Dr inż. Andrzej Tatarek
Siłownie cieplne
1
1
Wykład 8
Układy cieplne elektrowni
kondensacyjnych
2
Elementy układów cieplnych
Wymienniki ciepła
Wymiennik ciepła - element w którym występują
najczęściej dwa czynniki:
Oddający ciepło
Pobierający ciepło
Zadania wymienników ciepła:
Podgrzewanie
Ochładzanie
Zmiana stanu skupienia czynników występujących w
obiegu parowo-wodnym
3
Wymienniki ciepła
Typy wymienników (w zależności od sposobu
wymiany ciepła):
Mieszankowe wymiana ciepła przez mieszanie
się czynników ze sobą (odgazowywacze termiczne)
Powierzchniowe wymiana ciepła przez przegrodę
(ścianki rurek)
Rodzaje wymienników (w zależności od rodzaju
czynnika):
Wodno  wodne
Parowo  wodne
Parowo  parowe
4
Podgrzewacze
regeneracyjne
Zadanie - podgrzewanie kondensatu i wody zasilającej
parą, która już częściowo wykonała pracę w turbinie.
Podgrzewacze regeneracyjne NP:
Wykonane z rurek mosiężnych lub stalowych
Powierzchnie ogrzewalne w kształcie litery
Wykonuje się je jako pionowe lub poziome
5
Podgrzewacze
regeneracyjne
Wskazania projektowe podgrzewacze NP
(najniższych ciśnień) należy umieszczać możliwie
blisko turbiny co zmniejsza straty ciśnienia w rurociągu
upustowym między turbiną a podgrzewaczem.
Rys. Szymocha, Zabokrzycki  Elektrownie parowe
6
Podgrzewacze
regeneracyjne
Podgrzewacze regeneracyjne WP:
Wykonane z rur kotłowych (o wytrzymałości
dostosowanej do wysokiego ciśnienia
wytwarzanego przez pompę zasilającą)
Powierzchnie ogrzewalne w kształcie litery U, W
oraz z rurkami wieloskrętnymi
7
Podgrzewacze
regeneracyjne
Wskazania projektowe w blokach dużej
mocy podgrzewacze WP często instaluje
się w dwóch lub więcej gałęziach
równoległych co pozwala uniknąć budowy
bardzo drogich podgrzewaczy o dużych
średnicach.
Rys. Szymocha, Zabokrzycki  Elektrownie parowe
8
Podgrzewacze wody
sieciowej
Zadania podgrzanie wody sieciowej do określonej
temperatury
Podgrzewacze wody sieciowej:
O powierzchni ogrzewalnej do 800 m2 podobna
budowa jak w przypadku podgrzewaczy
regeneracyjnych NP z rurkami U-kształtnymi
Dla większych powierzchni ogrzewalnych
konstrukcje podobne do rozwiązań skraplaczy
turbin (z poziomą powierzchnią ogrzewalną)
9
Odgazowywacz
Zadania usuwanie z kondensatu turbinowego i
wody uzupełniającej wszelkich rozpuszczalnych
gazów, w szczególności: tlenu, dwutlenku węgla,
azotu i innych.
10
Wyparki i przetwornice
(transformatory) pary
Wyparki i przetwornice pary specjalne wymienniki
ciepła, działające na tej samej zasadzie ale różniące
się przeznaczeniem i ciśnieniem pracy.
11
Wyparka
Cel stosowania uzupełnianie strat czynnika w
obiegu cieplnym. (silnie zasolona woda surowa)
Zadania odparowanie wstępnie zmiękczonej wody
zasilającej wyparkę, parą grzejną z upustu turbiny.
Otrzymane opary po skropleniu stanowią destylat
uzupełniający straty obiegu cieplnego.
12
Przetwornica pary (EC)
Przetwornica pary (EC) jest to wyparka
wysokoprężna, w której para pierwotna pobierana z
upustu turbiny odparowuje parę wtórną,
przeznaczoną do zasilania odbiorników
technologicznych nie zwracających skroplin.
13
Stacje redukcyjne i
schładzacze pary
Zadania obniżenie parametrów przepływającego
czynnika. Występują najczęściej w postaci
zblokowanej jako stacje redukcyjno-schładzające
(RSCh)
Po procesie dławienia para ma zwykle zbyt wysoką
temperaturę, dlatego stacje RSCh pary są
wyposażone w chłodnice wtryskowe.
14
Budowa
Budowa stacji redukcyjno-schładzającej:
Element redukcyjny
Schładzacz wtryskowy (zainstalowany po stronie
pary zredukowanej)
15
Stacje podstawowe
Stacje RSCh podstawowe stanowią wyposażenie
przede wszystkim EC.
Zastosowanie:
jako z
ródła zasilania odbiorników pary o krótkim
okresie użytkowania (szczytowe wymienniki ciepła)
do rezerwowania upustów lub wylotów turbin
technologicznych i ciepłowniczych w przypadku ich
odstawienia
16
Stacje szybkodziałające
Zadania odbieranie produkowanej przez kocioł
pary i podawanie jej do skraplacza turbiny po
obniżeniu ciśnienia i schłodzeniu w przypadku
awaryjnego odstawienia turbozespołu
Zastosowanie w instalacjach rozruchowych
elektrowni i elektrociepłowni przy odstawianiu i
rozruchu turbin
17
Rozprężacze
Cel stosowania:
ograniczenie start czynnika w obiegu
odzyskanie części ciepła zawartego w odsolinach
Budowa rozprężaczy:
Element dławiący (kryzy lub zawory)
Zbiornik (separacja mieszaniny parowo-wodnej).
Zadania:
obniżenie ciśnienia gorącej wody w elemencie
dławiącym
separacja, powstałej w wyniku rozprężania pary od
wody
18
Rozprężacze
Zasada działania uzyskanie
pary z gorącej wody przez
obniżenie ciśnienia znacznie
poniżej ciśnienia nasycenia dzięki
czemu następuje spadek
temperatur i entalpii kosztem
ciepła zużytego na odparowanie
części wody.
Rys. Szymocha, Zabokrzycki  Elektrownie parowe
19
Schematy układów
cieplnych
Schemat cieplny układu:
symbolicznie przedstawia elementy układu, w
którym zachodzą przemiany termodynamiczne
uwidacznia rozpływ czynnika (z zaznaczeniem jego
rodzaju) w poszczególnych urządzeniach i węzłach
układu
pokazuje parametry czynnika w
charakterystycznych punktach układu oraz
natężenie jego przepływu
20
Układ cieplny
Układ cieplny ustala się tak, aby uzyskać:
Możliwie największą sprawność obiegu
Małe nakłady inwestycyjne
Zachować prostotę i przejrzystość oraz dużą
pewność ruchową
21
Typy schematów cieplnych
Schemat ideowy poglądowe przedstawienie wybranego
typu układu cieplnego (powinien być możliwie prosty i
przejrzysty)
Zawiera parametry określające urządzenia
Ukazuje ich rozmieszczenie i wzajemne połączenie
Schemat szczegółowy przedstawia:
Armaturę
Układy rozruchowe i zabezpieczające
Obejścia i urządzenia rezerwowe
Połączenia międzyblokowe
Wartości parametrów dla kilku obciążeń bloku
22
Na schematach układów cieplnych umieszcza się:
Kotły
Turbiny
Rurociągi
Pompy
Wymienniki ciepła
Stacje redukcyjna i schładzacze pary
Rozprężacze
Wyparki i przetwornice pary
23
Rys. Szymocha, Zabokrzycki  Elektrownie parowe
24
Rys. Szymocha, Zabokrzycki  Elektrownie parowe
25
Zasady projektowania układów
cieplnych elektrowni:
W elektrowni kondensacyjnej nie powinno
instalować się mniej niż 2 bloki energetyczne
Moc instalowanych w elektrowni turbozespołów nie
może być zbyt wysoka (dla pojedynczego TZ max.
7-10 % mocy zainstalowanej systemu
energetycznego  obecnie jest to 4-5 % dla
największego bloku)
Bloki dużych mocy muszą być projektowane i
budowane jako układy mono tj. monobloki (1 kocioł
+ 1 turbozespół + układy urządzeń pomocniczych)
26
Korzyści wynikające z instalowanie dużych bloków
energetycznych (w porównaniu z jednostkami
mniejszymi):
Mniejsze zapotrzebowanie na miejsce
Krótszy czas budowy całej elektrowni (mniej
bloków)
Mniejszy koszt budowy (mniejszy jednostkowy
koszt mocy)
Zmniejszenie liczebności personelu w elektrowni
Wyższa sprawność
27
Niedogodności i wady wynikające z instalowania
dużych bloków:
Wzrost awaryjności
Konieczność utrzymywania większej mocy
rezerwowej w systemie
Wydłużenie okresów remontowych (duży zakres
robót)
Duża koncentracja mocy w elektrowni duża
emisja pyłowa i gazowa oraz emisja ciepła (woda
chłodząca, ciepło spalin)
28