Thermal power station

 

 

 

Парогенераторы  и паровой цикл

 

На станциях работающих на ископаемых топливах, парогенераторы это печи в которых горит ископаемое топливо которое выделяет тепло которое в свою очередь греет воду для получения пара.

В области ядерных станций, парогенераторы это скорее большие  теплообменные аппараты в (ВВЭР-Водо-водяной  энергетический реактор) водяном реакторе который находится под давлением, и термически соединяет основную (реактор станции) и вторичную (паровая  станция) систему, которая производит пар. В так ядерном реакторе который называется ВВКР (Водо-водяной кипящий реактор), вода подогревается для получения пара прямым путем в самом реакторе, в таком реакторе нет установки под названием парогенератор.

В некоторых промышленных условиях, могут применятся теплообменники производящие пар которые называются котел-утилизатор (КУ), который утилизирует теплоту некоторых производственных процессов. Парогенератор (Парогенерирующий котел) должен производить пар высокого качества, давления и температуры которые необходимы для нормальной работы турбины, которая вращает электрогенератор.

Геотермальные станции работают без парогенератора, так как используют природные источники пара. Теплообменники могут быть использованы только там где природный пар обладает высоким корродирующим свойством, или содержит в себе большое количество взвешенных частиц.

В составе парогенераторов  работающих на ископаемом топливе, есть экономайзер, барабан, и камера сгорания, а так же трубные пучки для воды и пара, а так же пучки пароперегревателя. Предохранительные клапана установлены в соответствующих точка для предотвращения избытка давления. В выхлопной тракт входят: Нагнетатели, Воздухоподогреватель, камера сгорания, вентиляторы искусственной тяги, золоуловителя (электрофильтры или рукавный фильтр) и дымовая труба.

 

Подогрев питательной воды и деаэрация

 

Питательная вода которая  используется в парогенераторе (паровом  котле) является средством передачи тепловой энергии сгорания топлива, в механическую энергию вращающейся  паровой турбины. Питательная вода состоит из возвратившегося конденсата турбины а так же очищенной  подпиточной воды. Так как металлические материалы которые контактируют с водой подвержены коррозии при больших температурах и давлениях, подпиточная вода подвергается тщательной очистке прежде чем использоватся. Система умягчителей воды, а так же йонно обменные аппараты, очищают воду до такой степени что водя в конце-концов становится диэлектрической, с проводимостью 0,3-1,0 мксм/см.  Количество воды проходяшей через станцию мощность 500 мвт равно 20 американским галлонам в минуту иди 1,25 л/с, для восстановления малых потерь пара в системе.

Цикл питательной воды начинается от конденсатора, где вода вышедшая из паровой турбины, охлаждается  в конденсаторе, после чего забирается конденсатным насосом. Поток жидкости при полной нагрузке станции мощность 500 мвт равна примерно 6000 американских галлонов в минуту или 400 л/с.

Вода проходит через ряд  из шести или семи подогревателей пара, подогреваемый отборами пара из соответсвующих отборов на турбине  и тем самым повышают свою температуру  на каждой установке (пункте). Обычно, конденсат  и подпиточная вода после всего  идет в деаэратор, который удаляет  расстворенный воздух из воды, тем  самым очищае и и понижая коррозионность воды. На этом этапе в воду могут  быть добавлены различные средста, такие как гидразин, хемикат который  удаляет оставшийся водоред до уровня 5 ЧНМ (PPB). В воду так же добавляют средства контролирующие уровень ph, такие как аммоний или морфолин для поддержания низкого уровня окисления, тем самым обеспечиваю низкий уровень коррозионной активности.

 

Работа котла

 

Котел это прямоугольная  печь высотой 15 м в ширину и 40 м  в высоту. Его стены сделаны из труб высокого давления, диаметров 58 мм.

Пылевой уголь доставляет в камеру сгорания воздухом и подается в камеру при помощи горелок, находящихся  в четырех сторонах камеры, при  этом происходит быстрое сгорания топлива, которое создает большой факел (огненный шар) в центре камеры. Тепло  радиационно передается вода которая циркулирует внутри труб который расположены по периметру парогенератора. Вода циркулирует по котла три или четыре раза, и обычно ведется напорными насосами. Во время циркуляции вода греется и испаряется при температуре 700 °F (370 °C) и давлении , 200 psi (22,000 kpa). Пар отделяется от воды в барабане, который находится в верхней части котла. Насыщенный пар идет в пароперегревательные трубы которые расположены в самой горячей части, там где газы покидают камеру сгорания. Здесь пар перегревается до температуры 1,000 °F (540 °C) что бы быть готовым для турбины.

Станции разработанные для  работы на бурых углях стоят на в разных местах, таких как Германия, Виктория, Австралия и Северная Дакота. Бурый уголь (лигнит) намного моложе каменного угля и требуют камеры сгорания больших размер при том  же уровне теплоты. Такие угля могут  содержать до 70% воды и золы, тем самым получая более низкие температуры в печи и требуют больших нагнетателей. Система зажигания отличается тем что в камеру сгорания напрявяется горячий газ, из выхлопа котла и смешивается с подающимся углем в мельничных дробилках, после которого смесь угля и горячего газа поступает в парогенератор (котел).

Станции которые используют газовые для преобразования воды в пар используют котлы утилизаторы. Горячий газ из выхлопа газовой  турбины используется для получения  перегретого пара, который в последствии  используется в пароводяном цикле.

 

Камера сгорания и барабан

 

Вода поступает в парогенератор  через конвективный теплообменник  называемый экономайзером. Через экономайзер  вода поступает в барабан. После  того как вода поступает в барабан, где идет по входным водяным коллекторам топочных экранов. Через входные коллекторы водя идет по трубам топочных экранов и в конечном итого становится паром, благодаря теплота выделяющейся горелкам расположенным в передней и задней части топочных экранов. После того как вода преобразовалась в пар/насыщенный пар в топочных экранах, пар/насыщенный пар поступает в барабан. Пар/насыщенный пар проходит через серию паровых и водяных сепараторов и сушилок и после этого попадает в барабан. Паровые сепараторы и сушилки удаляют капли воды из пара и после этого цикл прохождения через топочные экраны повторяется. Этот процесс называется естественной циркуляцией.

Дополнительное оборудование камеры сгорания включает в себя горелки, запальники, дымовые насосы, точка осмотра (в стене котла) для осмотра внутренней части камеры сгорания котла. Взрыв котла из за скопления газов предотвращаются заранее путем вывода взрывоопасных газов из зоны горения, прежде чем в камеру сгорания подведут уголь.

Барабан (так же как и  пароперегреватель и коллектора ) имеют воздушные каналы и дренажи для запуска. В барабане установлены устройства которые удаляют влагу из насыщенного пара который входит в барабан из труб топочных экранов. После этого, сухой пар идет в трубные пучки пароперегревателя.

 

 

 

 

 

3. Терминологический словарь

 

Thermal power station – Тепловая электрическая станция

Steam turbine – Паровая турбина

Electrical generator – Электрогенератор

Rankine cycle – Цикл Ренкина

Coal plant – Угольная станция

Nuclear plant –Атомная электростанция (АЭС)

Geothermal plant – Геотермальная станция

Solar thermal electric plant – Солнечная электростанция

Gas turbine – Газовая турбина

Combined cycle plant – Станция комбинированного цикла

Fossil-fuel power plant – Станция на ископаемом топлива

Three-phase electrical generators – Трехфазный электрогенератор

Alternating current  - Переменный ток

Frequency - Частота

Gearbox- Редуктор

Combined heat and power (CH&P) plant - Теплоэлектроцентраль

Heat energy – Тепловая энергия

Reciprocating steam engine – Поршневой паровой двигатель

Mechanical power – Механическая энергия

Synchronous operation – Синхронная работа

Condenser - Конденсатор

Nuclear fuel rods – Ядерные топливные стержни

Reactor - Реактор

Very high temperature reactor - высокотемпературного ядерный реактор

Boiler – Котел (Парогенератор)

Feed water – Питательная вода

Makeup water – Подпиточная вода

Heat recovery steam generators – Котел утилизатор

Economizer – Экономайзер

Boiler furnace  - Камера сгорания

Steam drum – Барабан

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Толковый словарь

Тепловая электрическая  станция (Thermal power station) - электростанция, вырабатывающая электрическую энергию за счет преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора

 

Паровая турбина (Steam turbine) - (фр. turbine от лат. turbo вихрь, вращение) — это тепловой двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого потенциальная энергия сжатого и нагретого водяного пара преобразуется в кинетическую, которая в свою очередь совершает механическую работу на валу.

 

Цикл Ренкина (Rankine cycle) - термодинамический цикл преобразования тепла в работу с помощью водяного пара. Цикл Ренкина был предложен в середине XIX века инженером и физиком У. Ренкином

 

Атомная электростанция (АЭС)(Nuclear plant) — ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками (персоналом)

 

Геотермальная электростанция (ГеоЭС или ГеоТЭС) (Geothermal plant) — вид электростанций, которые вырабатывают электрическую энергию из тепловой энергии подземных источников (например, гейзеров).

 

Солнечная электростанция (Solar thermal electric plant)- инженерное сооружение, служащее преобразованию солнечной радиации в электрическую энергию. Способы преобразования солнечной радиации различны и зависят от конструкции электростанции.

 

Газовая турбина (Gas tubine) - это двигатель непрерывного действия, в лопаточном аппарате которого энергия сжатого и/или нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу. Горение топлива может происходить как вне турбины, так и в самой турбине. Основными элементами конструкции являются ротор (рабочие лопатки, закреплённые на дисках) и статор, выполненный в виде выравнивающего аппарата (направляющие лопатки, закреплённые в корпусе).

 

Переменный ток - (англ. alternating current — переменный ток) — электрический ток, который периодически изменяется по модулю и направлению. Под переменным током также подразумевают ток в обычных одно- и трёхфазных сетях. В этом случае мгновенные значения тока и напряжения изменяются по гармоническому закону.

В устройствах-потребителях постоянного тока переменный ток  часто преобразуется выпрямителями для получения постоянного тока.

 

Тепловая энергия (Heat energy) — форма энергии, связанная с движением атомов, молекул или других частиц, из которых состоит тело. Тепловая энергия — неточный термин. Теплота, как и работа является не видом энергии, а только способом её передачи. По сути, тепловая энергия — это суммарная кинетическая энергия структурных элементов вещества (будь то атомы, молекулы или заряженные частицы). Тепловая энергия системы плюс потенциальная энергия межатомных взаимодействий называется внутренней энергией системы.Теплова́я эне́ргия измеряется в джоулях-ДЖ (в СИ).

 

 Конденсатор (Condenser) (в теплотехнике) (лат. condenso — уплотняю, сгущаю) — теплообменный аппарат для конденсации (превращения в жидкость) паров вещества путём охлаждения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Реферат по тексту «Тепловые электрические станции»

Данный текст посвящен тепловым электрическим станциям.  В введении описывается принцип работы таких станции, какое топливо используется, а также дается краткий исторический экскурс по тепловым двигателям на которых основывается работа подобных станций. Так же в вводной главе рассматриваются типы электрических станций, начиная от вполне обычных станций работающих на угле, и заканчивая солнечными и ядерными станциями.

В следующей части текст  рассматривается история создания электростанций работающих на пару, какие  установки используются сейчас и  какие использовались  в самом  начале.

В главе эффективность рассматривается эффективность или КПД станции. Освещаются зависимости эффективности станции от законов термодинамики.

В главе стоимость электричества  дается определение стоимости электроэнергии и и что входит в ее конечную стоимость.

В последующих главах текста рассматриваются технические аспекты работы парового котла, в частности рассматривается установленное оборудование, принцип работы оборудования, воздушные и газовые тракты котла и их связь с остальным оборудование. Так же рассматривается тема водоподготовки, требования к качеству воды, источники воды и методы ее очистки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Review on the text "Thermal Power Plants"

 

This text is devoted to the Thermal Power Plants. The introduction describes the principle of operation of the station, which fuel is used, and provides a brief historical review on heat engines on which bases the work of these stations. Also in the introductory chapter describes the types of power plants, ranging from a regular coal-fired stations, and ending solar and nuclear stations.

The next part of the text deals with the history of creating power plants that uses steam, which settings are used now and those used in the beginning.

The chapter  "effectiveness" reviews the effectiveness or efficiency station. It highlights the dependence of the efficiency of the station from the laws of thermodynamics.

The chapter "Cost of electricity", defines the cost of electricity what is included in its final cost.

In subsequent chapters, the text focuses on technical aspects of the boiler, in particular, is considered the equipment installed, the principle of operation of the equipment, air and gas boiler tracts and their connection with the rest of the equipment. As well water treatment topic, defines requirements for water quality, water sources and methods of cleaning.