РОЗДІЛ 1. Теоретичні основи регенеративного підігріву на ТЕС

Анотація

Дипломний проект, темою якого є «Використання сонячних колекторів на ТЕС» складається з певних розділів, які поступово висвітлюють вище вказану тему.

Першим розділом є «Теоретичні основи регенеративного підігріву на ТЕС» у якому йдеться про підігрів конденсату і живильної води парою, з турбіни. У наступному розділі розкривається тема сонячних колекторів, їх види, конструкція та монтаж.

У розділі «Модернізація теплової схеми ТЕС шляхом включення сонячних колекторів» мова піде про вибір обладнання для блоку ТЕС, розрахунок необхідної площі сонячних колекторів для підігріву води до необхідної температури і розрахунок на скільки підвищилась електрична потужність турбоагрегату.

У економічній частині я розраховував собівартість електроенергії, після реконструкції енергоблоку ТЕС.

В розділі охорона праці вказуються міри безпеки при встановленні сонячних колекторів, документи, які регламентують охорону праці, а також розрахунок вітростійкості геліоустановки.

Зміст

Вступ.

РОЗДІЛ 1. Теоретичні основи регенеративного підігріву на ТЕС.

РОЗДІЛ 2. Сонячна енергія в Україні. Сонячні колектори.

2.1. Сонячна енергія в Україні.

2.2. Загальні поняття про сонячні колектори.

2.3. Типи сонячних колекторів.

2.3.1. Плоский сонячний колектор.

2.3.2. Прямоточний вакуумний трубчастий колектор.

2.3.3. Вакуумний колектор з тепловою трубкою.

2.4. Принцип дії.

2.4.1. Принцип дії плоского колектора.

2.4.2. Принцип дії прямоточного вакуумного колектора.

2.4.3. Вакуумний колектор з тепловою трубкою.

2.5. Монтаж сонячного колектора.

РОЗДІЛ 3. Модернізація теплової схеми ТЕС шляхом включення сонячних колекторів

3.1. Вибір обладнання для енергоблоку ТЕС.

3.2. Принцип модернізації та теплова схема її реалізації.

РОЗДІЛ 4. Економічна частина.

РОЗДІЛ 5. Охорона праці.

5.1. Характеристика небезпек для сонячного колектора.

5.2. Нормативно-правові забезпечення об’єкта.

5.3. Вітростійкість колекторів.

Висновки.

Список літератури.

Вступ

Відомо, що щороку у світі споживається стільки нафти, скільки її утворюється в реальних умовах за 2 млн. років. І за різними оцінками запаси традиційної для нас закінчаться через 40-50 років, газу й кам’яного вугілля трохи пізніше. І тоді виникне гостра необхідність у пошуку нових поновлювальних джерел енергії.
Поновлювальні джерела енергії – це джерела енергії, безупинно поновлюються в біосфері Землі. До них належать: сонячна, вітрова, океанічна, геотермальна енергія, енергія біомаси. Серед усіх поновлювальних джерел енергії сонячна найперспективніша за масштабами своєї поширеності. У підсумку можна сказати, що вся промисловість використовує енергію Сонця. Адже нафта, вугілля і, навіть, вітер – це теж продукти діяльності Сонця. Але на відміну від них сонячна енергія невичерпна. Уже в цей час поновлювальні джерела енергії розглядаються як серйозне доповнення до традиційних.

Багато країн приділяють велику увагу розвитку сонячної енергетики. Насамперед – це країни Євросоюзу, Японія, ОАЕ та США. У цей час одним з лідерів використання енергії Сонця є Швейцарія, де побудовано близько 5000 геліоустановок на кремнієвих фотоперетворювачах потужністю від 1 кВт до 1000 кВт і сонячних колекторних обладнань для одержання теплової енергії.

Потенціал сонячної енергії у світі становить більше 5000 млрд. тонн умовного палива в рік. Незважаючи на це, країни споживають переважно нафту і газ, частка видобутку яких сягає 79,4% від кількості всіх вироблених енергоресурсів, що веде до різкого скорочення викопних ресурсів. За останні вісім років ресурси газу скоротилися на 5,2%, а нафти – на 15,7%.

Серед переваг сонячної енергії – її вічність і виняткова екологічна чистота. Сонячна енергія надходить на усю поверхню Землі, лише полярні райони планети страждають від нестачі. Тобто фактично на усій земній кулі лише хмари та ніч заважають користуватися нею постійно. Така загальна доступність робить цей вид енергії неможливим для монополізації, на відміну від нафти і газу. Звичайно вартість 1кВт×год сонячної енергії значно вища, ніж отримана традиційним методом. Лише п’ята частина сонячного світла перетворюється в електричний струм, але ця частка дедалі зростає, завдяки зусиллям учених та інженерів світу.

Енергія Сонця перетворюється за допомогою різних типів геліоустановок в електричну або теплову енергію, а також в електричну й теплову одночасно. Для перетворення сонячної енергії в електричну застосовуються турбогенераторні установки або напівпровідникові фотоелементи, які сьогодні найбільше поширені.

Оскільки енергія сонячного випромінювання розподілена на великій площі (іншими словами, має низьку густину), будь-яка установка для прямого використання сонячної енергії повинна мати збираючий пристрій з достатньою поверхнею. Найпростіший пристрій такого роду – плоский колектор. Він складається з рамкової конструкції, яка добре ізольована знизу. Усередині нього розташовані трубки з теплоносієм, трубки покриті поглиначем (пофарбована у чорний колір металева пластина). Над ним знаходиться корпус, покритий прозорим матеріалом (наприклад, склом). Падаючі сонячні промені у поглиначі перетворюються в тепло, яке відводиться теплоносієм. Колектор використовується для підігрівання води в різних цілях.

РОЗДІЛ 1. Теоретичні основи регенеративного підігріву на ТЕС.

Енергетична ефективність регенеративного підігріву води.

Підігрів конденсату і живильної води парою, перепрацьованому в турбіні, називають регенеративним підігрівом води. Відбори пари із турбіни для цієї цілі називають регенеративним відборами, підігрівники для підігріву води такою парою – регенеративними підігрівниками. Пар регенеративних відборів призводить в турбіні роботу.

Рис. 1.1. Схеми регенеративного підігріву води в змішуючих підігрівачах: а) Одноступеневий підігрів; б) Багатоступеневий підігрів;

Тепло цієї пари передається живильній води і, за виключенням невеликої втрати розсіяння, вертається в котел. Витрата тепла на утворення 1 кг пари зменшується. В конденсатор турбіни поступає менша кількість пари, і втрати тепла відпрацьованої пари також зменшується.

ККД установки з регенеративним підігрівом води в відповідності з загальною формулою ККД:

де α_к – доля пропуску пари в конденсатор, кг/кг;

Q_o – витрата тепла (на установці без пром. перегріву пари), ккал/кг;

Q_к – втрата тепла в конденсаторі, ккал/кг;

Витрата тепла на турбоуставу і відвід тепла в конденсатор зменшується одночасно. Робота 1 кг свіжої пара із-за відборів також зменшється. Коефіцієнт корисної дії турбоустановки завдяки регенеративному підігріву конденсату зростає в порівнянні з турбоустановкою без регенерації, що випливає з наступного. Доля регенеративних відборів пари _r зв’язана з ентальпією підігрітої води t_пв зрівнянням теплового балансу:

∑α_ri_r+α_kt_k=t_пв;

i_r – ентальпія пари регенеративних відборів, ккал/кг;

Регенеративні підігрівники можуть бути змішуючого та поверхневого типу. В змішуючих підігрівниках можливо підігріти воду до температури t_п, рівній температурі насичення t_н граючої конденсуючої пари (t_п= t_н). В поверхневому підігрівачі із-за термічного опору металевої стінки, яка розділяє гріючий конденсаційний пар і нагріваючу воду, температура підігрітої пари t_п нижче температури насичення гріючої пари на величину недогріву υ=t_н-t_п.

Недогрів обумовлює енергетичні втрати в установці. Енергетично вигідніше зменшувати величину недогріву. Чим менше недогрів, тим, при заданій температурі підігріву води, нижче тиску відбираючої пари і більше виконується їм в турбіні робота чи, при заданому тиску відбору, тим вище підігрів води. При зниженні недогріву зменшується витрата палива. Однак при цьому збільшується поверхня підігрівача, маса і ціна витраченого на нього металу. Економічно доцільно зазвичай являється недогрів, рівний 2-5 °С. Чим дорожче пальне, тим менше економічна величина недогріву води.

Регенеративний підігрів конденсату турбіни до заданої температури можна здійснити парою із одного чи декількох відборів. Для підігріву води до заданої температури тиск верхнього із декількох відборів повинен співпадати з тиском одного відбору, здійснюючий такий же підігрів. Середньозважена величина ентальпії декількох відборів пари нижче, чим одного (верхнього) відбору, сумарна їх величина більше, чим одного (верхнього). Пропуск пари в конденсатор α_k зменшується, і ККД регенеративного циклу с підігрівом до заданої температури з збільшенням числа ступеней зростає, так як

η_r=1-α_kq_k/Q_o;

Переваги багатоступінчастого регенеративного підігріву видно з того, що при введені додаткових відборів низького тиску істотно збільшується сумарна робота пари відборів ∑α_rh_r і енергетичний коефіцієнт A_r=∑α_rh_r/ α_kH_k.

Регенеративний підігрів дає найбільшу економію тепла при визначеному розподіленні його між окремими ступенями підігріву. Часто в першому приближенні приймають рівномірне розподілення підігріву по ступенях. В кінцевому результаті живильна вода підігрівається до температури насичення t_0н свіжої пари в економайзерній частині котлоагрегату, що є останньою з ступенів з підігрівом води τ₀ = t_0н-t_пв.

При рівномірном розподіленні підігрів води в котельному агрегаті в першому приближенні прирівнюється підігріву води в кожній із z ступенів регенеративного підігріву води τ, рівне в цьому випадку

τ=(t_0н-t_к)/(z+1);

де t_0н – ентальпія води при температурі насичення в котлі, ккал/кг;

t_к – ентальпія конденсату турбіни, ккал/кг;

При цьому кінцева температура регенеративного підігріву живильної води зростає зі збільшенням числа ступенів підігріву z:

t_пв=t_к+ zτ=t_к+z×(t_0н-t_к)/(z+1);

Зі збільшенням числа ступенів регенеративного підігріву кожна наступна ступінь підігріву дає все меншу додаткову економію тепла, так як додатковий підігрів живильний води, додаткові величини відбору пари і його роботи в турбіні з кожною новою ступенню зменшується. Так, при рівномірному розподіленні всього підігріву, введення другої ступені дає додаткову 1/6, введення третьої ступені – долю всього підігріву і т. д.

В реальних умовах, крім втрати тепла розсіянням і енергетичних втрата від недогріву води в поверхневих підігрівниках, є також енергетична втрата від падіння тиску в лініях відбору пари від турбіни до підігрівника. \

Вибір числа ступеней регенеративного підігріву живильної води котлів є техніко-економічною задачею і виконується з врахуванням економії палива, зумовленою регенерацією можливого змінення ККД котельної, витрати металу, власного витрати енергії. На електростанціях з високими параметрами пари і потужними агрегатами економічно вигідно застосування восьми – дев’яти ступенів регенеративного підігріву.

З підвищенням початкового тиску пари і відповідної температури насичення збільшується доцільна кінцева температура живильної води і ефективність регенеративного її підігріву. При незмінному початковому тиску з підвищенням початкової температури чи з введенням проміжного перегріву пари відборів і більшій незворотності теплообміну в регенеративних підігрівниках ефективність регенерації дещо знижується. Доля відборів пари при цьому зменшується, а пропуск пари в конденсатор дещо зростає.

На турбоустановках з одноступеневим пром. перегрівом пари для однієї із ступеней регенеративного підігріву води відбирають пар із «холодної» лінії проміжного перегріву. В великих блоках з високою температурою підігріву живильної води використовують, крім того, відбір пари з тиском вище проміжного перегріву. Інші регенеративні відбори виконують з тиском нижче проміжного перегріву пари.

При двоступінчастому проміжному перегріві два регенеративних відбори виконують із холодної лінії проміжного перегріву. Частину відборів виконують із відсіку турбіни між ступенями проміжного перегріву, інші при тиску нижче ніж в другій ступені проміжного перегріву пари. Верхній регенеративний відбір можливий також при тиску, більш високому, чим в першій (верхній) ступені проміжного перегріву пари.

ККД турбоустановки з проміжним перегрівом пари і регенеративним підігрівом води має вираз, аналогічний ККД турбоустановки без пром. перегріву пари:

;

Проміжний перегрів пари використовується на великих установках з високими параметрами початкової пари, при яких регенеративний підігрів води особливо ефективний. Ось чому на установках з проміжним перегрівом пари використовується регенеративний підігрів води з великою кількістю ступеней.

Із попереднього зрозуміла доцільність використання для регенерації на таких установках пари із «холодних» ліній проміжного перегріва.

Крива підвищення ККД завдяки регенерації має згин при тиску проміжного перегріву пари, при використанні для регенерації при цьому тиск «гарячої» пари (після пром. перегріву) величина Δƞ^пп_r знижується стрибкоподібно.

Особливість застосування регенеративного підігріву при проміжному перегріві полягає в тому, що доцільно збільшення підігріву води τ_пп в ступені, обігріваючою парою з «холодної» лінії проміжного перегріву. Якщо застосувати однаковий підігрів τ_r в n ступенях, обігріваючою паром після проміжного перегріву, то підігрів в ступені, обігрітим парою з «холодної» лінії проміжного перегріву.

При регенеративному підігріві живильної води на ТЕС до вироблення електроенергії на тепловому споживанні додають вироблення її парою регенеративних відборів. ККД турбоустановки ТЕС з виробництва електроенергії зростає особливо значно при малому пропуску пари в конденсатор (на 20-25% щодо ККД турбоустановки без регенеративного підігріву води).
На ТЕС регенеративні відбори здійснюють підігрів не тільки конденсату турбін, а й зворотного конденсату від зовнішніх споживачів теплоти і додаткової води, що компенсує в основному зовнішні втрати пари і конденсату у споживача. Зворотний конденсат від споживачів має, як правило, більш високу температуру, ніж основний конденсат. Частка його в загальному потоці живильної води досить значна, тому сума регенеративних відборів на ТЕС і абсолютна економія теплоти від регенерації менш значна, ніж на конденсаційних електростанціях з тими ж початковими параметрами пари і витратою пари і живильної води.
Однак відносна економія теплоти та підвищення ККД теплофікаційних турбоустановок і ТЕС завдяки регенерації виявляються значно більше, ніж у аналогічних конденсаційних електростанцій і турбоустановок, якщо відносити економію теплоти не до повного витраті теплоти на турбоустановку, а до витрати теплоти на виробництво електроенергії, рівному

Q_ту^э=Q_ту⁰-Q_т.

де Q_т - витрата теплоти на зовнішнього споживача.
Сказане вище ілюструють, на якому показана схема ТЕЦ з одноступінчастої регенерацією, де, дано відносне підвищення ККД теплофікаційної турбоустановки з виробництва електроенергії т] ег-залежно від частки відбору пари на зовнішнього споживача ап.
Регенеративні відбори пари не повинні витісняти необхідні відбори пари на зовнішнього споживача. Розрахунковий пропуск свіжої пари через теплофікаційну турбіну вибирають з урахуванням регенеративних відборів. При побудові графіків прийнято умовно, що збільшення відбору пари на зовнішнього споживача понад значення а_п = 1-а_г (де частка відбору пари на регенерацію а_г ~ 0,13) в даному випадку відбувається за рахунок зменшення регенеративного відбору та підігріву живильної води віднормального значення.

Рис.1.2. Схема регенеративного підігріву живильної води на ТЕС.

α_п і α_г – доля пари, яка відбирається на зовнішнього споживача і на регенерацію;

t_пв і t_пв⁰ – температури живильної води і суміші конденсата турбіні і зворотнього конденсату від споживача;

Поиск по сайту: