Термоцентрали теорија PDF

**Термоцентрали теорија** **Типови на термоенергетски објекти** ТЕЦ се постројки во кои топлинската енергија по одредени трансформации се претвора во електрична енергија. Класификацијата на ТЕЦ може да се изврши на неколку начини и тоа на: конвенционални (кондензациони и нуклеарни) и неконвенциалн...

**Термоцентрали теорија** **Типови на термоенергетски објекти** ТЕЦ се постројки во кои топлинската енергија по одредени трансформации се претвора во електрична енергија. Класификацијата на ТЕЦ може да се изврши на неколку начини и тоа на: конвенционални (кондензациони и нуклеарни) и неконвенциални или алтернативни (геотермални, соларни и сл.). Другата поделба е според: видот на погонската машина, типот на горивото, начинот на користење на пареата, ладењето на кондензаторот и др. Поделба на ТЕЦ според погонската машина: 1. Парни ТЕЦ -- парна турбина со водена пареа како работен флуид; 2. Гасни ТЕЦ -- гасни турбини со гас како работен флуид; 3. ТЕЦ со комбиниран циклус -- гасна и парна турбина -- когенерација; 4. ТЕЦ со дизел мотор како погонска машина, а работниот флуид се добива од течно гориво (нафта). 1. цврсто, течно, гасовито и нуклеарно гориво во парните ТЕЦ; 2. гасовито гориво во гасните ТЕЦ; 3. течно гориво во дизел ТЕЦ. 1. кондензациони -- произведуваат само електрична енергија; 2. топлани -- комбинирано производство на електрична и топлинска енергија и освен електрична енергија се произведува и пареа што се употребува за технолошки процеси и за греење. 1. ТЕЦ со проточно ладење -- по искористувањето водата се враќа во изворот на ладење кој има проток 3-4 пати поголем од потребниот за ладење; 2. ТЕЦ со повратно ладење -- повеќекратно искористување на истото количество на вода каде што изворот е со мал проток или се наоѓа подалеку од централата и тука се применуваат ладилни кули. **Компоненти на термоенергетски објекти** Основни компоненти на термоенергетски објекти се: парен котел, напојна пумпа, кондензаторска пумба, кондензатор, турбина, генератор, цевководи, трансформатор. **Кондензациони ЕЦ** Кондензациони ЕЦ се сложени електроенергетски објекти кои служат за производство на електрична енергија. Кај нив се вршат 3 конверзии на енергија. Најпрво енергијата на фосилните горива (јаглен, сува нафта, земен гас) се трансформира во топлинска енергија, а потоа топлинската во механичка. На крајот механичката енергија во електричните генератори се претвора во електрична енергија. (хемиска ен. на гориво -\> согорување -\> топлинска ен. -\> механичка ен. -\> електрична ен.) Основни елементи на концензациона ЕЦ се: парен котел, парна турбина, електричен генератор, енергетски трансформатор, кондензатор, кондензатна пумпа, напојна пумпа, циркулациона пумпа, ладилна кула, вентилатори за инјектирање воздух во ложиштето на парниот котел, вентилатори за потиснување на гасовите на согорување низ димен оџак, електричен филтер, млинови за мелење на јаглен и бункер за гориво. **Процес на трансофрмацијата на енергија во ТЕЦ (склад -- парен котел -- парна турбина -- генератор)** Јагленот од складот се носи до дробилката за јаглен, а потоа иситнетиот јаглен се префрла во бункерот за гориво. Од бункерот, преку цевки, се носи до млинот за мелење на јаглен. Така иситнетиот јаглед се суши со топол воздух и се претвора во јаглена прашина, па со млински вентилатори за инјектирање на воздух во ложиштето на парниот котел се носи во бункер од каде се носи до ложиштето на котелот. Парата од котелот преку параводи се носи до парната турбина каде што адијабатски експандира. Во турбината топлинската енергија на пареата ја предава својата енергија на лопатките на турбината и се превора во механичка работа на осовината на турбината која задвижува турбогенератор (синхрон генератор). Во СГ се произведува електрична енергија која преку ВН трансформатор се предава на преносна мрежа. **Енергетски парогенератори** Енергетски парогенератори се сложени постројки кои служат за производство на водена пареа со одредени параметри. Номинални параметри на парен котел се: температура, притисок, степен на сувост и тип на гориво. Основни делови на парен котел се: 1. Ложиште кое е во форма на призма со одреден волумен и во него се инјектира горивото и се врши негово согорување, а непосредно по ложиштето се поставуваат гасоводи: хоризонтален и вертикален; 2. Основна грејна површина т.е. испарувач или местото каде што се генерира пареата, сместена во ложиштето непоредно до ѕидот и се костои од вертикални цевки кои завршуваат со колектри; 3. Цилиндер кој што е систем од цевки во кои се инјектира напојната вода, пред таа да започне да се движи низ грејната површина на испарување, каде што насоката на движење на водата е од цилиндерот до долните колектрои на екраните низ цевки поставени на надворешната страна на котелот а потоа се враќа назад по внатрешните цевки, а пареата добиена на излезот од цилиндерот е заситена пареа; 4. Изменувачи на топлина: прегревач на пареа кој служи за прегревање на заситената пареа од испарителната грејна површина, економајзер или загревач на напојната вода пред таа да влезе во цилиндерот и загревач на воздух кој што е последната грејна површина на патот на излезните гасови; 5. Дополнителни грејни површини во зони со релативно ниски температури. Видови на парен котел: со природна циркулација, со повеќекратна принудна циркулација и протечни. Кај котлите со природна циркулације, уште наречени барабански котли, водата од напојната пумпа минува низ економајзерот и се инјектира во цилиндерот. Тука започнува нејзиното движење низ испарувачката контура (контура за природна циркулација) која се состои од надолни цевки (незагревани), долен колектор и нагорни цевки (загревани). Движењето на водата се реализира под дејство на притисокот кој е резултат на разликата на тежината на водениот столб во надолните и нагорните цевки. Пароводната смеса која излегуба од нагорните цевки, во цилиндерот се разделува ва пареа и на вода и понатаму парниот дел се прегрева во прегревачот на пареа, а водениот дел се враќа во надолните цевки и процесот се повторува. Кратноста на циркулацијата е к=5-20. Кај котлите со повеќектратна принудна циркулација движењето на водата и пароводната смеса во циркулационата контура се врши со помош на циркулационата пумпа. Кратноста на цирклуацијата изнесува к=4-10. Недостаток е зголемената потрошувачка на енергија за сопствени потреби поради сложената конструкција на циркулационата пумпа. Кај протечните котли основната карактеристика е дека водата во циркулационата контура испарува целостно т.е. к=1. Кај овие котли ги нема големите и тешки цилиндри. Со помош на напојната пумпа водата се инјектира во економајзерот. Непосредно после економајзерот се поставени радијациони загревни површини во ложиштето во кои што водата се загрева до температура на вриење и речиси целосно испарува. Тоа е т.н. долен радијационен дел на чиј излез останува уште 10-20% вода во која има и растворено сол. Испарување на водата а воедно и извесно прегревање на водената пареа настанува во преодната зона. Тука во ѕидовите на цевките се таложи сол која се остранува со периодично миење. Понатаму пареата се прегрева во горен радијационен дел што го сочинуваат прегревач на пареа и конвективен прегревач. Проточните котли се применуваат кај ТЕЦ со наткритични притисоци. **Парни турбини** Парни турбини претставуваат термички мотори кои се користат за движење на Г во ТЕЦ. Тие работат со константен број на вртежи на оската на Т, имаат можност за изедначување на бројот на вртежи на оската на Т со бројот на вртежи на оската на Г, можност за концентрирање на големи единечни моќности во еден агрегат и промена на моќноста во широк дијапазон. Во парните турбини се реализира енергетска трансформација во две етапи: внатрешната енергија на пареата се трансформира во кинетичка енергија на статорот на Т и кинетичката енергија на пареата се трансформира во механичка енергија во роторот на Т. Најнапред парниот тек се шири, па според тоа се забрзува во неподвижен млазник или група млазници т.н. млазна решетка. На тој начин потенцијалната (топлинската) енергија на текот се намалува а се зголемува кинетичката енергија По напуштањето на млазните решетки, парниот тек влегува во канали, формирани од работни лопатки кои формираат т.н. работна решетка. Лопаткте се прицврстени на диск кој е прицврстен на вртливата оска. Во работната решетка се реализира втората етапа од трансформирањето, кинетичката енергија на парниот тек се трансформира во механичка енергија на оската на турбината. Според принципот на работа турбините се делат на активни и реактивни. Кај активниот принцип на дејство, трансформацијата на потенцијалната енергија во кинетичка се одвива само во млазната решетка и таквите турбински степени (млазна решетка заедно со работна решетка) се нарекуваат активни. Кога таа трансформација се одвива и во млазната и во работната решетка, принципот на работа како и турбинскиот степен се нарекува реактивен. Според енергетската намена турбините се делат на кондензациони и топлификациони. Кондензаионите инсталации на парните турбини служат за ладење и за кондензирање на пареата што излегува од турбината. Нејзини основни елементи се: кондензатор, парноструен исфрлувач на воздух, кондензациона пумпа, ладилна кула и циркулациона пумпа. Прегреаната пареа од котелот со посебни уреди (млазници) се забрзува, насочува и доведува во парната турбина. Во турбината пареата експандира до притисок на кондензација и ја предава енергијата на лопатките на турбината. Лопатките ја задвижуваат и ја придвижуваат оската на турбината т.е. вршат трансформација на топлинската енергија на пареата во механичка енергија на оската на роторот на турбината. **Помошни постројки или уреди надвор од парниот котел** 1. Постројки или уреди за довод на гориво до парниот котел -- претставуваат сложени комплеки составени од технолошки поврзани постројки, машини и механизми за подготовка и за довод на горивото до електричната централа (прифаќање на горивото од доставувачот, контрола на квалитет и квантитет, растоварање, навремено инјектирање во бункерите на котлите (јаглен) или млазниците (мазут), остранување на метални и неметални предмети, складирање). 2. Постројки или уреди за снабдување со вода -- претставуваат неопходност за сигурно и непрекинато работење на ТЕЦ и користат вода од природните извори во непосредна близина, која што се филтрира и хлорира (техничка вода). Системот за снабдување може да биде протечен или повратен. Протечен систем е тогаш кога водата се зема од природен извор и по искористувањето повторно се враќа во изворот, а повратен е кога се користи истото количество на вода повеќекратно, а притоа се надополнуваат само загубите поради испарување и филтрирање. 3. Постројки или уреди за снабдување со воздух 4. Постројки или уреди за одвод и чистење на димните гасови -- димни оџаци за исфрлање на штетните материи во атмосферата и отпрашувачи на гасовите на согорување (механичко отпрашување со помош на циклонски отпрашувачи и електрично отпрашување со помош на филтри). 5. Постројки или уреди за одвод на пепел -- сложени комплекси составени од специјална опрема и инсталации чија намена е да овозможат одделување на згурата и пепелот и да ги транспортираат на значителни растојанија од локацијата на ТЕЦ 6. Постројки или уреди за инструментација, регулација и автоматика. **Турбогенератор** Генераторите што се употребуваат кај ТЕЦ се трифазни синхрони генератори. Тие се градат во хоризонтална изведба и заедно со турбината го сочинуваат турбоагрегатот поставен во главната погонска зграда. Најчесто се градат со 2 пола и брзина на вртење 3000 вртежи во минута. Номинални параметри на турбогенераторот се: номинална моќност, номинален напон, фреквенција, номинална струја, фактор на моќност, номинална брзина на вртење, број на парови полови. **Термички коефициент на полезно дејство** Термичкиот коефициент на полезно дејство зависи од притисокот на свежа пареа и од притисокот на крајот на процесот. Процесите со влажна пареа имаат низок кпд поради малата разлика во притисоците. Подобрување на коефициентот на полезно дејство се прави со: зголемување на почетната температура на водата, помали крајни параметри на пареата, меѓупрегревање, регенеративно загревање, зголемување на притисокот на котелот, зголемување на температурата на пареата, намалување на притисокот на кондензаторот. **Термодинамички карактеристики** Со вриење и испарување секоја течност се претвора во пареа. Испарувањето претставува процес на формирање пареа од слободната површина на течноста при произволни температура и притисок. При испарување, температурата на течноста се намалува бидејќи молекулите излегуваат од неа со релативно големи брзини, а како последица на тоа средната брзина на останатите молекули се намалува. При точно утврдена температура, која зависи од карактеристиките на течноста и нејзинот притисок, започнува формирање на пареа од целата маса и во течноста се формираат меурчиња. Оваа појава се нарекува вриење. Процес на кондензација е претворање на пареата во течност и се одвива при постојана температура, ако притоа и притисокот е непроменет. Течноста што се добива при кондензација се нарекува кондензат. При испарување на течноста во ограничен простор, присутен е и процесот на кондензација бидејќи молекулите кои се движат во котелот се судираат со површината на течноста и остануваат во неа. Ако брзината на испарување е еднаква на брзината на кондензација, тогаш настапува динамичка рамнотежа. Пареата при динамичка рамнотежа има максимална густина и се нарекува заситена пареа, која се карактеризира со тепмература и притисок на заситување. Пареа се формира се додека не испари и последната капка од течноста. Тогаш добиваме сува заситена пареа. Пареата добиена при нецелосно испарена течност се нарекува влажна пареа. Пареата се нарекува прегреана кога при исти притисок, нејзината температура е повисока од температурата на заситување. Специфичниот волумен на прегреана пареа е поголем од тој на заситената, а густината е помала. Количеството сува пареа што се содржи во 1 кг влажна пареа се нарекува степен на сувост х=1. Процесот на формирање на пареа претставува изобарен процес. **Кружни процеси со пареа како работен медиум** Трансформацијата на топлинска во механичка енергија се врши со посредник при трансформацијата, најчесто гас или пареа. Термодинамичките процеси се делат на отворени (параметрите на состојба на работниот медиум на почеток и на крај на процесот се со различни вредности) и затворени или кружни (параметрите на состојбата на работниот медиум на почетокот и на крајот на процесот се со исти вредности). За периодична трансформација на топлинска во механичка енергија во ТЕЦ се користат кружни процеси. Во турбините на ТЕЦ се реализира само дел од кружниот процес, а за останатиот дел потребни се кондензатор, напојна пумпа и котел. Кај Карнотов кружен процес се разгледува подрачјето меѓу долната и горната гранична крива. Овде може да се реализира кружен процес меѓу константни притисоци. За време на испарување секоја изобара одговара на точно определена изотерма. Процесот помеѓу константни притисоци се одвива кај реални ТЕЦ.