1 / 91

Przegląd elektrociepłowni gazowych

Przegląd elektrociepłowni gazowych. Rozproszone źródła (kogeneracyjne) energii el-nej na przykładzie elektrociepłowni gazowych zlokalizowanych na terenie woj. pomorskiego - Elektrociepłownia Władysławowo: paliwo - gaz towarzyszący wydobywanej ropie naftowej, TG

karma
Download Presentation

Przegląd elektrociepłowni gazowych

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. Przegląd elektrociepłowni gazowych Rozproszone źródła (kogeneracyjne) energii el-nej na przykładzie elektrociepłowni gazowych zlokalizowanych na terenie woj. pomorskiego - Elektrociepłownia Władysławowo: paliwo - gaz towarzyszący wydobywanej ropie naftowej, TG - Elektrociepłownia Gdańsk – Matarnia: paliwo – GZ 50 (wysokometanowy z systemu gazoenergetycznego), ST - Elektrociepłownia Hel: paliwo LNG, ST. - Oczyszczalnia ścieków Słupsk: paliwo – biogaz silnik tłok. - Waukesha : moc el. 257 KW, moc cieplna 365 kW - Szpital Kartuzy: paliwo GZ 50, blok kogen. tłok. - Viessmann: moc el. 43 KW, moc cieplna 72 kW

  2. Elektrociepłownia gazowa we Władysławowie Władysławowo - poł. u nasady Płw. Helskiego w otulinie Nadmorskiego Parku Krajobr. Ec - unikalny zakład w skali Polski, a nawet Europy: wykorzystuje GZ towarzyszący ropie naftowej wydobywany z podmorskiego złoża B3, eksploatowanego przez PETROBALTIC. Gaz odpadowy w ilości docelowej ok. 100 000 m3/dobę - dostarczany na ląd nowo wybudowanym rurociągiem podmorskim. o kaloryczności 54 MJ/nm3; skład: ok. 45% metanu, > 20% propanu-butanu, reszta - ciężkie węglowodory, EC rozbudowano o część rafineryjną – stację separacji: z gazu „mokrego” ciekłe frakcje – propan-butan oraz kondensaty GZ. Struktura produkcji/przychody - energia elektryczna 76 GWh/a - 23% - ciepło 160 TJ/a - 13 % - LPG 16 000 t/a - 51 % - wyższe ciekłe węglowodory 2 000 t/a - 13 %

  3. Elektrociepłownia gazowa we Władysławowie Budowa rozpoczęta w lutym 2002 r., we wrześniu 2002 r. dostawa ciepła dla m-ców, całość ukończono w czerwcu 2003 r. Pierwszy etap: - budowa obiektów elektrociepłowni - budowa miejskiego systemu ciepłowniczego 130°C/70°C o długości ok. 10 km - instalacja ponad 120 węzłów ciepłowniczych Drugi etap: - budowa systemu przesyłu gazu z platformy Baltic Beta: budowa stacji podnoszenia ciśnienia gazu (do 13 MPa) na platformie ułożenie rurociągu gazowego o długości 82,5 km, o średnicy 115 mm budowa stacji separacji i magazynowania gazu na lądzie - rozruch turbin wraz z kotłami odzysknicowymi pracującymi na paliwie gazowym

  4. Elektrociepłownia gazowa we Władysławowie Układ technologiczny - dwie turbiny gazowe typu Allison KB-7 amer. firmy Rolls – Royce Corporation, każda o mocy el-nej 5,5 MW, cieplnej 9,0 MW, współpracujące z dwoma kotłami odzysknicowymi – kż o mocy 8,85 MW na pierwotny obieg wody 180/80 oC, sprzężony cieplnie wymiennikami z obiegiem wtórnym – m.s.c. 130/70 oC, - trzy kotły wodne olejowo-gazowe, firmy Loos Int., każdy o mocy 5,0 MW uzupełniające i rezerwowe wobec pracy kotłów odzysknicowych (podczas postoju platformy),

  5. Elektrociepłownia gazowa we Władysławowie:widok ogólny, stacja separacji gazu, turbina gazowa, kotły pomocnicze

  6. Elektrociepłownia gazowa we Władysławowie:widok na część gazową,wnętrze stacji separacji gazu, zbiorniki gazu, widok od strony morza

  7. Elektrociepłownia Gdańsk -Matarnia Położenie – otulina Trójmiejskiego Parku Krajobrazowego Układ technologiczny: Dwa agregaty kogeneracyjne firmy Jenbacher: każdy. agregat - silnik gazowy J 320 GS sprzężony z generatorem trójfazowym o mocy: el-nej 1 050 kW, o mocy cieplnej 1 200 kW (odzysk ciepła z chłodzenia korpusu silnika, oleju silnikowego, spalin i mieszanki gaz.) Dwa kotły wodne gazowo – olejowe Nadwyżka ciepła produkowanego w godz. pozaszczytowych – magazynowana w dwu wodnych akumulatorach ciepła i oddawana w godz. szczytowych każdy - pojemność wodna 150 m3, pojemność cieplna 11 MWh

  8. Elektrociepłownia Gdańsk –Matarnia – widok ogólny

  9. Elektrociepłownia Gdańsk –Matarnia – widok na akumulatoryciepłaichłodnie wentylatorowe

  10. Elektrociepłownia w Helu Nadmorski Park Krajobrazowy pow. 18 800 ha w tym cz. lądowa - 7 500 ha Tereny Mierzei Helskiej, nadbrzeżny pas nad Zatoką Pucką oraz jej akwen ograniczony od płd. Rewą

  11. Elektrociepłownia Hel – widok ogólny

  12. Elektrociepłownia Hel Układ technologiczny Elektrociepłownia o łącznej mocy el-nej 469 kW i cieplnej 2 558 kW - 3 spalinowe bloki typu Vitobloc (225, 2 x 122 kW oraz 360, 2 x 204 kW) - 2 kotły kondensacyjne typu Vitocrossal 300, o mocy 2 x 895 kW Wyposażenie: dwa węzły pompowe, układy pompowe przy kotłach i silnikach, dwustopniowy układ przygotowania c.w.u., zbiorniki akumulacyjne, zasobnik c.w.u., układ chłodzenia bloku z chłodnią wentylatorową Paliwo – metan (LNG), znajdujący się w nadziemnym zbiorniku zewnętrznym

  13. Schemat układu technologicznego Elektrociepłowni Hel

  14. Miniblok elektryczno-ciepłowniczy Vitobloc – gotowy moduł kompaktowy, z wspólną ramą silnika i prądnicy, w obudowie dźwiękochłonnej, z systemem sterowania Skojarzone źródła w Elektrociepłowni Hel

  15. Silniki i kotły w Elektrociepłowni Hel

  16. Elektrociepłownia Hel – węzeł przygotowania c.w.u.

  17. 4. System elektroenergetyczny Krajowy system energetyczny KSE - zbiór obiektów do pozyskiwania, przetwarzania, przesyłania i użytkowania energii wraz z ich funkcjonalnymi powiązaniami. Cel działania KSE - ilościowe i jakościowe zaspokajanie potrzeb odbiorców energii, zarówno indywidualnych jak i zespołowych. Podstawowe podsystemy KSE: 1. podsystem paliw stałych 2. podsystem paliw ciekłych 3. podsystem gazoenergetyczny 4. podsystem elektroenergetyczny 5. podsystem cieplnoenergetyczny Problemy w planowaniu i optymalizacji systemu: - zasięg poszczególnych podsystemów i ich wzajemne powiązania (energetyka przemysłowa i zawodowa, gospodarka skojarzona); - zewnętrzne powiązania; - dynamiczny rozwój zapotrzebowania na energię (elastyczność systemu); - wrażliwość na zakłócenia (elementy rezerwowe);

  18. 4. System elektroenergetyczny SE - zbiór połączonych funkcjonalnie urządzeń elektrycznych przeznaczonych do wytwarzania, przesyłu i rozdziału energii elektrycznej Zadania: • zapewnienie ciągłej dostawy energii elektrycznej do odbiorców przy zachowaniu odpowiedniej jakości tj. przy znamionowej częstotliwości i znamionowym napięciu. Koszty tego procesu obejmujące: wytwarzanie, przesył i rozdział en. elektr. oraz ewent. kary za niedostarczoną energię lub jej niewłaściwą jakość powinny być minimalne Cechy charakterystyczne: • rozległość terytorialna (całe państwo), ale i powiązania zagraniczne, • wymagana szczególnie wysoka niezawodność pracy systemu, - zadania realizowane z wymogiem natychmiastowej dostawy bez możliwości bezpośredniego magazynowania (brak zasilania = straty) (pośrednia możliwość – el-nie szczytowo-pompowe)

  19. 4. System elektroenergetyczny Główne elementy SE: źródła (el-nie, el-ciepłownie), sieć przesyłowa, sieć rozdzielcza, układy odbiorcze Główne parametry SE: • moc zainstalowana – suma mocy czynnych znamionowych wszystkich generatorów zainstalowanych w el-niach, • struktura mocy – udział mocy czynnych znamionowych w poszczególnych rodzajach el-ni w mocy zainstalowanej całego systemu • moc szczytowa – największa moc pobierana przez odbiorniki en. elektr. w ciągu roku, • roczna produkcja energii elektrycznej, • napięcie przesyłowe – napięcie znamionowe elektroenergetycznej sieci przesyłowej • struktura sieci przesyłowej – napięcie znamionowe sieci, konfiguracja sieci, długość linii o poszczególnych napięciach znamionowych

  20. Schemat i powiązania systemu elektroenergetycznego

  21. 4. System elektroenergetyczny Gł. elementy systemu: - źródła zawodowe: 22 elektrownie, 53 elektrociepłownie, - sieci przesyłowe: 750, 400, 220, (100) kV sieci dystrybucyjne, stacje elektroenerget. układy odbiorcze

  22. Charakterystyka sieci przesyłowej i dystrybucyjnej (2008).

  23. Struktura mocy zainstalowanej(paźdz. 2010)i produkcja en. elektr.(2009) Elektrownie Moc zainstalowana Produkcja en. elektr. [MW] . [GWh] [%] Razem 35 890,2 151 700 100,0 El-nie zawodowe 32 759,1 143 510 94,6 w tym cieplne 30 564,7 140 820 92,8 w tym na w. kam. 20 866,4 w tym ec. 5 259,4 na w. brun. 8 795,8 gazowe 881,1 wodne 2 186,6 2 680 1,8 z tego szczyt.-pomp. 1 330,0 przepływowe 856,6 El-nie przemysłowe 1 984,1 6 590 4,3 w tym gazowe 93,1 biogazowe 2,6 na biomasę 79,6 El-nie niezależne pozostałe 1 147,0 1 600 1,1 w tym wodne 83,4 wiatrowe 977,4 produkcja en..el. 2010 biogazowe 73,8 ~156,3 TWh na biomasę 12,4

  24. Elektrownie cieplne w Polsce

  25. Energetyka woj. pomorskiego Bilans mocy elektrycznej w woj. pomorskim (2010): Bilans mocy [MW] zima lato szczyt dolina szczyt dolina Zapotrzebowanie mocy 1600 1100 1350 1100 Moc osiągalna w woj. 542 542 230 230 Eksport do innych woj. 270 200 140 180 Import z innych woj. 1328 758 1260 1050 Bez uwzględnienia pracy E P-S Żarnowiec Konieczny przesył ok. 1330 - 760 MW

  26. Moc elektryczna elektrowni cieplnych W cieplnych elektrowniach i elektrociepłowniach zawodowych łącznie moc zainstalowana 30 565 MW dostarcza ok. 94,6 % en. elektrycznej 10 el-ni o mocy powyżej 1 000 MW 1) BOT El-nia Bełchatów 4 440 MW (27,0 -29,0 TWh; 17-19 %) 2) El-nia Kozienice 2 846 3) BOT El-na Turów 2 106 4) El-nia Połaniec 1 800 5) El-nia Rybnik 1 775 6) E-nia Dolna Odra 1 742 7) BOT El-nia Opole 1 532 8) PKE El-nia Jaworzno III 1 345 9) El-nia Pątnów 1 200 10) PKE El-nia Łaziska 1 155 5 el-ni o mocy 1000 - 500 MW (Siersza, Łagisza, Ostrołęka, Adamów, Skawina) 5 el-ni o mocy 500 -100 MW (Konin, Stalowa Wola, Halemba, Jaworzno II, Blachownia)

  27. Moc elektryczna zainstalowana w elektrociepłowniach łącznie -   moc elektryczna 8 069 MW w tym - parowe zawodowe        5 004, - parowe przemysłowe        2 225, - gazowo-parowe        745, - gazowe z turbinami w obiegu prostym        51, - gazowe z silnikami gazowymi    na gaz ziemny    32, - gazowe z silnikami gazowymi    na biogaz    12 Największa: Ec Siekierki: cieplna 2 081 MW, el-na 622 MW EC Wybrzeże 1 196 323 (Ec Gdańsk II, Ec Gdynia III) ZEC Wrocław 812 263 Ec Lublin-Wrotków 592 235 Inne duże elektrociepłownie: Ec Będzin, Ec Białystok, Ec Bielsko-Biała, Ec Bydgoszcz, Ec Gorzów, Ec Kalisz, Ec Kraków, Ec Katowice, Ec Łódź, Ec Poznań, Ec Pruszków, Ec Zielona Góra, Ec Żerań

  28. Charakterystyka elektrociepłowni Ec zawodowe: 123 bloki ciepłownicze w tym 75 o mocy elektr. 2 780 MW z turbinami UP 48 2 220 UK Ec przemysłowe o mocy elektrycznej 2 225 MW 215 bloków z turbinami UP 35 UK największa - 70 MW, ponad 150 szt. o mocy poniżej 10 MW

  29. Struktura w [%] zużycia paliw podstawowych w elektroenergetyce zawodowej

  30. Planowane inwestycje w nowe bloki elektryczne (2008)

  31. Planowane elektrownie Elektrownia Północna, moc 2 000 MW, w.kam. Pelplin, budowa 2012-15 Legnica 4 x 1150 MW

  32. 5. Przegląd źródeł energii elektrycznej Elektrownie, elektrociepłownie cieplne -parowe (z turbinami parowymi) - gazowe (z turbinami gazowymi) - gazowo - parowe (z turbinami gazowymi, parowymi i kotłem odzyskowym) - spalinowe (z silnikami tłokowymi) konwencjonalne - spalanie paliw kopalnych lub współspalanie najczęściej : węgla kamiennego, węgla brunatnego lub gazu ziemnego, substancji organicznych, odpadów przemysłowych lub komunalnych, biomasy, biogazu, metanu pokładów węgla, innych, jądrowe –rozszczepianie - paliwa jądrowego: uran 233U, uran 235U, pluton 239Pu - lub materiału paliworodnego: toru 232Th, uran 238U uran naturalny: 235U-0,71%, 238U-99,28%

  33. Klasyfikacja elektrowni Podział el-ni: - (admin.) zawodowe, - przemysłowe (rodz. oddawanej energii) elektrownie, elektrociepłownie Podział el-ni ze względu na roczny czas pracy - podstawowe - pracują z prawie niezmiennym obciążeniem przez większość dni w roku (el-nie parowe o małym jednostk. koszcie paliwa i dużej sprawności, el-nie jądrowe i ec); - podszczytowe - zmniejszają znacznie swoje obciążenie w dolinach obciążenia systemu (starsze el-nie parowe, el-nie wodne ze zbiornikiem o niedużym czasie napełniania); - szczytowe - uruchamiane tylko w okresach szczytowego obciążenia każdej doby (el-nie gazowe i gazowo-parowe, specjalne el-nie parowe o szybkim rozruchu, stare el-nie parowe o dużym koszcie paliwa).

  34. Elektrownie na węgiel brunatny Kryterium podziału el-ni: paliwo węgiel brunatny Złoże legnickie – Legnica plan. 4 bloki po 1150 MW

  35. 5. Przegląd źródeł energii elektrycznej Elektrownie niekonwencjonalne (wykorzystujące niekonwencjonalne zasoby energii): - elektrownie: wodne (przepływowe) i szczytowo-pompowe, wiatrowe, morskie: - falowe i pływowe, - maretermiczne i maremotoryczne (prądy oceaniczne), słoneczne, - elektrownie i elektrociepłownie geotermalne, - ogniwa fotowoltaiczne, - ogniwa paliwowe

  36. Konwersja energii w bloku energetycznym Trzy stopnie konwersji energii: energia chemiczna paliwa → energia elektryczna Sprawność konwersji całkowita: typowa ok. 25 - 35 % (najlepsze el-nie ok. 45 %) Sprawność kotła energetycznego: ok. 80 – 95 % Sprawność silnika cieplnego: turbina parowa ok. 80 % silnik tłokowy ok. 30 – 45 % silnik wirnikowy ok. 25 – 40 % Sprawność generatora : ok. 90 – 98 %

  37. Elektrownie i elektrociepłownie zawodowe - obiekty, których produkcja energii elektrycznej w przeważającej części jest przekazywana do wspólnej sieci elektroenergetycznej. Elektrownie - obiekty zbudowane dla potrzeb wytwarzania wyłącznie energii elektrycznej; mogą produkować ciepło w postaci pary lub gorącej wody, jednakże osiągalna moc cieplna w skojarzeniu nie przekracza 30% mocy cieplnej kotłów (energetycznych) współpracujących z turbozespołami. Elektrociepłownie - obiekty zbudowane (lub powstałe po modernizacji elektrowni) dla potrzeb skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej; generatory elektryczne są napędzane turbinami przystosowanymi do oddawania pary na potrzeby produkcji ciepła; osiągalna moc cieplna w skojarzeniu wynosi co najmniej 30% mocy osiągalnej kotłów energetycznych. Podstawowe urządzenia wytwórcze Kotły (generatory pary): - kotły parowe współpracujące z turbinami - kotły energetyczne - kotły ciepłownicze służące do produkcji ciepła w parze lub gorącej wodzie

  38. Moce bloków energetycznych • Całkowita moc zainstalowana wynosi ok. 33 GW • SE - bloki elektrowni kondensacyjnych o mocach: • 500 MW – 2 jednostki (Kozienice, AP 1650, K-500, TWW 500, 576 MW, 46,3%, • 458,3 kg/s, 16,3 MPa, 535 oC, 3,6 MPa, 535 oC) • - 360 MW – 16 jednostek (12 j. B.,BB-1150, 13 K 360, TWW 360,18 MPa, 535 oC) • - 200 MW – 63 jednostki (OP-650, 13 K 2150, 13 MPa, 535 oC) • 120 MW – 24 jednostki (OP-430, 13 UK-125, 13 MPa, 535 oC) • Turbina parowa K - 500

  39. Blok energetyczny Blok energetyczny elektrowni cieplnej - urządzenia podstawowe: siłowni parowej: kocioł parowy, turbina parowa, generator synchroniczny, skraplacz, pompa wody zasilającej, siłowni spalinowej lub gazowej: silnik tłokowy lub wirnikowy (turbina gazowa) transformator - urządzenia pomocnicze pracujące na potrzeby bloku energetycznego: młyny węglowe, pompy, wentylatory, wymienniki regeneracyjne instalacje odsiarczania i odazotowywania spalin

  40. Schemat ogólny elektrowniukłady technologiczne bloku energetycznego: układ powietrze – paliwo – spaliny układ wodno – parowy układ chłodzący układ wyprowadzania energii elektrycznej układ zasilania napędu potrzeb własnych

  41. Parametry krytyczne -zanik stanu skupienia pkr = 22,115 MPa, tkr= 374,15 oC , Tkr = 647,3 K ρkr = 317,8 kg/m3 , vkr = 0,00315 m3/kg, ikr = 2095,2 kJ/kg, skr = 4,424 kJ/(kg K) ciepło parowania r = 0 Parametry punktu potrójnego – stan równowagi termodynamicznej trzech faz TTr = 273,16 K , tTr = 0,01 oC pTr =611,73 Pa Woda jako czynnik termodynamiczny

  42. Wykres T – s dla pary wodnej para nasycona mokra = mieszanina cieczy nasyconej i pary nasyconej suchej Stopień suchości pary x = stosunek masy pary suchej nasyconej (zawartej w parze mokrej nasyconej) do masy tej pary mokrej x = 0 woda w stanie nasycenia x = 1 para nasycona sucha 0 < x < 1 para nasycona mokra

  43. Wykres i – s dlapary wodnej

  44. Silnik parowy Thomas Newcomen ok. 1663 – 1729; 1712 – Thom. Newcomen - pierwszy silnik parowy tłokowy; górnictwo, Staffodshire, Szkocja, ok. 5 KM 1763 – popr. James Watt, parowy silnik dwustr. działania Polska – 1788, Tarnowskie Góry – kopalnia srebra James Watt 1739 -1819 maszyna parowa - rewolucja przemysłowa, patent J.W. 1769 r. Siłownia parowa - obieg porównawczy ok. 1850 Wiliam John Macquourn Rankine 1820 - 1872

  45. Silnik parowy Maszyna parowa Watta 1763, patent 1769 Maszyna parowa Newcomena 1712

  46. Parowy silnik tłokowy Watta Parowy silnik śrubowy Silnik śrubowy - rozprężanie: pary przegrzanej, pary mokrej, wody

  47. Silniki parowe Urządzenia - efekt wykorzyst. najn. technologii w dziedzinie parowych maszyn przepł. Podstawowe parametry: ciśnienie pary dolotowej do silnika od 0,6 do 6,0 MPa np. firmy Spalling przepływ pary do 40 t/h ciśnienie pary po przepływie przez silnik do 2,0 MPa możliwa moc elektryczna do uzyskania do 1500 kW Podstawowe zalety - stos. pary nasyconej mokrej (tanie kotły płomienicowo – płomieniówkowe) - mała wrażliwość na zmienność parametrów pary (typowe zjawisko w układach opalanych paliwami stałymi, w tym biomasą) - w pełni automatyczna praca • niskie koszty eksploatacji (brak smarowania olejem tłoków/cylindrów, brak oleju w kondensacie) - duży zakres zmienności obciążenia ( płaska charakterystyka sprawnościowa ) - modułowa konstrukcja umożliw. dokładne dostosowanie do istniejących warunków Preferowane zastosowania: układy równoległe do stacji redukcyjnych pary małe układy kogen. oparte na dow. paliwie układy OZE Współpr. z parowymi  kotłami odzysknicowymi

  48. Obieg Carnota dla pary wodnej nasyconej K Obieg porównawczy Carnota 1-2 izotermiczne doprowadzanie ciepła 2-3 izentropowa ekspansja 3- 4 izotermiczne odprowadzanie ciepła 4 -1 izentropowa kompresja Wady obiegu Carnota dla oceny siłowni parowej - koniec ekspansji w obszarze pary mokrej - koniec skraplania tak dobrany, by kompresja kończyła się na linii granicznej, sprężanie 4 – 1 wymaga specjalnego urządzenia kompresyjnego – para mokra. - sprężanie 4’ – 1’ prowadzi do b. wysokiego ciśnienia cieczy

More Related