Теплоэнергетические установки и теплоснабжение
Первый закон термодинамики. Циклы теплоэнергетических, пароэнергетических установок. Типы и область применения паровых турбин. Топливные элементы с прямым окислением угля. Генераторы тепла на основе топливных элементов. Виды потребителей тепла в России.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | контрольная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 30.11.2013 |
Размер файла | 668,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Теплоэнергетические установки и теплоснабжение
ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ это установки производящие электрическую энергию и тело из различных топлив.
Электрическая станция - энергетическая установка, служащая для преобразования какого-либо энергии в электрическую. Тип электрической станции определяется, прежде всего, видом энергоносителя. Наибольшее распространение получили тепловые электрические станции (ТЭС), на которых используется тепловая энергия, выделяемая при сжигании органического топлива (уголь, нефть, газ и др.). На тепловых электростанциях вырабатывается около 76% электроэнергии, производимой на нашей планете. Это обусловлено наличием органического топлива почти во всех районах нашей планеты; возможностью транспорта органического топлива с места добычи на электростанцию, размещаемую близ потребителей энергии; техническим прогрессом на тепловых электростанциях, обеспечивающим сооружение ТЭС большой мощностью; возможностью использования отработавшего тепла рабочего тела и отпуска потребителям, кроме электрической, также и тепловой энергии (с паром или горячей водой) и т. п.
Особенностью теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) является то, что отработанный в турбине пар или горячая вода затем используются для отопления и горячего водоснабжения промышленной и коммунальной сферы. ТЭЦ строятся преимущественно в крупных городах, поскольку эффективная передача пара или горячей воды из-за высоких тепловых потерь в трубах возможна на расстоянии не более 20-25 км. Кроме того, чтобы уменьшить потери тепла, ТЭЦ необходимо дополнять небольшими подстанциями, которые должны размещаться вблизи от потребителя. При всех указанных недостатках ТЭЦ представляют собой установки по комбинированному производству электроэнергии и тепла, в связи с чем суммарный коэффициент полезного использования топлива повышается до 70-76% против типовых значений 35-40% на КЭС (конденсационные эл. станции). При этом, как правило, максимальная мощность ТЭЦ меньше, чем КЭС.
Паровой котёл -- установка, предназначенная для генерации насыщенного или перегретого пара, а также для подогрева воды, путём выделения теплоты, полученной при сжигании топлива и перехода его химической энергии в тепловую.
Котел паровой - сосуд давления, в котором нагревается вода, превращающаяся в пар. Тепловая энергия, подводимая к паровому котлу, может представлять собой тепло от сгорания топлива, электрическую, ядерную, солнечную или геотермальную энергию. Поскольку котел дает только насыщенный пар, его следует отличать от парогенератора, в состав которого в качестве неотъемлемых и необходимых агрегатов могут входить пароперегреватели, экономайзеры и воздухоподогреватели. Котлы применяются как источники пара для отопления зданий и питания технологического оборудования в промышленности, а также машин и турбин, приводящих в действие электрогенераторы. Самые малые паровые котлы бытового назначения дают ок. 20 кг пара в час при давлениях порядка атмосферного. В то же время котлы крупнейших электростанций производят до 4500 т пара в час при давлениях до 28 МПа. Такие давления называются сверхкритическими, поскольку они превышают критическое давление воды (22, 1 МПа), при котором вода превращается в пар. Большой паровой котел такого типа может, потребляя несколько сот тонн пылевидного угля в час, производить столько пара при 550° C, сколько необходимо для выработки 1300 МВт электроэнергии. На рис. 1-3 представлены схемы (с указанием основных агрегатов) одного газотрубного и двух водотрубных котлов. Во всех этих котлах имеется топочная камера, в которой сжигается топливо. Горячие газообразные продукты горения уходят из зоны горения и на своем пути омывают поверхности парообразующих (кипятильных) труб, расположенных в газовом тракте. Проходя по шахте котла, эти газы охлаждаются от максимальной температуры в топочной камере до самой низкой в дымоходе. Тепло, отдаваемое газами, поглощается водой, которая нагревается и испаряется. Процесс испарения вызывает естественную циркуляцию (принудительная циркуляция создается механическими средствами - насосами).
ДВУХБАРАБАННЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВОДОТРУБНЫЙ ПАРОВОЙ КОТЕЛ С ЭКРАНИРОВАННОЙ ТОПКОЙ. 1 - подвод топлива и воздуха; 2 - экранированная (радиационная) топочная камера; 3 - огнеупорная обмазка или металлическая обшивка труб экрана; 4 - трубы экрана; 5 - вода; 6 - цилиндрический водяной барабан; 7 - слив; 8 - вертикальные водяные трубы; 9 - направляющие перегородки; 10 - дымоход к дымовой трубе; 11 - вход воды; 12 - цилиндрический паровой барабан; 13 - выход пара; 14 - пар; 15 - кипящая вода.
Виды топлива:
Твёрдое (каменный уголь, бурый уголь, торф, дрова, сланцы - естественное), (древесный уголь, брикеты угольные и торфяные, полукокс и кокс - искусственные).
Жидкие (нефть - естественное), (бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, сланцевое масло - искусственное). Мазуты: малосернистые (до 0, 5%), сернистые (0, 5-2%), высокосернистые (2-3, 5%).
Кинематическая вязкость см2/с (стокс) (36, 2 до 118). Условная:
х= (0, 0731єВУ-0, 0631/єВУ)
Высшая теплота сгорания (9-41, 5) МДж/кг.
Температура вспышки (80-110) єС. Температура воспламенения (горит 5сек).
Температура застывания (от -8 до 25єС)..
Плотность: (0, 94-1, 015) Т/м3.
Газообразное (природный газ, нефтепромысловый газ - естественное), (коксовый, генераторный, водяной, коксовый, доменный газ, газы подземной газификации, продукты переработки нефти газ крекинга и пиролиза - искусственное).
Основная составляющая природного газа - метан (98-63) %.
Плотность газа: сГ=mГ/VГ.
Относительная плотность: сГ0= сГ/ св, где св - плотность воздуха = 1, 293кг/м3.
Концентрационные пределы взрываемости: водород (4-66) %, окись углерода (12-76) %, сероводород (4-45) %; метан (5-15) %. Значение имеет нижний предел (его нельзя превышать).
Токсичность: сероводород, окись углерода.
Физико-технические свойства топлива
Элементы топлива |
||||||||
Название |
Углерод |
Водород |
Сера летучая |
Азот |
Кислород |
Зола |
Влага |
|
Обозначение |
С |
Н |
S |
N |
О |
А |
W |
|
Молекулярный вес |
12 |
1 |
32 |
14 |
16 |
- |
36 |
|
Теплота сгорания, МДж/кг |
34 |
143 |
10, 9 |
- |
- |
- |
- |
|
% в твёрдом топливе |
13, 5 (сланцы) -68 (ТР отсев) |
1, 5-5, 0 |
До3, 5 |
1 |
До12, 7 |
64 (сланцы) 40-12, 5 |
40 |
|
% в жидком топливе |
86-89 |
12 |
0, 5-3, 5 |
0, 5-1, 8 в сумме |
0, 3 |
1, 5-5 |
||
% в газообразном топливе |
65-95 |
9-12 |
До 1, 5 |
1, 5-36 |
До 6 |
При сгорании 1кг водорода выделяется 9 кг воды. Для испарения 1кг воды от 20єС необходимо 2, 5 МДж.
Рабочая масса топлива:
С р +Н р + S р + N р +О р +А р + W р =100%.
Исключая из рабочей массы влагу, получают сухую масса топлива:
С с +Н с + S с + N с +О с +А с =100%.
Исключая из рабочей массы влагу и золу, получают горючую масса топлива:
Сг +сг + Sг + N г + О г =100%.
Низшая теплота сгорания: Qнр= Qвр -2, 5 (9Нр/100+Wр/100).
Qнр=0, 339С р +1, 03Н р -0, 109 (О р -Sл р) -0, 025W р- аналитическая формула Д. И. Менделеева.
Водоугольное топливо (ВУГ) - суспензия, взвешенная смесь тонко измельчённого угля с водой и реагентом-пластификатором.
Для замены газо-мазутного топлива (дешевле в2-3 раза)
Частицы 0-350мкм, частицы с размером более 250мкм составляют 5-7%.
Доля угля (массовая) в нём 60-65%.
Стабильность - 30 суток.
Теплота сгорания пересчитывается через коэффициент К= (100-W р1ВУТ) /100 и тогда: СВУТ=КС, НВУТ=КН, WВУТ =К W и т. д.
QрВУ=0, 339С рВУ +1, 03Н рВУ -0, 109 (О рВУ -SлВУ р) -0, 025 (9НВУ+W рВУ+ W р1ВУ)
W р1ВУ - процентное воды, добавленное в суспензию.
При вводе добавки Qрсм= (1-в) QрВУ +в Qрхд. в- массовая доля химической добавки; Qрхд - её теплота сгорания.
Низшая теплота сгорания из кузнецкого угля марки Д, подаваемого по трубопроводу в 262км составляет 14, 66МДж/кг, (массовая доля угля 61-64%).
Кавитационное водоугольное топливо (КаВУТ) Отличие технологии, разработанной в НИИ «Новосибирсктеплоэлектропроект», от традиционной технологии приготовления ВУТ заключается в том, что твердое топливо после размола и соединения с жидкой фазой подвергается кавитационной обработке двухфазной системы в кавитаторах, то есть механохимической активации. Это приводит к новым качествам топливной физико-химической системы. Кавитационная технология приготовления водоугольного топлива характеризуется высоким уровнем местного динамического компрессионного и температурного воздействия на обрабатываемый материал (до 2000 °С и 25000 атм.), в результате чего твердый компонент смеси измельчается до заданной степени дисперсности, а суспензия приобретает новые свойства, выгодно отличающие ее от получаемой традиционным способом. К этим свойствам относятся:
стабильность на протяжении длительного времени (контрольные образцы выдерживаются более 24 месяцев) и пластичность без каких-либо присадок при достигнутом содержании твердой фазы до 70%;
переход полностью высушенного или частично обезвоженного топлива при добавлении воды в состояние устойчивой суспензии без механического побуждения;
сохранение объема топлива при замерзании и восстановление исходных свойств после размораживания.
Условное топливо с Qнр=7000ккал/кг (29, 3МДж/кг).
Топливный эквивалент: Эт= Qнр /29, 3 или Эт= Qнр /7000.
Первый закон термодинамики
Удельное количество тепла, сообщаемое рабочему телу (или отводимое от него) в элементарном процессе:
Дq=Дu+АДl,
(в единица СИ Дq=Дu+Дl),
Где Дu=u2-u1- изменение внутренней энергии;
Дl - удельная работа в процессе, совершаемом системой;
А=1/427 ккал/кгс·м=1 дж/дж - тепловой эквивалент работы;
1/А=427 кгс·м/ккал=1 дж/дж - механический эквивалент тепла.
Уравнение энергии для потока сжимаемой жидкости (газ, пар) :
Дq=Дu+Д (Ас2/2g) ±А Дl
(знаки «- « и «+» соответствуют для ступеней турбины и компрессора).
Для энергетически изолированного течения
Дq= А Дl=0 и i+ Ас2/2g= const,
где с2/2g- кинетическая энергия в сечениях потока, кгс·м/кг.
Основные законы для газов
Уравнение состояния (характеристическое) идеального газа:
для 1 кг 104 рv=RT;
для G кг 104 рv=GRT, где р (кгс/см2) ;
для 1 моля (уравнение Менделеева) мрv=мRT=848Т,
где м- молекулярный вес газа;
R- газовая постоянная, кгс·м/кг·град;
мR=848 кгс·м/моль·град - универсальная газовая постоянная для любого газа при нормальных условиях
R=848/м.
Газовая постоянная R равна работе, производимой в изобарном процессе 1 кг газа при его нагревании на 1 °C, характеризует плотность газа.
В единицах СИ:
R=8, 31·103/м дж/кг·°C, или R= ср- сv = ср (k-1) /k.
Термодинамические процессы.
Работа газа (пара).
Удельная работа в процессе (расширение, сжатие) :
l= (интеграл от v1 до v2) рdv=УpДv является функцией процесса, то есть зависит от пути его протекания. Графически в координатах р-v изображается площадью рабочей диаграммы, ограниченной кривой процесса, осью абсцисс и и крайними ординатами.
Работа не связанная с изменением объёма системы и производимая ею над некоторым внешним объёктом или подведённая к системе, называется полезной внешней или технической работой.
Второй закон термодинамики.
Невозможно осуществить периодически действующую машину, которая всё тепло одного источника превращала бы в работу.
В круговых циклах лишь часть теплоты q1, сообщаемой рабочему телу превращается в работу, другая же часть q2 передаётся в холодильник:
А l= q1- q2; Дu=0.
Наибольший К. П. Д. тепловой машины не зависит от рода рабочего тела и определяется только предельными температурами, между которыми машина работает.
Процессы обратимые и необратимые.
Обратимый процесс протекает при бесконечно малом отклонении от равновесного и может быть проведён в обратном направлении через все промежуточные состояния прямого процесса так, что единственным результатом будет возвращение системы в первоначальное состояние.
Необратимый процесс (любой реальный процесс) характеризуется тем, что система тел, участвующая в нём, не может быть возвращена в своё исходное состояние без энергетических изменений в системе; энтропия системы при осуществлении в ней необратимых процессов возрастает.
Потеря работы вследствие необратимости:
ДА l=Т0 Дs,
где Т0 - абсолютная температура холодильника (практически температура среды - воздуха, охлаждающей воды) ;
Дs - изменение энтропии системы, ккал/кг·°С.
Максимальную работу можно получить при обратном протекании процессов.
ЭКСЕРГИЯ
Е= i - i0-Т (s-s0),
где i, s - относятся к параметрам состояния теля: индекс «0» означает состояние тела в равновесии с окружающей средой. При энергетическом анализе по изменению эксергии определяют потери в необратимых процессах преобразования тепловой энергии и эксергический КПД.
В процессах преобразования тепловой энергии и теплообмена должно быть обеспечено уменьшение степени необратимости, чем достигается увеличение экономичности тепловых двигателей и аппаратов.
Циклы теплоэнергетических установок
Рабочим телом в газовых турбинах являются продукты горения жидкого или газообразного топлива, получаемые в специальной камере сгорания. В простейшей газотурбинной установке (ГТУ) на одном валу с турбиной находятся генератор электрического тока и воздушный компрессор. В камере сгорания сжигают топливо, подаваемое в форсунку топливным насосом, получающим движение от вала турбины. Для пуска установки служит пусковой двигатель. Воздух из компрессора под давлением поступает в камеру сгорания. Продукты горения топлива направляются через сопло на лопатки турбины, вызывая вращение вала. Отработавшие газы выбрасываются в атмосферу или поступают в регенератор для подогрева воздуха, подаваемого на горение. С повышением температуры газов КПД турбины растет.
Чрезмерно высокая температура газов приводит к быстрому износу сопл лопаток рабочего колеса. Регулирование температуры рабочих газов осуществляют, добавляя холодный воздух па выходе из камеры сгорания. Температура газов в современных стационарных ГТУ не превышает 1023-1173 К (750-900 °С).
Достоинствами газовых турбин в сравнении с другими двигателями являются их более высокий термический КПД, компактность установки, исключающая применение громоздкой котельной, конденсаторов и прочего оборудования, возможность использования менее дефицитных жидких топлив, быстрый запуск.
В сравнении с поршневыми двигателями они развивают большие угловые скорости, благодаря чему характеризуются высокими единичными мощностями. Газовые турбины находят применение на водном, железнодорожном транспорте, на электростанциях в качестве базовых, а чаще пиковых турбин, для привода компрессоров на газоперекачивающих станциях магистральных газопроводов. Газовые турбины получили большое распространение в авиации, открыв путь скоростным полетам на турбовинтовых и турбореактивных двигателях.
Получили широкое распространение газовые турбины единичной мощностью 100 тыс. кВт.
Действительный цикл ГТУ.
Внутренний КПД цикла со сгоранием при p=const:
зк=[ зТ (1 -у-m) -ф (уm -1) / зк ] / [1-ф-ф (1 -у-m) / зк],
где у= Р2/ Р1 - степень повышения давления;
ф= Т3/ Т1 - температурный коэффициент: отношение абсолютных температур воздуха на всасывании в компрессор и газа перед турбиной;
зТ и зк - КПД турбины и компрессора;
m= (k-1) /k=0, 286.
Циклы ГТУ имеют оптимальные степени повышения давления по КПД и удельному расходу газа. КПД ГТУ простого цикла достигает 24…30%.
Основные характеристики ГТУ
Внутренний КПД - отношение удельной полезной работы к расходу тепла, отнесённому к 1кг газа.
Полезная мощность ГТУ (для 1кг газа) :
АlВ= АlТ зТ - Аlк /зк = зТ ср Т1 (1 -у-m) - ср Т3 (уm -1) / зк,
Где АlТ, Аlк - теоретическая работа соответственно турбины и компрессора, ккал/кг.
Коэффициент полезной работы - отношение полезной мощности ГТУ и мощности, развиваемой турбиной:
ц= (АlТ зТ - Аlк /зк) / АlТ зТ =1- ф уm / зТ зк.
Удельный расход газа:
dГ=632, 3/АlВ=632, 3/{ ср Т1 [зТ (1 -у-m) - (уm -1) / зк] }.
Коэффициент избытка воздуха в современных ГТУ б=5…7, уменьшается с увеличением начальной температуры газа.
Удельный расход тепла и топлива:
q=632, 3/ зi ккал/л. с. ·ч
b=632, 3/Qнр зi ккал/л. с. ·ч,
где Qнр - теплота сгорания топлива, ккал/кг.
Внутренний КПД увеличивается при:
повышении начальной температуры Т1 (увеличение Т1 на 50°С повышает абсолютное значение КПД примерно на 2%) 4
снижение температуры воздуха на входе в компрессор на каждые 10°С сокращает расход топлива на 4.. 5%;
использование многоступенчатых циклов с промежуточным охлаждением воздуха и нагревом газа (дожигание в промежуточной камере) ;
регенерации тепла (нагрев воздуха отработанными газами) ;
повышение КПД турбины и компрессора (снижение зТ на 1% приводит к уменьшению зi на 4…5%) ;
снижения гидравлических сопротивлений и потерь давления.
Регенеративный цикл ГТУ (см. рис. 15).
Процессы:
(3-4) - сжатие воздуха в компрессоре,
(4-5) - нагрев воздуха в регенераторе (количество подведённого тепла - а45в площадь),
(5-1) - подвод тепла к камере сгорания,
(1-2) - расширение газа в турбине,
(2-6) - охлаждение газа в регенераторе (количество отведённого тепла - площадь d62f) ;
(6-3) - отвод тепла с отработанными газами.
Равенство подведённого и отведённого тепла в регенераторе:
(площадь) а45в = (площадь) d62f.
Степень регенерации - отношение количества тепла, полученного воздухом в регенераторе, к количеству тепла, которое воздух мог бы получить будучи нагретым до температуры газов, покидающих турбину:
м= (t5- t4) / (t2- t4),
где t4, t5, t2 - температура воздуха соответственно за компрессором, после регенератора и за турбиной.
Использование регенерации снижает оптимальную степень повышения давления, увеличивает коэффициент полезной работы и ослабляет влияние эксплуатационных изменений КПД турбины и компрессора. Обычно м=0, 65…0, 78, что обеспечивает экономию топлива до 30%.
При степени регенерации м>0, 8 в диапазоне температур 750…860°С внутренний КПД ГТУ с двухступенчатым сжатием и промежуточным охлаждением достигает зi =35…40% (без учёта потерь давления в трактах, утечек, охлаждения и механических).
Удельный расход жидкого топлива в современных ГТУ (см. рис. 16) составляет 215…225 г/л. с. ·ч, для вспомогательных ГТУ - 300…360 г/л. с. ·ч.
Цикл ГТД с СПГГ (см. рис. 17).
Процессы:
(f-а) - сжатие в компрессоре;
(а-с) - сжатие в дизельном цилиндре;
(с-у) - подвод тепла при v= const в дизельном цилиндре;
(у-z) - подвод тепла при р= const в дизельном цилиндре;
(z-в) - расширение в дизельном цилиндре;
(в-а) - отвод тепла при v= const (выпуск газов) :
(а-d) - подвод тепла при р= const в количестве, равном отведённому на линии (в-а) ;
(d-е) - расширение газа в турбине;
(е-f) - отвод тепла (газов) при р= const.
КПД цикла:
зt =1- (лсk-1) / { (еk еД) k-1[л-1+лk (с-1) ]},
где еk = v f / vа - степень сжатия (по объёму) в компрессоре;
еД = v а / vс - степень сжатия (по объёму) в цилиндре;
л= рz/ рс; с= v z / vс.
Полезная работа:
L=[RT 0 (еk-1 k -1) (лсk+k-1) ] / (k-1).
(T 0 - абсолютная температура воздуха на всасывании в компрессор).
Одним из наиболее эффективных способов повышения мощности и экономичности теплоэнергетических установок является применение в них парогазового цикла.
Рост единичной мощности турбин требует соответственного повышения производительности парогенераторных установок, вырабатывающих пар высоких параметров. Модернизация существующих парогенераторных установок осуществляется в направлении интенсификации топочных процессов, повышения экономичности и надежности их работы. Включение газовой турбины в цикл работы парогенератора во многом способствует решению поставленных задач.
Наиболее простая принципиальная схема парогазовой установки состоит из следующих основных аппаратов: парогенератора, газовой турбины с генератором тока на одном валу с газовой турбиной компрессора, паровой турбины со вторым генератором тока, конденсатора, теплообменника для подогрева конденсата.
В топку от компрессора для горения топлива поступает сжатый воздух, что способствует интенсификации топочного процесса и вместе с ним и всего процесса теплообмена в парогенераторе. С увеличением тепловой нагрузки поверхности нагрева парогенератора сокращаются его габариты и металлоемкость. Отработавшие газы с достаточно высокой температурой поступают в газовую турбину. Часть энергии турбины расходуется на работу компрессора, остальная отдается потребителю. Теплоту отработавших в турбине газов используют в теплообменнике для подогрева конденсата, питающего парогенератор. Пар из него поступает в паровую турбину и после расширения в ней направляется в конденсатор. Конденсат вновь возвращают в производство.
Общая электрическая мощность парогазовой установки складывается из электрической мощности двух генераторов, работающих по теплофикационному режиму, что еще больше повышает ее КПД.
ТЭС с парогазотурбинной установкой, состоящей из паротурбинного и газотурбинного агрегатов, называется парогазовой электростанцией (ТЭС с ПГУ, а часто - ПГУ). КПД которой может достигать 56-58%. ТЭС с ГТУ или ПГУ могут отпускать тепло внешним потребителям, то есть работать как ТЭЦ.
Принципиальная схема установки показана на рис. : 1 -Камера с кипящим слоем под давлением; 2 - пароперегреватель; 3 - парообразователь с экономайзером; 4 - паровая турбина; 5 - конденсатор; 6 - бак для конденсата; 7 - циклоны; 8 - газовая турбина ГТУ; 9 - осевой компрессор ГТУ; 10 - воздухоочиститель; 11 - уголь; 12 - доломит; 13 -воздух; 14 - электрогенератор; 15 и 16 - насосы; 17 - сепаратор; 18 - дополнительная камера сгорания.
Представленная на рисунке схема позволяет осуществить бинарный цикл, когда генерируемый в котле пар используется в паровой турбине, а продукты сгорания, имеющие высокое давление, используются в газовой турбине, что позволяет существенно повысить термический КПД установки, позволяет уменьшить габариты топочных устройств и вредные выбросы в атмосферу, появляется возможность сжигания низкосортных углей.
Колы с кипящим слоем под давлением по габаритам, по сравнению с котлами обычного типа, получаются на 60% меньше, поэтому при перевооружении устаревших ТЭС можно увеличить мощность энергоблока без использования дополнительной территории, повысить экономичность энергоблока, обеспечить соблюдение экологических требований. Установка может быть выполнена в модульном исполнении полностью в заводских условиях. Модули к месту установки можно транспортировать железнодорожным и воздушным транспортом, что позволяет свести до минимума объем монтажных работ на месте сооружения ТЭС, сократить срок строительства на 25%, сократить капитальные затраты на 10%.
Установка работает следующим образом:
Воздух компрессором 9 ГТУ под давлением 1, 2-1, 6 МПа подается сначала в корпус 1 топки котла, а затем в камеру с кипящим слоем. Уголь и доломит смешиваются и пневматической системой подается в кипящий слой в который погружены трубы пароперегревателя 2 котла. Горячие газы, образовавшиеся в камере с кипящим слоем, отчищаются в циклонах 7 и подаются в газовую турбину 8 установленную на одном валу с компрессором 9. Часть механической энергии. вырабатываемой газовой турбиной 8. расходуется на сжатие воздуха в компрессоре 9, а часть идет на привод электрогенератора 14 для получения электроэнергии. Обработавшие газы после газовой турбины 8 поступают в регенератор 3 и затем, через выхлопное устройство в атмосферу. В регенераторе 3 установлен экономайзер, куда из бака конденсатной воды 6 насосом 15 подается конденсат под давлением. Здесь конденсат, за счет утилизации тепла выхлопных газов, нагревается и поступает в пароперегреватель 2 установленный в кипящем слое камеры 1. Перегретый пар, расширяясь в паровой турбине 4, производит механическую работу для привода электрогенератора 14. Отработавший пар, в турбине 4 поступает в конденсатор 5, где он конденсируется обдавая тепло воде используемой для бытовых и технических нужд. Полученный конденсат насосом 16 подается в бак конденсата. Зола из кипящего слоя и из циклонов пневмотранспортом подается в бункер. Доломит подмешивается в молярном отношении Ca/S=1, 9-2. (При температуре около 850°С оксиды реагирующей с кальцием доломита превращаясь в сульфат кальция (гипс), который удаляется вместе с золой). Средняя скорость воздуха для ожижения слоя составляет 0, 9-1 м/с, а избыток воздуха б=1, 1-1, 3. Эффективность горения 97-99%. Температура в кипящем слое должна быть не выше 900°С, поэтому температура газов, поступающих в газовую турбину 8, не более 850°С. Для повышения температуры газов можно часть угля подвергать пиролизу, а полученный газ сжигать для повышения температуры в дополнительной камере сгорания 18. В результате этого можно повысить мощность турбины. Кипящий слой под давлением разжигается с помощью мазутных форсунок, затем переводится на уголь. Кипящий слой высотой 3, 5-4 м. ведет себя стабильно. При полной нагрузке все трубы котла погружены в кипящий слой. Если высота слоя уменьшается, например, после удаления золы, некоторые трубы оказываются над слоем и нагрузка котла уменьшается, т. к. уменьшается количество тепла передаваемого трубам, а также уменьшается температура газа. Это приводит к снижению мощности паровой и газовой турбин. Таким образом, регулирование можно осуществлять изменением массы кипящего слоя.
Циклы пароэнергетических установок
В турбинах и реактивных двигателях преобразование тепловой энергии в механическую совершается при участии внешней кинетической энергии струи газа или пара. В турбинах кинетическая энергия струи газа или пара вызывает вращающий момент колеса, в реактивных двигателях - реактивную силу на выходе из сопла. Соплом называют канал, в котором при прохождении газа происходит его расширение с увеличением скорости прохождения и уменьшением давления, преобразование потенциальной энергии рабочего тела в кинетическую.
Процесс перехода потенциальной энергии газа в кинетическую при движении его через сопло можно объяснить с помощью первого закона термодинамики.
Обозначим давление, удельный объем, удельную внутреннюю энергию и скорость газа на входе в сопло с площадью поперечного
Для получения сверхзвуковых скоростей турбины снабжают комбинированными соплами, состоящими из суживающейся, а затем расширяющейся частей (сопла Лаваля), в которых газ продолжает расширяться в расширяющейся части, вследствие чего скорость его истечения превышает критическое значение.
Устройство и принцип действия паровых турбин
Паровую турбину относят к типу лопаточного двигателя. Рабочим органом ее является насаженный на вал диск с венцом изогнутых рабочих лопаток. Перед лопатками расположен ряд простых или комбинированных сопл. Сопла являются неподвижной частью турбины; их крепят к корпусу или диафрагме.
Совокупность вращающихся частей турбины - вал, диски с рабочими лопатками - это ее ротор, а неподвижных частей - статор. Статор турбины состоит из фундаментной рамы, разъемного стального или чугунного корпуса, лабиринтовых уплотнений в местах прохода вала через корпус, диафрагм с сопловой решеткой, разделяющих пространство внутри корпуса на отдельные камеры - ступени давления.
Принцип действия турбины объясним двумя процессами, происходящими в сопловых решетках и каналах, образованных рабочими лопатками, при прохождении через них рабочего тела (пара или газа).
В соплах потенциальная энергия пара преобразуется в кинетическую; в лопаточном канале под воздействием струи пара возникает центробежная сила, воздействующая на лопатки и вызывающая вращение ротора турбины. При соединении вала с генератором тока механическая энергия преобразуется в электрическую.
В однодисковой турбине не удается достаточно полно использовать кинетическую энергию струи пара. Значительная часть ее теряется с выходной скоростью пара, покидающего турбину, что снижает КПД турбины. Кроме этого, для генераторов тока чрезмерно высокая частота вращения не требуется. В целях снижения угловой скорости и повышения экономичности работы турбины их выполняют многоступенчатыми - со ступенями скорости и давления.
По принципу действия в зависимости от характера сил, вызывающих вращение вала, турбины подразделяют на активные и реактивные. Особенностью реактивных турбин является несимметричная форма лопаток, образующих криволинейные суживающиеся каналы. При движении по таким каналам пар на выходе из сопла продолжает расширяться, повышая свою относительную скорость. В дополнение к центробежной силе это вызывает действующую на лопатки реактивную силу давления.
Турбины, работающие по активному принципу, имеют симметричную форму лопаток и лопаточный канал почти постоянного сечения. Поэтому падение давления и увеличение скорости пара в них происходят только в соплах, на рабочих лопатках используется только кинетическая энергия пара.
Турбина на одном диске имеет два параллельных венца лопаток. Между ними расположены неподвижные направляющие лопатки для плавного перехода струи пара с одного венца на другой с целью сохранения одного направления силы, действующей на лопатки каждого ряда. Давление от р0 до р1 падает только в соплах, на рабочих лопатках оно остается постоянным. С падением давления в соплах увеличивается кинетическая энергия, которая поровну распределяется между двумя рядами рабочих лопаток, превращаясь в работу на- валу турбины. Изменение скорости на направляющих лопатках весьма незначительно за счет некоторой потери энергии на трение. Турбины имеют низкий КПД и небольшую мощность; их применяют для привода машин небольшой мощности (центробежных насосов и пр.).
Типы и область применения паровых турбин
Паровые турбины применяют большей частью в стационарных установках на тепловых электрических станциях для приводов генераторов тока, реже в небольших промышленных установках для привода вентиляторов, насосов.
По характеру теплового процесса турбины подразделяют на конденсационные с выбросом всего пара в конденсатор и теплофикационные (конденсационные с регулируемым отбором пара и турбины с противодавлением), в которых часть или весь пар отбирают из промежуточных ступеней давления для производственных нужд, отопления и горячего водоснабжения. Общий коэффициент использования теплоты топлива при применении теплофикационных турбин (на ТЭЦ) достигает 80% и более.
По параметрам свежего пара различают турбины:
среднего давления 3, 43 МПа и температурой 708 К (435 °С),
повышенного давления 8, 8 МПа и температурой 808 К (535 °С),
высокого давления 12, 75 МПа и температурой 838 К (565° С)
сверхкритических параметров: давление 23, 55 МПа и температура 838 К (565° С).
По числу корпусов (цилиндров) турбины могут быть одноцилиндровые, двухцилиндровые и многоцилиндровые.
По числу ступеней - одноступенчатые (маломощные) и многоступенчатые активного и реактивного типов малой, средней и большой мощности до 800 МВт при сверхкритнческих параметрах пара.
Паровые турбины обладают преимуществами перед другими двигателями. Они дают возможность в одном агрегате получить высокую мощность и высокий КПД, использовать любые виды топлива для получения пара, использовать отработавшую в них энергию для получения пара или горячей воды; отличаются относительно небольшими габаритами и надежны в работе.
Циклы двс
Внутреннее смесеобразование применяют в дизелях, работающих на тяжелом топливе.
В цилиндр четырехтактного двигателя воздух засасывается при движении поршня от ВМТ к НМТ. В двухтактных двигателях он поступает в процессе продувки. При обратном ходе поршня воздух сжимается и нагревается до 773-873 К (500-600° С). В среду сжатого нагретого воздуха впрыскивают топливо, образуя рабочую смесь.
Рабочая смесь в газовых двигателях образуется в тройниковых или коллекторных смесителях, в которых газ смешивается с воздухом.
Различают индикаторную (Ni) мощность, передаваемую газами в цилиндре на поршень двигателя, и эффективную (Nе), получаемую потребителем с вала в виде полезной мощности.
Для сравнительной оценки мощности различных двигателей вводят понятие литровой мощности (Nл). Это мощность, приходящаяся на 1 л объема цилиндра.
Эффективный КПД учитывает как тепловые, так и механические потери. Для двигателей различных, конструкций он изменяется в пределах от 0, 2 (для карбюраторных) до 0, 4 (для четырехтактных дизельных).
Гибридные системы генерации электроэнергии, тепла и холода
Гибридная система «топливный элемент - газовая турбина»
Инновационная гибридная система, включающая батарею твердооксидных топливных элементов (ТОТЯ) и газовую турбину, генерирует то же количество электроэнергии, что и традиционные системы сжигания природного топлива, но требует при этом в два раза меньше топлива, что обеспечивает высокий уровень энергосбережения. При этом затраты на топливо сокращаются вдвое, существенно уменьшается количество выбросов - более, чем на 90%, включая парниковый газ, CO2.
Принцип работы:
Природный газ попадает в топливный процессор, затем направляется в батарею топливных элементов
На пути к батарее топливных элементов турбина сжимает воздух, а рекуператор нагревает его
С воздухом и топливом в батарее топливных элементов возникает электрохимическая реакция, производящая постоянный ток и тепло
Выхлопы выходят из батареи топливных элементов и проходят через газовую турбину
Газовая турбина запускает генератор, который вырабатывает электричество
Горячие продукты сгорания проходят через рекуператор
Чистые выхлопы выходят из турбины
Рациональность: Производится больше электрической энергии при использовании меньшего количества топлива с высоким КПД 47%. Данный тип установок имеет наилучший КПД в классе своего размера.
Экологичность: В атмосферу выделяется небольшое количество CO2 и практически равное нулю количество загрязняющих веществ, что позволяет располагать установки в тех регионах, где ограничения выбросов запрещают использовать традиционные технологии производства энергии.
Бесшумность: Установки работают практически незаметно, что делает их пригодными для использования почти во всех местах.
Надежность: Конструкция установок обеспечивает высокий уровень надежности и длительный срок службы в практически необслуживаемом режиме.
Экономия топлива: Установки производит больше электроэнергии, чем другие системы распределенного производства энергии при таких же затратах топлива и представляет дополнительную ценность при использовании в комбинированном производстве электроэнергии и тепла.
Простота: Мониторинг системы топливных элементов в режиме реального времени посредством Интернета или других систем телекоммуникации.
Универсальность: Установки работают на широком ассортименте видов топлива для использования в широком диапазоне сфер применения. Их конструкция позволяет осуществить установку в ряде мест, включая промышленные, коммерческие и коммунальные объекты. Модульная конструкция позволяет соединять между собой несколько блоков для увеличения в разы выходной мощности.
Комбинированное производство: Комбинированное производство электроэнергии и тепла, которое можно использовать для производства горячей воды, пара высокого давления или охлаждения с абсорбционными холодильниками.
Первые топливные элементы были продемонстрированы Вильямом Грове в 1839 г. Грове показал, что процесс электролиза - расщепление воды на водород и кислород под действием электрического тока - обратим. То есть водород и кислород могут быть соединены химическим путем с образованием электричества.
Топливные элементы с прямым окислением угля (DCFC)
Типы топливных элементов
Подобно существованию различных типов двигателей внутреннего сгорания, существуют различные типы топливных элементов - выбор подходящего типа топливного элемента зависит от его применения.
Топливные элементы делятся на высокотемпературные и низкотемпературные.
Низкотемпературные топливные элементы требуют в качестве топлива относительно чистый водород. Это часто означает, что требуется обработка топлива для преобразования первичного топлива (такого как природный газ) в чистый водород. Этот процесс потребляет дополнительную энергию и требует специального оборудования.
Высокотемпературные топливные элементы не нуждаются в данной дополнительной процедуре, так как они могут осуществлять «внутреннее преобразование» топлива при повышенных температурах, что означает отсутствие необходимости вкладывания денег в водородную инфраструктуру.
Топливные элементы на расплаве карбоната (РКТЭ).
Топливные элементы с расплавленным карбонатным электролитом являются высокотемпературными топливными элементами. Высокая рабочая температура позволяет непосредственно использовать природный газ без топливного процессора и топливного газа с низкой теплотворной способностью топлива производственных процессов и из других источников. Данный процесс был разработан в середине 1960-х гг. С того времени была улучшена технология производства, рабочие показатели и надежность.
Работа РКТЭ отличается от других топливных элементов. Данные элементы используют электролит из смеси расплавленных карбонатных солей. В настоящее время применяется два типа смесей: карбонат лития и карбонат калия или карбонат лития и карбонат натрия. Для расплавки карбонатных солей и достижения высокой степени подвижности ионов в электролите, работа топливных элементов с расплавленным карбонатным электролитом происходит при высоких температурах (650°C). КПД варьируется в пределах 60-80%.
При нагреве до температуры 650°C, соли становятся проводником для ионов карбоната (CO32-). Данные ионы проходят от катода на анод, где происходит объединение с водородом с образованием воды, диоксида углерода и свободных электронов. Данные электроны направляются по внешней электрической цепи обратно на катод, при этом генерируется электрический ток, а в качестве побочного продукта - тепло.
Реакция на аноде: CO32- + H2 => H2O + CO2 + 2e-
Реакция на катоде: CO2 + 1/2O2 + 2e- => CO32-
Общая реакция элемента: H2 (g) + 1/2O2 (g) + CO2 (катод) => H2O (g) + CO2 (анод)
Высокие рабочие температуры топливных элементов с расплавленным карбонатным электролитом имеют определенные преимущества. При высоких температурах, происходит внутренний риформинг природного газа, что устраняет необходимость использования топливного процессора. Помимо этого, к числу преимуществ можно отнести возможность использования стандартных материалов конструкции, таких как листовая нержавеющая сталь и никелевого катализатора на электродах. Побочное тепло может быть использовано для генерации пара высокого давления для различных промышленных и коммерческих целей.
Высокие температуры реакции в электролите также имеют свои преимущества. Применение высоких температур требует значительного времени для достижения оптимальных рабочих условий, при этом система медленнее реагирует на изменение расхода энергии. Данные характеристики позволяют использовать установки на топливных элементах с расплавленным карбонатным электролитом в условиях постоянной мощности. Высокие температуры препятствуют повреждению топливного элемента окисью углерода, «отравлению», и пр.
Топливные элементы с расплавленным карбонатным электролитом подходят для использования в больших стационарных установках. Промышленно выпускаются теплоэнергетические установки с выходной электрической мощностью 2, 8 МВт. Разрабатываются установки с выходной мощностью до 100 МВт.
Карбонатные топливные элементы (РКТЭ). В них при нагреве до 500°С удается окислить углеводороды (например, природный газ, уголь) на электродах, не содержащих дорогих катализаторов. В этом случае в качестве электролитов используют либо расплавленные соли, либо твердые ионные проводники. Как оказалось, наиболее эффективными расплавленными электролитами являются карбонаты лития и натрия. Эти элементы работают при температуре около 600°С.
Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ)
Другим многообещающим топливным элементом является твердооксидный топливный элемент. В системах на твердых оксидах вместо жидкого электролита обычно используется твердый керамический материал, состоящий из смеси различных окислов, что позволяет достичь рабочих температур до 900°С. КПД при выработке энергии может достигнуть 60%. В качестве топлива используются различные углеводороды. Такие топливные элементы могут быть использованы в качестве больших мощных установок, включая промышленные и крупные центральные станции, вырабатывающие электричество. Некоторые разработчики считают, что твердооксидные топливные элементы могут также использоваться и в автомобильном транспорте. В Европе готовится испытание установки в автотранспорте мощностью 100 кВт. В Японии уже испытаны два небольших блока на твердооксидных топливных элементах для транспортных целей мощностью 25 кВт.
Генераторы тепла на основе топливных элементов
Топливные элементы - это многообещающий способ производства энергии в будущем. Особый интерес высокотемпературные топливные элементы представляют для комплекса зданий. Топливные элементы преобразуют природный газ с коэффициентом полезного действия более 50% в электричество, при этом образуются высокотемпературные отработанные газы, которые могут использоваться для систем отопления. Несколько подобных устройств уже появилось на рынке, другие все еще находятся на стадии испытаний. Эти устройства представляют собой альтернативное решение проблемы объединения тепло- и электростанций. В отличие от обычных систем с механическим приводом, такие системы не выделяют оксидов азота, они работают практически бесшумно, а коэффициент полезного действия сопоставим с коэффициентами полезного действия теплоэлектроцентралей.
В основе принципа работы топливного элемента лежит беспламенное сжигание природного газа или водорода в электролите. Топливные элементы обычно различают по используемому электролиту. В некоторых случаях их также различают по рабочей температуре (высоко- и низкотемпературные топливные элементы).
Для теплоэлектроцентралей могут использоваться следующие типы топливных элементов: фосфорно-кислый топливный элемент, топливный элемент с расплавленным карбонатным электролитом, твердооксидный топливный элемент. Топливные элементы с расплавленным карбонатным электролитом и твердооксидные топливные элементы являются высокотемпературными (600 oС и 800 oС, соответственно).
Несмотря на то, что фосфорно-кислые топливные элементы являются самыми технически совершенными, они имеют наименьший электрический коэффициент полезного действия (коэффициент полезного действия системы составляет 40%). Топливные элементы данного типа широко представлены на рынке. Топливные элементы с расплавленным карбонатным электролитом в настоящее время используются в некоторых экспериментальных установках, однако некоторые проблемы, связанные с утечками и коррозией требуют решения.
Твердооксидные топливные элементы в настоящее время находятся на стадии испытаний. В отличие от фосфорно-кислых топливных элементов и топливных элементов с расплавленным карбонатным электролитом, в которых жидкий электролит содержится в твердой матрице, электролитом для твердооксидного топливного элемента служит твердый керамический компонент. Элемент состоит из керамического электролита диоксида циркония (0. 2 мм), обладающего ионной проводимостью, и состоящих из электропроводящей металлокерамики пористых электродов (0. 3 мм),, которые соединены друг с другом (Рис. 51. 1).
Кислород поступающего воздуха ионизируется в катодном пространстве при температуре приблизительно 800oС, другими словами, молекулы кислорода присоединяют к себе электроны. Затем ионы кислорода диффундируют в соответствии с результирующим коэффициентом концентрации через электролит к аноду. Там ионы кислорода взаимодействуют со смесь природного газа (СН4), водорода (Н2) и оксида углерода (СО), образующего СО2 и воду с выделением тепла. Лишние электроны ионов кислорода также освобождаются и возвращаются на катод через внешнюю электрическую цепь. Напряжение постоянного тока, возникающее между двумя электродами, не превышает 1В, поэтому для того, чтобы получить требуемое напряжение на выходе необходимо соединить последовательно большое количество топливных элементов. Для этого топливные элементы располагаются друг за другом. Оптимизация тока в модуле позволяет получить тепловую энергию, используемую для предварительного нагрева поступающего воздуха, обработки природного газа (преобразование природного газа и воды в СН4, Н2 и СО), нагревания и последующего сжигания неиспользованного природного газа (рис. 51. 2). Последнее используется в концепции Hexis (разработанной компанией Sulzer Innotec, Винтертур, Швейцария). Схематическое изображение описанной установки дается на рис. 52. В настоящее время такие системы все еще остаются очень дорогостоящими, и только внедрение в производство массовых серий таких устройств позволит обеспечить благоприятное соотношение цена-качество.
Вихревые теплогенераторы
ВТГ предназначен для горячего водоснабжения и автономного отопления жилых домов, коттеджей и производственных помещений. Установка состоит из электродвигателя и кавитатора. В основу заложен принцип использования внутренней энергии воды. Это уникальное оборудование (вихревой теплогенератор) изобретено и предназначено для тепла, обогрева и снабжения горячей водой жилых домов, высотных зданий и сооружений, складов, больниц, школ, производственных помещений, теплиц и т. д., т. е. для обогрева помещений любых площадей. ВТГ могут использоваться не только как основные, но и как резервные или аварийные системы отопления. Для их установки требуется не более суток.
Принцип работы основан на использовании возобновляемой энергии воды при схлопывании кавитационных пузырьков, трения и синтеза молекул воды. В качестве теплоносителя используется вода или любая жидкость, при этом химическая очистка воды не требуется. Использование воды в качестве теплоносителя делает эту установку экологически чистой (без выделения вредных газов, радиации и пыли) и, следовательно, разрешает её эксплуатацию без аттестации СЭС, а незначительные рабочие параметры теплоносителя (давление до 0, 3 МПа, температура до 100 °С) разрешает её эксплуатацию без аттестации котлонадзором. ВТГ можно применять для разогрева и перекачивания любых химических жидкостей, а с применением специальных материалов изготовления ВТГ (нержавейка, капролон и т. д.) возможно перекачивание и нагрев различных агрессивных жидкостей.
Работает установка в автоматическом режиме с учётом температуры окружающего воздуха. Режим работы контролируется надежной автоматикой. Возможен прямоточный нагрев жидкости (без замкнутого контура), например для получения горячей воды. Производство тепловой энергии экологически чистое и пожаро-взрыво-безопасное. Нагрев происходит за 1-2 часа в зависимости от наружной температуры и объёма обогреваемого помещения. Коэффициент преобразования электрической энергии (КПЭ) в тепловую выше 100%. При работе установки накипь не образуется. При использовании установки для получения горячей воды не происходит непосредственного соприкосновения высокотемпературного нагревательного электролита с водой в отличие от электокотлов и водонагревателей.
ВТГ испытывались в различных НИИ, в том числе в РКК «Энергия» им. С. П. Королёва в 1994 г, в Центральном Аэродинамическом институте (ЦАГИ) им. Жуковского в 1999 г. Испытания подтвердили высокую эффективность ВТГ по сравнению с другими типами нагревателей (электрическими, газовыми, а также работающими на жидком и твёрдом топливе). При той же тепловой мощности, что и у традиционных тепловых установок, кавитационные вихревые теплогенераторные установки потребляют меньше электроэнергии. Установка отличается очень высокой эффективностью работы, проста в обслуживании и имеет срок эксплуатации более 10 лет. ВТГ отличается своими небольшими габаритами: занимаемая площадь в зависимости от вида теплогенераторной установки составляет 0, 5 - 4 кв. м. Учитывая пожелания покупателей, области использования и возможности ВТГ, мы предлагаем разработанную на базе ВТГ многофункциональную установку (МТС). По желанию заказчика возможно изготовление генератора для работы в агрессивных средах. Гарантийный срок работы теплогенераторной установки - 12 месяцев. Вихревые теплогенераторы (ВТГ) изготовлены по ТУ 3631-002-74034776-2007, и сертифицированы: сертификат соответствия РОСС RU. АИ25. В00177.
Состав системы теплоснабжения
Система теплоснабжения состоит из следующих функциональных частей:
источник производства тепловой энергии (котельная, ТЭЦ) ;
транспортирующие устройства тепловой энергии к помещениям (тепловые сети) ;
теплопотребляющие приборы, которые передают тепловую энергию потребителю (радиаторы отопления, калориферы).
Классификация систем теплоснабжения
Принципиальные схемы систем теплоснабжения по способу подключения к ним систем отопления.
По месту выработки теплоты системы теплоснабжения делятся на:
централизованные (источник производства тепловой энергии работает на теплоснабжение группы зданий и связан транспортными устройствами с приборами потребления тепла) ;
местные (потребитель и источник теплоснабжения находятся в одном помещении или в непосредственной близости).
По роду теплоносителя в системе:
водяные;
паровые.
По способу подключения системы отопления к системе теплоснабжения:
зависимые (теплоноситель, нагреваемый в теплогенераторе и транспортируемый по тепловым сетям, поступает непосредственно в теплопотребляющие приборы) ;
независимые (теплоноситель, циркулирующий по тепловым сетям, в теплообменнике нагревает теплоноситель, циркулирующий в системе отопления).
По способу присоединения системы горячего водоснабжения к системе теплоснабжения:
закрытая (вода на горячее водоснабжение забирается из водопровода и нагревается в теплообменнике сетевой водой) ;
открытая (вода на горячее водоснабжение забирается непосредственно из тепловой сети).
Виды потребителей тепла.
Потребителями тепла системы теплоснабжения являются:
теплоиспользующие санитарно-технические системы зданий (системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения) ;
технологические установки.
По режиму потребления тепла в течение года различают две группы потребителей:
сезонные, нуждающиеся в тепле только в холодный период года (например, системы отопления) ;
круглогодичные, нуждающиеся в тепле весь год (системы горячего водоснабжения).
В зависимости от соотношения и режимов отдельных видов теплопотребления различают три характерные группы потребителей:
жилые здания (характерны сезонные расходы тепла на отопление и вентиляцию и круглогодичный - на горячее водоснабжение) ;
общественные здания (сезонные расходы тепла на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха) ;
промышленные здания и сооружения, в том числе сельскохозяйственные комплексы (все виды теплопотребления, количественное отношение между которыми определяется видом производства.
Теплоснабжение в России
термодинамика теплоэнергетическая пароэнергетическая установка
Теплоснабжение - обеспечение теплом зданий для коммунально-бытовых (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) и технологических нужд потребителей. В России преимущественно используется централизованное теплоснабжение, когда система теплоснабжения обслуживает целый район. Теплоснабжение является важной подотраслью жилищно-коммунального хозяйства России.
...Подобные документы
Современная энергетика. Сокращение запасов ископаемого топлива. Топливные элементы. Типы топливных элементов и области их применения. Состояние работ по водородной энергетике в России. Примеры использования водорода, в качестве источника энергии.
реферат [789,6 K], добавлен 02.10.2008Технология суперсверхкритического давления. Циклы Карно и Ренкина с промперегревом. Влияние повышения давления на влажность в последней ступени. Определение эффективности теплоэнергетических установок. Пути совершенствования термодинамического цикла.
презентация [1,7 M], добавлен 27.10.2013История развития термодинамики. Свойства термодинамических систем, виды процессов. Первый закон термодинамики, коэффициент полезного действия. Содержание второго закона термодинамики. Сущность понятия "энтропия". Особенности принципа возрастания энтропии.
реферат [21,5 K], добавлен 26.02.2012Сущность когенерации как комбинированного производства электроэнергии и тепла. Принципы работы паровых, поршневых и газовых турбин, используемых в энергосистемах. Преимущества и недостатки двигателей. Оценка тепловых потерь. Применение при теплофикации.
курсовая работа [669,7 K], добавлен 14.12.2014Термодинамика - раздел физики об общих свойствах макроскопических систем с позиций термодинамических законов. Три закона (начала) термодинамики в ее основе. Теплоемкость газа, круговые циклы, энтропия, цикл Карно. Основные формулы термодинамики.
реферат [1,7 M], добавлен 01.11.2013Основные понятия. Температура. Первый закон термодинамики. Термохимия. Второй закон термодинамики. Равновесие в однокомпонентных гетерогенных системах. Термодинамические свойства многокомпонентных систем. Растворы. Химический потенциал.
лекция [202,7 K], добавлен 03.12.2003Схема топливного элемента. Различные типы топливных элементов. Влияние влажности на проводимость Нафиона. Структура каталитического слоя. Методы получения водорода. Термохимический цикл в гелиумном ядерном реакторе. Фотохимическая генерация водорода.
презентация [1,7 M], добавлен 15.09.2014Физический смысл регенерации тепла в цикле теплового двигателя и способы ее осуществления. Регенеративный цикл с одноступенчатым отбором пара. Многоступенчатый регенеративный подогрев питательной воды. КПД цикла с одноступенчатой регенерацией тепла.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 14.03.2015История теплового аккумулирования энергии. Классификация аккумуляторов тепла. Аккумулирование энергии в атомной энергетике. Хемотермические энергоаккумулирующие системы. Водоаммиачные регуляторы мощности. Аккумуляция тепла в калориферных установках.
реферат [1,5 M], добавлен 14.05.2014График центрального качественного регулирования отпуска теплоты. Определение расчетных расходов тепла и сетевой воды, отопительной нагрузки. Построение графика расходов тепла по отдельным видам теплопотребления и суммарного графика расхода теплоты.
курсовая работа [176,5 K], добавлен 06.04.2015Порядок определения термического коэффициента полезного действия циклов, исследуемой установки брутто. Вычисление удельного расхода тепла, коэффициента практического использования. Относительное увеличение КПД от применения промперегрева и регенерации.
контрольная работа [1021,7 K], добавлен 12.09.2010Особенности конструкции разработанной фритюрницы для приготовления картофеля фри. Расчет полезно используемого тепла. Определение потерь тепла в окружающую среду. Конструирование и расчет электронагревателей. Расход тепла на нестационарном режиме.
курсовая работа [358,0 K], добавлен 16.05.2014Проблемы общества, связанные с энергетикой. Статика процесса десорбции в деаэраторах. Типы термических деаэраторов и область их применения. Принципы проектирования и расчета деаэрационных установок. Гидродинамический расчет барботажного устройства.
дипломная работа [5,7 M], добавлен 09.08.2016Состав паротурбинной установки. Электрическая мощность паровых турбин. Конденсационные, теплофикационные и турбины специального назначения. Действие теплового двигателя. Использование внутренней энергии. Преимущества и недостатки различных видов турбин.
презентация [247,7 K], добавлен 23.03.2016Методика визначення коефіцієнту корисної дії та корисної потужності газотурбінної установки без регенерації тепла з ізобарним підведенням тепла за параметрами. Зображення схеми ГТУ без регенерації і з нею, визначення витрати палива з теплотою згорання.
курсовая работа [178,3 K], добавлен 26.06.2010Основні споживачі продуктів роботи газотурбінних установок. Принципіальна схема й ідеальний цикл газотурбінної установки з підведенням тепла при постійному тиску та об'ємі. Головні методи підвищення коефіцієнту підвищеної дії, регенерація теплоти.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 16.03.2013Паровая турбина как один из элементов паротурбинной установки. Паротурбинные (конденсационные) электростанции для выработки электрической энергии, их оснащение турбинами конденсационного типа. Основные виды современных паровых конденсационных турбин.
реферат [1,3 M], добавлен 27.05.2010Общий принцип функционирования паротурбинных установок. Определение параметров состояния пара и показателей экономичности электростанции. Потребление тепла на горячее водоснабжение и технологичные нужды предприятия. Построение графика тепловых нагрузок.
курсовая работа [829,1 K], добавлен 16.01.2013Определение параметров цикла со смешанным подводом теплоты в характерных точках. Политропное сжатие, изохорный подвод тепла, изобарный подвод тепла, политропное расширение, изохорный отвод тепла. Количество подведённого и отведённого тепла, КПД.
контрольная работа [83,3 K], добавлен 22.04.2015Первый закон термодинамики. Изотермический, изобарический, изохорический и адиабатический процессы. Первое начало термодинамики. Электролиты. Причины диссоциации. Факторы, влияющие на степень диссоциации. Электропроводность стекла при нагревании.
реферат [1,1 M], добавлен 11.02.2009