka – wykorzystanie wód geotermalnych Karnotyzacja obiegu ORC: regeneracja wewnętrzna

  23. Siłownia kogeneracyjna - obieg ORCoparta na kotle na biomasę, P – parownikTP – turbina parowaG – generatorK - kocioł

  24. Schemat elektrociepłowni ORC (z regeneracją)z kotłem olejowym na biomasę

  25. Siłownia kogeneracyjna w układzie kombinowanym -- spalinowy silnik tłokowy i obieg ORC

  26. Siłownia kogeneracyjna w układzie kombinowanym -- zespół turbiny gazowej i obieg ORC

  27. Elektrownie na sprężone powietrze Obok el-ni szczytowo -pompowych dojrzałość technologiczna akumulacji energii w sprężonym powietrzu CAES (Compressed Air Energy Storage) Prosty proces sprężania powietrza - łączna sprawność procesu sprężania i rozprężania odniesiona do energii elektrycznej osiąga wartość ok. 40 %. Huntorf (D -1978): 2 kawerny (600 -800 m ppt) á 150 tys. m3, 5 - 7 MPa, moc el. - wejśc. 60 MW x 8 h, -wyjśc. 290 MW x 2 h Huntorf η = 42 % wejście: el - 0,83 kWh gaz -1,56 kWh wyjście: el - 1,00 kWh

  28. Elektrownie na sprężone powietrze Wykorzystanie GZ do podgrzewania powietrza podawanego na turbinę umożliwia regulację mocy wytwarzanej i zwiększenie mocy elektrowni McIntosh (USA 1991) – poj. kawerna (kop. soli) 560 tys.m3, (450 – 750 m ppt) 4,5 - 7,4 MPa, moc wyjśc. 110 MW x 26 h McIntoshη = 54 % wejście: el - 0,69 kWh gaz -1,17 kWh wyjście: el - 1,00kWh Wykorzystanie ciepła odpadowego spalin - regeneracja poprzez rekuperator, umożliwia osiąganie sprawności 50 - 60 %. Akumulacja – dod. zasobnik ciepła odpadowego przy sprężaniu –sprawność ok. 70 %

  29. Ogniwa paliwowe Ogniwa galwaniczne (akumulatory, baterie) wytwarzanie energii elektr. - szereg reakcji chemicznych - zmiana składu elektrolitu lub elektrod Ogniwo paliwowe (fuel cell) - energia elektr. z reakcji utleniania stale dostarczanego paliwa, bez zmiany chemicznej natury elektrod oraz elektrolitu Najpopularniejsze - ogniwo wodorowe: wodór na anodzie, tlen na katodzie, produkt spalania - para wodna Zastosowania ogniw paliwowych: - energetyka - sondy i statki kosmiczne (produkcja wody pitnej) - dostarczanie energii w miejscach pozbawionych dostępu do sieci - urządzenia mobilne - tel. komórkowe, notebooki, palmtopy - roboty (mobilne) • samochody na wodór: Honda FCX Clarity, Nissan X-Trail FCV (Fuel Cell Vehicle), Toyota FCHV (Fuel Cell Hybrid Vehicle). Ford - Focus FCEV Hybrid, - motocykl ENV f-my Intelligent Energy - zbudowany pod kątem zastosowania OP

  30. Ogniwa paliwowe Zasada działania ogniw wodorowych: - odkryta 1838 : niemiecko-szwajcarski chemik Christian Friedrich Schoebein - opublikowana 1839 "Philosophical Magazine" - sir Wiliam Grave (Walia) zbudował pierwsze działające ogniwo paliwowe; - bez praktycznego zastosow. aż do lat 60-tych XX w.: Gemini 5, seria Apollo, Skylab Schemat budowy OP 1 - wodór 2 - przepływ elektronów 3 - odbiornik energii 4 - tlen 5 - katoda 6 - elektrolit 7 - anoda 8 - woda 9 - jony hydroksylowe

  31. Ogniwa paliwowe Rodzaje ogniw paliwowych (fuel cell bateria OP - stos - z membraną do wymiany protonów PEMFC (Proton-exchange membrane fuel cell), - odwracalne RFC (Reversible Fuel Cell) - bezpośrednie ogniwo metanolowe DMFC (Direct-methanol fuel cell) - z zestalonym elektrolitem tlenkowym SOFC (Solid-oxide fuel cell), ze stopionym węglanem MCFC (Molten-carbonate fuel cell), z kwasem fosforowym PAFC (Phosphoric-acid fuel cell) - alkaliczne AFC (Alkaline fuel cell) Paliwo: wodór, metan, metanol Utleniacz: tlen, powietrze Różne elektrolity Efekty: prąd, woda, ciepło

  32. Schemat przepływu reagentów i jonów w różnych typach OP

  33. Hydroelektrownie Zasoby hydroenergetyczne Polski - 13,7 TWh/rok (wykorzyst. w 12 %): 45,3 % przypada na Wisłę, 43,6 % - na dorzecza Wisły i Odry, 9,8 % - na Odrę, 1,8 % - na rzeki Pomorza. Zawodowe elektrownie wodne w Polsce - moc 2042 MW. elektrownie szczytowo-pompowe - 1366 MW , łącznie 7,3 % mocy KSE. Przyszłościowe rej. dla hydroenerg.: Mazury, Pomorze, Sudety i Karpaty. Całkowity potencjał hydroenerg. Polski - ok. 11,0 GW mocy w el. zawodowych, ok. 1,2 GW mocy w el. wodnych. Polska – 18 hydroelektrowni o mocy większej niż 5 MW. Największe polskie hydroelektrownie: El-nia Żarnowiec 716 MW, r. ur. 1983 - elektrownia pompowo-szczytowa El-nia Porąbka Żar 500 MW, r. ur. 1979 - elektrownia pompowo-szczytowa El-nia w Solinie 200 MW, r. ur. 1968 - elektrownia pompowo-szczytowa El-nia Włocławek 162 MW, r. ur. 1969 - elektrownia przepływowa El-nia Żydowo 150 MW, r. ur. 1971 - elektrownia pompowo-szczytowa • ,

  34. Hydroelektrownie Elektrownie wodne zamieniają energię potencjalną (energię spadku wód) i kinetyczną wody na energię mechaniczną w turbinie wodnej, a następnie na energię elektryczną w prądnicy napędzanej przez turbinę wodną. Podział el-ni wodnych - elektrownie przepływowe - wykorzystują naturalny, ciągły przepływ cieku wodnego (nie mają zbiornika do magazynowania wody); np.: El. Włocławek, Dębe -elektrownie zbiornikowe - wyposażone w zbiorniki wody dla lepszego wykorzystania cieku wodnego; Rożnów, Tresna, Porąbka, Czchów. Otmuchów - elektrownie pompowe (szczytowo-pompowe) – w okresach małego obciążenia systemu elektroenergetycznego woda jest przepompowywana ze zbiornika dolnego do górnego; Porąbka-Żar, Żarnowiec - elektrownie zbiornikowe z członem pompowym - zbiorniki górne są częściowo napełniane przez dopływy naturalne, a częściowo (w okresach małych obciążeń) uzupełniane wodą tłoczoną przez pompy ze zbiorników dolnych Solina, Niedzica

  35. Hydroelektrownie: Żarnowiec, Włocławek, Solina

  36. Hydroelektrownie: Porąbka-Żar, Solina, Żydowo, Dobczyce

  37. Schemat hydroelektrowni przepływowej

  38. Turbiny wodne i ich podział Turbina wodna (silnik wodny rotodynamiczny, turbina hydrauliczna) • silnik przetwarzający mechaniczną energię przepływającej przezeń wody na użyteczną pracę mechaniczną. Podział turbin: kierunek przepływu wody - turbiny wodne: osiowe, diagonalne (skośne), promieniowe i styczne, przetwarzanie energii turbiny: - akcyjne - przetwarzające tylko energię kinetyczną wody, - reakcyjne - poza energią kinetyczną przetwarzają także energię ciśnienia. Wybór turbiny - wysokość spadu i ilości wody danej lokalizacji Turbiny akcyjne - stosowane zazw. do el-ni o wysokim spadzie (rzadkie w P.), np. turbina Peltona Turbiny reakcyjne - dla niższych spadów, - przy średnio wysokim spadzie (od kilkunastu do kilkuset metrów) - np. najpopularniejsza i najstarsza turbina Francisa, - przy spadach niskich (do kilkunastu metrów) – wyposażona w ruchome łopatki, skomplikowana turbina Kaplana

  39. Turbiny wodne Peltona i Francisa (z generatorem, mały i duży przepływ)

  40. Elektrownia Wodna Żarnowiec Największa w Polsce: E.W. Szczytowo - Pompowa Żarnowiec SA, bud. 1976/83, 4 hydrozespoły Francisa, średnica wirnika 6 m, 166,7 rpm. praca: turb. 4 ∙ 179 MW = 716 MW, praca pomp. 4 ∙ 200 MW = 800 MW, η =0,90 zakres regul. 60 ÷ 716 MW, 3000 rozruchów/a, zb. g. Czymanowo 122 ha, 13,6 mln m3, Jez. Żarnowieckie (rynnowe dł. 7,5 km), rz. Piaśnica, 1470 ha, 121 mln.m3, głęb. 19,4 m, rurociągi derywacyjne 4 ∙Ф7100/5400, dług. 1100 m, maks. przepł. 700 m3/s siłownia – wys. budynku 60 m, 2/3 pod ziemią, 26 m ppm.

  41. Energia wiatru Energia wiatru - jedno z OŹE Turbiny wiatrowe: energia wiatru - energia mechaniczna - energia elektryczna Pierwsze wzmianki o wiatrakach - w kodeksie Hammurabiego: pompowanie wody i melioracja pól - oś pionowa Oś pionowa dominowała przez 2 500 lat; dopiero w 1105 r. powstał pierwszy opis wiatraka o poziomej osi obrotu; pierwszy zapis dot. wiatraków na ziemiach polskich: 1 271 r. - ks. Wisław z Rugii - zezwolenie zakonnikom z Białego Buku na budowę Powierzchniowa gęstość mocy (energia wiatru odniesiona do jednostki czasu i powierzchni) p = ½ ρ v3 gdzie: ρ – gęstość powietrza, [kg/m³], v – prędkość powietrza, [m/s]. Energia wiatru zależy od sześcianu prędkości v Lokalizacje – pod kątem częstości występowania silnych (7-20 m/s) wiatrów. Inne wykorzystanie energii wiatru - żaglowce

  42. Energia wiatru 1-2% mocy promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi, przekształca się w energię kinetyczną powietrza dając 2 700 TW, a po odjęciu mocy wiatrów: wiejących na dużych wysokościach nad otwartym morzem oraz w in. niedostępnych miejscach, pozostaje dostępna moc energetyczna wiatru Ziemi - 40 TW. Instalacje w świecie - 200 GW W Polsce potencjał energii wiatru - 281 PJ/rok (16,1 % dostępnych OZE) Siłownie wiatrowe - praca przy prędkościach wiatru od 3 do 30 m/s: granica opłacalności - średnioroczna prędk. wiatru 5 m/s - (turbina śmigłowa 1 MW) granica bezpiecznej pracy - ok. 25 m/s Polska - średnia prędkość wiatrów : lato 2,8 m/s i zima 3,8 m/s. przeważa cisza wiatrowa - wiatry - 1500 - 2000 h/a tylko w niewielu miejscach sezonowo prędkość wiatru przekracza 4 m/s,

  43. Siłownie i elektrownie wiatrowe Siłownie wiatrowe (wiatraki) w turbinie powietrznej, zamieniają energię kinetyczną wiatru na użyteczną energię mechaniczną (napęd urządzeń mechanicznych: - napęd młynów – mielenie ziarna, - napęd pomp – tereny depresyjne, - nap. generatorów – lok. prod. en. el.) Elektrownie wiatrowe w turbinie powietrznej, zamieniają energię kinetyczną wiatru na energię mechaniczną a następnie na energię elektryczną w prądnicy napędzanej przez turbinę powietrzną

  44. Typy wiatraków (wg konstrukcji): 1- koźlak (budynek wiatraka wraz ze skrzydłami obracalny – dyszlem - wokół pionowego, drewnianego słupa, osadzonego na nieruchomym koźle; napęd przez wał skrzydłowy z osadzonym na nim kołem palecznym, na żarna) 2- holenderski (nieruchomy korpus, spoczywająca na nim obracalna kulista bryła dachu; napęd: obrót skrzydeł przez wał skrzydłowy, na koło paleczne i dalej na pionowy wał przechodzący przez wszystkie kondygnacje do napędu zestawów młyńskich) 3- paltrak zw. rolkowym (ścięty ostrosłup - ala koźlak -na planie prostokąta, dach dwuspadowy, obrót budynku wraz ze skrzydłami na łożysku kołowym znajd. na podmurówce) - wiatrak sokólski (zbliżony do koźlaków konstrukcją budynku i mechanizmów wewnętrznych, z palem pionowym osadzonym w kamiennym fundamencie – stożek ścięty) 4- wiatrak czerpakowy (koźlak, typowe skrzydła ale z innym mechanizmem – krążące czerpaki do przenoszenia wody do rynnami i dalej do śluz między stronami młyna) 5- wiatrak turbinowy (nieruchomy budynek z kołem wiatrowym lub turbiną osadzoną na niewysokim maszcie ustawianym do kierunku wiatru).

  45. Oscar Claude Monet (1840 – 1926)

  46. Jean Baptiste Cammille Carrot (1796 -1875), Jan van Goyen (1596 -1656)Charles Leickert (1816 -1907), Vincent Willem van Gogh (1853 -1890)

  47. Farmy wiatrowe– widok ogólny

  48. Największa farma wiatrowa Techachapi Pass Wind Farms - Kalifornia Płd.; od lat 70 – 80 ub. w. kż. górski grzbiet między Pustynią Mohave a Doliną Centralną wykorzystano do zainstal. ok. 5 000 turbin o łączn. mocy 562 MW

  49. Największa farma wiatrowa w Europie East Renfrewshire Wind Farm • Renfrewshire, Szkocja 140 turbin o mocy 332 MW Do r. 2012 jeszcze dalszych 75 turbin, moc całkowita docelowo 539 MW

More Related