Контрольная работа по "Общей энергетике"

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего   профессионального образования

« Чувашский государственный  университет имени И.Н.Ульянова »

(ФГБОУ ВПО «ЧГУ им. И.Н. Ульянова»)

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине Общая энергетика

 

 

 

 

 

Выполнил студент 1 курса факультета энергетики и электротехники

Группы 3ЭТ-51-12

Кушников С.И.

Руководитель:  Капитонов О.К.

 

 

 

 

 

 

Чебоксары 2013

Содержание:

1.Промежуточный перегрев  пара и его применение.

2.  Надстройка как метод повышения энергетической

эффективности теплосиловых  установок

3. Теплофикация

4. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Промежуточный перегрев пара

 

 Назначение промежуточного перегрева пара.

Промежуточный перегрев пара применяют для следующих целей: а) повышения степени сухости пара на выходе из турбины; б) повышения работоспособности пара и КПД турбины за счет подвода к пару дополнительной теплоты (еслиt¢0ср>t0ср, здесь t0ср, t'0ср – средняя температура подвода теплоты в цикле с промперегревом и без него соответственно); в) повышения начального давления пара p0 сверх сопряженного его значения. Промежуточный перегрев пара позволяет повысить КПД турбоустановки на 7 % , с учетом потерь теплоты – на 4 %. 

Цикл Ренкина с промежуточным перегревом пара изображен на рис. 3.5: 1–а – адиабатное расширение пара в Iступени турбины; а-b – перегрев пара в промежуточном пароперегревателе; в–2 – адиабатное расширение пара во IIступени турбины; 2–3 – конденсация пара в конденсаторе; 3–4 – сжатие воды в конденсатном и питательном насосах; 4–5 – подогрев воды до температуры насыщения в регенеративных подогревателях и водяном экономайзере; 5–6 – превращение воды в пар; 6–1 – перегрев пара в основном пароперегревателе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Надстройка как метод повышения энергетической

эффективности теплосиловых  установок.

 

Одним из мероприятий, позволяющих повысить экономичность существующих электростанций низкого давления, является так называемая надстройка их. При надстройке существующей станции с использованием ее топливоподачи иводоснабжения устанавливаются парогенераторы высокого давления и предвключенные турбины. Пар, отработавший в предвключенной турбине, поступает к существующим турбинам низкого давления. Котлы низкого давления при этом либоне используются совсем, либо используются частично для питания паром турбин низкого давления и в качестве резервных или пиковых для теплоснабжения.

Надстроенная ТЭС (рис. 3.7) аналогична  по технологической схеме двухвальному агрегату высокого давления,  где вместо   части  низкого  давления   используются установленные на  станции турбины.  Тепловая  экономичность надстроенной станции,  как  правило, ниже, чем экономичность новых станций на такие же начальные параметры, вследствие более низкой эффективности старых турбин низкого давления и ряда дополнительных потерь.

Экономия топлива в энергосистеме при надстройке составляет [5]:

                   (3.3)

где       – экономия топлива в системе, кг/год;  

– удельный расход топлива на станции соответственно до надстройки и с надстройкой, кг/квт·ч;           

 – удельный расход топлива на станциях в энергосистеме, кг/квт·ч;

,   – годовая выработка электроэнергии на станции до надстройки и при наличии надстройки, квт·ч/год. 

Основными недостатками надстройки являются:

1) невозможность  использования  котлов  низкого давления.  Демонтаж  их,  перевозка и монтаж на новом месте обычно нерентабельны, так как требуют дополнительных капитальных затрат около 80 % от всей стоимости котлоагрегатов;

2) Значительное  увеличение требующейся удельной  производительности парогенераторов   на   единицу   мощности  предвключенной   турбины,   что   объясняется высоким противодавлением ее (18÷35 кгс/см2).

При выработке единицы электроэнергии на предвключенную турбину расходуется в 2÷4 раза больше пара, чем на конденсационную турбину с такими же начальными параметрами пара (18÷35 кгс/см2).

Следовательно, сооружение надстройки, несмотря на использование турбин низкого давления и значительной части вспомогательного оборудования и устройств станции низкого давления, требует значительных удельных капитальных затрат.

 

                                     3.Теплофикация.

Теплофикация - энергоснабжение тепловых и электрических потребителей на базе комбинированного производства тепла и электроэнергии в одной технологической установке. Переход с раздельного производства энергии на теплофикацию позволяет увеличить коэффициент полезного использования топлива (КПИТ) в 1,5 раза с 55 % до 83 %.

Используемое при теплофикации тепло, как правило, является продуктом отходов производства при выработке электроэнергии или сжигании мусора. Вместо того, чтобы бесполезно отдавать это тепло в окружающую среду, его можно применить для обогрева зданий и целых кварталов города. Чем дальше удалено местонахождение источника от потребителя, тем больше тепла теряется при транспортировании. Поэтому для теплофикации предпочтительнее использовать электростанцию небольшой мощности вблизи районов концентрации населения, чем крупные, но удаленные от мест потребления. Таким образом, преимущество теплофикации состоит в том, что, наряду с экономией производственного пространства, достигается лучшее использование произведенной энергии, и поэтому стоимость такого тепла сравнительно низка.

Так как подобные энергетические установки могут быть одновременно поставщиками как тепла, так и электрического тока, их общий к.п.д. достигает 80%. Например, теплофикационные установки блочного типа обеспечивают теплом многие жилые кварталы городов. Однако в настоящее время лишь незначительная часть действующих мощностей таких энергетических установок используется наилучшим образом.

Когенерация - передовая технология, позволяющая вырабатывать электричество и тепло. Особенно эффективна она при наличии дешевого топлива и минимальной удаленности генератора от потребителя.

Когенерация (теплофикация) - это способ одновременного получения электрической и полезной тепловой энергии от сжигания топлива. Для максимального снижения эксплутационных расходов произведенные виды энергии необходимо использовать полностью.

На сегодняшний день наиболее дешевым видом топлива является природный газ. Его потребление в процессе теплофикации особенно эффективно при соблюдении трех условий:

- надежность и низкая цена  поставки «голубого топлива»  в места переработки;

- дефицит электроэнергии и, соответственно, высокие цены за кВт/час;

- близость потребителя.

Главное преимущество когенератора перед обычными теплоэлектростанциями заключается в том, что он преобразует энергию с большей эффективностью. Система когенерации работает с наименьшими тепловыми потерями. Уменьшаются также производственные расходы.

Когенератор представляет собой эффективную альтернативу тепловым сетям благодаря возможности гибкого изменения параметров теплоносителя в зависимости от требований в любое время года. Он вырабатывает электрическую и тепловую энергию в соотношении 1:1,6.

Когенератор не зависим от финансового состояния дел в энергетических компаниях. Доход (экономия) от реализации энергоносителей покрывает все расходы на теплофикатор. Капитальные вложения в когенератор окупаются быстрее средств, затраченных на подключение к тепловым сетям. Таким образом ,обеспечивается быстрый и устойчивый возврат инвестиций.

Теплофикационные приборы хорошо вписываются в электрическую схему отдельных потребителей и при параллельном подключении в электросети города. Они покрывают недостаток генерирующих мощностей, позволяют избавиться от перегрузок и предоставляют возможность присоединения новых районов.

Устройство теплофикационного прибора.

Когенератор состоит из газового двигателя, генератора, системы отбора тепла и системы управления. Теплоноситель может отбираться из газовыхлопа, масляного холодильника и охлаждающей жидкости двигателя. При этом в среднем на 100 кВт электрической мощности потребитель получает 150–160 кВт тепловой в виде горячей воды (90-129 °С) для отопления и ГВС.

Для выравнивания пиков и провалов тепловых нагрузок необходимо предусмотреть тепловые аккумуляторы.

Системы когенерации электрической мощностью 150-3200 кВт и тепловой – 240-5120 кВт могут устанавливаться в относительно небольших помещениях, причем существующие котлы и водогреи могут использоваться как дополнительные или запасные источники тепла. Так же можно задействовать и местные энергосистемы.

Благодаря теплофикационным приборам успешно решается проблема обеспечения потребителей дешевой электрической и тепловой энергией. Кроме того, независимое электроснабжение влечет за собой ряд преимуществ.

Потребление.

Электричество, получаемое при когенерации, имеет стандартные параметры (трехфазный ток 50 Гц, стандартное напряжение 0,4-10 кВ) и легко реализуется на рынке.

Требования к тепловой энергии отличаются большим разнообразием. Они зависят от вида технологического процесса или графика потребления тепла по суткам и сезонам. Более того, требования потребителя могут не совпадать с имеющимися стандартами.

Вот почему основная задача при проектировании теплофикационных объектов заключается в максимальном согласовании совокупной энергии с требованиями заказчика. Она считается выполненной, если характеристики всего производящего и потребляющего оборудования сети грамотно скоординированы.

Например, газопоршневые машины являются источниками электроэнергии и горячей воды (+90 °С) и иногда пара, низкого (в 1 атм, получаемого из теплообменников двигателя) или высокого давления (получаемого от выхлопной системы). В ряде случаев остаточное тепло используется в низкотемпературных производственных процессах, таких как сушка, дубление, обработка пищевых продуктов, обогрев помещений и нагревание воды в зданиях.

При рассмотрении проекта применения когенератора для нужд производства необходимо изучить работу всех тепловых технологических контуров, поскольку может оказаться возможным непосредственное использование низкопотенциального тепла теплофикатора.

Использование когенераторов в центральной части крупных городов позволяет увеличивать поставки электроэнергии без реконструкции старых перегруженных сетей. При этом значительно улучшается качество энергоносителей.

Автономное функционирование устройства дает возможность поддерживать стабильные теплоэлектрические параметры, такие как напряжение, частота и температура, качество воды.

Потенциальными потребителями энергии могут быть заводы, больницы, объекты жилищной сферы, а также газоперекачивающие, компрессорные станции, котельные и т. д.

Когенерация решит проблему обеспечения населения теплом и электроэнергией без дополнительного строительства мощных высоковольтных линий передач и теплопроводов. Близость когенерационных установок к потребителю позволяет значительно снижать потери при транспортировке энергии и улучшать ее качество, повышая коэффициент использования природного газа.

Используя когенераторы, местные власти могут более гибко выстраивать отношения с генерирующими компаниями-монополистами. В некоторых регионах стоимость подключения нового абонента сопоставима с ценой теплофикатора с одинаковыми энергетическими параметрами. Капитальные затраты на приобретение устройства возмещаются в течение трех-четырех лет за счет низкой себестоимости энергии, а расходы на подсоединение к сетям теряются при передаче вновь построенных станций на баланс энергетиков.

По сравнению с обеспечением от централизованных сетей, энергоснабжение от теплофикационных приборов снижает ежегодные траты примерно на 100 долл. за каждый кВт номинальной электрической мощности в случае, когда он работает в базовом режиме генерации энергии (при 100 % нагрузки круглый год). Такое возможно, если когенератор питает нагрузку в непрерывном цикле функционирования и если он действует параллельно с сетью.

Последнее решение выгодно также генерирующим компаниям, поскольку они приобретают дополнительные мощности без финансовых вложений. Более того, энергетики имеют возможность купить дешевую электроэнергию для последующей перепродажи третьим лицам.

При традиционном производстве электроэнергии масштабные потери энергии (до 65 %) происходят в паротурбинных генераторах, где в качестве топлива используются уголь, мазут, газ, ядерные компоненты и т. д. Энергия теряется при охлаждении в градирне. КПД газотурбинной установки редко превышает 38-40 %. Применение теплофикационных систем способно утилизировать избытки тепла и направлять их на нужды потребителя.

К методам теплофикации можно отнести использование газотурбинных установок с котлами-утилизаторами или когенераторов на базе первичного газового (дизельного) двигателя внутреннего сгорания с электрогенератором на валу, где применяются комплексные устройства переработки оставшейся от первичного цикла тепловой энергии. Таким образом, обеспечивается автономность производства электричества, снижающая его цену. На 1000 кВт в среднем можно получить 150-160 кВт тепловой мощности в виде горячей воды для нужд отопления и горячего водоснабжения.

При всех преимуществах данной технологии к выбору систем теплофикации следует подходить серьезно. Необходимо учитывать доступность и цену топлива, местные климатические условия и потребность в тепле. Важно убедиться в надежности и качестве имеющегося в арсенале оборудования. Потребуется предварительный тщательный технико-экономический анализ, по результатам которого можно принимать решения по инвестициям, выбору методологий установки и типов оборудования. Следует учитывать условия взаимодействия с внешними инженерными сетями, в первую очередь - электрическими.