Figura 1 prezintă schema dispozitivului TPP.
Figura 1 Diagrama aparatului TPP
1 - supraîncălzitor; 2 - turbină cu abur; 3 - generator de energie electrică; 4 - pompa; 5 - cuptorul cazanului; 6 - un cazan; 7 - condensatorul.
Combustibilul organic (cărbune, șisturi bituminoase, gaze, păcură) este alimentat în cuptorul cazanului 5 și ars acolo. Apa din cazan 6 este pompat 4. Acolo se încălzește și se evaporă abur saturat format (abur saturat are o valoare de saturație temperatură care depinde de presiunea: cu cât presiunea, este mai mare temperatura de saturație). În supraîncălzitorul 1, temperatura aburului crește până la valoarea necesară. Apoi, aburul intră în turbina de abur 2, în care energia termică este transformată în energie mecanică. Într-un generator electric 3, al cărui rotor este acționat de o turbină, energia mecanică este transformată în energie electrică. Aburul care părăsește turbina este alimentat la condensatorul 7, prin tuburile din care trece apa răcită, a cărei temperatură este egală cu temperatura aerului înconjurător. Apa din condensator este alimentată în cazan. Ciclul se închide.
Eficiența CTE este determinată în primul rând de costul kilowattului instalat K () (adică de suma investițiilor de capital) și de costul energiei generate C ().
În schimb, poate fi utilizat un așa numit coeficient redus sau calculat, calculat prin formula:
unde (h / an) - numărul de ore de funcționare a unei centrale termice timp de un an la capacitate maximă;
(1 / an) este un factor care reprezintă inversul perioadei de rambursare (este de obicei acceptată, ceea ce corespunde unei perioade de 7 ani de rambursare).
Astfel, în formula (1), prima consoană este "taxa" care este percepută pe unitatea de ieșire (adică, kWh de energie electrică) la
Dacă comparați investițiile specifice pentru CTE, acestea sunt semnificativ mai mici decât pentru centralele termice și centralele electrice. Momentul de construcție al CTE este mult mai scurt. Singurul lucru este că prețul de cost al energiei electrice generate la centralele electrice și centralele electrice este mai mic decât la CTE. Cu toate acestea, este imposibil să se concluzioneze că în diferite cazuri HPP și NPP sunt cele mai benefice. În mod natural, centralele termice sunt construite pe râuri, CTE sunt aproape de producția de combustibil, iar centralele nucleare nu pot fi construite în apropierea așezărilor. În general, alegerea tipului de stație se datorează în mare parte locației sale.
Capacitate instalată și generare de energie
la CTE, CET și centrale nucleare în țările CSI,%
Se ia în considerare problema resurselor pentru CTE, din care se poate observa că va dura câteva sute de ani.
3) Problema ecologică.
Cea mai dificilă și mai complexă este problema ecologică, deoarece TPP este cea mai mare sursă de poluare (produse gazoase). Dacă în lupta cu colectoarele de cenușă și monoxid de carbon (CO), atunci lupta împotriva oxizilor de azot și în special a sulfului necesită costuri imense.
Cea mai inofensivă combustibil pentru CTE este gazul (metan CH4). Dacă gazul conține sulf, acesta este de obicei extras din el înainte de ardere.
Exemple de construcție a centralelor cu turbină cu gaz
Se poate spune cu încredere că turbinele cu gaz vor găsi o largă aplicație în domeniul energetic. Luați în considerare schema instalației de turbină cu gaz (Figura 1).
Figura 1 Diagrama schematică a unei instalații cu turbină cu gaz
cu și recuperarea căldurii
P - regenerator; VC - compresor de aer; CS - camera de combustie;
GT - turbină cu gaz; PD - motor de pornire; ТН - pompa de combustibil;
GK - compresor de gaz
Combustibilul lichid sau gazos este alimentat cu ajutorul unei pompe de carburant (TN) sau al unui compresor de gaz (GC) în camera de ardere (CS). Și acolo este furnizat aer preîncălzit în preîncălzitorul regenerativ (P) datorită căldurii produselor de ardere epuizate.
Gaze (produse de combustie) formate în timpul arderii combustibilului provin din camera de ardere (CS) în turbina cu gaz (GT).
Produsele de ardere care de obicei au o temperatură deasupra. veniți în duzele turbinei (canale din metal, instalate în statorul turbinei, adică rămân staționare). În duzele, energia termică a produselor de ardere este transformată în energia cinetică a fluxului de gaze. În acest caz, temperatura și presiunea produselor de combustie scad, iar viteza jetului de gaz crește. Un flux de produse de ardere intră în lamelele de lucru ale turbinei, întărite pe disc, rigid conectate la arbore. Astfel, arborele, discul și lamelele de lucru care se rotesc ca unitate sunt un rotor al turbinei.
Energia cinetică a jetului de gaz în timpul curgerii prin canalele formate de lamele de lucru scade, dar energia cinetică a rotorului turbinei crește, după cum este necesar.
Dacă rotorul turbinei este conectat la un generator electric, atunci este generată energie electrică și dacă, cu ajutorul unui compresor de aer, aerul este comprimat și livrat consumatorului. Dacă turbina cu gaz este proiectată să pompeze gazele naturale printr-o conductă de gaz, turbina este acționată mai degrabă de un compresor de aer decât de un compresor de aer.
Care este mecanismul de transformare a energiei cinetice a jetului de gaz pe lamelele de lucru în energia cinetică a rotorului turbinei?
Ar fi greșit să credem că rotorul turbinei dobândește o mișcare de rotație datorită impactului jetului de gaz asupra lamelor de lucru.
Dimpotrivă, designerii încearcă să evite ca jetul de gaz să intre în lamele, deoarece o astfel de lovire ar reduce doar eficiența turbinei.
Prin urmare, canalele formate de lamele de lucru au un caracter curbil. Trecând printr-un astfel de canal, debitul de gaz își schimbă direcția și viteza. Datorită forței centrifuge, aceasta exercită presiune pe suprafețele concave ale lamelor de lucru. Tocmai datorită acestei palelor rotorului, discul turbinei, arborele, adică rotorul turbinei și, prin urmare, este asociat rigid cu acesta un rotor al generatorului electric, sunt antrenate în mișcare de rotație și de generare a energiei electrice are loc.
Turbinele cu gaz moderne sunt perfecte, de obicei în mai multe etape (având mai multe rânduri de dispozitive de duze și lame de lucru) mașini proiectate pentru o temperatură inițială ridicată a produselor de ardere.
Cele mai răspândite turbine cu gaz au fost obținute în aviație. În anii 40 ai secolului XX. pentru a înlocui motoarele cu ardere internă, care nu reușesc să depășească bariera sonoră. care necesita o crestere brusca a puterii, au venit motoarele cu jet, care folosesc turbine cu gaz.
În Fig. 2 și 3 sunt diagrame ale motoarelor de aeronave cu turbopropulsie și turbojet.
Motoarele turbopropulsoare împingere este creat ca elice și datorită expirării produselor de ardere printr-o duză, în timp ce un motor de tracțiune aeronave jet este generat numai ca urmare a expirării duzei produselor de ardere la viteză mare.
În ambele tipuri de motoare de aeronave element de legare este o turbină cu gaz, a cărui sarcină este de a conduce compresorul de aer, și într-un turbopropulsor - de asemenea, în elice de antrenare.
În domeniul energetic, o turbină cu gaz este folosită ca motor de vârf. În timpul zilei, consumul de energie electrică nu este același. În timpul orelor de vârf, acestea sunt semnificativ mai mari decât media zilnică. Adică, este recomandabil ca capacitatea centralei electrice să corespundă cu consumul zilnic mediu și în timpul orelor de vârf - să acopere deficitul în detrimentul unei puteri de vârf speciale, deoarece este necesar timp de 1,5-2 ore.
Figura 2 Motorul turbopropulsor:
1 - dispozitiv de intrare; 2 - compresorul; 3 - camera de combustie; 4 - turbină,
Duza cu 5 jeturi; 6 - Șurub de aer
Figura 3 Motor de aeronave cu turbojet:
1 - dispozitiv de intrare; 2 - compresorul; 3 - camera de combustie; Carcasa 4 a motorului; Aparate cu 5 duze; 6 - turbina; 7 - duza cu jet
Dezavantajele turbinelor cu gaz sunt consumul mare de combustibil.
Turbinele cu gaz sunt utilizate pe scară largă în fabricile de cicluri combinate ale centralelor termice. În Fig. 4 prezintă schema celei mai simple instalări cu descărcarea gazelor încă calde (produse de combustie) - 3, provenite de la turbina cu gaz T către cazanul-utilizator KU.
Combustibilul 2 (turbină cu gaz, lichid) intră în camera de combustie a compresorului. unde și aerul este furnizat de compresorul K. Compresorul este amplasat pe un arbore cu o turbină cu gaz T și un generator electric; Compresorul K și generatorul sunt acționate de o turbină cu gaz T.
În cazanul-utilizator KU datorită căldurii produselor de ardere 3, apa 6 este transformată în abur 5 care intră în turbina cu abur PT. pe un arbore cu care există un al doilea generator electric. Acest tip de instalație cu ciclu combinat poate fi utilizat (recirculare) a căldurii de evacuare din turbina cu gaz 3. Gazele de ardere răcite în căldura reziduală 4vybrasyvayutsya ardere a cazanului în exterior. Într-un abur de evacuare turbină cu abur intră utilizator UT, ca de obicei, la un condensator, în care se pierde căldură pentru apa de răcire este transformată în condens și apoi printr-o 6snova pompe de alimentare intră în cazanul recuperator de căldură reziduală.
Figura 4 Diagrama schematică a CCGT cu generator de abur
1 - aerul din atmosferă; 2 - combustibil; 3 - gazele de eșapament din turbină;
4 - gaze de ieșire; 5 - abur proaspăt; 6 - apă de alimentare;
CS - camera de combustie; GT - turbină cu gaz; VK - compresorul; PT - turbină cu abur; KU - cazan de căldură reziduală.