Схема передачи энергии на постоянном токе
рисунок 2
≈ 80% в стране Тепловые электростанции
рисунок 3
КЭС
В настоящее время около 80 % электроэнергии производится на тепловых электрических станциях. Тепловые электрические станции используют органические виды топлива: уголь, нефть, газ, торф, горючие сланцы, относящиеся к возобновляемым источникам энергии. Химически связанная энергия топлива при сжигании преобразуется в тепловую, которая используется для нагрева воды в котле и образования из него пара. Энергией водяного пара приводится во вращение турбина, соединенная с генератором. Если весь пар, за исключением небольших отборов для подогрева питательной воды, используется для вращения турбины, то такие станции называются конденсационными (КЭС), в специальной литературе их называют ГРЭС (государственная районная электрическая станция). Мощные КЭС располагаются вблизи районов добычи топлива или водоемов, необходимых для охлаждения и конденсации пара, отработавшего в турбинах, поэтому они значительно удалены от непосредственных потребителей электроэнергии и выдача мощности производится на высоких напряжениях (220—750 кВ).
Основным продуктом производства КЭС является электроэнергия. КПД КЭС 40-42%. КЭС работает по блочному принципу. Блок: котел, генератор, турбина, трансформатор.
КЭС работает по графику электрических нагрузок.
Схема КЭС
1. Склад угля
|
|
|
2. Участок углеподготовки, уголь сушат и измельчают
3. Форсунка котлоагрегата
4. Котел
5. Турбина
6. Электрогенератор (Турбогенератор)
7. Трансформатор (повышающий) – трансформатор связи
8. Конденсатор
9,10,12. Насосы
11. Деаэратор
13. Пароподогреватель
14. Газоподогреватель
15. Воздухоподогреватель
16, 17. Вентиляторы
18. Химводоочистка
19. Распределительное устройство высокого напряжения
ВГ – Воздух горячий
ПВ – питательная вода, смесь воды и пара
В – воздух
ПП – перегретый пар, ОП – отработанный пар, ПО – пар отбора, К – конденсат, ЦВ – циркуляционная вода, СВ – свежая вода, ДВ – добавочная вода, КП – участок подготовки конденсата.
Турбогенератор – машина быстроходная чаще всего с одной парой полюсов (реже с двумя). Как правило с горизонтальным расположением вала.
Передача электроэнергии для потребителей производится на повышенном напряжении.
Технологическая схема КЭС
рисунок 4
ТЭЦ
Теплофикационные электрические станции — теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) предназначены для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов электрической энергией и расположены в центре нагрузок. В отличие от КЭС, пар, частично отработавший в турбине, используется для технологических нужд промышленных предприятий, а также для отопления и горячего водоснабжения. Комбинированная выработка электроэнергии и теплоты дает значительную экономию топлива по сравнению с раздельным энергоснабжением, т. е. выработкой электроэнергии на КЭС и получением теплоты на местных котельных. ТЭЦ получили широкое распространение.
|
|
|
Основным продуктом производства является тепловая энергия. ТЭЦ – электростанции местного масштаба.
рисунок 5
Перепад давлений на входе и выходе турбины гораздо меньше чем на КЭС, поэтому мощность энергоблока ТЭЦ меньше. ТЭЦ располагают как можно ближе к потребителю, поэтому передача электрической энергии потребителю осуществляется на генераторном напряжении. Блочная система на ТЭЦ нарушена так как теплофикационная сеть общая. КПД ТЭЦ 80-85%.
ТЭЦ НТМК
Характеристика теплоэлектроцентрали
Теплоэлектроцентраль представляет собой крупный энергетический цех, обеспечивающий подразделения комбината и другие предприятия города Н.Тагил тепловой энергией разных параметров. Теплоэлектроцентраль также обеспечивает теплом и горячей водой подавляющую часть жилого фонда двух районов города Н. Тагил и расположенные на этой территории предприятия.
|
|
|
Сжатый воздух, обогащенный кислородом, и умягченная вода вырабатываются только для собственных нужд ОАО «НТМК». Производительность ТЭЦ составляет 9364210 Гкал.
В состав ТЭЦ входят четыре цеха:
- котельный,
- турбинный,
- электрический;
- химический.
Котельный цех производит пар и горячую воду.
В котельном цехе установлены 3 водогрейных котла типа ПТВМ-100 (давлением 16 атм., температурой нагрева 130° С) и 9 паровых котлов, 6 из которых - производительностью 200 т/час (давлением 34 атм., температурой перегретого пара 420° С) и 3 - высокого давления с максимальной производительностью по пару 200 т/час (давлением 90 атм., температурой перегретого пара 540° С). На паровых котлах среднего и высокого давления вырабатывается пар, на водогрейных котлах производится подогрев обратной циркуляционной (теплофикационной).
Водогрейные котлы работают на природном газе. В качестве основного топлива на паровых котлах используется природный газ, резервное топливо - доменный и коксовый газы, мазут, в качестве резервного топлива, предусматривается только для котла № 7 высокого давления.
Дымовые газы от котлов ТЭЦ удаляются в атмосферу через четыре дымовые трубы высотой 100 м и диаметром 5,5 м, установленными за котлоагрегатами №1-4, №5-7, № 8-9 и водогрейными котлами №1-3.
|
|
|
Источником водоснабжения котельного цеха является Нижнетагильское водохранилище. В качестве питательной воды для котлов высокого давления используется только конденсат после конденсаторов турбокомпрессоров № 4, 9, 10, 11, турбогенераторов №1, 3, 6, 7 бойлерной установки ТЭЦ, который деаэрируется по двухступенчатой схеме и обессоленная вода с ВПУ.
Для подпитки теплосетей и горячего водоснабжения используется вода, забираемая из чистых оборотных циклов ТЭЦ, которая подогревается и деаэрируется паром. Весь пар конденсируется и остается в деаэрированной воде. Подогрев обратной теплофикационной (циркуляционной) воды производится на водогрейных котлах типа ПТВМ.
На балансе котельного цеха находится объект постоянного размещения отходов - шламонакопитель в пойме р. Тагил, в настоящее время не эксплуатируемый (резерв).
Турбинный цех вырабатывает электроэнергию и сжатый воздух на основе пара для собственных нужд ОАО «НТМК». Оборудование турбинного цеха представлено турбогенераторами, турбокомпрессорами.
Пар котла высокого давления №7,9 применяется для выработки электроэнергии. Пар котла высокого давления № 8 применяется для производства сжатого воздуха. Пар котла среднего давления № 1-6 поступает в коллектор пара среднего давления, из которого пар подается на турбогенераторы № 1,2а,26,3,4,7, для производства электроэнергии, на турбокомпрессор №4 для производства сжатого воздуха и дроссельные установки 1 ООт/ч, 140т/ч для получения 13 ата пара на производственные нужды ОАО «НТМК».
Для отопления и снабжения города и цехов комбината горячей водой (система с непосредственными водоразборами) смонтированы две бойлерных установки с 10 сетевыми насосами различных типов.
Система циркуляционного водоснабжения ТЭЦ ПВС-1 замкнутая с брызгальным бассейном и двумя градирнями с естественной вентиляцией общей площадью 3200 м2 с отдельно стоящей насосной станцией. Восполнение потерь воды осуществляется из заводского технического водопровода.
Система циркуляционного водоснабжения ТЭЦ ПВС-2 аналогична ПВС- 1, только охлаждение воды происходит в градирнях с принудительной вентиляцией.
Электроцех предназначен для выработки, трансформации и распределения электроэнергии, эксплуатации и ремонта электродвигателей основного и вспомогательного оборудования, защит, сигнализации и управления.
В цехе установлено 8 турбогенераторов: ПТ-29/35-2,9/1,4; Р-6,7-2,9/1,4 (2 шт.); ПТ-30/40-2,9; Р-11,5-2,9/0,7; Р-12-9,0/3,1 М-1; ПТ-30/40-8,8; ПТ-12/13- 3,4/1,0.
Электроэнергия выработанная генераторами, по кабелям направляется на шины 6 Кв ГРУ. Из ГРУ по кабелям распределяется по подстанциям наиболее ответственных потребителей НТМК.
Химический цех занимается механической и химической очисткой сырой воды, используемой для восполнения безвозвратных потерь конденсата и питательной воды, как в котлах ТЭЦ, так и потребителей. Цехом также осуществляется: полный контроль водно-химического режима, поддержание параметров конденсата, питательной воды, химочищенной воды в нормах соответствующих ПТЭ станций, контроль за маслами, используемыми как для смазки, так и для изоляции (в электроцехе), контроль за чистотой поверхностей нагрева котлов.
Комплекс водоподготовительных установок ТЭЦ сотоит из ХВО ГВС, ХВО ОНРС и ВПУ.
ХВО ГВС и ХВО ОНРС состоят из блоков ГВС и ВЭР. Основное назначение блока ВЭР - подготовка питательной воды для утилизационных становок ОАО «НТМК». Производительность блока ВЭР - 350 т/ч. Подготовка воды осуществляется на механических (загрузка - антрацит) и натрий- катионитовых фильтрах. Основное назначение блока ГВС - подготовка деаэрированной воды на подпитку горячего водоснабжения города и комбината. Схема блока ГВС в целом должна обеспечивать содержание кислорода в деаэрированной воде в пределах норм и полное отсутствие углекислого газа при максимально возможной производительности (до 1200 т/ч) при достаточном давлении пара.
ВПУ состоит из установки умягчения и установки обессоливания. Установка противоточного натрий-катионирования служит для приготовления глубоко умягчённой воды, с целью восполнения безвозвратных потерь пара и конденсата пароводяного цикла котлов среднего давления ТЭЦ НТМК. Производительность установки умягчения по умягченной воде составляет 650 м3/ч. Процесс умягчения предусматривает обработку осветленной воды в одну ступень ионирования на параллельно включенных натрий-катионитных противоточных фильтрах. Обессоливающая установка предназначена для приготовления обессоленной воды, с целью восполнения безвозвратных потерь пара и конденсата пароводяного цикла котлов высокого давления ТЭЦ НТМК. Проектная производительность обессоливающей установки составляет 300 м3/час, с учетом расхода обессоленной воды на собственные нужды фильтров.
Схемой обессоливающей установки предусмотрено одноступенчатое противоточное Н-ОН ионирование осветленной воды.
Вода от промывок, взрыхления и регенерации фильтров поступает в прудки-отстойники для осаждения взвеси и далее по системе промливневой канализации - в реку Малая Кушва.
Для регенерации ионообменных фильтров используется 9 % раствор поваренной соли (NaCl). Фильтровочные и поглотительные отработанные массы, незагрязненные опасными веществами, не подлежащие регенерации вывозятся на шлаковый отвал.
Механический цех занимается обеспечением цехов ТЭЦ запасными частями, перезаливкой подшипников, изготовлением приспособлений и инструмента для производства ремонтных работ.
Цех оснащен токарными, фрезерными, строгальными, гайконарезными станками, эксплуатация которых ведет к образованию лома черных металлов несортированного.
|
|
На балансе цеха находится 2 автотранспортных единицы, при обслуживании и ремонте которых образуются отходы: лом черных металлов; отработанные аккумуляторы, отработанные моторные масла, отработанные фильтры воздушные и масляные, отработанные покрышки и камеры.
ГЭС
На ГЭС первичной энергией является энергия падающей воды, поэтому строительство должно быть при большом запасе воды и при перепаде высот. Для этого строится водохранилище и плотина. Водохранилище должно содержать большое количество воды. В теле турбины строят машзал в котором устанавливают турбину с вертикальным расположением оси. Частота вращения вала составляет 100-150 об/мин. Мощность турбины и генератора будет зависеть от количества воды, проходящей через турбину и пропорциональна напору, т.е. расстоянию между поверхностями воды в водохранилище и в реке. Чем больше разница тем больше мощность
Пуск агрегата ГЭС занимает не более 30 с, поэтому резервирование мощности в энергосистеме целесообразно осуществлять агрегатами ГЭС.
В электрической части ГЭС подобны тепловым конденсационным электростанциям (КЭС)—предусматривается блочное соединение генераторов с трансформаторами, энергия выдается в систему на повышенных напряжениях (220—750 кВ). Отличительной особенностью ГЭС является небольшое потребление электроэнергии на собственные нужды в связи с отсутствием крупных механизмов.
При сооружении ГЭС одновременно с энергетическими решаются важные народнохозяйственные задачи: орошение земель и развитие судоходства, обеспечение водоснабжения крупных городов и промышленных предприятий и т.д.
Капитальные затраты при сооружении ГЭС обычно больше, чем при сооружении ТЭС, но меньшие эксплуатационные издержки обеспечивают низкую себестоимость электроэнергии, в несколько раз меньшую, чем на КЭС и АЭС. Коэффициент полезного действия ГЭС обычно составляет 90-95 %.
АЭС
рисунок 7
По принципу действия относятся к КЭС. Строительству атомных электрических станций (АЭС) уделяется все большее внимание, так как они приводят к значительной экономии органического топлива. Основной частью АЭС является ядерный реактор, в котором энергия ядерных реакций превращается в тепловую энергию. Ядерный реактор состоит из активной зоны, отражателя, системы охлаждения, системы управления, регулирования и контроля, корпуса и биологической защиты. В рабочие каналы активной зоны помещается ядерное топливо в виде урановых или плутониевых стержней, покрытых герметической оболочкой. В этих стержнях и происходит ядерная реакция, сопровождающаяся выделением большого количества теплоты. Стержни с ядерным топливом называют тепловыделяющими элементами (твэлами). Количество твэлов в активной зонеможет доходить до нескольких тысяч. Деление ядер урана происходит при бомбардировке их нейтронами, в результате чего получаются осколки ядер, нейтроны и другие продукты деления, которые разлетаются в разные стороны с огромными скоростями и, следовательно, имеют большую кинетическую энергию.
Кинетическая энергия почти полностью превращается в теплоту, которая используется для нагрева теплоносителя, омывающего рабочие каналы твэлов с помощью принудительной циркуляции. В качестве теплоносителя используется обычная вода, тяжелая вода, водяной пар, жидкие металлы, некоторые инертные газы (углекислый газ, гелий). В активной зоне находится замедлитель, уменьшающий скорость нейтронов до значения, обеспечивающего управляемую реакцию.
Активная зона окружена отражателем, который возвращает в нее вылетающие нейтроны. Управление реактором производится с помощью специальных стержней, которые вводятся в активную зону и изменяют поток нейтронов, а следовательно, и интенсивность ядерной реакции. За корпусом реактора имеется биологическая защита, выполненная ввиде толстого слоя бетона с внутренними каналами для отвода теплоты.
Ядерное топливо обеспечивает значительную экономию органического топлива: 1 кг урана U-235 заменяет 2900 т угля. На каждые 1000 МВт электрической мощности АЭС экономится ежегодно 2,1 млн. т условного топлива.
Задания для самопроверки
| Тема: «Системы электроснабжения, назначение и типы электростанций» Вариант 1 | |||
| 1 | Энергетическая система - это совокупность установок по выработке, распределению и потреблению... | 1 | Только теплоты |
| 2 | Только электроэнергии | ||
| 3 | Теплоты и электроэнергии | ||
| 2 | ГРЭС, как правило, располагают как можно ближе... | 1 | К потребителю |
| 2 | К районам энергетических запасов | ||
| 3 | Расположение ГРЭС ничем не определяется | ||
| 3 | Сравните номинальные напряжения источников тока (Uucm) и приемников (Uприем). | 1 | Uucm > Uприем |
| 2 | Uucm = Uприем | ||
| 3 | Uucm < Uприем | ||
| 4 | Для потребителей какой категории характерно питание от двух источников и перерыв в электроснабжении на время ручного включения резерва. | 1 | Первой |
| 2 | Второй | ||
| 3 | Третьей | ||
| 5 | Какой из перечисленных факторов негативного воздействия на окружающую среду не является характерным для ГЭС. | 1 | Изменение уровня грунтовых вод |
| 2 | Нарушение режима рыбного хозяйства | ||
| 3 | Изменение качественного состава атмосферы | ||
| 4 | Ухудшение состояния почвы | ||
| Тема: «Системы электроснабжения, назначение и типы электростанций» Вариант 2 | |||
| 1 | Верно ли утверждение: энергетическая система является частью электрической системы? | 1 | Да |
| 2 | Нет | ||
| 3 | Не хватает сведений | ||
| 2 | Какая из трех разновидностей ТЭС лидирует по количеству производимой электроэнергии? | 1 | ТЭЦ |
| 2 | КЭС | ||
| 3 | АЭС | ||
| 3 | Какую из электростанций отличает высокий КПД, низкая себестоимость электроэнергии, значительные сроки сооружения? | 1 | ТЭС |
| 2 | ГЭС | ||
| 3 | АЭС | ||
| 4 | Чему равно номинальное напряжение первичной обмотки понижающего трансформатора? | 1 | Генераторному напряжению |
| 2 | Напряжению сети | ||
| 3 | Недостаточно сведений для ответа. | ||
| 5 | Выявите основную причину, препятствующую замене на территории России всех воздушных ЛЭП кабельными (КЛЭП). | 1 | КЛЭП сложнее обслуживать |
| 2 | КЛЭП сильно подвержены смещениям почвенных слоев | ||
| 3 | Прокладка КЛЭП сопряжена с существенными капитальными затратами | ||
| Тема: «Системы электроснабжения, назначение и типы электростанций» Вариант 3 | |||
| 1 | На какую отрасль народного хозяйства приходится наибольшая доля потребляемой электроэнергии (более 70%)? | 1 | Транспорт |
| 2 | Промышленность | ||
| 3 | ЖКХ | ||
| 2 | Как сказывается на КПД ТЭЦ наступление отопительного сезона? | 1 | КПД возрастает |
| 2 | КПД уменьшается | ||
| 3 | КПД не изменяется | ||
| 3 | Для чего предназначена подстанция глубокого ввода (ПГВ)? | 1 | Для питания части предприятия |
| 2 | Для питания ГПП | ||
| 3 | Для питания узловых распределительных подстанций | ||
| 4 | Согласно ГОСТ 21128-83 было введено повышенное напряжение 660 В. На каких предприятиях внедрение этого предложения нецелесообразно? | 1 | На предприятиях, где трудно приблизить цеховые ТП к электроприемникам |
| 2 | На предприятиях с большой концентрацией мощностей | ||
| 3 | На предприятиях с невысокой концентрацией мощности, где есть возможность приблизить цеховые ТП к электроприемникам | ||
| 4 | Верно: 1, 2 | ||
| 5 | Каково влияние промышленных вод электростанции на окружающую среду? | 1 | Качественное загрязнение |
| 2 | Радиационное загрязнение | ||
| 3 | Нарушение температурного режима экосистемы водоема | ||
| 4 | Верно: 1, 2, 3 | ||
| Тема: «Системы электроснабжения, назначение и типы электростанций» Вариант 4 | |||
| 1 | Какое устройство позволяет преобразовать постоянный ток в переменный? | 1 | Трансформатор |
| 2 | Выпрямитель | ||
| 3 | Инвертор | ||
| 2 | КПД какой АЭС выше? | 1 | Одноконтурной |
| 2 | Двухконтурной | ||
| 3 | КПД от числа контуров не зависит | ||
| 3 | Как называют подстанцию небольших габаритов, поставляемую в полностью или частично собранном виде? | 1 | ГПП |
| 2 | КТП | ||
| 3 | Узловая распределительная подстанция | ||
| 4 | Применение какого напряжения позволяет сократить число цеховых трансформаторных подстанций (ТП), снизить расход цветного металла? | 1 | 380 В |
| 2 | 660 В | ||
| 3 | 760 В | ||
| 5 | На каком явлении основана работа электрофильтров, используемых для очистки атмосферных выбросов от пыли? | 1 | Явление электромагнитной индукции |
| 2 | Явление ионизации | ||
| 3 | Явлении броуновского движения | ||
| 4 | Верно: 1, 3 | ||
| Тема: «Системы электроснабжения, назначение и типы электростанций» Вариант 5 | |||
| 1 | На электростанциях какого типа в России вырабатывается большая часть электроэнергии? | 1 | ГЭС |
| 2 | АЭС | ||
| 3 | ТЭС | ||
| 2 | На каком законе основан принцип действия электростанций на МГД-генераторе? | 1 | Закон Джоуля-Ленца |
| 2 | Закон электромагнитной индукции | ||
| 3 | Закон Ампера | ||
| 3 | К потребителям какой категории относят лифты высотных зданий, радиостанции, телецентры? | 1 | Первой |
| 2 | Второй | ||
| 3 | Третьей | ||
| 4 | В помещениях с повышенной опасностью для ручных ламп и стационарного местного освещения нельзя применять напряжение выше... | 1 | 42 В |
| 2 | 220 В | ||
| 3 | 380 В | ||
| 4 | 1000 В | ||
| 5 | Какие электростанции по праву можно назвать основными загрязнителями окружающей среды? | 1 | ТЭС |
| 2 | АЭС | ||
| 3 | ГЭС | ||
| Тема: «Системы электроснабжения, назначение и типы электростанций» Вариант 6 | |||
| 1 | Какие электростанции используют в качестве топлива древесные отходы? | 1 | ГЭС |
| 2 | АЭС | ||
| 3 | Солнечные ЭС | ||
| 4 | ТЭС | ||
| 2 | Где нашли применение ГЭС деривационного типа? | 1 | На горных реках |
| 2 | На равнинных реках | ||
| 3 | Верно: 1, 2 | ||
| 3 | Для потребителей какой категории характерно питание от двух независимых источников и перерыв в электроснабжении на время автоматического включения резерва | 1 | Первой |
| 2 | Второй | ||
| 3 | Третьей | ||
| 4 | В каких случаях применение напряжения 6 кВ (по сравнению с 10 кВ) целесообразнее? | 1 | Когда предприятие имеет много потребителей с номинальным напряжением 380 В |
| 2 | Когда предприятие получает питание от шин генераторов промышленной ТЭЦ, расположенной неподалеку | ||
| 3 | Когда предприятие удалено от ГПП на значительное расстояние | ||
| 5 | Отличительной особенностью какой электростанции является небольшое потребление электроэнергии на собственные нужды в связи с отсутствием крупных механизмов? | 1 | ГЭС |
| 2 | АЭС | ||
| 3 | ТЭС | ||
Энергосистемы
Совокупность станций, подстанций, ЛЭП и тепловых сетей представляет собой энергосистему.
Достоинства:
1. Появляется запас по мощности
2. Появляется возможность качественного ремонта оборудования.
3. Появляется возможность учесть особенности каждого типа электрических станций. В стране создана единая энергосистема (ЕЭС)
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 643; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!