1.SADRAJ

1. SADRAJ 1

2. UVOD 2

3. Princip rada 3

4. Podjela termoelektrana i njihova rekonstrukcija 3

5. Parne elektrane 6

6. NAINI POVEANJA TOPLINSKE ISKORISTIVOSTI C-R PARNOGA KRUNOG PROCESA 7

6.1 Poveanjem tlaka ulazne pare u turbinu 8

6.2 Poveanje temperature ulazne pare u turbinu 9

6.3 Snienje temperature / tlaka kondenzacije pare 9

6.4 Naknadno pregrijavanje ( meu-pregrijavanje) pare 10

6.5 Regenerativno zagrijavanja napojne vode 11

7. Zagrija vode 12

8. ZAKLJUAK 13

9. LITERATURA 14

2. UVOD

Turbomaine su energetske maine koje imaju rotaciono radno kolo u ijem radnom prostoru se vri transformacija jednog oblika energije u drugi. Ako se u lopatinom radnom kolu strujna energija radnog fluida (pare), transformie u mehaniku energiju radnog kola, tj. ako se obrtanje radnog kola ostvaruje na raun strujne energije pare, onda takve turbomaine zovemo parne turbine. S obzirom da se mehanika energija dobivena u turbinama (obrtanje radnog kola), koristi za pokretanje drugih maina, tj. vrenje rada, hidrauline turbine se zovu jo i hidraulini motori. Parne turbine se najee koriste za pogon generatora u termoelektranama, a u posljednje vrijeme sa pojavom energetske krize sve vie dobijaju na znaaju.U parnoj turbini proces zapoinje dovoenjem vode u pumpu, koja je sabija i die njen pritisak na eljeniu vrijednost. Zatim se dovodi toplota tako da voda u cijevima postrojenja poinje da kljua, i najzad potpuno isparava, ime se dobija suhozasiena para. Ako se nakon toga para jo zagrijava, kae se da turbina radi sa pregrijanom parom. Para se zatim uvodi u turbinu i tu predaje dio svoje energije rotoru turbine, pri emu joj pada pritisak i iri se. Nain na koji ona predaje energiju rotoru e biti objanjen kasnije, ali za sad je dovoljno dati primjer vezan za klipne motore: sa jedne strane cilindra imamo zatvoren, zagrijan gas pod visokim pritiskom (produkti sagorevanja), dok je sa druge strane klipa normalan, atmosferski pritisak. Gas pod visokim pritiskom gura klip pri emu se poveava zapremina u kojoj je on zarobljen, i time se gas iri i hladi. Klip je povezan sa klipnjaom, ova opet sa koljenastim vratilom..i tako sve do tokova, ije okretanje stavlja vozilo u pokret. Znai u ovom sluaju gas ucilindru, preko klipa motora daje koristan rad koji se suprotstavlja otporu kretanja vozila

3. Princip rada

Ve je napomenuto da se para u turbini preraduje u jednom ili vie koraka i pri tome se u svakom koraku iskoristi jedan dio njene energije.Ovo se obavlja u stupnjevima turbine.

Stupanj turbine ine nepokretna reetka pretkola, privrena za kuite i pokretna reetka radnog kola, spojena sa vratilom. Pod reetkom se podrazumjeva vei broj identinih aero profila postavljenih na istom meusobnom odstojanju. Kod turbomaina se misli na krune reetke, gdje su lopatice (aero profilna tjela) postavljene osno simetrino. Lopatice radnog kola zajedno sa vratilom ine rotor koji se oslanja na leita.

Para pod visokim pritiskom nailazi prvo na ne pokretne lopatice pretkola. One skreu struju pare i usmeravaju je pod odreenim uglom.

Pri tome se kanali izmeu lopatica suavaju i time se vri ubrzavanje struje. Tako je para skrenuta i primjetno ubrzana.

Ukupna energija pare ostaje ista, ali se njena kinetika energija poveala na raun energije usljed pritiska i temperature. Tako je para sada rairena, na niem pritisku i temperaturi nego prije poetka procesa.

Ovako ubrzana para sada struji preko pokretnih lopatica radnog kola koje je samo skreu. Ova promjena smjera strujanja pare dovodi do stvaranja sile koja gura lopatice suprotno od pravca promjene brzine pare, a poto se one mogu slobodno okretati sa vratilom, to uzrokuje obrtanje rotora. Para sada izlazi sa istim pritiskom i temperaturom kao i prije radnog kola, ali sa smanjenom brzinom, to znai da je jedan dio energije predat rotoru kao mehaniki rad. Zatim para odlazi u naredni stupanj gdje se proces odvija iz poetka, i tako sve do posljednjeg stupnja i ulaska u kondenzator.

4. Podjela termoelektrana i njihova rekonstrukcija

Termoelektranama se nazivaju postrojenja u kojima se toplina pretvara u mehanicku energiju, a ova u elektricnu, bez obzira na to da li se koristi toplina dobivena izgaranjem fosilnih i drugih goriva, toplina geotermickih izvora ili toplina dobivena nuklearnom fisijom. Termoelektrane mogu se podijeliti:

- prema vrsti pogonskih strojeva,

- prema nacinu koritenja pare,

- prema upotrijebljenom gorivu i

- prema nacinu hladenja kondenzatora .

-Prema vrsti upotrijebljenih strojeva, razlikujemo:

1. Parne termoelektrane u kojima gorivo izgara u parnim kotlovima, a pogonski je stroj parna turbina

2. Termoelektrane s plinskim turbinama u kojima je pogonski stroj plinska turbina

3. Dizelske termoelektrane s dizelskim motorom kao pogonskim strojem

4. Nuklearne termoelektrane u kojima nuklearni reaktor (s izmjenjivacem topline ili bez njega preuzima ulogu parnog kotla, a pogonski je stroj takoder parna turbina

5. Geotermike termoelektrane u njima se para iz zemlje neposredno ili posredno(preko izmjenjivaca topline) upotrebljava za pogon parne turbine.

-Prema nainu koritenja pare, termoelektrane u kojima se kao pogonski stroj upotrebljavaju parne turbine, moemo podijeliti na:

1. Kondenzacijske termoelektrane za proizvodnju samo elektrine energije

2. Toplane i industrijske termoelektrane za kombiniranu proizvodnju elektricne energije i pare koja se upotrebljava za tehnoloke procese i grijanje (kombinirana proizvodnja el.energije i pare moe se ostvariti i s plinskim turbinama) .

to se vrste goriva tie:

- u parnim TE mogu se koristiti cvrsta, tekuca i plinovita goriva,

- u TE s plinskim turbinama tekuca i plinovita,

- u dizelskim TE samo tekuca goriva.

S obzirom na hlaenje (u kondenzatoru parne turbine, u hladionicima postrojenja s plinskim turbinama i dizelskim motorima) razlikuju se:

- TE s protocnim hladenjem i

- TE s povratnim hladenjem.

Svi glavni dijelovi parne termoelektrane smjeteni su u glavnoj pogonskoj zgradi:

1. Bunkeri ugljena,

2. Kotlovi,turboagregati .

3. Priprema vode (zagrijaci, isparivaci, otplinjaci rezervoari pojne vode) i pumpe za napajanje,

4. Rasklopno postrojenje vlastitog potroka i

5. Toplinska i elektricna komanda .

U neposrednoj blizini glavne pogonske zgrade , smjeteni su :

1. Uredaji za transport goriva i pepela i

2. Deponij pepela.

Nain istovara i transporta, te izvedba uredaja ovisni su:

- o vrsti goriva,

- o nacinu dopreme goriva i

- o svojstvima goriva.

U postrojenja termoelektrane spadaju i :

- postrojenja za dobavu vode ( pumpne stanice ), te

- dovod i odvod vode.

Rasklopno postrojenje moe se smjestiti:

1. U glavnu pogonsku zgradu ako se radi o TE manje snage iz koje se energija moe razvesti vodovima napona do 35 kV,

2. Na otvorenom, obicno tik uz glavnu pogonsku zgradu ako je za prijenos potreban napon110 kV ili vii.

Uz glavnu pogonsku zgradu postoje takoder:

- radionice za odravanje i sitnije popravke,

- upravna zgrada.

U parnoj termoelektrani ista se voda isparava u kotlu, nakon ekspanzije u turbini kondenzira u kondenzatoru i vraca u kotao gdje se ponovo ispari voda, dakle , prolazi kroz zatvoreni proces. Proces se moe smatrati zatvorenim i kada se kondenzirana voda ne vraca u kotao, ili se ne vraca sva, jer se izgubljena voda ohladuje na temperaturu okoline, a tu istu temperaturu ima i voda kojom se nadoknaduje gubitak .

Slika 1 . Termoelektrana na ugalj

Slika 2. Kondenzaciona termoelektrana

5. Parne elektrane

Parne elektrane su termoenergetska postrojenja za proizvodnju elektrine energije, u ijim se krunim procesima, kao radni fluid, koristi para s odreenim pogonskim parametrima (tlak, temperatura)

Kruni proces po kojemu se odvija pretvorba toplinske energije u mehaniku (elektrinu) naziva se Clausius Rankineov koji se u svome teoretskom obliku, ako se zanemare nepovratni gubici, odvija izmeu dvije izobare i dvije izentrope.

Parnu elektranu ine sljedei osnovni dijelovi:

- generator pare u kojemu se proizvodi para potrebnih radnih parametara (tlaka i temperature);

- parni turbogenerator u kojemu se ekspanzijom pare vri pretvorba toplinske energije pare u mehaniki rad, odnosno u elektrinu energiju;

- kondenzator u kojemu se para vraa u tekue stanje; - napojna pumpa pomou koje se voda tlai te podie na stanje (tlak) s kojim ulazi u generator pare.

Slika 2. Principijelna shema parne elektrane

6. Naini poveanja toplinske iskoristivosti C-R parnog krunog procesa

Poveanje toplinske iskoristivosti C-R (Clausius-Rankineovog) krunoga procesa moe se postii na sljedee naine:

1) Poveanjem tlaka ulazne pare u turbinu,

2) Poveanjem temperature ulazne pare u turbinu,

3) Snienjem temperature kondezacije pare,

4) Naknadnim pregrijavanjem (meu-pregrijavanjem) pare,

5) Regenerativnim predgrijavanjem napojne vode.

Slika 3 . Clausius-Rankine-ov kruni proces

6.1 Poveanjem tlaka ulazne pare u turbinu

Poveanje tlaka ulazne (svjee) pare u turbinu djeluje na povienje temperature isparivanja, s time na povienje srednje temperature dijela procesa na kojemu se dovodi toplina, to openito djeluje na povienje toplinske iskoristivosti krunoga procesa.

Poveanjem tlaka ulazne pare u turbinu, pri istoj temperaturi, istodobno se djeluje na:

povienje srednje temperature dijela procesa na kojemu se dovodi toplina,

poveanje toplinske iskoristivosti krunoga procesa,

poveanje toplinskoga pada u turbini,

smanjenje specifine potronje pare po jedinici proizvedene mehanike energije,

poveanje vlanosti izlazne pare iz turbine, to uzrokuje poveani utjecaj erozije u njenim izlaznim stupnjevima te smanjenje unutranje iskoristivosti turbine.

6.2 Poveanje temperature ulazne pare u turbinu

Poveanjem temperature ulazne (svjee) pare u turbinu povisuje se srednja temperatura dijela procesa na kojemu se dovodi toplina to, uz nepromijenjene ostale parametre, utjee na povienje toplinske iskoristivosti krunoga procesa.

Poveanjem temperature ulazne pare u turbinu, pri nepromijenjenim ostalim parametrima, djeluje se na:

povienje srednje temperature dijela procesa na kojemu se dovodi toplina,

poveanje toplinske iskoristivosti krunoga procesa,

poveanje toplinskoga pada u turbini,

smanjenje specifine potronje pare po jedinici proizvedene mehanike energije,

smanjenje vlanosti pare u izlaznim stupnjevima turbine.

6.3 Snienje temperature / tlaka kondenzacije pare

Snienjem temperature / tlaka kondenzacije pare smanjuje se koliina topline koja se odvodi u okolinu iz krunoga procesa ime se, uz nepromijenjene ostale parametre, poveava njegova toplinska iskoristivost.

Snienjem tlaka (poveanje vakuuma), a s time i temperature u kondenzatoru, uz nepromijenjene ostale pogonske parametre, djeluje se na:

poveanje toplinske iskoristivosti krunoga procesa,

poveanje toplinskoga pada u turbini,

smanjenje specifinoga utroka pare,

poveanje vlanosti izlazne pare.

Tlak u kondenzatoru prvenstveno ovisi o stanju okoline (donji spremnik topline), odnosno o temperaturi vode za hlaenje. Uobiajeno se kree od 0,025 do 0,05 bar.

Daljnje snienje tlaka ogranieno je zbog:

poveanja specifinoga volumena pare,

poveanja duine lopatica u izlaznome dijelu turbine,

poveanja dimenzija kondenzatora,

minimalne razlike temperature rashladne vode i kondenzata za izmjenu topline uz tehno-ekonomski prihvatljive dimenzije kondenzatora (kree se 5 do 15 0 C).

Pogoranje pogonskih uvjeta kondenzatora moe biti uzrokovano:

porastom temperature okoline, a s time i rashladne vode,

smanjenjem protoka rashladne vode,

prljanjem izmjenjivakih povrina kondenzatora,

kvarom ureaja za odravanje vakuuma u kondenzatoru (neispravan rad ejektora, proputanje brtvenih spojeva i prodor okolnoga zraka u kondenzator ) .

6.4 Naknadno pregrijavanje ( meu-pregrijavanje) pare

Naknadnim pregrijavanjem (meu-pregrijavanjem) pare povisuje se srednja temperatura dijela procesa na kojemu se dovodi toplina, ime se povisuje njegova toplinska iskoristivost.

Naknadnim pregrijavanjem (meu-pregrijavanjem ) pare postie se:

Poveanje toplinske iskoristivosti kruna procesa,

Smanjenje vlanosti pare u izlaznom dijelu turbine,

Smanjenje erozijskoga oteenja izlaznih stupnjeva turbine.

Meu-pregrijavanje pare obino se izvodi kod energetskih sustava s radnim tlakom veim od 80 bar.

Meu-pregrijavanje se najee izvodi s jednim meupregrijaem, a rjee s dva meu-pregrijaa (zbog konstrukcijskih i pogonskih problema).

Poveanje toplinske iskoristivosti C-R procesa s jednim meupregrijanjem pare iznosi 4 - 5 %.

Ostali efekti ugradnje meu-pregrijaa:

Poveanje investicijskih trokova,

Poveanje otpora strujanja pare, to umanjuje efekte poveanja toplinske iskoristivost,

Mogui pogonski problemi kod kretanja i zaustavljanja pogona, ako se pri tome ne osigura zadovoljavajue hlaenje cijevi meu-pregrijaa.

Naime, kod pokretanja i zaustavljanja pogona moe nastati problem nedovoljna hlaenja cijevi meu-pregrijaa zbog premaloga protoka pare kroz cijevi u takvim prijelaznim fazama pogona.

6.5 Regenerativno zagrijavanja napojne vode

Regenerativno zagrijavanje napojne vode naziva se predgrijavanje vode prije ulaza u generator pare pomou pare koja se oduzima iz turbine na jednom ili vie stupnjeva.

Regenerativnim zagrijavanjem postie se:

Povienje toplinske iskoristivosti krunoga parnog procesa zbog povienja srednje temperature dijela procesa na kojemu se dovodi toplina,

Snienje topline koja se iz kondenzatora odvodi u okolinu, budui se smanjuje protok pare kroz kondenzator za koliinu koja se iz turbine oduzima za regenerativno zagrijavanje,

Smanjuje se potrebna koliina rashladne vode za hlaenje kondenzatora manji utroak energije za pogon pumpi rashladne vode.

Regenerativno zagrijavanje obino se odvija u vie stupnjeva, ali ne vie od deset, jer se daljnjim poveanjem broja regenerativnih zagrijaa ne postiu efekti koji opravdavaju njihovu ugradnju zbog rasta investicijskih trokova, otpora strujanja kroz izmjenjivae, sloenosti postrojenja.

Regenerativno zagrijavanje napojne vode najee se izvodi s indirektnom izmjenom topline i kaskadnim odvodom kondenzata. Jedan od izmjenjivaa topline izvodi se sa direktnim mijeanjem, a u tom sluaju on ima i funkciju otplinjivaa (degazatora).

Legenda:

GP generator pare NTZ niskotlani zagrija

VT visokotlana turbina ONV otplinjiva napojne vode

NT niskotlana turbina NP napojna pumpa

K kondenzator VTZ visokotlani zagrija

KP kondenzatna pumpa

7. Zagrija vode

Zagrija vodeiliekonomajzerje ustvariizmjenjiva toplinekoji se koristi kodgeneratora pare, a spada u naknadne ogrjevne povrine generatora pare, u kojima se senapojna vodaprije ulaza uparni bubanj(ili vodni bubanj kod dvodomnih ili trodomnih kotlova) zagrijava, a katkad i djelomice isparava

Vodase grije obino dotemperaturekoja je od 20 do 50Cnia od temperature isparavanja (vrelite). Ako u zagrijau vode dolazi i do djelominogisparavanjavode, tada se on naziva predispariva .

Zagrijai vode se sastoje odcijevikoje ine njihove ogrjevne povrine i sabirnih (razdjelnih) komora koje mogu biti okruglogilipravokutnogpoprenog presjeka.

Za nietlakove(do 30bara) ogrjevne povrine esto ine rebrastelijevanecijevi, da bi se poveala uinkovita povrinaprijelaza toplinena stranidimnog plina, gdje je on znatno manji u odnosu na unutarnju (vodnu) stranu.

Za vie radne tlakove i novije izvedbe zagrijai vode ee se rade odelinihcijevnih snopova, na koje se katkad posebno navlae rebra radi poveanja ogrjevne povrine. Cijevi su u cijevnom snopu noene i meusobno ukruene cijevnim ploama, lamelama ili trakastim obujmicama.

Gornja komora zagrijaa vode mora imati prikljuak za odzraivanje pri punjenju, odnosno pokretanju generatora pare, a na donjoj komori treba da bude predvien prikljuak za isputanje vode radi pranjenja. Prostor u kojem su smjetene komore i cijevi jetoplinski izolirani opremljen poklopcima koji se lako mogu skinuti radi pristupa pri popravku ili pregledu. Zagrijaki snop cijevi je obino podijeljen u tri dijela, a na odreenim razmacima smjeteni su otvori s poklopcima za ulaz ovjeka (odravanje) i prikljuci zapropuhivanje ae. Komore imaju na jednoj strani vrst oslonac, dok je on na drugoj strani klizni radi osiguranjatoplinskog istezanja(dilatacije).

Slika . Princip zagrijavanja vode

8. ZAKLJUAK

Karakteristino svojstvo koje razlikuje kondenzacijske toplifikacijske turbine od isto kondenzacijskih turbina je djelimino ili potpuno iskoritenje topline pare koja je obavila korisni mehaniki rad u turbini.

Ovisno o tome radi li toplifikacijska turbina s ukljuenim toplifikacijskim oduzimanjima i iskoritava li se toplina pare u kondenzatoru ili ne,izvrena je podjela reima rada toplifikacijskih turbina na kondenzacijski reim rada i toplifikacijski reim rada.

Bitno svojstvo toplifikacijskih turbina je mogunost prelaska sjednog reima rada na drugi i obrnuto, bez zaustavljanja turboagregata. U osnovnom termoelektrane se mogu podijeliti u isto kondenzacijske koje su namijenjene samo za proizvodnju elektrine energije i toplifikacijske koje opskrbljuju potroae elektrinom energijom ali istovremenom i toplinom. Svakako da su toplifikacijske termoelektrane uinkovitije od isto kondenzacijskih: mogu postii termodinamiku iskoristivost i do 85% spram 30 40%. Glavni pokazatelj ekonominosti rada elektrane je specifina potronja topline koja je za toplifikacijske turbine 2 do 2,5puta manja od kondenzacijskih.

Vrlo je vano da postrojenje radi na nominalnim reimima, jer smanjivanje optereenja nuno dovodi do porasta specifine potronje topline odnosno do smanjenja termodinamike iskoristivosti elektrane.

Rezultati pokazuju da se tehno ekeonomski pokazatelji kombinovane proizvodnje elektrine i toplotne energije bitno mijenjaju sa promjenom reima rad, pokazatelj specifine potronje toplote za proizvodnju elektrine energije poraste za 17,5% usluaju promjene reima sa 100% na 40% elektrinog optereenja.

Tehno ekonomski pokazatelji rada, za reime kombinovane proizvodnje elektrinei toplotne enrgije, prvenstveno zavise od protoka pare kroz cilindar niskog pritiska.Tehno ekonomski pokazatelji proizvodnje elektrine i toplotne energije se bitni mijenjaju sa promjenom reima rada, potrebno je izbjegavati reime sa kritino niskim protokom pare kroz cilindar niskog pritiska turbine.

Rezultati istraivanja pokazanih u radu dokazuju da rad CNP ima dominantan uticaj na termo ekonomske pokazatelje rada postrojenja, posebno u reimima kombinovane proizvodnje toplotne i elektrine energije pri niskim protocima pare kroz CNP, te da cijena bitno zavisi od reima rada CNP, to kod formiranja stvarne cijene toplotne energije mora uzeti u obzir.

9. LITERATURA

1. " Kotlovi" Graevinskaknjiga,BEOGRAD1989.god.

2. I.Hatuni: "Analizatermoenergetskihprocesaustacionarnimreimima rada"

3. MinenergoSSR" RekonstrukcijaturbineK-100-90 6 sa ciljem ugradnje toplifikacionog oduzimanja pare " Projekat

4. http://www.scribd.com/doc/27578566/Analiza-Rada-Parnih-Turbina-Pri-Kondenzacionom-i-Toplifikacionom-Rezimu-Rada#scribd

14