POLITECHNIKA WROCA
AWSKA
Notatki z kursu: Siłownie cieplne
na podstawie wykładu Andrzej Tatarek
Rok akademicki 2009/2010
 ð Wyk Å‚ad 1 22 II 2010
ð
I. Literatura:
Ciekawostka
1. Pawlik i Strzelczyk,  Elektrownie
2. Szymocha,  Elektrownie parowe , skrypt PWr W Polsce sÄ…
tylko 3 bloki z
3. Czasopisma zwiÄ…zane z EnergetykÄ…
parametrami
II. Powtórzenie/uporządkowie wiadomość:
nadkrytycznymi
elektrownia:
1. Parametry pary pierwotnej (stosowane w polskiej energetyce)
Pątnów,
A
agisza,
ð 5ØaÜ = 535 - 540!; 5Ø]Ü = 13 - 13,55Ø@Ü5ØCÜ5ØNÜ
Bełchatów II
2. Parametry krytyczne pary wodnej
(w budowie)
5ØaÜ = 374!; 5Ø]Ü = 225Ø@Ü5ØCÜ5ØNÜ
II. Systematyka oznaczeń kotłów w Polsce
Ciekawostka
XY-000
Największy
1. X informuje nas o rodzaju kotła, w przypadku kotła parowego także o typie
przepływu czynnika:
kocioł rusztowy
w Polsce jest o
-ð Wodny
wydajności
*ð W (zawsze kocioÅ‚ z przepÅ‚ywem wymuszony)
64t/h, tak niski
wynik wynika z
-ð Parowy
odciążenia
*ð O kocioÅ‚ walczakowy z naturalnÄ… cyrkulacjÄ…
cieplnego i
masowego
*ð A kocioÅ‚ walczakowy z naturalnÄ… cyrkulacjÄ…, ale
powierzchni
wspomagany pompÄ… cyrkulujÄ…cÄ…; w Polsce tylko 2 tego typu)
rusztu
*ð B kocioÅ‚ przepÅ‚ywowy, cyrkulacja w parowniku jest
wymuszona
2. Y informuje o rodzaju paleniska:
-ð R palenisko rusztowe (zazwyczaj na w. kamienny)
-ð P palenisko komorowe pÅ‚ywowe (w. brunatny)
-ð B palenisko pyÅ‚owe (w. brunatny)
-ð F palenisko fluidalne (wystÄ™puje zÅ‚oże cyrkulujÄ…ce lub stacjonarne
in. pęcherzykowe)
3. Cyfry dla kotła parowego zawsze oznaczają ilość ton pary świeżej na godzinę, zaś dla kotłów wodnych
oznaczają Gcal na godzinę, w nowych modelach kotłów wodnych moc cieplna opisana jest w megawatach.
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 2 z 27
III. Przykładowe oznaczenia kotłów
Ciekawostka
1. OR  16, 32, 64
A
Ä…czna moc
stosowane w przemyśle lub w bardzo małych elektrowniach
elektrowni w
2. OP  130, 140, 230, 380, 430, 650
Polsce to
w Polsce jest ok. 63 bloków z kotłem OP/OB.  650
ok. 200- 225MW; B ozn. to samo co P ale paliwem jest w. brunatny
ok. 34GW
3. BP  1150
blok o mocy ok. 360-380MW
4. AP  1650
blok o mocy ok. 500MW; w Polsce pracujÄ… 2 takie w Kozienicach
5. BB  2400
budowany w bloku 13 w Bełchatowie, tzw. Bełchatów II o mocy ok. 858MW
6. OFz  450
Ciekawostka
kocioł fluidalny  z oznacza, że ze złożem cyrkulującym; kiedyś cyklony był
budowane z materiałów ceramicznych odpornych na wysokie temperatury i
Sama komora w
ścieranie, minus ich było to że nie odbierają ciepła od spalin i tym samym
kotle BB  1150
nagrzewały się, mimo izolacji cieplnej w wyniku promieniowana oddawały sporą
ilość ciepła do otoczenia, póz
niej cyklony były budowane z rur kotłowych
jest wymiarów
15x17 metrów i
7. WR  1,25; 2,5; 5; 10; 15; 25 (moc cieplna podana z Gcal na godzinÄ™)
wysoka na 50 m
kocioł wodny z paleniskiem rusztowym
8. WRp  46,5 (moc cieplna podana w MW)
kocioł wodny z paleniskiem rusztowym z narzutnikiem (narzutowe);
ruszt kręci się w przeciwną stronę niż w tradycyjnych paleniskach
rusztowych by węgiel jak najdłużej przybywał na ruszcie, ponieważ
narzutnik wyrzuca węgiel na tylną ścianę kotła.
9. OOG  145
kocioł olejowo-gazowe
Ważne
Sprawność w
zwykłej
elektrowni to
ok. 34%,
natomiast w
elektrowni z
parametrami
nadkrytycznymi
to ok. 43%
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 3 z 27
 ð Wyk Å‚ad 2 1 III 2010
I. Strata niezupełnego spalania jest to strata gazowa (produktami reakcji są tlenek węgla - zazwyczaj przez nas mierzone,
wodór i proste węglowodory)
1 5ØBÜ2 + 5Ø6Ü 5Ø6Ü5ØBÜ
2
Ważne
II. Strata niecałkowitego spalania wynika z tego, że w substancji stałej pozostają palne
zwiÄ…zki
Siarka jest palna
III. Etapy procesów spalania węgla:
1. Nagrzanie
Ważne
2. Odgazowanie
Większość
3. Dopalenie części koksowej
polskich węgli
energetycznych
IV. Idea zastosowania kotłów fluidalnych w energetyce:
ma temperaturÄ™
1. Walka z emisjÄ… 5ØFÜ5ØBÜ2 (stosowanie sorbentu w komorze
krzepnięcia
paleniskowej, suche odsiarczenie metodÄ… pierwotnÄ…)
popiołu
2. Spalanie gorszy paliw o dużej zawartości substancji mineralnych
powyżej
1250°C dlatego
V. Szlakowanie, żużlowanie powierzchni kotła jest zjawiskiem
negatywnym, ponieważ tworzy się izolacja i zmniejsza się współczynnik
w komorze
przewodzenia ciepła, przez co rośnie temperatura spalin i zwiększa się
paleniskowej
strata kotła.
przy
VI. Oznaczenia turbin:
projektowaniu
kotłów zakłada
1. 13P55 P  przeciwprężna (nie ma części niskoprężnej,
siÄ™ temperaturÄ™
ciśnienie pary jest wyższe od atmosferycznego, więc
temperatura jest wysoka, stosowane są w ciepłownictwie)
poniżej 1200°C
2. 13UC108 UC  upustowo-ciepłownicza (głównym celem tej turbiny jest
podgrzanie wody dla miasta)
3. 13K215 K  kondensacyjna (ciśnienie pary na wylocie z turbiny, w skraplaczu jest
rzędu 45-70hPa)
Pierwsze cyfry oznaczają wartość ciśnienia pary na wlocie do turbiny, cyfry na końcu
to moc cieplna turbiny.
VII. Układ blokowy jest to jeden kocioł parowy i jedna turbina. Układ kolektorowy składa się z kilka
kotłów podających parę na wspólny kolektor, z których para jest podawana na dwie turbiny.
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 4 z 27
VIII. Obieg siłowni cieplnej z jednostopniowym przegrzewem pary
Sprężanie zawsze kończy się w obszarze pary wilgotnej. Przegrzew międzystopniowy podwyższa
suchość pary na wylocie z turbiny, stąd zysk sprawności.
IX. Obieg C-R na wykresie T-s oraz i-s
-ð 4-5 ogrzewanie wody w kotle (odbywa siÄ™ w podgrzewaczu wody i w parowniku)
-ð 5-6 częściowe odparowanie wody
-ð 6-1 podgrzewanie pary (podgrzewacz konwekcyjny, grodziowy i wylotowy)
-ð 1-2a izentropowe rozprężanie pary (z II Z.T. wiemy że tarcie jest przemianÄ…
nieodwracalną, występują więc straty w przemianie rzeczywistej)
-ð 2-3 izotermiczne skroplenie pary (odbywa siÄ™ w skraplaczu)
-ð 3-4 pompowanie wody
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 5 z 27
X. Podział elektrowni ze względu na silniki cieplne:
1. Elektrownie parowe klasyczne (in. konwencjonalne)  czynnikiem roboczym jest para
wytworzona w kotle
2. Elektrownie jÄ…drowe  czynnikiem roboczym jest para wytworzona w reakcjach jÄ…drowych
3. Elektrownie gazowe  czynnikiem roboczym jest gaz
4. Elektrownie spalinowe  zawierają tłokowe silniki spalinowe (najczęściej Diesla ze względu
na żywotność i bezpieczeństwo)
XI. Podział elektrowni ze względu na rodzaj oddawanej energii:
1. Elektrownie
2. Elektrociepłownie
XII. Podział elektrowni ze względu na zakres działania:
1. Elektrownie zawodowe
2. Elektrownie przemysłowe
XIII. Podział elektrowni ze względu na czas pracy (rok składający się z 365 dni ma 8760 godzin):
1. Elektrownie podstawowe  dostarczają do systemu przeważającą cześć energii elektrycznej,
pracujące z małym zmiennym obciążeniem o czasie wykorzystania mocy znamionowej ponad
5 tys. godzin w ciągu rok (elektrownie, w których jest niski koszt paliwa, elektrownie jądrowe,
elektrociepłownie, przepływowe elektrownie wodne)
2. Elektrownie podszczytowe  o czasie wykorzystania mocy znamionowej między 2-5 tys.
godzin w ciÄ…gu rok (elektrownie wodne zbiornikowe, elektrownie parowe o uproszczonej konstrukcji)
3. Elektrownie szczytowe - o czasie wykorzystania mocy znamionowej poniżej 2 tys.
godzin w ciÄ…gu rok (elektrownie wodne szczytowo-pompowe, elektrownie gazowe,
elektrownie gazowo-parowem, elektrownie starszego typu o wysokich kosztach paliwa)
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 6 z 27
 ð Wyk Å‚ad 3 8 III 2010
I. Wielkości charakteryzujące elektrownie:
1. Moc zainstalowana jest to suma mocy znamionowych turbozespołów wchodzących w skład elektrowni.
2. Moc osiągalna jest to moc jaką elektrownia może osiągnąć w sposób trwały przy dobry stanie urządzeń i
normalnych warunków eksploatacyjnych, w czasie nie krótszym niż 15 godzin
3. Moc dyspozycyjna jest to maksymalna moc, którą może być oddana w ustalonym czasie lub terminie w
rzeczywistych warunkach pracy (wpływ na nią mają sytuacje awaryjne danych urządzeń, zmienne warunku
atmosferyczne, paliwo, które nie ma stałej wartości opałowej)
II. Krotność cyrkulacji mówi nam ile razy masa 1kg wody musi przepływać przez
Ważne
ogrzewane rury parownika, aby zamieniła się całkowicie na parę wodną o stopniu suchości
5ØeÜ = 1
Najczęściej w
5ØRÜ5Ø[Ü .5ØbÜ5ØgÜ5ØfÜ5Ø`Ü5ØXÜ5ØNÜ5Ø[Ü5ØNÜ
polskich
III. Sprawność elektrowni konwencjonalnej ( ):
5ØRÜ5Ø[Ü .5ØdÜÅ‚5Ø\Üż5Ø\Ü5Ø[Ü5ØNÜ
elektrowniach
1. Brutto
para na wylocie
z kotła ma
5Ø8Ü
5Øß5ØRÜ5ØXÜ =
następujące
5Ø5Ü × 5ØDÜ5ØVÜ5Ø_Ü
parametry
2. Netto
540°C i 13-
5Ø8Ü - 5Ø8Ü5Ø]Ü.5ØdÜÅ‚.
13,5MPa
5Øß5ØRÜ5ØXÜ =
5Ø5Ü × 5ØDÜ5ØVÜ5Ø_Ü
natomiast w
wyniku strat na
Gdzie:
wlocie do
5Ø8Ü - energia elektryczna uzyskana na zaciskach generatora
turbiny to
5Ø8Ü5Ø]Ü.5ØdÜÅ‚. - energia elektryczna pokrywajÄ…ca zapotrzebowania na potrzeby wÅ‚asne
535°C i
elektrowni
ok.12,74MPa
5Ø5Ü - strumieÅ„ paliwa
5ØDÜ5ØVÜ5Ø_Ü  wartość opaÅ‚owa paliwa
IV. Potrzeby własne elektrowni to konieczność napędu pomp wody zasilającej, wody chłodzącej oraz innych pomp
turbozespołów, urządzeń do transportu i przemiału węgla, urządzeń do usuwania żużlu i popiołu, wentylatorów powietrznych i
spalinowych, instalacje ochrony środowiska (redukcja tlenków azotu, odsiarczania spalin i wychwytywania dwutlenku węgla).
Najwięcej energii elektrycznej zużywają pompy zasilające, które wtłaczają wodę do kotłów.
V. Względne zużycie energii na potrzeby własne
Ciekawostka
5Ø8Ü5Ø]Ü.5ØdÜÅ‚.
1MW 2mln Ź
5Øß =
5Ø8Ü
dla elektrowni kondensacyjnej wynosi ona od 5% do 9%, zaś dla elektrociepłowni nawet do 20%
VI. Sposoby przetwarzania energii:
Energia chemiczna Energia cieplna Energia mechaniczna Energia elektryczna
1 2 3
W elektrowni konwencjonalnej mamy 3 stopniowy proces produkcji en. elektrycznej.
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 7 z 27
VII. Wszelkie zabiegi zmierzające do zwiększenia sprawności elektrowni mają zasadniczą cenę, zmniejszenie kosztów
wytwarzania, a tym samym zwiększania ekonomiczności zakładu. W celu zwiększenia sprawności w elektrowniach stosuję się
wiele sposobów, z których jedne mają na celu zwiększyć sprawność termicznej obiegu, inne na zwiększeniu sprawności
poszczególnych urządzeń, lub zmniejszenie energii na potrzeby własne.
VIII. Sposoby zwiększenia ekonomiczności elektrowni:
1. Podnoszenie temperatury i ciśnienia pary świeżej doprowadzonej do turbiny (same podnoszenie ciśnienia
powoduje spadek entalpii)
2. Międzystopniowe pojedyncze lub dwukrotne przegrzewanie pary (stosuje się by zakończyć przegrzewanie pary
dla stopnia suchości nie mniejszego niż 0,9)
3. Regeneracyjne podgrzewanie wody zasilajÄ…cej
4. Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej
5. Obniżanie parametrów wylotowych pary (wzrost sprawnoÅ›ci poprzez spadek 5ØVÜ25Ø`Ü uzyskany niższym ciÅ›nieniem
w skraplaczu, które wytwarza czynnik chÅ‚odzÄ…cy, w Polsce najniższa temperatura to 20°C )
6. Zwiększenie sprawności kotła
7. Zwiększenie sprawności wewnętrznej turbiny
Ważne
8. Zmniejszenie zużycia energii na potrzebny własne
5ØVÜ1 - 5ØVÜ2
5Øß =
9. Skojarzenie obiegów o różnych czynnikach roboczych
5ØVÜ1 - 5ØVÜ25Ø`Ü
IX. Karnotyzacja obiegu
5ØGÜ5ØQÜ5Ø\Ü5ØYÜ5Ø[Ü5ØRÜ5ØTÜ5Ø\Ü z
5Ø_Üó5ØQÜÅ‚5ØNÜ 5ØPÜ5ØVÜ5ØRÜ5Ø]Ü Å‚5ØNÜ
5Øß = 1 -
5ØGÜ5ØTÜó5Ø_Ü5Ø[Ü5ØRÜ5ØTÜ5Ø\Ü z
5Ø_Üó5ØQÜÅ‚5ØNÜ 5ØPÜ5ØVÜ5ØRÜ5Ø]Ü Å‚5ØNÜ
W przypadku elektrowni temperatura dolnego z
ródÅ‚a ciepÅ‚a dla Polski wynosi 20°C (293K), zaÅ› temperatura górnego z
ródła to
parametr pary na wylocie z kotÅ‚a 540°C (813K) lub na ultrakrytyczne 700°C (973K).
X. Sprawność kotła:
1. Metoda bezpośrednia
5Ø7Ü × (5ØVÜ5Ø]Ü - 5ØVÜ5ØdÜ5ØgÜ )
5Øß5ØXÜ =
5Ø5Ü × 5ØDÜ5ØVÜ5Ø_Ü
2. Metoda pośrednia
5Øß5ØXÜ = 1 - 5ØFÜ
Gdzie:
5Ø7Ü - strumieÅ„ masy pary z kotÅ‚a (mierzymy metodÄ… prÄ™dkoÅ›ci za pomocÄ… kryzy)
5ØVÜ5Ø]Ü, 5ØVÜ5ØdÜ5ØgÜ  entalpia pary na wylocie z kotÅ‚a i entalpia wody zasilajÄ…cej (odczytana z tablic na postawie ciÅ›nienia i temperatury pary)
5Ø5Ü  strumieÅ„ spalonego paliwa
5Ø_Ü
5ØDÜ5ØVÜ - wartość opaÅ‚owa paliwa (dla staÅ‚ych mierzony w bombie kalorymetrycznej, zaÅ› dla gazowych i ciepÅ‚ych w kalorymetrze Junkers)
5ØFÜ - suma wszystkich strat w kotle (straty cieplne wskutek niecaÅ‚kowitego i niezupeÅ‚nego spalania, strata wylotowa, strata
promieniowa)
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 8 z 27
 ð Wyk Å‚ad 4 15 III 2010
I. Ogólny schemat kotła energetycznego:
Ważne Ważne
PW
PK
PG
Współczynnik Temperatura
niedomiaru powietrza w spalania w komorze
komorze paleniskowej paleniskowej kotła
ECO
wynosi 5Øß = 1,15 ÷ 1,2 na wÄ™giel kamienny
spalany w postaci
KP
pyłu węglowego
wynosi od 1900 °C
LUVO
do 2000°C
II. Temperatura adiabatyczna jest to teoretyczna temperatura spalania, uzależniona od wartości opałowej paliwa, ciepła
powietrza dolotowego i ewentualnie od recyrkulacji spalin
III. Niektóre metody poprawy ekonomiczności elektrowni negatywnie na siebie wpływają:
1. Regeneracyjne podgrzewanie wody zasilającej powoduje spadek sprawności kotła, ponieważ różnica entalpii
jest mniejsza ze względu na wzrost entalpii wody zasilającej. Zasada działania regeneracyjnego podgrzewacza wody
zasilającej: Strumień pary pobierany z upustu turbiny, po wykonaniu swojej pracy przy rozprężeniu się, kierujemy do
wymiennika, by przekazał swoje ciepło skropliną (kondensatowi) ze skraplacza. Podgrzana woda z układu regeneracji
powoduje wzrost temperatury wylotowej spalin, aby ją zmniejszyć by strata wylotowa kotła była mniejsza pobieramy
ciepło spalin do podgrzewacza powietrza, tym samy podwyższając temperaturę powietrza spalania, która powoduje
wzrost tlenków azotu (ich ilość gwaÅ‚townie roÅ›nie przy temperaturze powyżej 1200°C na wylocie z komory
paleniskowej). Mimo to stosuje się regeneracyjne podgrzewacze wody, ponieważ zwiększają one sprawność turbiny i
pomagajÄ… one w dążeniu do karnotyzacji obiegu, tak samo jak miÄ™dzystopniowy przegrzew pary . W celu redukcji 5ØAÜ5ØBÜ5ØeÜ
stosuje siÄ™:
-ð Stopniowanie powietrza: poprzez spalanie z niedomiarem powietrza w strefie palnikowej 5Øß < 1 i do
palenie paliwa poprzez dodanie powietrza za pomocą dyszą OFA (Over Fire Air) w górnej części komory
paleniskowej.
-ð Stopniowanie paliwa: doprowadzenie dodatkowego paliwa ponad strefÄ™ palników
-ð RecyrkulacjÄ™ spalin, gdyż wprowadzenie spalin pobieranych za podgrzewaczem wody do strefy
spalania zmniejsza koncentrację tlenu i obniża temperaturę spalania
IV. Przegrzewacze pary w kotłach energetycznych
Przegrzewacze opromieniowane występują na ścianach komory paleniskowej, zaś przegrzewacz grodziowy jest
półopromieniowany.
Współczynnik wnikania ciepÅ‚a przez konwekcjÄ™ 5ØüÞ5ØXÜ, zależy od rodzaju konwekcji (wymuszona, naturalna). W konwekcji
swobodnej (naturalnej) prędkość czynnika ogrzewanego jest mniejsza niż w przypadku konwekcji wymuszonej.
Minimum techniczne kotła mówi nam przy jakim minimalnym obciążeniu kotła udaje się uzyskać przegrzew pary do parametrów
potrzebnych na wlocie do turbiny. W starych kotłach wynosi ono 50% a w nowych 40% wydajności.
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 9 z 27
Charakterystyka przegrzewacza
tpary
540°C
D
40% 100%
Stosuje siÄ™ regulacjÄ™ wtryskowÄ…, gdy temperatura przekracza 540°C, czyli podajemy wodÄ™ zasilajÄ…cÄ… pomiÄ™dzy przegrzewaczem
konwekcyjnym i grodziowym oraz pomiędzy grodziowym i wylotowym, która odbiera ciepło potrzebne do odparowania, dzięki
czemu obniża się temperatura pary.
Wraz ze wzrostem wydajności kotła wzrasta temperatura pary za przegrzewaczem konwekcyjnym, natomiast w przegrzewaczu
grodziowym temperatura pary nie zmienia siÄ™ tak wyraz
nie w jak w przegrzewaczu konwekcyjnym. W związku z tym w kotłach
energetycznych występuje kilka przegrzewaczy pary, ponieważ nie pracują one tak samo dla różnych obciążeń kotła.
V. Wybór podstawowych parametrów obiegu Clausiusa  Rankine a. O przebiegu drugiego stopnia przetwarzania energii w
elektrowni parowej decyduje najsilniej sprawność obiegu C-R. Sprawność tą możemy zwiększyć przez:
1. Powiększenie różnicy pomiędzy górną i dolną temperaturą obiegu (stosowanie możliwie najniższych temperatur
w skraplaczu i możliwie najwyższych parametrów pary przegrzanej)
2. Rozwinięcie obiegu C-R w celu zbliżenia go do obiegu Carnota (stosowanie międzystopniowego przegrzewu
pary oraz regeneracyjnego podgrzewu wody zasilajÄ…cej)
VI. Ustalając parametry pary świeżej należy pamiętać, że:
1. Podwyższenie ciśnienia pary świeżej przy pozostawieniu bez zmian jej temperatury powoduje wzrost
zawilgocenia pary w końcowych stopniach turbiny, co skutkuje erozją łopatek
2. Zwiększanie wilgotności pary wpływa ujemnie na sprawność wewnętrzną turbiny
3. Wzrost ciśnienia początkowego pary powoduje wzrost zużycia energii na pompowanie wody
4. Podwyższanie temperatury pary na wlocie do turbiny kondensacyjnej zawsze korzystne ze względu na
sprawność obiegu, jest ograniczone prze wytrzymałość materiału łopatek turbiny
VII. Przy określaniu parametrów początkowych pary należy pamiętać, że:
1. Ekonomicznie uzasadnione parametry pary są tym wyższe im wyższa jest moc bloku i im wyższy jest stosunek
kosztu paliwa do kosztów materiałów konstrukcyjnych
2. W instalacjach wysokoprężnych (powyżej 10MPa) w przeciętnych warunkach pracy, sprawność termiczna
roÅ›nie o 1% na każde 2-3MPa wzrostu ciÅ›nienia pary Å›wieżej lub na każde 30-40°C wzrostu temperatury pary Å›wieżej
3. Wysokie temperatury pary przekraczajÄ…ce 580-590°C powodujÄ… konieczność stosowania stali austenitycznych,
cechujące się znacznie wyższymi cenami niż stale ferrytyczne, ale stale austenityczne dodatkowo cechują się niższym
współczynnikiem przewodności cieplnej oraz wyższym współczynnikiem rozszerzalności, co skutkuje większymi
naprężeniami dopuszczalnymi przy uruchamianiu i odstawianiu bloku
4. Wysokie ciśnienia wpływają na konstrukcje urządzeń i ilość użytych materiałów przy p=16-17MPa konieczne
jest stosowanie kotłów o cyrkulacji wspomaganej lub wymuszonej, po przekroczeniu ciśnień 18-19MPa zachodzi
konieczność stosowania kotłów przepływowych
5. Stosowanie międzystopniowego przegrzewania pary, mimo zwiększenia skomplikowania instalacji i jej kosztów
jest celowe
6. Z wysokimi parametrami pary dolotowej należy zawsze łączyć wysokotemperaturowe podgrzewanie wody
zasilajÄ…cej
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 10 z 27
VIII. Parametry końcowe pary (parametry kondesacji i chłodzenia):
Ważne
1. Rodzaj układu chłodzenia i związany z nim przebieg roczny
temperatury wody chłodzącej, wielkość strefy chłodzenia i krotność Bardzo niebezpieczne w
chłodzenia oraz spiętrzenie temperatur w skraplaczu i związana z tym
wysokich temperaturach
wielkość powierzchni przekazywania ciepła (największy problemy jest z
wody sÄ… tlen i dwutlenek
wodą chłodzącą w układzie otwartym)
węgla, która usuwa
2. Bierze się pod uwagę zużycie ciepła przez turbinę w funkcji próżni
odgazowywacz.
(tak naprawdę w funkcji ciśnienia w skraplaczu)
Teoretycznie przy
3. Charakter pracy bloku (bierze siÄ™ pod uwagÄ™ czas wykorzystywania
temperaturze 100°C
mocy znamionowej, oraz czy jest to blok z grupy podstawowej, szczytowej
rozpuszczalność gazów
czy podszczytowej)
w wodzie wynosi zero.
4. Uwzględnienie kosztów paliwa na miejscu elektrowni
5. Zużycie energii na potrzeby własne
6. Koszty budowy i urządzeń związanych z układem chłodzenia
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 11 z 27
 ð Wyk Å‚ad 5 22 III 2010
I. Układy regeneracyjne podgrzewanej wody zasilającej:
Ważne
Podgrzewanie kondensatu i wody zasilającej parą, która wykonała pracę w turbinie
nazywamy podgrzewaniem regeneracyjnym. Upuszczenie pary z turbiny wywołuje straty
wynikajÄ…ce z nie wykonania pracy przez parÄ™ upustowÄ… na odcinku upust-wylot pary do
Moc turbiny
skraplacza. Dzięki upuszczaniu pary maleje jednak bardzo (znacznie) ilość pary kierowanej
5ØAÜ = 5Ø7Ü × (5ØVÜ1 - 5ØVÜ5Ø`Ü5ØXÜ)
do skraplacza. Ciepło skraplania zawarte w strumieniu pary upustowej w układach bez
regeneracji przekazywane wodzie chłodzącej, jest w wyniku regeneracji w pełni
5ØVÜ5Ø`Ü5ØXÜ  entalpia pary
odzyskiwany w postaci podnoszenia entalpii wody zasilającej, co z nadwyżką kompensuje
wyżej wymienione straty w turbinie.
w skraplaczu
II. Jak bardzo regeneracji poprawia sprawność termodynamiczną układu:
Stosowanie regeneracji pozwala podnieść sprawność z 8 do 16%. Zysk ten jest tym wyższy im większa jest liczba stopni
podgrzewania regeneracji oraz im wyższa jest temperatura wody za układem regeneracyjnym. Korzyści z zwiększania liczby
podgrzewaczy szybko maleją, i powyżej 8, 9 stopni się już znikome, z uwagi na koszt urządzeń i niskie efekty eksploatacyjne nie
jest celowe rozbudowanie układów regeneracji powyżej wymienionej liczby.
III. Układ regeneracyjny
PK  pompa kondensatu (skroplin)
PZ  pompa wody zasilajÄ…cej
Podgrzewacze pomiędzy skraplaczem a zbiornikiem wody zasilającej mamy do czynienia z regeneracją niskoprężną. W
tej części podgrzewacze są wykonane ze stopów miedzi, które dobrze przewodzą ciepło. Podgrzewacze pomiędzy
zbiornikiem wody zasilającej a kotłem mamy do czynienia z regeneracją wysokoprężną. W tej części podgrzewacze są
wykonane z stali, która gorzej przewodzą ciepło, ale są bardzie odporne na wysokie ciśnienia.
IV. Przy projektowaniu układów regeneracji należy kierować się następującymi wskazaniami:
1. Układ wysokoprężnych podgrzewaczy regeneracyjnych należy stosować za pompami zasilającymi, dzięki temu
pompy pracują przy niższych temperaturach wody, jest wtedy większa pewność ruchowa układu i mniejsze zagrożenie
występowaniem kawitacji.
2. Podgrzewacze regeneracyjne powinny być wyposażone w chłodnice pary przegrzanej daje to znaczne korzyści
energetyczne choć nieco podraża i komplikuje układ
3. Obejścia rezerwowe podgrzewaczy regeneracyjnych mogą być grupowe
Ważne
4. Instalacja regeneracji musi być wyposażone w zabezpieczenie
(automatyczne) przed cofnięciem się pary do turbiny oraz przed przedostaniem się
Ciepło wymiennika
wody do turbiny w przypadku pęknięcia rurek podgrzewaczy regeneracyjnych.
5ØDÜ = 5ØXÜ × 5Ø;Ü × "5ØaÜ
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 12 z 27
5. Instalacja odwadniająca podgrzewacze, czyli oprowadzenie skroplin z pary grzejnej musi być dobrana zarówno
dla maksymalnych i minimalnych obciążeń, w układach małych turbin (w domyśle elektrociepłowni) dopuszcza się
stosowanie garnków kondensacyjnych, we turbozespołach wielkich mocy należy stosować wyłącznie zawory
automatyczne często w układach zdwojonych, tzn. równolegle umieszczonych (mały zawór dla niskich obciążeń i duży
zawór dla wysokich obciążeń). Sposoby odprowadzenia skroplin z pary grzejnej:
-ð SpÅ‚yw kaskadowy, jest to najprostszy ukÅ‚ad w którym skropliny ze stopnia wyższego spÅ‚ywajÄ… do
stopnia o niższym ciśnieniu, stosuje się go w przypadku podgrzewaczy wysokoprężnych i w takim rozwiązaniu
skroplin wpływają do zbiornika wody zasilającej
-ð SpÅ‚yw kaskadowy z wtÅ‚aczaniem skroplin do obiegu (takie rozwiÄ…zanie skutkuje użyciem kolejnych
pomp)
-ð BezpoÅ›rednie odprowadzanie skroplin do skraplacza z chÅ‚odnicÄ…
Ważne
skroplin i syfonu, rozwiązanie stosowane w podgrzewaczach najniższych
ciśnień
Krotność wody
chłodzącej w
-ð WtÅ‚aczanie skroplin do obiegu indywidualnie, czyli dla każdego
podgrzewacza jest osobna pompa, może być też wtłaczanie grupowe lub z
elektrowniach
użyciem podgrzewacza mieszankowego, te rozwiązania są efektywniejsze
wynosi 40-90
termodynamicznie, jednak są droższe, zwiększają zużycie energii na potrzeby
własne i są mniej pewne ruchowo dotyczy to szczególnie podgrzewaczy
wysokoprężnych
Ważne
6. Kołnierze podgrzewaczy korzystnie jest umieszczać na dole płaszcza, tak
Tylko kotły parowe
aby stale były zalane skroplinami (powoduje to większą pewność uszczelnienia i
mniejsze naprężenia termiczne)
płomienicowe mogą
być okresowo
7. Zastosowanie chłodnicy skroplin powinno być każdorazowo
przeanalizowane, chłodnice skroplin zwiększają koszt instalacji oraz oporu zasilane w wodę
przepływu, rośnie zużycie energii na pompowanie wody, ale maleją straty cieplne
8. Instalacje podgrzewaczy niskoprężnych w przypadku bloków o mocy rzędu 500MW może być wyposażona w
podgrzewacze mieszankowe, zalety takie rozwiÄ…zania to niski koszt podgrzewaczy mieszankowych, ich wysoka
niezawodność oraz brak osadów z miedzi w turbinie, wadą to dodatkowe pompy konieczne w układzie, bardzo długie
rurociągi wynikającej z wysokiego położenia tych podgrzewaczy
V. Prawidłowo skomponowane układ regeneracyjny podgrzewania wody zasilające powinien zapewnić maksymalne
korzyści cieplne: niskie jednostkowe zużycie ciepła, niskie potrzeby własne przy minimalnych nakładach energetycznych
VI. Regeneracja zwiększa przepływ turbiny, rośnie moc graniczna turbiny, rośnie sprawność wewnętrzna (mniejsze straty
wewnętrzne przy dłuższych łopatkach w korpusach wysokoprężnych i średnioprężnych) Rozbudowany układ regeneracji
zmniejsza ilość pary odprowadzonej do skraplacza głównego  mniejszy koszt pomp wody chłodzącej, mniejsze koszty
pompowania w stosunku do układu przy instalacjach bez regeneracji, wszystkie te zalety są okupione wyższym kosztem
inwestycyjnym.
VII. Zadaniem pomp zasilających jest ciągłe zasilanie kotła w wodę. Każdy kocioł bez względu na rodzaj cyrkulacji jest
urządzeniem przepływowym, umiejscowienie pomp zasilających w układzie cieplnym bloków wynika z kompromisu pomiędzy
rozwiązaniami konstrukcyjnymi a kosztami urządzeń, tj. agregatów pompowych, odgazowywaczy ze zbiornikiem, różnej liczby
podgrzewaczy wysokoprężnych. Pompy zasilające wstępne lub główne instaluje się za odgazowywaczem (najczęściej jednym
podgrzewaczem mieszankowym w ukÅ‚adzie). W instalacjach Å›rednioprężnych stosuje siÄ™ odgazowanie w granicach 104°C -
140°C, w odgazowywaczach wysokoprężnym mamy temperaturÄ™ 120°C -160°C (taka temperatura jest na wejÅ›ciu do pompy)
Wszelkie pompy wodne pracujÄ™ z temperatura powyżej 75°C powinny być zalane, tzn. muszÄ… pracować z napÅ‚ywem do króćca
wlotowego (ssawnego).
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 13 z 27
 ð Wyk Å‚ad 6 12 IV 2010
I. Pompy zasilające dla bloków średniej mocy należy przyjmować w układzie 2 x 100%, tzn. z 100% rezerwą. Dla bloków
większej mocy stosuje się rezerwę 50%, tzn. są 3 pompy z czego 2 dwie pracują, a 1 jest rezerwą. Znamionowa wydajność pompy
zasilającej powinna odpowiadać 125% wydajności kotła walczakowego lub maksymalnej wydajności kotła przepływowego.
Maksymalna moc elektrycznego napędu pompę zasilającą nie powinna przekraczać 6MW. Silniki elektryczne o mocach 2,5-6MW
5Ø\Ü5ØOÜ5Ø_Ü
powinny mieć obroty zmniejszone do 1500 . Sam napęd pomp powinien się odbywać przez przekładnię zwiększającą obroty.
5ØZÜ5ØVÜ5Ø[Ü
W przypadku niskiego usytuowania zbiornika wody zasilającej, np. na maszynowni w pobliżu turbiny, to główna pompa
zasilająca musi współpracować z pompą wstępną niskoobrotową dla uniknięcia kawitacji na pierwszych stopniach. W przypadku
stosowania sprzęgła hydraulicznego należy umieszczać go po stronie wyższych obrotów tj. między przekładnią zębatą a pompą.
Normalna regulacja zasilania powinna się odbywać przez zmianę prędkości obrotowej. Pompy rezerwowe muszą mieć taką samą
regulacjÄ… jak pompy nominalne.
II. Pompy wody zasilającej mające napęd parowo-turbinowy stosowane są dla bloków o mocy nominalnej 360MW (Opole,
Bełchatów). Silniki elektryczne o mocy 6-10MW sprawiają pewne problemy eksploatacje, np. ze względu na duże czasy
rozruchowe, inne niedogodnością są wysokie koszty tych silników. Bardzo istotną zaletą wynikającą z stosowania napędu paro-
turbinowego pomp wody zasilających jest zwiększenie produkcji energii elektrycznej netto przez blok. Turbina napędowa pompy
zasilającej zwiększa przełyk turbiny głównej, z której czerpie parę, rośnie sprawność turbiny głównej i moc oddawana przez
turbozespół główny. Turbiny parowe posiadają ponadto prostą i ekonomiczną regulację obrotów i mocy w szerokim zakresie
poprzez ilość podawanej pary.
III. Układ napędowy zespołu pomp zasilających: wstępnej i głównej
IV. Układ napędowy pompy zasilającej
V. Wpływ zastosowania sprzęgła hydraulicznego na pobór mocy dla napędu pompy zasilającej
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 14 z 27
VI. Odgazowywacz (odgazownik) służy do usuwania z kondensatu turbinowego i wody uzupełniającej wszelkich
rozpuszczonych gazów w szczególności tlen i dwutlenek węgla. Odgazowywacz jest konieczny dla ochrony kotła i urządzeń
pomocniczych przed korozją. Umiejscowienie odgazowywacza w układzie cieplnym elektrowni jest narzucone położeniem
pompy zasilającej, odgazowywacz jest przeważnie jedynym podgrzewaczem mieszankowym w układzie regulacji i dzieli ten
układ na dwie części: niskoprężną, w której skropliny przetłaczane są za pomocą pompy skroplin i wysokoprężną, w której wodę
zasilającą przetłaczana jest za pomocą pompy zasilającej.
VII. Wykres rozpuszczalności tlenu w wodzie
VIII. Wykres rozpuszczalności dwutlenku węgla w wodzie
IX. Sposoby odgazowywania w elektrowni:
1. Metoda termiczna polegająca na doprowadzenie wody do stanu wrzenia, w którym rozpuszczalność gazów w
wodzie nie występuje
2. Metoda mechaniczna
3. Metoda chemiczna
5ØBÜ2 + 5ØAÜ25Ø;Ü4 25Ø;Ü25ØBÜ + 5ØAÜ2
5ØAÜ25Ø;Ü4 - hydrazyna
X. Kolumna odgazowywacza
XI. Odgazowywacz z zbiornikiem wody zasilajÄ…cej
Wyk Å‚ad 7 19 IV 2010
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 15 z 27
XII. y
ródła zasilania parą kolumny odgazowywacza:
1. Upust pary z turbiny
2. W czasie rozruchu stosuję się stację redukcyjno-schładzającą
3. Zasilanie rezerwowo rozruchowe
XIII. Wskazówki dotyczące projektowania układu odgazowania wody i zbiornika wody w elektrowni:
1. Odgazowywacz wody powinien być jednocześnie jednym z podgrzewaczy regulacyjnych
2. Odgazowywacz powinien być zasilany parą z upustu, możliwie bez regulacji ciśnienia, zapewnia to łatwiejsze
dostosowanie warunków pracy odgazowywacza do zmiennych obciążeń bloku energetycznego
3. Odgazowywacz musi mieć niezależne od turbiny zasilanie rezerwowe parą z własnego bloku lub innego z
ródła
4. Skropliny z podgrzewacza regulacyjnego o ciśnieniu niższym niż ciśnienie odgazowania należy wprowadzić
bezpośrednio do zbiornika wody zasilającej z pominięciem odgazowywacza
5. Wodę uzupełniającą zimną, np. zdemineralizowaną należy odgazowywać wstępnie w skraplaczu turbiny
6. Instalacja odgazowywacza i wody zasilającej musi umożliwiać podgrzanie i odgazowanie wody w czasie
rozruchu, zasilanie z innego z
ródła, zalecane jest położenie pod stronie pary zredukowane lub upustowej, niekiedy
celowo są położone po stronie zimnych skroplin i wody dodatkowo zdemineralizowanej.
7. Zapas wody z zbiornika zasilającego musi odpowiadać 5-10 minut zapotrzebowania przy pracy bloku z
maksymalną wydajnością kotła.
8. A
Ä…czny zapas wody we wszystkich zbiornikach bloku (zbiornik wody zasilajÄ…cej, kondensatory, odwodnik,
wody zdemineralizowanej) musi odpowiadać 30 minutowemu zapotrzebowania bloku przy maksymalnej wydajności
kotła.
9. Zbiornik zimnych skroplin wody zdemineralizowanej, powinny być połączone między blokami, mogą być
wspólne dla dwóch lub więcej bloków
XIV. Układ cieplny elektrociepłowni różni się znacznie od układu elektrowni kondensacyjnej. Elektrociepłownie muszą przede
wszystkim zaspokajać zapotrzebowanie na energię cieplna, wytworzona w układzie skojarzonym energia elektryczna jest w
pewnym sensie produktem ubocznym, a przebieg zmienności jej produkcji jest zależny od obciążenia cieplnego oraz wyposażenia
elektrociepłowni, tj. od rodzaju turbiny i urządzeń pokrywających obciążenie szczytowe. Podstawowe obciążenie cieplne w
elektrociepłowni miejskiej (komunalnej) powinno być pokrywane przez turbozespół ciepłowniczy upustowo-kondensacyjny.
5ØXÜ5ØTÜ 5ØXÜ5ØTÜ
XV. Dla przeÅ‚yku turbiny 10 ÷ 25 parametry wynoszÄ… 5Ø]Ü = 6,45Ø@Ü5ØCÜ5ØNÜ 5ØVÜ 5ØaÜ = 470!, dla 28 ÷ 50 5Ø]Ü = 95Ø@Ü5ØCÜ5ØNÜ 5ØVÜ 5ØaÜ = 500 ÷
5Ø`Ü 5Ø`Ü
5ØXÜ5ØTÜ
540!, zaÅ› dla 55 ÷ 120 5Ø]Ü = 135Ø@Ü5ØCÜ5ØNÜ 5ØVÜ 5ØaÜ = 540!
5Ø`Ü
3
XVI. Maksymalna sprawność bloków jest przy obciążeniu 4 kotła, zakład dąży by urządzenia pracowały z jak najwyższą
sprawnością, dlatego dla pokrycia szczytowego zapotrzebowana na ciepło stosowane są kotły wodne, ponieważ bloki przeciążone
skracają swoją żywotność przez co wymagają częstszych remontów i pracuję z niższą sprawnością.
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 16 z 27
XVII. Turbozespoły dla gospodarki skojarzonej:
1. W elektrociepłowniach miejskich należy stosować turbiny upustowo-kondensacyjnej z pogorszoną próżnią i
jednym lub dwoma upustami nieregulowanymi do podgrzewania wody sieciowej, przystosowane do pracy
kondensacyjnej, szczytowo-interwencyjnej w szczytach obciążenia energetycznego
2. W elektrociepłowniach przemysłowych wskazane jest instalowanie turbiny przeciwprężnej lub upustowo-
przeciwprężnej z jednym upustem regulowanym
XVIII. Rzadko się spotyka w elektrociepłowniach przegrzewacze międzystopniowe
XIX. Współczynnik skojarzony dla elektrociepÅ‚owni (5ØüÞ5Ø`Ü5ØXÜ) def. jako stosunek energii cieplnej oddanej z turbiny wodzie
sieciowej do energii cieplnej doprowadzonej do turbiny w parze
XX. Współczynnik skojarzony dla całej elektrowni def. stosunek znamionowej mocy cieplnej pobieranej z turbiny na cele
ciepłownicze do szczytowego obciążenia maksymalnego w elektrociepłowni
XXI. Wskaz
nik skojarzony(5Øß5Ø`Ü5ØXÜ ) def. stosunek energii elektrycznej do energii cieplnej uzyskanej z pary
XXII. 5ØüÞ5Ø`Ü5ØXÜ = 0,4 ÷ 0,55 dla turbiny przeciwprężnej, 5ØüÞ5Ø`Ü5ØXÜ = 0,6 ÷ 0,7 dla turbiny ciepÅ‚owniczo-kondensacynej
XXIII. Maksymalny przełyk turbiny powinien być wykorzystany przez e" 3000 godzin rocznie, minimum to
2500 godzin rocznie.
XXIV. UkÅ‚ad regulacyjny w elektrociepÅ‚owni przy 5Ø]Ü e" 95Ø@Ü5ØCÜ5ØNÜ stosuje siÄ™ takie same ukÅ‚ady jak w elektrowniach
konwencjonalnych.
XXV. Układ odgazowania w elektrociepłowniach, w miarę możliwości należy stosować parę z kolektora technicznego lub
ciepłowniczego, przy dużej ilości wody uzupełniającej należy odgazowywać w skraplaczach turbinowych lub w próżniowych
podgrzewaczach wody sieciowej, względnie stosować odgazowywacze termiczne (atmosferyczne lub próżniowe).
XXVI. y
ródła zasilania parą kolumny odgazowywacza:
1. Upust pary z turbiny
2. W czasie rozruchu stosuję się stację redukcyjno-schładzającą
3. Zasilanie rezerwowo rozruchowe
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 17 z 27
 ð Wyk Å‚ad 8-9 10 V 2010
I. Zasadniczo nie powinno się projektować elektrowni jednoblokowych, dwa blok to minimum, natomiast optymalna górna
granica to 8-10 bloków. Największa elektrownia w Polsce jest 12 blokowa. Największa moc jednego bloku elektrowni nie
powinno przekraczać 10% mocy krajowego systemu energetycznego, w Polsce moc sytemu energetycznego wynosi ok. 36GW,
ponieważ w sytuacji awarii tak dużego bloku należy uzupełnić brak mocy jednostkami rezerwowymi, np. elektrowniami
szczytowo-pompowymi, dodatkowo tak duży blok o znaczącej mocy w systemie energetycznym może nadawać charakter sieci
energetycznej. W Polsce przewiduje się budowę elektrowni jądrowej dwublokowej po 1600MW mocy na każdy blok. Reaktory
jądrowe są mało dyspozycyjne, tzn. że pracują jako elektrowni podstawowe głównie z nominalną mocą.
II. Korzyści wynikające z budowy dużych bloków energetycznych:
1. Mniejsze zapotrzebowanie na miejsce
2. Krótszy czas budowy całej elektrowni
3. Mniejszy koszt budowy elektrowni
4. Zmniejszenie personelu w elektrowni
5. Wyższa sprawność
III. Wady wynikające z budowy dużych bloków energetycznych:
1. Wzrost awaryjności bloków prototypowych
2. Konieczność utrzymywania większej rezerwy mocy
3. Wydłużenie okresów remontowych
4. Duża koncentracja mocy w elektrowni
IV. Jak dobierać urządzenia związane z pracą dużych bloków:
1. Jak największa sprawność turbozespołu w jak największym zakresie wydajności
2. Turbozespół powinien się charakteryzować krótkim czasem uruchomienia i odstawienia
3. Możliwość przeciążenia turbozespołu
4. Względu ochrony środowiska (paleniska niskoemisyjne, stosowanie metod pierwotnych, stopniowanie
powietrza i paliwa, oxyfuel)
5. Strumień pary kotła musi być optymalny dla turbozespołu
6. Kocioł ma być wybrany dla wysokotemperaturowej regeneracji
V. Podgrzewacze powietrza występujące w energetyce:
1. Obrotowy podgrzewacz powietrza typu rekuperacyjnego, głównie w kotłach pyłowych (LUVO)
2. Rurowe podgrzewacze powietrza stosowano kiedyś w kotłach fluidalnych ze względu na bardzo wysokie
ciśnienie powietrza jakie jest wymagane do uniesienia warstwy fluidalnej
3. Płytowe podgrzewacze powietrza stosowane dawniej w kotłach pyłowych
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 18 z 27
VI. Rodzaje młynów przygotowujących paliwo do spalania ze względu na prędkość obrotową:
1. Młyny szybkobieżne (wentylatorowe, bijakowe)
2. Młyny średniobieżne (kulowo-misowe, misowo-rolkowe in. pierścieniowo-rolkowe)
3. Młyny wolnobieżne (bębnowo-kulowe)
VII. Podatność przemiałowa węgla określamy w skali Hardgrove a, dzięki niej możemy dobrać odpowiedni typ młyna. W
krajowych kotłach rusztowych podstawowym węglem jest miał o granulacji poniżej 10mm. Zbyt duża granulacja zwiększa stratę
niecałkowitego spalania. Powietrze w kotłach rusztowych jest podawane od spodu rusztu przez wentylator podmuchowy z
nadciśnieniem. Największy strumień powietrza jest podawany naprzodzie rusztu. Balans, czyli wilgoć, popiół i żużel, ma chronić
ruszt przed spaleniem, węgle lekko spiekające się tworzą warstwę izolacyjną, co jest niepożądane z wzg. na stratę niecałkowitego
spalania. Dla kotłów rusztowych stosuje się kruszarki. W kotłach fluidalnych występuje bardzo silne zjawisko korozji.
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 19 z 27
 ð Wyk Å‚ad 10 17 V 2010
I. Rodzaje stacji redukcyjno-schładzających:
1. Stacje podstawowe (służą jako z
ródło zasilania odbiorników o krótkim czasie wykorzystania, np. szczytowy
wymiennik ciepła, stanowią też rezerwy dla upustów lub wylotów z turbin technologicznych)
2. Stacje szybkodziałające (wykorzystane w przypadku awarii lub podczas rozruchu kotła)
II. Rozprężacze to urządzenia służące do wydzielania pary z gorącej wody przez obniżenie ciśnienia znacznie poniżej
ciśnienia nasycenia odpowiadającego temperaturze wody rozprężanej. Odzysk ciepła zawartego w odsolinach i ograniczenie strat
czynnika są tym większe im większa jest liczba stopni rozprężania (spotykane są 1, 2, 3-stopniowe stacje). W elektrowniach
stosuje się rozprężanie wody z odpustów i odwodnień. Para odzyskiwana w rozprężaczach jest wykorzystywana najczęściej do
podgrzania skroplin w obiegu cieplnym. Odsolinami i odmulinami podgrzewamy wodę surową, która idzie na gospodarkę wodną
w elektrowni.
III. Wyparki służą do uzupełniania strat w obiegu cieplnym. Para grzejna z upustów turbiny powoduje odparowanie wstępnie
zmiękczonej wody zasilającej wyparkę. Opary po skropleniu stanowią destylat uzupełniający straty obiegu cieplnego. Służą one
rozdzieleniu rozpuszczalnika od substancji poprzez wyparowanie rozpuszczalnika, co służy do zagęszczenia substancji.
IV. Podział elektrociepłowni na grupy odbiorców:
1. Miejskie (zaopatrują miasto w ciepło)
2. Przemysłowe (zaopatrują zakłady w parę technologiczną, np. cukrownie)
3. Okręgowe (zasilają zakłady w parę technologiczną i miasto w ciepłą wodę użytkową)
V. Spotyka się rozpalanie kotłów plazmotronem zamiast palników rusztowych. Kotły fluidalne i pyłowe rozpalane są
głównie palniki mazutowymi, zaś kotły rusztowe rozpala się za pomocą rozpalonego węgla lub tak jak ognisko na poziomie
rusztu.
VI. Sposoby dostawy paliwa do elektrowni:
1. Transport kolejowy
2. Transport samochodowy (dla małych elektrociepłowni przemysłowych)
3. Transport barkowy (ewenement Wrocławia w skali krajowej)
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 20 z 27
VII. Urządzenia wchodzące w skład gospodarki paliwowej:
1. Urządzenia do rozładowania wagonów-węglarek:
-ð WyÅ‚adowarki
-ð Wywrotnice wagonowe (czoÅ‚owe i bocznikowe)
-ð Wagon samowyÅ‚adowczy
-ð Suwnice chwytakowe (konieczność rÄ™cznego wyÅ‚adunku resztek wÄ™gla)
2. Przenośniki taśmowe
3. Plac składowy
4. Zwałowarki
5. Walce wibracyjne, zmniejszają objętość powietrza w składzie węgla
6. Koparki czerpakowe
7. Monitorowanie warstwy węgla na składowisku poprzez termoelementy lub kamery termowizyjne
8. Galeria nawęglania
9. Separacja elementów metalowych poprzez elektromagnesy nad przenośnikami i elementów drewniany poprzez
sita klatkowe
10. Urządzenia do pomiaru ilości węgla poprzez wagi
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 21 z 27
 ð Wyk Å‚ad 11 24 V 2010
I. Wyróżniamy dwie drogie transportu węgla brunatnego z kopalni do elektrowni, przez:
1. Przenośniki taśmowe (elektrownia Bełchatów i Turów)
2. Wydzieloną własną linię kolejową z wagonami samowyładowczymi
II. Wielkość składowiska paliwa zależy od:
1. Mocy siłowni
2. Wartości opałowej
3. Przewidywanej rezerwy
III. Polskie doświadczenie wskazuje by ilość paliwa przy nominalna pracy elektrowni wystarczyła na:
1. 14-21 dni przy dowozie liniami PKP
2. 7 dni przy transporcie linia należącymi do kopalni lub elektrowni
3. 3 dni przy zaopatrywaniu z kopalni odkrywkowej
4. Ok. 150 dni przy dowozie barkami
IV. Wysokość zwałowiska w Polsce występuje od 8 do 12 metrów.
V. Do jakich celów elektrowni potrzebują wodę na:
1. Chłodzenie skraplacza (największy strumień wody chłodzącej)
2. Chłodzenie oleju turbozespołu
3. Chłodzenie wodoru lub powietrza chłodzącego generator
4. Chłodzenie łożysk, wentylatorów, młynów
5. Odżużlanie, odpylanie i odsiarczanie mokre
6. Uzupełnianie obiegu wody kotłowej
7. Uzupełnianie obiegu ciepłowniczego
8. Cele socjalno-bytowe (utrzymanie czystości pracowników i zakładu)
9. Cele przeciwpożarowe
VI. Bilans cieplny skraplacza turbiny
5ØDÜ5ØdÜ = 5Ø7Ü5ØXÜ 5ØVÜ5Ø]Ü5ØXÜ - 5ØVÜ5Ø`Ü5ØXÜ = 5Ø@Ü5ØdÜ5ØPÜ 5ØGÜ5ØdÜ2 - 5ØGÜ5ØdÜ1
VII. Krotność chłodzenia (w Polsce 40-90, w Turowie 55)
5Ø@Ü5ØdÜ 5ØVÜ5Ø]Ü5ØXÜ - 5ØVÜ5Ø`Ü5ØXÜ 5Ø_Ü5Ø`Ü5ØXÜ
5ØZÜ5ØdÜ = = =
5ØPÜ 5ØGÜ5ØdÜ2
5Ø7Ü5ØXÜ - 5ØGÜ5ØdÜ1 5ØPÜ"5ØGÜ5ØdÜ
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 22 z 27
VIII. Chłodzenie gazu w generatorze
5ØAÜ5ØRÜ5ØYÜ 1 - 5Øß5ØTÜ5ØRÜ5Ø[Ü5ØRÜ5Ø_Ü5ØNÜ5ØaÜ5Ø\Ü5Ø_Ü5ØNÜ
5Ø@Ü5ØdÜ5ØTÜ =
; 5ØXÜ5ØTÜ 5Ø`Ü
5ØPÜ"5ØGÜ5ØdÜ
IX. Chłodzenie oleju w turbozespole
5ØAÜ5ØRÜ5ØYÜ 1 - 5Øß5ØZÜ5ØRÜ5ØPÜ !5ØNÜ5Ø[Ü5ØVÜ5ØPÜ5ØgÜ5Ø[Ü5ØNÜ
5Ø@Ü5ØdÜ5Ø\Ü5ØYÜ =
; 5ØXÜ5ØTÜ
5Øß5ØTÜ5ØRÜ5Ø[Ü5ØRÜ5Ø_Ü5ØNÜ5ØaÜ5Ø\Ü5Ø_Ü5ØNÜ 5Øß5ØZÜ5ØRÜ5ØPÜ !5ØNÜ5Ø[Ü5ØVÜ5ØPÜ5ØgÜ5Ø[Ü5ØNÜ 5ØPÜ"5ØGÜ5ØdÜ 5Ø`Ü
X. Względne zużycie wody:
1. Skraplanie pary 100%
2. Chłodzenie wodoru lub powietrza 2,5-7%
3. Hydrauliczny transport żużla i popiołu 2-6%
4. Uzupełnianie strat wody kotłowej w elektrowni kondensacyjnej 0,05-0,1%
5. Uzupełnianie strat wody kotłowej w elektrowni przemysłowej 0,1-8%
6. Uzupełnianie strat w chłodnicy 1,5-2,5%
XI. Straty wody w układzie chłodzenia skraplaczy: (lato/zima)
1. Parowanie w chłodniach kominowych i basenach natryskowych 1,4 / 0,7
2. Parowanie w zbiornikach chłodzących 0,9 / 0,4
3. Unos z chłodni kominowej 0,5 / 0,5
4. Unos z basenów rozpryskowych 1,5-2,5 / 1,5-2,5
5. Odsalanie zamkniętego obiegu chłodzenia 1-3 / 1-3
XII. Schemat ideowy przepływowo-otwartego układu chłodzenia
XIII. Metody schłodzenia wody przed zrzuceniem jej do akwenów wodnych:
1. PÅ‚ywajÄ…ca sekcja rozpryskowa
2. Tarcza rozpryskowa
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 23 z 27
XIV. Schemat ideowy zamkniętego układu chłodzenia
XV. Temperatury wody do chłodzenia skraplacza dla:
1. Przepływu z wody rzecznej 9-12
2. Chłodni kominowej 22-25
3. Chłodni wentylatorowej 16-22
4. Obiegu zbiornikowego 12-15
XVI. Przy hydroodżużlaniu jest duży problem z odczynem wody chłodzącej, która w wyniku kontaktu z żużlem ma odczyn pH
silnie żrący, poprzez czynniki korektujące nadajemy wodzie ponownie odczyn obojętny. Hyroodżużlanie chroni przed pyleniem.
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 24 z 27
 ð Wyk Å‚ad 12 31 V 2010
I. Elektrociepłowniach małej mocy odżużlanie odbywa się w ten sposób, że w kotłach rusztowych z rusztu przesypuje się
węgiel do leja żużlowego i poprzez układ odprowadzenia jest zakończony wanną żużlową. Układ pneumatyczny transportu jest
droższy od układy hydraulicznego.
II. Bilans układu odpopielania i odżużlania
5ØaÜ
5ØBÜ5ØCÜ - 430 5Ø`Ü5Ø]Ü5ØNÜ5ØYÜ5ØNÜ 58 5ØgÜ 5ØPÜ5ØgÜ5ØRÜ5ØTÜ5Ø\Ü 20% 5ØaÜ5Ø\Ü 5Ø`Ü5ØaÜ5Ø_Ü5ØbÜ5ØZÜ5ØVÜ5ØRÜÅ„ 5Ø]Ü5Ø\Ü5Ø]Ü5ØVÜ5Ø\ÜÅ‚5ØbÜ 5ØQÜ5Ø\Ü 5ØXÜ5Ø\Ü5ØZÜ5Ø\Ü5Ø_Ü5ØfÜ 5Ø]Ü5ØNÜ5ØYÜ5ØRÜ5Ø[Ü5ØVÜ5Ø`Ü5ØXÜ5Ø\Ü5ØdÜ5ØRÜ5ØWÜ
!
5ØaÜ
5ØgÜ 5ØaÜ5ØRÜ5ØTÜ5Ø\Ü 11,6 5ØaÜ5Ø\Ü 5ØdÜ 80% 5Ø]Ü5Ø\Ü5Ø]Ü5ØVÜół 5ØYÜ5Ø\Ü5ØaÜ5Ø[Ü5ØfÜ 5ØVÜ 5ØdÜ 20% ż5ØbÜż5ØRÜ5ØYÜ
!
5ØaÜ
5ØQÜ5ØYÜ5ØNÜ 5ØBÜ5ØCÜ - 650 5ØZÜ5ØNÜ5ØZÜ5ØfÜ 140 5ØdÜÄ™5ØTÜ5ØYÜ5ØNÜ 5ØXÜ5ØNÜ5ØZÜ5ØVÜ5ØRÜ5Ø[Ü5Ø[Ü5ØRÜ5ØTÜ5Ø\Ü
!
5ØaÜ
5ØQÜ5ØYÜ5ØNÜ 5Ø5Ü5Ø5Ü - 2400 5ØZÜ5ØNÜ5ØZÜ5ØfÜ 905 ÷ 1123 5ØdÜÄ™5ØTÜ5ØYÜ5ØNÜ 5ØOÜ5Ø_Ü5ØbÜ5Ø[Ü5ØNÜ5ØaÜ5Ø[Ü5ØRÜ5ØTÜ5Ø\Ü
!
III. Czym kierują się projektanci przy doborze układ odpopielania i odżużlania
1. Składowisko mokre czy suche
2. Lokalizacja składowiska
IV. Kompozycja budynków głównych w elektrowni
1. W Pątnowie linie przesyłowe energii elektrycznej przebiegają nad budynkiem maszynowni i kotłowni, ponieważ
w przeciwnym razie musiałyby być poprowadzone przez jezioro, z którego woda jest wykorzystywana do chłodzenia
skraplacza w tej elektrowni.
2. Budynek główny w elektrowni na węgiel kamienny lub brunatny składa się zawsze z dwóch zasadniczych
części: kotłowni i maszynowni oraz z dwóch części pomocniczych, które czasami przybierają postać oddzielnych
budynków, są to odgazowywalnia i bunkrownia. Bunkrownia czasem zajmuje część przestrzeni pomiędzy kotłami
(wzdłuż budynku kotłowni). Odgazowywalnia zanika całkowicie, bo umieszcza się je na kotłowni lub maszynowni.
Podstawowym kryterium komponowania budynku głównego jest zachowanie naturalnego jednokierunkowego przepływu
strumienia energii (paliwa  para wodna  energia elektryczna)
3. Czynniki wpływające na komponowanie budynku głównego:
-ð Charakter elektrowni
-ð Parametry pary, moc jednostkowa, ukÅ‚ad kotłów i turbin
-ð Konstrukcja urzÄ…dzeÅ„ podstawowych
-ð Paliwo
-ð Klimat
-ð Warunki terenowe
4. Stosunkowo duże ceny pary pierwotnej i wtórnej narzucają konieczność stosowania jak najkrótszej drogi z kotła
do turbiny, nie mogą być one jednak zbyt krótkie z uwagi na kompresję cieplną.
5. Rozstaw suwnicy limituje szerokość maszynowni, dlatego krótkie turbozespoły są usytuowane prostopadle do
kotłowni, dla dłuższych turbozespołów są one ustawione skośnie lub równolegle.
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 25 z 27
6. Rzędna głównego poziomu obsługi zależy od mocy turbozespołu
-ð Moc 50MW  ok. 8m
-ð Moc 120MW  ok. 9,5-10m
-ð Moc 360MW  rzÄ™dna ok. 12m
7. Skraplacze powinny być usadowione jak najniżej do lustra wody, która chłodzi skraplacze.
8. Czynniki decydujÄ…ce o lokalizacji elektrowni:
-ð Odbiór energii elektrycznej
-ð Transport paliwa
-ð y
ródła mocy
-ð Teren, ochrona Å›rodowiska
9. Plan zagospodarowania terenu pod elektrownię musi zajmować jak najmniej miejsca. Zapotrzebowanie terenu
pod lokalizację elektrowni na węgiel kamienny:
-ð 300MW  35ha
-ð 500MW  45ha
-ð 1200MW  60ha
-ð 2400MW  80ha
10. Wielkość składowiska popiołu w zależności od mocy elektrowni:
-ð 300MW  20ha
-ð 500MW  35ha
-ð 1200MW  80ha
-ð 2400MW  160ha
Wysokość skÅ‚adowiska ! = 205ØZÜ, czas eksploatacji 15 - 205ØYÜ5ØNÜ5ØaÜ
11. Zapotrzebowanie na wodę w zależności od mocy elektrowni:
5ØZÜ3
-ð 300MW  16
5Ø`Ü
5ØZÜ3
-ð 500MW  20
5Ø`Ü
5ØZÜ3
-ð 1200MW  47
5Ø`Ü
5ØZÜ3
-ð 2400MW  93
5Ø`Ü
5ØXÜ5ØTÜ
5Ø@Ü5ØdÜ = 28 ÷ 38 5ØAÜ5ØVÜ5Ø[Ü ;
5Ø`Ü
5Ø@Ü5ØdÜ
5ØXÜ5Ø_Ü5Ø\Ü5ØaÜ5Ø[Ü5Ø\Üść 5ØPÜ!Å‚5Ø\Ü5ØQÜ5ØgÜ5ØRÜ5Ø[Ü5ØVÜ5ØNÜ 5ØZÜ = = 50 ÷ 70(90)
5Ø7Ü5ØXÜ
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 26 z 27
12. Czynniki wpływające na wielkość mocy rezerwowej:
-ð Żądane prawdopodobieÅ„stwo ciÄ…gÅ‚oÅ›ci zasilania
-ð Liczba turbozespołów w systemie
-ð Wielkość turbozespołów, rozrzut mocy wokół Å›redniej
-ð Gwarancyjność urzÄ…dzeÅ„ elektronicznych
-ð Możliwość wymiany mocy z zagranicznymi systemami elektroenergetycznymi
13. Pod pojęciem ochrony środowiska, ukrywają się następujące czynniki:
-ð Emisja zanieczyszczeÅ„
-ð HaÅ‚as elektrowni
-ð WpÅ‚yw odpadów paleniskowych na Å›rodowisko
-ð Åšcieki z elektrowni
-ð HaÅ‚as wynikajÄ…cy z transportu paliwa, sorbentu itp.
Notatki z kursu: Siłownie cieplne Strona 27 z 27