ELEKTROWNIE CIEPLNE

Obieg cieplny

Model przetwarzania energii:

Układ: temperatura - entropia jednostkowa Układ: ciśnienie - objętość

Z - źródło ciepła

CH - chłodnica

W - praca mechaniczna

E-A-B-C-F: q - energia pobrana ze źródła 6-4-1-2-5: rozprężanie

E-A-D-C-F: q₀ - energia oddana do chłodnicy 6-4-3-2-5: sprężanie

A-B-C-D praca użyteczna W 1-2-3-4: rozprężanie - sprężanie =

= praca użyteczna W

Podstawowy schemat układu technologicznego elektrowni cieplnej

K - kocioł parowy, T - turbina parowa, G - generator, S - skraplacz, P - pompa wody

Obieg teoretyczny Rankine'a z użyciem pary nasyconej w układzie T-s

q_dk - ciepło doprowadzone do pary w kotle przy przemianie 3-4-1

q_ws - ciepło oddawane przez parę w skraplaczu przy przemianie izobarycznej 2s-3

a_tt - praca uzyskiwana w turbinie

Sprawność teoretyczna obiegu Rankine'a:

lub jako stosunek pól na wykresie T-s:

Obieg teoretyczny Rankine'a z uzyciem pary nasyconej w układzie p-v

Sprawności przemian termodynamicznych

Wpływ temperatury początkowej na sprawność teoretyczną obiegów:

Carnota η_tC i Rankina η_tR

Wpływ parametrów początkowych pary na sprawność teoretyczną

obiegu Rankina

Wpływ parametrów końcowych pary na sprawność teoretyczną

obiegu Rankina

Sprawności elementów bloku kocioł - turbina - generator

Sprawność	Oznaczenie	Wartości osiągane
Teoretyczna obiegu Kotła Rurociągów Turbiny Turbozespołu Generatora Bloku brutto	ηt ηk ηr ηtu ηm ηg ηg	0,43 - 0,48 0,88 - 0,92 0,98 - 0,99 0,86 - 0,88 0,98 - 0,99 0,98 - 0,99 0,35 - 0,38
Zużycie mocy na potrzeby własne	ηe	0,93 - 0,95
Bloku netto	η	0,33 - 0,36

Układy technologiczne elektrowni:

• nawęglania i paliw ciekłych (rozładunek, składowanie, transport

• paliwo - powietrze - spaliny

• cieplny - główny obieg termodynamiczny

• odprowadzania odpadów stałych

• chłodzący - odprowadzenie ciepła skraplania

• elektryczny

• przygotowania wody

Przykładowe dane turbogeneratorów:

Typ	Moc [MW]	Moment bezwładności [kg.m^2]
TW-5--2	62,5	3375
TGH-120	150	3832
TWW-200-2	235,5	5600
GTHW-360	426	8075
TWW-500-2	588	10000

Chłodzenie generatorów:

• generatory małej mocy: powietrzne

• generatory średniej mocy: wodór 0,4 MPa

• generatory dużej mocy: * uzwojenie stojana: czysta woda, rezystywność ρ < 50 [kΩ.m],

prędkość 1 ÷ 2 [m/s]

* wirnik, korpus stojana: wodór

Przykład: generator GTHW-360, przy obciążeniu znamionowym strumień wody 0,014 m³/s, chłodzenie odbiera z uzwojenia stojana ciepło o mocy 1290 kW, wodór w ilości 38 m³s odbiera ciepło o mocy 3950 kW

Sprawność generatora GTHW-360:

obciążenie 200 MW, cos ϕ = 0,8, η = 0,983

obciążenie 400 MW, cos ϕ = 0,8, η = 0,982

Napięcie znamionowe generatora: 22 kV

Przykłady kotłów w elektrowniach

Symbol kotła	Wydajność [kg/s]	Paliwo	Ciśnienie pary świeżej [MPa]	Temperatura pary [K]	Temperatura spalin [K]
OP-230	63,9	węgiel kam.	10,2	813	433
OP-650k2	180,5	węgiel kam.	14,0	813	433
AP-1650	459	węgiel kam.	17,2	813	433
BP-1100	320	węgiel brun.	18,3	813	423
BP-1100	320	węgiel kam.	18,3	813	403

Przykłady turbin parowych w elektrowniach

Typ	Moc znamionowa [MW]	Ciśnienie pary świeżej [MPa]	Temperatura pary świeżej [K]	Ciśnienie pary wylotowej [Kpa]	Przełyk Pary [kg/s]
TK 120	125	9,0	808	4 - 6	99
TK 200	200	12,74	808	4 - 6	156
18 K 360	360	17,6	808	6,8	311,7
K-500-166	500	16,5	808	6,8	430

Przykłady turbogeneratorów

Typ	Moc SN [MVA]	Sprawność [%]	Moment bezwładności J [kg.m^2]	Rodzaj i ciśn. czynnika chłodzącego [MPa]
TW-502	62,5	98,56	3375	wodorowe pośrednie 0,15
TGH-120	150	98,41	3832	wodorowe bezpośr. 0,3
TWW-200-2	235,5	98,7	5600	wodorowe (0,4) i wodne
GTHW-360	426	98,57	8075	wodorowe (0,4) i wodne
TWW-500-2	588	98,8	10000	wodorowe(0,43) i wodne

Wyprowadzenie mocy z elektrowni

• system pełnych bloków: generator - transformator blokowy - linia napowietrzna

• wyprowadzenie bezpośrednio do stacji

Przykładowe dane transformatorów blokowych

S [MVA]	Przekładnia	Napięcie zwarcia [%]
60	10,5 / 121	10,5
130	13,8 / 245	13,0
150	13,8 / 125	10,7
240	15,75 / 126,5	11,4
240	15,75 / 257,5	12,85
426	22 / 250	12,5
3 x 200	20 / 250	13,0

1

7

Elektrownie cieplne_13_14_1

A

B

C

D

E

F

Z

CH

T

T_o

P

T

1

2

3

4

5

6

w

q

q_o

υ

s

T > T_o

~

~

~

---