Silownie cieplne

Dr inż. Andrzej Tatarek
Siłownie cieplne
1
Wykład 1
Podziały i klasyfikacje elektrowni
Moc elektrowni – pojęcia podstawowe
2
Podziały i klasyfikacje
Energia elektryczna – szczególnie wygodny
i rozpowszechniony nośnik energii
Łatwość przesyłania na duże odległości
Łatwość przetwarzania na inne postacie
energii (mechaniczną i cieplną)
Z tego powodu duża część energii pozyskiwanej z prawie
wszystkich naturalnych źródeł przechodzi przez postać energii
elektrycznej
3
Podziały i klasyfikacje
Źródła i postacie energii przetwarzane na
energię elektryczną:
Paliwa pierwotne (organiczne: stałe, ciekłe i
gazowe oraz jądrowe)
Energia wód (śródlądowych, przypływów i
odpływów mórz oraz fal morskich)
Energia geotermiczna (ciepło wnętrza ziemi)
Energia wiatru
Energia słoneczna
Energia reakcji chemicznych
4
Podziały i klasyfikacje
Elektrownia cieplna – zakład produkujący
energię elektryczną na skalę przemysłową który
wykorzystuje do tego celu:
Energię paliw organicznych (konwencjonalnych)
Energię paliw jądrową
5
Podziały i klasyfikacje
Układ przemian energetycznych elektrowni
cieplnych (trójstopniowy)
Energia
paliwa
Energia
1
cieplna
2
Energia
mechaniczna
3
Energia
elektryczna
1 – kocioł, 2 – silnik cieplny (turbina parowa lub gazowa),
3 – prądnica
6
Podziały i klasyfikacje
Podział elektrowni w zależności od rodzaju silnika
cieplnego:
Elektrownie parowe klasyczne (konwencjonalne) –
czynnikiem roboczym jest wytworzona w kotle para
wodna, wykonująca pracę w turbinie parowej
Elektrownie parowe jądrowe – energia cieplna,
dostarczana czynnikowi roboczemu, pochodzi z
procesu rozszczepiania paliw jądrowych w reaktor
Elektrownie gazowe – czynnikiem roboczym jest
gaz będący produktem spalania paliwa i wykonujący
pracę w turbinie gazowej.
Elektrownie spalinowe – z silnikami spalinowymi
tłokowymi (najczęściej Diesla)
7
Podziały i klasyfikacje
Podział elektrowni w zależności od rodzaju
oddawanej energii:
Elektrownie kondensacyjne – wytwarzają tylko
energię elektryczną w turbozespołach
kondensacyjnych (nie wykorzystują ciepła pary
wylotowej)
Elektrociepłownie – wytwarzają energię elektryczną
i cieplną (równocześnie), oddawaną na zewnątrz w
postaci pary lub gorącej wody w ilości co najmniej
10% produkowanej energii.
8
Podziały i klasyfikacje
Podział elektrowni niezależnie od rodzaju i typu
(przynależność):
Elektrownie zawodowe – przynależne
administracyjnie do przedsiębiorstw podległych
organizacjom gospodarczym
w branży energetycznej (zawodowo produkujące
energię elektryczną i cieplną).
Elektrownie przemysłowe – administracyjnie
związane z zakładami przemysłowymi (hutami,
kopalniami, zakładami chemicznymi), należącymi
do innych organizacji gospodarczych niż
energetyka.
9
Podziały i klasyfikacje
Skład jednego wspólnego systemu elektroenergetycznego:
Elektrownie
Linie przesyłowe wysokiego napięcia
Stacje transformatorowo-rozdzielcze
Linie rozdzielcze oraz odbiorniki energii elektrycznej
10
Podziały i klasyfikacje
Elektrownie podstawowe
(czas wykorzystania mocy zainstalowanej >5000
h/rok) – dostarczające do systemu przeważającą część
energii elektrycznej, pracujące z małymi zmianami
obciążenia przez większość dni w roku.
Należą do nich:
Elektrownie parowe o małym jednostkowym koszcie paliwa
Elektrownie jądrowe
Elektrociepłownie
11
Podziały i klasyfikacje
Elektrownie podszczytowe
(czas wykorzystania mocy zainstalowanej 2000-5000
h/rok) – zmniejszające z reguły dość znacznie swe
obciążenie w dolinach obciążeń systemu.
Należą do nich:
Starsze elektrownie parowe o dobrej dyspozycyjności
Elektrownie wodne ze zbiornikiem o niedużym czasie
napełniania
12
Podziały i klasyfikacje
Elektrownie szczytowe
(czas wykorzystania mocy zainstalowanej <2000h/rok)
– uruchamiane tylko w okresach szczytowego
obciążenia każdej doby.
Należą do nich:
Elektrownie wodne pompowe i zbiornikowe
Elektrownie gazowe
Specjalne elektrownie parowe o szybkim rozruchu
Stare elektrownie parowe o dużym koszcie paliwa
13
Podziały i klasyfikacje
Typowy kształt dobowego wykresu obciążenia systemu
elektroenergetycznego i rozdział zadań między elektrownie:
1 – elektrownie podstawowe,
2 – elektrownie podszczytowe,
3 – elektrownie szczytowe
a) wykres kalendarzowy
Rys. Laudyn, Pawlik, Strzelczyk „Elektrownie”
b) wykres uporządkowany
14
Moc elektrowni
Podstawowe wielkości charakteryzujące
elektrownie i elektrociepłownie:
Elektrownia → moc elektryczna
Elektrociepłownia → moc elektryczna i moc
cieplna
15
Moc elektrowni
Rodzaje mocy elektrycznej:
Moc zainstalowana
Moc osiągalna
Moc dyspozycyjna
16
Moc elektrowni
Moc zainstalowana elektrowni – suma mocy
znamionowych turbozespołów wchodzących w
skład elektrowni
Nin = ∑Nzn, MW
17
Moc elektrowni
Moc osiągalna – moc jaką elektrownia może
osiągnąć w sposób trwały przy dobrym stanie
urządzeń i normalnych warunkach eksploatacji.
Przez trwałość rozumie się tu czas nie krótszy niż 15h.
No = Nin – Nu, MW
Nu – trwałe ubytki mocy spowodowane wadami układu
technologicznego, zmianami konstrukcyjnymi itp.
18
Moc elektrowni
Moc dyspozycyjna – maksymalna moc, która
może być oddana w ustalonym czasie (terminie)
w rzeczywistych warunkach pracy.
Nd = No – Nz = Ni – Nu -– Nz, MW
Nz – okresowe (zmienne) ubytki mocy spowodowane
remontami, awariami oraz przejściowym pogorszeniem
warunków zewnętrznych takich jak: gorsze paliwo, zmiany
temperatury wody chłodzącej i powietrza
19
Moc elektrowni
Rodzaje mocy cieplnej:
Moc cieplna zainstalowana
Moc cieplna osiągalna
Moc cieplna dyspozycyjna
20