A. Vapor de sobrevuelo, causado por la ausencia o falla de una trampa de vapor (c.o.). La fuente más importante de pérdidas son los aviones de vapor. Un ejemplo clásico de un sistema mal entendido es el hecho de no instalar deliberadamente un c.o. en el llamado sistemas cerrados, cuando el vapor siempre se condensa en algún lugar y regresa a la sala de calderas.
B. Fugas de vapor, causado por purgas periódicas de los sistemas de aprovechamiento de vapor (SIS), con drenaje de condensado no regulado, co seleccionado incorrectamente. o su ausencia.
Estas pérdidas son especialmente grandes durante el arranque y el calentamiento del SPI. "Ahorros" en k.o. y su instalación con un rendimiento insuficiente necesario para la eliminación automática de mayores volúmenes de condensado conduce a la necesidad de abrir derivaciones o descargar el condensado al drenaje. El tiempo de calentamiento de los sistemas aumenta varias veces, las pérdidas son obvias. Por lo tanto, k.o. debe tener suficiente capacidad de reserva para asegurar la eliminación del condensado durante el arranque y en condiciones transitorias. Dependiendo de los tipos equipo de intercambio de calor La reserva de capacidad puede oscilar entre 2 y 5.
Para evitar golpes de ariete y purgas manuales improductivas, se debe proporcionar un drenaje automático de condensado cuando se detiene el SPI o cuando las cargas fluctúan usando un co.o. con diferentes rangos de presiones de funcionamiento, estaciones intermedias de recogida y bombeo de condensado o purga automática forzada de unidades de intercambio de calor. La implementación específica depende de las condiciones técnicas y económicas reales.En particular, hay que tener en cuenta que c.o. con un vaso invertido, cuando la caída de presión supera su rango de funcionamiento, se cierra. Por lo tanto, el esquema para drenar automáticamente el intercambiador de calor cuando cae la presión del vapor, que se detalla a continuación, es simple de implementar, confiable y efectivo.
Hay que tener en cuenta que la pérdida de vapor por aberturas no reguladas es continua, y cualquier medio que pueda simular el CO. Dispositivos no regulados como “válvula cubierta”, sello de agua, etc. en última instancia resultan en pérdidas mayores que la ganancia inicial. La Tabla 1 muestra un ejemplo de la cantidad de vapor perdido irremediablemente debido a fugas a través de aberturas cuando diferentes presiones par.
| Tabla 1. Fugas de vapor a través de orificios de varios diámetros | ||
Presión. barí | Diámetro nominal del agujero | Pérdida de vapor, toneladas/mes |
21/8" (3,2 mm) | ||
¼" (6,4 mm) | 15.1 |
|
½" (25 mm) | 61.2 |
|
81/8" (3,2 mm) | 11.5 |
|
¼" (6,4 mm) | 41.7 |
|
½" (25 mm) | 183.6 |
|
105/64" (1,9 mm) | ||
#38 (2,5 mm) | 14.4 |
|
1/8" (3,2 mm) | 21.6 |
|
205/64" (1,9 mm) | 16.6 |
|
#38 (2,5 mm) | 27.4 |
|
1/8" (3,2 mm) | 41.8 |
|
La descarga incontrolada de condensado al drenaje no puede justificarse por nada más que un control insuficiente del drenaje. Costos de tratamiento químico de agua, captación. agua potable Y energía termal en condensado caliente se tienen en cuenta en el cálculo de las pérdidas presentadas en el sitio web:
Los datos iniciales para el cálculo de las pérdidas por no retorno del condensado son los siguientes: coste agua fría sobre maquillaje, productos químicos, gas y electricidad.
También hay que tener en cuenta la pérdida apariencia edificios y, además, la destrucción de estructuras de cerramiento debido a la constante "flotación" de los puntos de drenaje.
GRAMO. Presencia de aire y gases no condensables en el vapor.
El aire, como se sabe, tiene excelentes propiedades de aislamiento térmico y a medida que el vapor se condensa, puede formarse interno Las superficies de transferencia de calor tienen un tipo de recubrimiento que impide la eficiencia de la transferencia de calor (Tabla 2).
Mesa 2. Reducir la temperatura de la mezcla vapor-aire en función del contenido de aire.
| Presión | Temperatura del vapor saturado | Temperatura de la mezcla vapor-aire en función de la cantidad de aire en volumen, °C |
Abdominales en barra. | °C | 10%20%30% |
120,2 | 116,7113,0110,0 |
|
143,6 | 140,0135,5131,1 |
|
158,8 | 154,5150,3145,1 |
|
170,4 | 165,9161,3155,9 |
|
179,9 | 175,4170,4165,0 |
La liberación de CO2 en forma gaseosa durante la condensación del vapor conduce, en presencia de humedad en la tubería, a la formación de ácido carbónico, extremadamente dañino para los metales, que es la principal causa de corrosión de las tuberías y de los equipos de intercambio de calor. Por otra parte, la desgasificación rápida de los equipos, al ser un medio eficaz para combatir la corrosión de los metales, libera CO2 a la atmósfera y contribuye a la formación del efecto invernadero. Sólo reducir el consumo de vapor es una forma fundamental de combatir las emisiones de CO2 y el uso racional del CO2. Es el arma más efectiva aquí. D. No usar vapor flash .
Si hay volúmenes importantes de vapor flash, la posibilidad de su uso directo en sistemas con una constante carga térmica. en la mesa La Figura 3 muestra el cálculo de la formación de vapor de ebullición secundario.
El vapor flash resulta del movimiento de condensado caliente a alta presión hacia un recipiente o tubería a menor presión. Un ejemplo típico es un tanque de condensado atmosférico "flotante", donde el calor latente en el condensado a alta presión se libera a un punto de ebullición más bajo.
Si existen volúmenes importantes de vapor flash, se debe evaluar la posibilidad de su uso directo en sistemas con carga térmica constante.
El nomograma 1 muestra la proporción de vapor secundario como porcentaje del volumen de condensado que hierve dependiendo de la diferencia de presión que experimenta el condensado.
Nomograma 1. Cálculo del vapor de ebullición secundario.
MI. Usar vapor sobrecalentado
en lugar de vapor seco saturado.
A menos que las limitaciones del proceso requieran el uso de vapor sobrecalentado a alta presión, siempre se debe buscar el uso de vapor seco saturado. baja presión.
Esto permite aprovechar todo el calor latente de la vaporización, que tiene más valores altos a bajas presiones, logra procesos estables de transferencia de calor, reduce las cargas en los equipos, aumenta la vida útil de las unidades, accesorios y conexiones de tuberías.
El uso de vapor húmedo se produce, como excepción, sólo cuando se utiliza en el producto final, en particular al humedecer materiales. Por lo tanto, es aconsejable utilizar en tales casos. medios especiales humidificación en las últimas etapas del transporte de vapor al producto.
Y. Falta de atención al principio de diversidad necesaria
Falta de atención a la variedad de posibles esquemas de control automático, dependiendo de las condiciones específicas de aplicación, el conservadurismo y el deseo de utilizar.típicoEl circuito puede ser una fuente de pérdidas no deseadas.
Z. Choque térmico y golpe de ariete.
Los choques térmicos e hidráulicos destruyen los sistemas de utilización de vapor si el sistema de recolección y eliminación de condensado no está organizado adecuadamente. El uso de vapor es imposible sin una cuidadosa consideración de todos los factores de su condensación y transporte, que afectan no solo la eficiencia, sino también el rendimiento y la seguridad del PCS en su conjunto.
La vida del hombre moderno en la Tierra es impensable sin el uso de energía.
tanto eléctricos como térmicos. La mayor parte de esta energía en todo.
el mundo sigue produciendo centrales térmicas: A su parte
representa alrededor del 75% de la electricidad generada en la Tierra y alrededor del 80%
produjo electricidad en Rusia. Por lo tanto, la cuestión de reducir
consumo de energía para la producción de calor y energía eléctrica no muy lejos
inactivo.
Tipos y diagramas esquemáticos de centrales térmicas.
El objetivo principal de las centrales eléctricas es generarelectricidad para iluminación, suministro industrial y
producción agrícola, transporte, servicios públicos y
necesidades del hogar. Otros fines de las centrales eléctricas (térmicas)
es suministro edificios residenciales, instituciones y empresas con calefacción para
calefacción en invierno y agua caliente para fines municipales y domésticos o
vapor para la producción.
Centrales térmicas (CHP) de generación combinada
La energía eléctrica y térmica (para calefacción urbana) se denominan
centrales combinadas de calor y energía (CHP) y centrales térmicas destinadas únicamente a
La producción de electricidad se llama condensación.
centrales eléctricas (PPS) (Fig. 1.1). IES están equipadas turbinas de vapor,
cuyo vapor de escape ingresa a los condensadores, donde se mantiene
vacío profundo para mejor uso energía de vapor durante la producción
electricidad (ciclo Rankine). Se utiliza vapor procedente de las extracciones de este tipo de turbinas.
sólo para calentamiento regenerativo del condensado de vapor de escape y
agua de alimentación de la caldera.
Figura 1. Diagrama esquemático de IES:
1 - caldera (generador de vapor);
2 - combustible;
3 — turbina de vapor;
4 - generador eléctrico;
6 - bomba de condensado;
8 - bomba de alimentación de caldera de vapor
Las plantas de cogeneración están equipadas con turbinas de vapor con extracción de vapor para el suministro.
empresas industriales (Fig. 1.2, a) o para calentar agua de la red,
suministrado a los consumidores para calefacción y necesidades domésticas
(Figura 1.2, b).
Figura 2. Diagrama térmico esquemático de una central térmica.
a- central térmica industrial;
B- calefacción CHP;
1 - caldera (generador de vapor);
2 - combustible;
3 - turbina de vapor;
4 - generador eléctrico;
5 — condensador de vapor de escape de la turbina;
6 - bomba de condensado;
7— calentador regenerativo;
8 — bomba de alimentación de la caldera de vapor;
Tanque de condensados de 7 recolectores;
9- consumidor de calor;
10—calentador de agua de red;
bomba de 11 redes;
Bomba de 12 condensados para calentador de red.
Desde aproximadamente los años 50 del siglo pasado, las centrales térmicas se han utilizado para impulsar
Las turbinas de gas comenzaron a utilizarse como generadores eléctricos. Al mismo tiempo, en
Las turbinas de gas de combustión de combustible se han generalizado.
en presión constante con la posterior expansión de los productos de combustión en
trayectoria del flujo de la turbina (ciclo Brayton). Este tipo de instalaciones se denominan
turbina de gas (GTU). Sólo pueden trabajar para gas natural o en
Combustible líquido de alta calidad (aceite solar). Estas energías
las instalaciones requieren compresor de aire, consumo de energía
que es lo suficientemente grande.
El diagrama esquemático de la unidad de turbina de gas se muestra en la Fig. 1.3. Muchas gracias
maniobrabilidad ( inicio rápido en funcionamiento y carga) se han utilizado unidades de turbina de gas
en el sector energético como instalaciones punta para cubrir repentinas
Escasez de energía en el sistema energético.
Figura 3. Diagrama esquemático de una central de ciclo combinado
1 compresor;
2 cámaras de combustión;
3-combustible;
turbina de 4 gases;
5-generador eléctrico;
turbina de 6 vapores;
Caldera de 7 recuperaciones;
8- condensador de turbina de vapor;
bomba de 9 condensados;
Calentador de 10 regenerativos en el ciclo de vapor;
Bomba de alimentación de 11 calderas de calor residual;
12-tubo de lámpara.
Problemas de cogeneración
Junto a los conocidos problemas alto grado desgaste del equipoy el uso generalizado de gas insuficientemente eficiente
unidades de turbina de vapor en últimamente Las centrales térmicas rusas se enfrentan a
otra amenaza relativamente nueva a la ineficiencia. Lo que
Curiosamente, esto está relacionado con la creciente actividad de los consumidores de calor en la región.
ahorro de energía.
Hoy en día, muchos consumidores de calor están empezando a implementar medidas para
ahorro de energía térmica. Estas acciones causan principalmente daños.
Operación de centrales térmicas, ya que conducen a una reducción de la carga térmica en la estación.
Modo económico de funcionamiento de la central térmica: térmica, con un suministro mínimo de vapor a
condensador. Con una disminución en el consumo de vapor seleccionado, la central térmica se ve obligada a
para completar la tarea de generar energía eléctrica, aumentar el suministro
vapor en el condensador, lo que conduce a un aumento en el costo
electricidad generada. Un trabajo tan desigual conduce a
aumentar costos específicos combustible.
Además, en el caso de plena carga en la generación de energía eléctrica.
y el bajo consumo de vapor seleccionado, la central térmica se ve obligada a descargar
exceso de vapor a la atmósfera, lo que también aumenta el costo
electricidad y energía térmica. Usando lo siguiente
Las tecnologías de ahorro de energía conducirán a una reducción de los costes para la propia
necesidades, lo que ayuda a incrementar la rentabilidad de las centrales térmicas y aumentar
controlar el consumo de energía térmica para las necesidades propias.
Formas de mejorar la eficiencia energética
Consideremos las secciones principales de una central térmica: errores típicos sus organizaciones yfuncionamiento y posibilidad de reducir los costes energéticos para la generación de calor.
y energía eléctrica.
Instalaciones de fueloil de central térmica.
Las instalaciones de fueloil incluyen: equipos de recepción y descarga de vagonescon fueloil, almacén de suministro de fueloil, estación de bombeo de fueloil con calentadores de fueloil,
satélites de vapor, calentadores de vapor y agua.
Volumen de consumo de vapor y agua de calefacción para mantener el funcionamiento.
La economía de combustible es significativa. En centrales térmicas de gas y petróleo (cuando se utiliza
vapor para calentar fuel oil sin retorno de condensado) productividad
La planta desaladora aumenta en 0,15 t por 1 tonelada de combustión.
aceite combustible.
Las pérdidas de vapor y condensado en instalaciones de fueloil se pueden dividir en dos
categorías: retornables y no reembolsables. El vapor no retornable incluye:
Se utiliza para descargar automóviles cuando se calientan mediante flujos de mezcla, vapor.
para purgar tuberías de vapor y vaporizar tuberías de fueloil. Volumen total de vapor
utilizado en calentadores de vapor, calentadores de fueloil, calentadores
Las bombas en los tanques de fueloil deben devolverse al ciclo CHP en la forma
condensar
Un error típico al organizar una instalación de fueloil en una central térmica es la falta de
Trampas de condensado en satélites de vapor. Diferencias entre satélites de vapor en longitud y
El modo de funcionamiento conduce a una diferente eliminación del calor y a la formación de
de los satélites de vapor de la mezcla de vapor y condensado. La presencia de condensado en el vapor.
puede provocar golpes de ariete y, como consecuencia, fallos
construcción de tuberías y equipos. Sin salida controlada
condensado de los intercambiadores de calor, también conduce al paso de vapor hacia
línea de condensado. Al drenar el condensado en un tanque contaminado con aceite
condensado, hay una pérdida de vapor en la línea de condensado en
atmósfera. Estas pérdidas pueden representar hasta el 50% del consumo de vapor del fueloil.
agricultura.
Unión de trampas de vapor con trampas de condensado, instalación en
Intercambiadores de calor del sistema de control de temperatura de salida de fueloil.
garantiza un aumento de la proporción de condensado devuelto y una reducción del consumo
pareja en granja de fueloil hasta el 30%.
De la práctica personal puedo dar un ejemplo al acercar el sistema.
regulación de la calefacción de fueloil en calentadores de fueloil en condiciones de trabajo
condición permitió reducir el consumo de vapor en la estación de bombeo de fueloil mediante
20%.
Para reducir el consumo de vapor y el consumo de fuel oil.
La electricidad se puede transferir al reciclaje de fueloil y volver a
tanque de combustible. Según este esquema, es posible bombear fuel oil desde un tanque a
tanque y calentamiento de fueloil en tanques de fueloil sin encender adicionales
equipos, lo que conlleva un ahorro de energía térmica y eléctrica.
Equipo de caldera
El equipo de caldera incluye calderas de energía, calderas de aire.calentadores de aire, calentadores de aire, varias tuberías, expansores
drenajes, tanques de drenaje.
Las pérdidas notables en las centrales térmicas están asociadas con el soplado continuo de los tambores de las calderas.
Para reducir estas pérdidas, instale en las líneas de agua de purga
expansores de purga. Se utilizan esquemas con una y dos etapas.
extensiones.
En un esquema de purga de caldera con un expansor de vapor del último
Generalmente se envía al desaireador del condensado de la turbina principal. Justo ahí
el vapor proviene del primer expansor en un esquema de dos etapas. vapor de
El segundo expansor generalmente se envía a atmósfera o vacío.
desaireador de agua de reposición de una red de calefacción o en un colector de estación
(0,12-0,25 MPa). El drenaje del expansor de purga se introduce en el enfriador.
soplado, donde se enfría con agua enviada al taller químico (por
preparación de agua adicional y de reposición) y luego se descarga. Entonces
Por lo tanto, los expansores de purga reducen la pérdida de agua de purga y
aumentar la eficiencia térmica de la instalación debido a que mayor
Se aprovecha parte del calor contenido en el agua. En
instalando el regulador soplado continuo al maximo
El contenido de sal aumenta la eficiencia de la caldera, reduce el volumen consumido por
reposición de agua químicamente purificada, logrando así un efecto adicional
ahorrando reactivos y filtros.
Con un aumento de la temperatura de los gases de combustión de 12 a 15 ⁰C, la pérdida de calor
aumentar en un 1%. Uso del sistema de control del calentador
El aire de las unidades de caldera en función de la temperatura del aire conduce a la exclusión.
golpe de ariete en la tubería de condensado, lo que reduce la temperatura del aire en la entrada
Calentador de aire regenerativo, que reduce la temperatura del escape.
gases
Según la ecuación balance de calor:
Q p =Q 1 +Q 2 +Q 3 +Q 4 +Q 5
Q p - calor disponible por 1 m3 de combustible gaseoso;
Q 1 - calor utilizado para generar vapor;
Q 2 - pérdida de calor con los gases de escape;
Q 3 - pérdidas por quema química insuficiente;
Q 4 - pérdidas por quema mecánica insuficiente;
Q 5 - pérdidas por refrigeración externa;
Q 6 - pérdidas por calor físico de la escoria.
Con una disminución en el valor de Q 2 y un aumento en Q 1, la eficiencia de la unidad de caldera aumenta:
Eficiencia = Q 1 /Q p
En centrales térmicas con conexiones en paralelo surgen situaciones en las que es necesario
Desconexión de secciones de tuberías de vapor con apertura de desagües en callejones sin salida.
áreas. Visualizar la ausencia de condensación de la línea de vapor.
las revisiones se abren ligeramente, lo que provoca pérdida de fuerza. En caso de instalación
trampas de condensado en secciones sin salida de tuberías de vapor, condensado,
generado en las líneas de vapor se elimina de manera organizada a tanques de drenaje
o expansores de drenaje, lo que resulta en la posibilidad de desencadenar
Ahorro de vapor en la instalación de turbinas con la generación de energía eléctrica.
energía.
Entonces, al restablecer la transferencia 140 ati después de una revisión, y siempre que
La mezcla de vapor y condensado ingresa a través del drenaje, el tamaño del tramo y
Las pérdidas asociadas con esto, esperan los especialistas de Spirax Sarco,
utilizando una técnica basada en la ecuación de Napier, o el flujo de un medio
a través de un agujero con bordes afilados.
Al trabajar con una revisión abierta durante una semana, la pérdida de vapor será de 938
kg/h*24h*7= 157,6 toneladas, las pérdidas de gas serán de unos 15 mil nm³, o
subproducción de electricidad en la región de 30 MW.
Equipo de turbina
El equipo de turbina incluye turbinas de vapor, calentadores.calentadores de alta presión, calentadores de baja presión, calentadores
red, salas de calderas, desaireadores, equipo de bombeo, expansores
Drenajes, tanques de punto bajo.
conducirá a una reducción en el número de violaciones de los horarios de operación de la red de calefacción, y
mal funcionamiento del sistema de preparación de agua químicamente purificada (químicamente desalada).
La violación del cronograma de funcionamiento de la red de calefacción provoca pérdidas por sobrecalentamiento.
El calor y el subcalentamiento conducen a la pérdida de beneficios (venta de menos calor,
de lo posible). La desviación de la temperatura del agua bruta en el taller químico provoca:
cuando la temperatura disminuye, el rendimiento de los clarificadores se deteriora; cuando la temperatura aumenta,
temperaturas - a un aumento de las pérdidas del filtro. Para reducir el consumo
El vapor para calentadores de agua cruda utiliza agua de la descarga.
condensador, por lo que el calor perdido agua circulante V
La atmósfera se utiliza en el agua suministrada al taller químico.
El sistema expansor de drenaje puede ser de una o dos etapas.
Con un sistema de una sola etapa, el vapor del expansor de drenaje ingresa
colector de vapor auxiliar, y se utiliza en desaireadores y
En varios calentadores, el condensado generalmente se descarga en un tanque de drenaje.
o puntos bajos del tanque. Si la central térmica dispone de vapor para sus propias necesidades, dos
diferentes presiones, uso sistema de dos etapas expansores
drenaje. A falta de reguladores de nivel en expansores de drenaje
Fugas de vapor con condensado de los expansores de alto drenaje.
presión en el expansor de baja presión y luego a través del tanque de drenaje hacia
atmósfera. La instalación de expansores de drenaje con control de nivel puede
conducen a ahorros de vapor y reducción de pérdidas de condensado hasta en un 40% del volumen
Mezcla de vapor-condensado de drenaje de tuberías de vapor.
Durante las operaciones de arranque de las turbinas, es necesario abrir drenajes y
extracciones de turbinas. Durante el funcionamiento de la turbina, los desagües están cerrados. Sin embargo
El cierre completo de todos los drenajes no es práctico, ya que debido a
la presencia en la turbina de etapas donde el vapor se encuentra en el punto de ebullición, y
por lo tanto, puede condensarse. Con desagües constantemente abiertos
El vapor se descarga a través del expansor hacia el condensador, lo que afecta la presión.
en ello. Y cuando la presión en el condensador cambia en ±0,01 a
Con un flujo de vapor constante, el cambio en la potencia de la turbina es ±2%.
Regulación manual sistema de drenaje también aumenta la probabilidad
errores.
Daré un ejemplo de la práctica personal que confirma la necesidad de flejar.
sistema de drenaje de turbina con trampas de condensado: después de eliminar
defecto que provocó la parada de la turbina, la central térmica comenzó a repararla
lanzamiento. Al saber que la turbina estaba caliente, el personal operativo olvidó abrirla.
drenaje, y cuando se encendió la extracción, se produjo un golpe de ariete con la destrucción de parte
Línea de extracción de vapor de turbina. Como resultado, se requirieron reparaciones de emergencia.
turbinas. En el caso de canalizar el sistema de drenaje con trampas de condensados,
este problema podría haberse evitado.
Durante la operación de centrales térmicas, a veces surgen problemas con violaciones.
Modo de funcionamiento de la química del agua de las calderas debido al mayor contenido.
oxígeno en el agua de alimentación. Una de las razones de la violación de la química del agua.
El modo es una disminución de la presión en los desaireadores debido a la falta.
Sistema automático de mantenimiento de presión. Violación de la química del agua.
El modo conduce al desgaste de las tuberías, aumento de la corrosión de las superficies.
calefacción y, como resultado, costos adicionales por reparación de equipos.
Además, en muchas estaciones, las unidades están instaladas en el equipo principal.
Medición basada en diafragmas. Los diafragmas tienen una dinámica normal.
rango de medición 1:4, lo que causa el problema de determinar las cargas
durante las operaciones de arranque y cargas mínimas. Operación incorrecta
medidores de flujo conduce a una falta de control sobre la exactitud y
eficiencia de operación del equipo. Hoy, Spirax LLC
Sarco Ingeniería" está lista para presentar varios tipos de medidores de flujo con
rango de medición de hasta 100:1.
En conclusión, resumamos lo anterior y enumeremos una vez más. Principales medidas para reducir los costes energéticos de las centrales térmicas:
- Unión de trampas de vapor con trampas de condensado
- Instalación de un sistema de control de temperatura de salida de fuel oil en intercambiadores de calor.
- Transferir la recirculación de fueloil de regreso al tanque de fueloil
- Conexión con un sistema de control para red y calentadores de agua bruta.
- Instalación de expansores de drenaje con control de nivel.
- Tuberías del sistema de drenaje de la turbina con trampas de condensado.
- Instalación de unidades dosificadoras.
Siempre podrás encontrar más información interesante en nuestra web en el apartado
Comparar los circuitos principales para el encendido de calentadores regenerativos en términos de su eficiencia operativa. Describir el caudal vapor fresco y calor a una turbina con extracciones regenerativas. ¿De qué parámetros del calentamiento regenerativo del agua de alimentación y cómo depende la eficiencia? instalaciones turbo? ¿Qué son los enfriadores de drenaje y cómo se utilizan? ¿Qué es la desaireación del agua de alimentación y qué efecto tiene en las centrales térmicas? ¿Cuáles son los principales tipos de desaireadores? ¿Cómo se incluyen los desaireadores en el esquema de la central térmica? ¿Cuáles son los balances de calor y materia de los desaireadores y cómo se implementan? ¿Qué son las bombas de alimentación y cuáles son los principales tipos de bombas de alimentación? Describir los circuitos básicos para el encendido de bombas de alimentación. Describir los circuitos principales para el encendido de turbinas de propulsión. 91 5. SUSTITUCIÓN DE PÉRDIDAS DE VAPOR Y CONDENSADO 5.1. PÉRDIDAS DE VAPOR Y CONDENSADO Las pérdidas de vapor y condensado en las centrales eléctricas se dividen en internas y externas. Las pérdidas internas incluyen pérdidas por fugas de vapor y condensado en el sistema de equipos y tuberías de la propia central eléctrica, así como pérdidas de agua de purga de los generadores de vapor. Las pérdidas por fugas de vapor y agua en las centrales eléctricas se deben a fugas en las conexiones bridadas de tuberías, válvulas de seguridad de generadores de vapor, turbinas y otros equipos de las centrales eléctricas. Arroz. 5.1, a Las pérdidas de vapor y condensado provocan la correspondiente pérdida de calor, deterioro de la eficiencia y disminución de la eficiencia. plantas de energía. Las pérdidas de vapor y condensado se reponen con agua adicional. Para prepararlo utilice, lo que requiere inversiones de capital y costos operativos adicionales. Las pérdidas por fugas se distribuyen por todo el trayecto vapor-agua. Sin embargo, es más probable que provengan de lugares con los parámetros ambientales más altos. Segundo componente pérdidas internas Las plantas de cogeneración pueden tener pérdidas externas de vapor y condensado. Se utilizan dos esquemas diferentes para liberar calor de una planta combinada de calor y energía: abierto, en el que el vapor se suministra a los consumidores directamente desde la extracción o contrapresión de la turbina (Fig. 5.1, a), y cerrado, en el que el vapor de el escape o contrapresión de la turbina se condensa en un intercambiador de calor de superficie. calienta el refrigerante enviado por un consumidor externo y el condensado del vapor de calefacción permanece en la central térmica (Fig. 5.1,b). Si los consumidores necesitan vapor, se utilizan evaporadores (generadores de vapor) como intercambiadores de calor intermedios. Si se suministra calor a los consumidores con agua caliente, entonces el intercambiador de calor intermedio es un calentador de agua suministrado a la red de calefacción (calentador de red). Con un esquema cerrado de suministro de calor, las pérdidas de vapor y condensado se reducen a las internas, y en términos de la cantidad relativa de pérdida del medio de trabajo, una central térmica de este tipo difiere poco de una central térmica. con preparación térmica de agua adicional en evaporadores. 5.2. BALANCE DE VAPOR Y AGUA Para calcular el circuito térmico, determinar el flujo de vapor a las turbinas, la productividad de los generadores de vapor, indicadores energéticos, etc. es necesario establecer las relaciones básicas del balance material de vapor y agua en una central eléctrica. Determinemos estas relaciones para el caso más general de una central térmica con suministro de vapor a un consumidor industrial directamente desde la salida de la turbina (Fig. 5.1, a). Las ecuaciones de balance de materia para vapor y agua para CES se obtienen como un caso especial de las relaciones para CHP. El balance de vapor de los equipos principales de la central eléctrica se expresa mediante las siguientes ecuaciones. El consumo de vapor fresco D a la turbina al extraer vapor para la regeneración Dr, y para consumo externo Dï, al pasar vapor al condensador Dê es igual a: D=Dr+Dп+Dк (5.1) Para IES Dп=0 por lo tanto: D=Dr+Dк ( 5.1a) Consumo de vapor fresco en la instalación de la turbina, teniendo en cuenta su consumo Dyo para sellos y otras necesidades además de la turbina principal D0=D+Dyo. (5.2) La carga de vapor de los generadores de vapor Dïã teniendo en cuenta la fuga Dout, incluido el consumo irrecuperable de vapor fresco para las necesidades económicas y técnicas de la central eléctrica, es: Dpg = D0 + Dout (5.3) Es aconsejable tomar el flujo de vapor fresco a la unidad de turbina D0 como el principal valor calculado del flujo de fluido de trabajo. El balance hídrico en la central eléctrica se expresa mediante las siguientes ecuaciones. las liberaciones de vapor son iguales a: Din = Dp-Dok (5.6) donde Dîê es la cantidad de condensado devuelto por los consumidores externos. La pérdida total de vapor y condensado de una central térmica con circuito abierto de suministro de calor y la cantidad de agua adicional Ddv son iguales a la suma de las pérdidas internas y externas: Dpot=Ddv=Dint+Din=Dout+D/pr+ Din (5.7) Con generadores de vapor de flujo directo Dïð=0 y Dpot =Dut+Din Para IES y para CHP con liberación de calor Din = 0 y Dpot = Dst = Dout + D/pr con generadores de vapor de flujo directo en este caso Dpot = Dout = Dout Antes de entrar al expansor, el agua de purga pasa a través del reductor y una mezcla de vapor y agua ingresa al expansor, que se divide en vapor relativamente limpio descargado en uno de los intercambiadores de calor del sistema regenerativo de la unidad de turbina, y agua (separada o concentrada), de la cual se eliminan las impurezas del generador de vapor con agua de purga. Obviamente, las entalpías del vapor y del agua son funciones inequívocas de la presión en el tambor del generador de vapor ppg y en los expansores de la primera y segunda etapa pp1 y pp2, MPa. 15a) Sp g 1 C dw La fracción de soplado cambia hiperbólicamente dependiendo de la relación entre las concentraciones de impurezas en el agua de soplado y adicional Spg: St.v. Si Spg: Sd.v , es decir el contenido de impurezas en el agua adicional es muy pequeño, entonces pr0. Si por el contrario Spg: Sd.v1, entonces pr; esto significa que cualquier gran cantidad de agua adicional con una concentración de Cd.v=Spg, que repone la purga, sale con la purga del tambor del generador de vapor. 5.3. PLANTAS EVAPORADORAS La compensación de las pérdidas de vapor y condensado con agua limpia de reposición es una condición importante para garantizar el funcionamiento confiable de los equipos de las centrales eléctricas. Se puede destilar agua adicional de la pureza requerida a partir de un intercambiador de calor especial: una unidad de evaporación. La planta de evaporación incluye un evaporador, en el que el agua adicional bruta inicial, normalmente purificada previamente químicamente, se convierte en vapor, y un enfriador, en el que se condensa el vapor obtenido en el evaporador. Este tipo de enfriador se llama condensador evaporador o condensador evaporador. Así, en la unidad de evaporación, el agua adicional inicial se destila: se convierte en vapor y luego se condensa. El condensado de agua evaporada es un destilado libre de impurezas. circuito cerrado agua de alimentación
en generadores de vapor. Así, la unidad de evaporación se enciende según el principio regenerativo y puede considerarse como un elemento del circuito regenerativo de la unidad de turbina. 100 1 – generador eléctrico; 2 – turbina de vapor; 3 – panel de control; 4 – desaireador; 5 y 6 – bunkers; 7 – separador; 8 – ciclón; 9 – caldera; 10 – superficie de calentamiento (intercambiador de calor); 11 – chimenea; 12 – sala de trituración; 13 – almacén de reserva de combustible; 14 – carro; 15 – dispositivo de descarga; 16 – transportador; 17 – extractor de humos; 18 – canal; 19 – recogedor de cenizas; 20 – ventilador; 21 – cámara de combustión; 22 – molino; 23 –
estación de bombeo ; 24 – fuente de agua; 25 – bomba de circulación; 26 – calentador regenerativo de alta presión; 27 – bomba de alimentación; 28 – condensador; 29 – planta de tratamiento químico de agua; 30 – transformador elevador; 31 – calentador regenerativo de baja presión; 32 – bomba de condensado. El siguiente diagrama muestra la composición de los equipos principales de una central térmica y la interconexión de sus sistemas. A partir de este diagrama puedes rastrear
secuencia general
- Procesos tecnológicos que ocurren en las centrales térmicas.
- Designaciones en el diagrama TPP:
- Economía de combustible;
- preparación de combustible;
- sobrecalentador intermedio;
- parte de alta presión (HPV o CVP);
- parte de baja presión (LPP o LPC);
- generador eléctrico;
- transformador auxiliar; transformador de comunicación;;
- lo principal
- aparamenta
- bomba de condensado;
- bomba de circulación;
- fuente de suministro de agua (por ejemplo, río);
- (PND);
- planta de tratamiento de agua (WPU);
- consumidor de energía térmica;
- bomba de retorno de condensado;
- desaireador;
- bomba de alimentación;
- (PVD);
- eliminación de escoria;
- vertedero de cenizas;
- extractor de humos (DS);
- tubo de lámpara;
ventilador (DV);
recogedor de cenizas
- Descripción del esquema tecnológico del TPP:
- Resumiendo todo lo anterior, obtenemos la composición de una central térmica:
- sistema de gestión y preparación de combustible;
- instalación de caldera: combinación de la propia caldera y equipos auxiliares;
- sistema suministro técnico de agua;
- sistema de eliminación de cenizas (para centrales térmicas que funcionan con combustible sólido);
- Equipos eléctricos y sistema de control de equipos eléctricos.
Las instalaciones de combustible, según el tipo de combustible utilizado en la estación, incluyen un dispositivo de recepción y descarga, mecanismos de transporte, instalaciones de almacenamiento de combustibles sólidos y líquidos, dispositivos para la preparación preliminar de combustible (plantas de trituración de carbón). La instalación de fueloil también incluye bombas para bombear fueloil, calentadores de fueloil y filtros.
Preparación combustible sólido para la combustión consiste en molerlo y secarlo en una planta de preparación de polvo, y la preparación del fueloil consiste en calentarlo, limpiarlo de impurezas mecánicas y, en ocasiones, tratarlo con aditivos especiales. Con gas combustible todo es más sencillo. La preparación de combustible gaseoso se reduce principalmente a regular la presión del gas delante de los quemadores de la caldera.
El aire necesario para la combustión del combustible se suministra al espacio de combustión de la caldera mediante ventiladores (AD). Los productos de la combustión del combustible (gases de combustión) son aspirados por extractores de humos (DS) y descargados a la atmósfera a través de chimeneas. Un conjunto de canales (conductos de aire y conductos de gas) y varios elementos El equipo a través del cual pasan el aire y los gases de combustión forma el camino gas-aire de una central térmica (planta de calefacción). Los extractores de humos, chimeneas y ventiladores incluidos en el mismo constituyen una instalación tiro. En la zona de combustión del combustible, las impurezas no combustibles (minerales) incluidas en su composición sufren transformaciones químicas y físicas y se eliminan parcialmente de la caldera en forma de escoria, y una parte importante de ellas es arrastrada por los gases de combustión en el forma partículas finas ceniza. Para proteger el aire atmosférico de las emisiones de cenizas, se instalan recolectores de cenizas delante de los extractores de humos (para evitar el desgaste de las cenizas).
Las escorias y las cenizas capturadas generalmente se retiran hidráulicamente a los vertederos de cenizas.
Cuando se quema fueloil y gas, no se instalan recolectores de cenizas.
Cuando se quema combustible, la energía químicamente ligada se convierte en energía térmica. Como resultado, se forman productos de combustión que, en las superficies calefactoras de la caldera, desprenden calor al agua y al vapor generado a partir de ella.
El conjunto de equipos, sus elementos individuales y las tuberías por las que circulan el agua y el vapor forman el recorrido vapor-agua de la estación.
En la caldera, el agua se calienta hasta la temperatura de saturación, se evapora y el vapor saturado formado por el agua hirviendo de la caldera se sobrecalienta. Desde la caldera, el vapor sobrecalentado se envía a través de tuberías a la turbina, donde su energía térmica se convierte en energía mecánica y se transmite al eje de la turbina. El vapor que sale de la turbina ingresa al condensador, transfiere calor al agua de refrigeración y se condensa.
En las centrales térmicas modernas y en las centrales combinadas de calor y energía con unidades con una capacidad unitaria de 200 MW o más, se utiliza un sobrecalentamiento intermedio de vapor. En este caso, la turbina tiene dos partes: una parte de alta presión y una parte de baja presión. El vapor que sale de la sección de alta presión de la turbina se envía al sobrecalentador intermedio, donde se le suministra calor adicional. Luego, el vapor regresa a la turbina (a la parte de baja presión) y de allí ingresa al condensador. Sobrecalentamiento intermedio El vapor aumenta la eficiencia de la unidad de turbina y aumenta la confiabilidad de su funcionamiento.
El condensado se bombea fuera del condensador mediante una bomba de condensación y, después de pasar por calentadores de baja presión (LPH), ingresa al desaireador. Aquí se calienta con vapor hasta una temperatura de saturación, mientras que se libera oxígeno y dióxido de carbono y se eliminan a la atmósfera para evitar la corrosión del equipo. El agua desaireada, llamada agua de alimentación, se bombea a través de calentadores de alta presión (HPH) hacia la caldera.
El condensado en el HDPE y el desaireador, así como el agua de alimentación en el HDPE, se calientan mediante vapor extraído de la turbina. Este método de calentamiento implica devolver (regenerar) calor al ciclo y se denomina calentamiento regenerativo. Gracias a ello, se reduce el flujo de vapor hacia el condensador y, por tanto, la cantidad de calor transferido al agua de refrigeración, lo que conduce a aumentando la eficiencia Planta de turbinas de vapor.
El conjunto de elementos que suministran agua de refrigeración a los condensadores se denomina sistema técnico de suministro de agua. Esto incluye: una fuente de suministro de agua (río, embalse, torre de enfriamiento), bomba de circulación, tuberías de entrada y salida de agua. En el condensador, aproximadamente el 55% del calor del vapor que ingresa a la turbina se transfiere al agua enfriada; esta parte del calor no se utiliza para generar electricidad y se desperdicia inútilmente.
Estas pérdidas se reducen significativamente si se extrae el vapor parcialmente agotado de la turbina y su calor se utiliza para las necesidades tecnológicas de las empresas industriales o para calentar agua para calefacción y suministro de agua caliente. De este modo, la estación se convierte en una central combinada de calor y energía (CHP), que proporciona generación combinada de energía eléctrica y térmica. En las centrales térmicas se instalan turbinas especiales con extracción de vapor, las llamadas turbinas de cogeneración. Condensado de vapor desprendido consumidor térmico, es devuelto a la central térmica mediante una bomba de retorno de condensado.
En las centrales térmicas se producen pérdidas internas de vapor y condensado, debido a la estanqueidad incompleta del camino vapor-agua, así como al consumo irrecuperable de vapor y condensado para las necesidades técnicas de la central. Constituyen aproximadamente entre el 1 y el 1,5% del consumo total de vapor de las turbinas.
En las centrales térmicas también pueden producirse pérdidas externas de vapor y condensado asociadas con el suministro de calor a los consumidores industriales. En promedio son del 35 al 50%. Las pérdidas internas y externas de vapor y condensado se reponen con agua adicional pretratada en la unidad de tratamiento de agua.
Por tanto, el agua de alimentación de la caldera es una mezcla de condensado de turbina y agua de reposición.
El equipamiento eléctrico de la estación incluye un generador eléctrico, un transformador de comunicaciones, un cuadro principal y un sistema de alimentación de los mecanismos propios de la central a través de un transformador auxiliar.
El sistema de control recopila y procesa información sobre el avance del proceso tecnológico y el estado del equipo, de forma automática y mando a distancia mecanismos y regulación de procesos básicos, protección automática equipo.
Las pérdidas del fluido de trabajo: vapor, condensado principal y agua de alimentación en las centrales térmicas se pueden dividir en interno y externo. A interno– incluir pérdidas del fluido de trabajo por fugas de conexiones bridadas y accesorios; pérdida de vapor por válvulas de seguridad; fuga de drenaje de la tubería de vapor; Consumo de vapor para soplar superficies calefactoras, para calentar gasóleo y para boquillas. Estas pérdidas van acompañadas de pérdidas de calor; normalmente se indican mediante el valor o se expresan (para unidades de turbina de condensación) como una fracción del flujo de vapor por turbina. Doméstico Las pérdidas de vapor y condensado no deben exceder el 1,0% con carga nominal en CPP y 1,2÷ 1,6 en CHP. En Teplovykh centrales eléctricas(TPP) con calderas de potencia de flujo directo, estas pérdidas, teniendo en cuenta la limpieza periódica agua-química, pueden ser mayores en un 0,3 ÷ 0,5%. Cuando se quema fueloil como combustible principal, las pérdidas de condensado aumentan un 6% por año. horario de verano y un 16% en invierno.
Para reducir las pérdidas internas, siempre que sea posible, las conexiones de brida se reemplazan por soldadas, se organiza la recolección y uso del drenaje, se monitorea la estanqueidad de los accesorios y válvulas de seguridad y, cuando es posible, las válvulas de seguridad se reemplazan por diafragmas.
En centrales térmicas hasta presión crítica, s calderas de tambor La mayoría de las pérdidas internas son pérdidas por agua de purga.
Externo Las pérdidas ocurren cuando el vapor de proceso se suministra a consumidores externos desde turbinas y generadores de vapor de energía (SG), cuando parte del condensado de este vapor no regresa a la central térmica.
En varias empresas de las industrias química y petroquímica, las pérdidas de condensado de vapor de proceso pueden ascender hasta el 70%.
Doméstico Las pérdidas se producen en las centrales eléctricas de condensación (CPS) y en las centrales combinadas de calor y energía (CHP). Externo Las pérdidas ocurren solo en centrales térmicas con suministro de vapor de proceso a empresas industriales.
Fin del trabajo -
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Balance de vapor y agua.
El agua que se introduce en el sistema de alimentación de las calderas eléctricas para reponer las pérdidas del fluido de trabajo (refrigerante) se denomina agua adicional.
Objeto y principio de funcionamiento de los expansores de purga.
El agua adicional, a pesar de estar prepurificada, introduce sales y otras sustancias en el ciclo TPP. compuestos químicos. Una proporción importante de sales también entra por no densidades.
Métodos químicos para preparar agua adicional y de reposición.
Las centrales térmicas industriales suelen recibir agua de sistema común suministro de agua de la empresa, del cual se eliminan previamente las impurezas mecánicas mediante sedimentación, coagulación y filtración
Preparación térmica de agua adicional de generadores de vapor en evaporadores.
Por el problema de seguridad. ambiente de emisiones nocivas provenientes de la producción, aplicación metodos quimicos El tratamiento del agua es cada vez más difícil debido a la prohibición de verter aguas de lavado en cuerpos de agua. en esto
Cálculo de la planta de evaporación.
El diagrama para calcular la instalación de evaporación se muestra en la Fig. 8.4.3.
El cálculo de la instalación de evaporación consiste en determinar el caudal de vapor primario procedente de la salida de la turbina.
Suministro de vapor a consumidores externos.
Desde la central combinada de calor y energía (CHP) hasta el consumidor, el calor se suministra en forma de vapor o agua caliente, llamados refrigerantes.
Las empresas industriales consumen vapor para necesidades tecnológicas.
Sistemas de suministro de vapor de uno, dos y tres tubos de centrales térmicas.
La mayoría de las empresas necesitan vapor de 0,6 a 1,8 MPa y, a veces, de 3,5 y 9 MPa, que se suministra a los consumidores desde la central térmica a través de tuberías de vapor. Colocación de tuberías de vapor individuales para cada llamada de consumidor.
Unidad de reducción-enfriamiento
Para reducir la presión y la temperatura del vapor, se utilizan unidades de reducción-enfriamiento (RCU). Las unidades se utilizan en centrales térmicas para reservas de extracción y contrapresión. Suministro de calor para calefacción, ventilación y necesidades domésticas. Se utiliza como refrigerante para calefacción, ventilación y necesidades domésticas.
agua caliente
. Un sistema de tuberías a través del cual se suministra agua caliente a los consumidores y se devuelve agua enfriada.
Liberación de calor para calentar.
Instalación de red
GRES normalmente consta de dos calentadores: el calentador principal y el calentador de pico. 9.2.1.
Diseños de calentadores de red y calderas de agua caliente.
La calidad del agua de la red bombeada a través de las superficies calefactoras de los calentadores de red es significativamente menor que la calidad del condensado de la turbina. Puede contener productos de corrosión, sales de dureza, etc.
CONFERENCIA 24
(continuación de la conferencia 23) Las calderas de agua caliente, al igual que los calentadores de red de pico, se utilizan en las centrales térmicas como fuentes de calor de pico cuando las cargas de calor exceden el suministro.
Desaireadores, bombas de alimentación y condensado.
La planta de desaireación y pienso se puede dividir en dos: desaireación y pienso.
Comencemos nuestra consideración con la instalación de desaireación.
Fijado
CONFERENCIA 26 (continuación de la conferencia 25) ¿Cuál es el propósito de la planta alimenticia? ¿Por qué se instala una bomba de refuerzo? ¿Cuáles son los posibles circuitos para encender las bombas de alimentación? Disposiciones generales para el cálculo de circuitos térmicos básicos.
Cálculo del calentamiento del agua en la bomba de alimentación.
Se estima que la presión del agua de alimentación a la salida de la bomba de alimentación es entre un 30 y un 40% mayor que la presión del vapor fresco p0;
Aceptamos 35%:
Parámetros termodinámicos de vapor y condensado (modo de funcionamiento nominal)
Pestaña. 1.1 Punto de vapor en los escapes de la turbina Vapor en calentadores regenerativos Calentado
CONFERENCIA 29
(continuación de la lección 28) 1.4.3 Cálculo del PND Se realizará un cálculo conjunto del grupo PND-4,5,6.
Unidades condensadoras
¿Cuál es el propósito y la composición de una unidad condensadora? ¿Cómo se seleccionan las bombas de condensado?
La unidad condensadora (Fig. 26) garantiza la creación y mantenimiento
Sistemas técnicos de suministro de agua.
¿Cuál es el propósito y la estructura del sistema técnico de suministro de agua? ¿Con qué fines se utiliza el agua de proceso en las centrales térmicas y nucleares?
Sistema técnico de suministro de agua.
Economía de combustible de centrales eléctricas y salas de calderas.
La preparación del carbón para la combustión incluye las siguientes etapas: - pesaje en básculas de vagones y descarga mediante volquetes de vagones; si el carbón se congeló durante el transporte
Soluciones técnicas para prevenir la contaminación ambiental
LIMPIEZA DE LOS GASES DE HUMO Las cenizas volantes, las partículas de combustible no quemado, los óxidos de nitrógeno y los gases de dióxido de azufre contenidos en los gases de combustión contaminan la atmósfera y tienen un efecto nocivo.
Problemas de operación de la central eléctrica
Los principales requisitos para el funcionamiento de centrales térmicas y centrales nucleares son garantizar la confiabilidad, seguridad y eficiencia de su operación.
Fiabilidad significa garantizar un funcionamiento ininterrumpido (ininterrumpido)
Selección de un sitio para la construcción de centrales térmicas y centrales nucleares.
¿Cuáles son los requisitos básicos para el sitio de construcción de una central eléctrica? ¿Cuáles son las características de elegir un sitio para construir una central nuclear? ¿Cuál es la rosa de los vientos en la zona donde se ubica la estación?