1. Parne elektrane
1. Parne elektrane
1. Parne elektrane
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 1<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
PARNE ELEKTRANE<br />
<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong> su termoenergetska postrojenja za proizvodnju<br />
električne energije, u čijim se kružnim procesima, kao radni fluid, koristi<br />
para s određenim pogonskim parametrima (tlak, temperatura).<br />
Shema pretvorbe energije u parnim elektranama<br />
GENERATOR PARE<br />
TURBINA<br />
GENERATOR<br />
Gorivo<br />
Kem.<br />
energija<br />
Ložište<br />
D. pl. Ogrjevne<br />
Topl. površine<br />
energija<br />
Para<br />
Topl.<br />
energija<br />
Stator<br />
Para<br />
Kinet.<br />
energija<br />
Rotor<br />
Meh.<br />
energija<br />
El.<br />
energija<br />
Kružni proces po kojemu se odvija pretvorba toplinske energije u<br />
mehaničku (električnu) naziva se Clausius – Rankineov koji se u svome<br />
teoretskom obliku, ako se zanemare nepovratni gubici, odvija između<br />
dvije izobare i dvije izentrope.<br />
Parnu elektranu čine sljedeći osnovni dijelovi:<br />
- generator pare u kojemu se proizvodi para potrebnih radnih parametara<br />
(tlaka i temperature);<br />
- parni turbogenerator u kojemu se ekspanzijom pare vrši pretvorba<br />
toplinske energije pare u mehanički rad, odnosno u električnu energiju;<br />
- kondenzator u kojemu se para vraća u tekuće stanje;<br />
- napojna pumpa pomoću koje se voda tlači te podiže na stanje (tlak) s<br />
kojim ulazi u generator pare.
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 2<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Osnova shema parne <strong>elektrane</strong><br />
1<br />
T-s dijagram C-R kružnog procesa<br />
T<br />
6<br />
1<br />
5<br />
T i= konst.<br />
5 p i= konst. 6<br />
2<br />
4<br />
3<br />
4<br />
3<br />
T k= konst.<br />
p k= konst.<br />
2<br />
s<br />
p-v dijagram C-R kružnog procesa<br />
h-s dijagram C-R kružnog procesa<br />
p<br />
h<br />
1<br />
6<br />
4 5 p i= konst 6 1<br />
5<br />
2<br />
3<br />
p k= konst.<br />
2<br />
4<br />
3<br />
v<br />
s
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 3<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Toplinska iskoristivost idealna Clausius-Rankineova<br />
procesa (teorijska iskoristivost)<br />
η<br />
t<br />
=<br />
dov.toplina − odv.toplina<br />
dov.toplina<br />
=<br />
q<br />
1<br />
− q<br />
q<br />
1<br />
2<br />
η =<br />
t<br />
( h<br />
− h<br />
) − ( h<br />
1 4 2<br />
η t =<br />
h1<br />
− h4<br />
( h1<br />
− h2<br />
) − ( h4<br />
−<br />
η t =<br />
( h1<br />
− h3<br />
) − ( h4<br />
−<br />
h1<br />
− h2<br />
η<br />
t<br />
=<br />
h1<br />
− h3<br />
w t,t =h 1 -h2<br />
w t,p =h 4 -h 3<br />
− h<br />
proizv. meh.<br />
energija − utr.<br />
meh.<br />
energija<br />
dov.<br />
toplina<br />
Budući je (h 4 -h 3 )
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 4<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Kod promatranja idealna (teorijskoga) procesa ne uzimaju se u obzir<br />
nepovratni gubici u procesu (trenje, prigušivanje, vrtloženje).<br />
Teorijski rad idealnoga (reverzibilnoga) C-R procesa<br />
w t =w t,t -w t,p =(h 1 -h 2 )-(h 4 -h 3 )<br />
Stvarni rad realnoga C-R procesa<br />
Turbina<br />
Pumpa<br />
h<br />
p 1,0<br />
h<br />
h 1<br />
T 1,0<br />
1 0<br />
1<br />
p 1<br />
T 1<br />
p 1<br />
h 2'<br />
h 2<br />
p 2<br />
2<br />
2 '<br />
h 4'<br />
h 4<br />
h 3<br />
4<br />
3<br />
4'<br />
p 2<br />
s<br />
s
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 5<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Uzimajući u obzir unutarnje nepovratne gubitke, slijedi:<br />
Unutarnji rad turbine (po jedinici mase)<br />
w i,t = h 1 -h 2' = (h 1 -h 2 )η<br />
gdje je:<br />
η i,t – unutarnja iskoristivost parne turbine(0,85…0,90)<br />
Unutarnji rad pumpe (po jedinici mase)<br />
i,t<br />
w<br />
i , p<br />
h<br />
− h<br />
4 3<br />
= h4<br />
'<br />
− h3<br />
=<br />
ηi<br />
, p<br />
gdje je:<br />
η i,p – unutarnja iskoristivost pumpe (0,85…0,90)<br />
Unutarnja iskoristivost turbinsko-pumpnoga sklopa<br />
η<br />
i(<br />
t ,p<br />
)<br />
=<br />
w<br />
w<br />
i ,t<br />
t ,t<br />
− w<br />
− w<br />
i ,p<br />
t ,p<br />
=<br />
h4<br />
− h3<br />
( h1<br />
− h2<br />
) ηi<br />
,t<br />
−<br />
ηi<br />
, p<br />
( h − h ) − ( h − h )<br />
1<br />
2<br />
4<br />
3<br />
Ukupna unutarnja iskoristivost parna kružna procesa<br />
η i= η t η<br />
i(t,p)<br />
gdje je:<br />
η i(t,p) – unutarnja iskoristivost turbinsko-pumpna sklopa
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 6<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Utjecaj unutarnjih gubitaka u pumpi na unutarnju ukupnu<br />
iskoristivost energetskoga procesa je relativno malen, pa se s<br />
dovoljno točnosti može uzeti da je η i(t,p) ~η i,t , odnosno:<br />
η i= η t η<br />
Ukupna iskoristivost energetskoga procesa na spojci<br />
turbine<br />
Određuje se uzimajući u obzir mehaničke gubitke (u ležajima,<br />
uljnim pumpama, reduktoru), odnosno množenjem unutarnje<br />
(η i ) i mehaničke iskoristivosti (η m ).<br />
i,t<br />
η a =η i η m = η t η i(t,p) η<br />
gdje je:<br />
η m - mehanička iskoristivost turbine (0,97…0,99).<br />
m<br />
Ukupna efektivna iskoristivost energetskoga procesa do<br />
stezaljka generatora električne energije<br />
Određuje se uzimajući u obzir gubitke u generatoru, odnosno<br />
množenjem ukupne vanjske iskoristivosti (η a ) s iskoristivošću<br />
generatora (η eg ).<br />
η e =η a η eg = η t η i(t,p) η m η eg<br />
gdje je:<br />
η eg – iskoristivost generatora el. energije (0,96…0,99).
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 7<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Iskoristivost parovoda<br />
Određuje se uzimajući u obzir gubitke tlaka zbog strujanja pare<br />
i gubitke topline kroz izolaciju parovoda od generatora pare do<br />
ulaza u turbinu, a izražava se iskoristivošću parovoda (η p ).<br />
η<br />
p<br />
=<br />
h<br />
h<br />
1<br />
1,<br />
0<br />
− h4<br />
'<br />
− h<br />
4'<br />
gdje je:<br />
h 1,0 – entalpija pare na izlazu iz generatora pare.<br />
h1
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 8<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Ukupna efektivna iskoristivost parnoga<br />
energetskog postrojenja<br />
Određuje se uzimajući u obzir sve gubitke koji nastaju od ulaza<br />
goriva u ložište generatora pare do izlaza električne energije u<br />
elektroenergetsku mrežu, odnosno:<br />
η ef,uk =η gp η p η eg η m η i(t,p) η t<br />
Snaga proizvedene električne energije<br />
N E =D(h 1 -h 4 )η e = D(h 1 -h 4 )η t η i(t,p ) η m η eg<br />
gdje je:<br />
D – protočna količina pare kroz turbinu u jedinici vremena<br />
Količina topline dovedene u ložište<br />
Da bi generator pare proizveo količinu pare (D), parametara<br />
(p 1,0 , T 1,0 ), u ložište treba dovesti toplinu (Q lož ):<br />
Q<br />
lož<br />
=<br />
Q<br />
D<br />
h<br />
( − )<br />
1 1 4'<br />
= =<br />
η<br />
pη<br />
gp<br />
η<br />
pη<br />
gp<br />
ηtη<br />
i(<br />
t , p)<br />
h<br />
N<br />
E<br />
η η<br />
m<br />
eg<br />
η η<br />
p<br />
gp<br />
gdje je:<br />
Q 1 – efektivno predana toplina u generatoru pare,<br />
NE – snaga električne energije na stezaljkama generatora
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 9<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Količina goriva<br />
Količina goriva zavisi o njegovoj toplinskoj vrijednosti, te<br />
proizlazi iz relacije Q lož =BH d , odnosno:<br />
B<br />
=<br />
Q<br />
H<br />
lož<br />
d<br />
=<br />
Q1 D(<br />
h1<br />
− h4'<br />
)<br />
= =<br />
η<br />
pη<br />
gpH<br />
d<br />
η<br />
pη<br />
gpH<br />
d<br />
ηtηi<br />
( t,<br />
p)<br />
N<br />
E<br />
η η η η<br />
m<br />
eg<br />
p<br />
gp<br />
H<br />
d<br />
gdje je:<br />
H d - donja toplinska vrijednost goriva koje se koristi za pogon<br />
generatora pare.<br />
NAČINI POVEĆANJA TOPLINSKE<br />
ISKORISTIVOSTI C-R<br />
PARNOGA KRUŽNOG PROCESA<br />
Povećanje toplinske iskoristivosti C-R (Clausius-Rankineovog)<br />
kružnoga procesa može se postići na sljedeće načine:<br />
1) Povećanjem tlaka ulazne pare u turbinu,<br />
2) Povećanjem temperature ulazne pare u turbinu,<br />
3) Sniženjem temperature kondezacije pare,<br />
4) Naknadnim pregrijavanjem (među-pregrijavanjem) pare,<br />
5) Regenerativnim predgrijavanjem napojne vode.
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 10<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
1) Povećanje tlaka ulazne pare u turbinu<br />
Povećanje tlaka ulazne (svježe) pare u turbinu djeluje na<br />
povišenje temperature isparivanja, s time na povišenje srednje<br />
temperature dijela procesa na kojemu se dovodi toplina, što<br />
općenito djeluje na povišenje toplinske iskoristivosti kružnoga<br />
procesa.<br />
Utjecaj tlaka pare na iskoristivost C-R procesa<br />
T<br />
1 2 3 T 1 =T 2 =T 3<br />
K<br />
p 1<br />
p 1 >p 2 >p 3<br />
p 2<br />
x 1
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 11<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Utjecaj tlaka pare na iskoristivost C-R procesa<br />
h<br />
T=const.<br />
1 2 3<br />
Δh 1<br />
Δh 2<br />
Δh 3<br />
K<br />
Δh 1 > Δh 2 > Δh 3<br />
Povećanjem tlaka ulazne pare u turbinu, pri istoj temperaturi,<br />
istodobno se djeluje na:<br />
• povišenje srednje temperature dijela procesa na kojemu se<br />
dovodi toplina,<br />
• povećanje toplinske iskoristivosti kružnoga procesa,<br />
• povećanje toplinskoga pada u turbini,<br />
• smanjenje specifične potrošnje pare po jedinici proizvedene<br />
mehaničke energije,<br />
• povećanje vlažnosti izlazne pare iz turbine, što uzrokuje<br />
povećani utjecaj erozije u njenim izlaznim stupnjevima te<br />
smanjenje unutrašnje iskoristivosti turbine.<br />
s
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 12<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
2) Povećanje temperature ulazne pare u turbinu<br />
Povećanjem temperature ulazne (svježe) pare u turbinu povisuje<br />
se srednja temperatura dijela procesa na kojemu se dovodi<br />
toplina što, uz nepromijenjene ostale parametre, utječe na<br />
povišenje toplinske iskoristivosti kružnoga procesa.<br />
Utjecaj temperature ulazne pare na iskoristivost C-R procesa<br />
T<br />
3<br />
K<br />
2<br />
x=0<br />
p=const.<br />
p k<br />
1<br />
x 1 x 2 x 3<br />
x=1<br />
T 1 < T 2 < T 3<br />
x 1
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 13<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Utjecaj temperature ulazne pare na iskoristivost C-R procesa<br />
h<br />
2<br />
3<br />
1<br />
Δh 3<br />
p=const.<br />
Δh 2<br />
K<br />
Δh 1<br />
p k =const.<br />
Δh 1 < Δh 2 < Δh 3<br />
Povećanjem temperature ulazne pare u turbinu, pri<br />
nepromijenjenim ostalim parametrima, djeluje se na:<br />
• povišenje srednje temperature dijela procesa na kojemu se<br />
dovodi toplina,<br />
• povećanje toplinske iskoristivosti kružnoga procesa,<br />
• povećanje toplinskoga pada u turbini,<br />
• smanjenje specifične potrošnje pare po jedinici proizvedene<br />
mehaničke energije,<br />
• smanjenje vlažnosti pare u izlaznim stupnjevima turbine.<br />
s
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 14<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
3) Sniženje temperature / tlaka kondenzacije pare<br />
Sniženjem temperature / tlaka kondenzacije pare smanjuje se<br />
količina topline koja se odvodi u okolinu iz kružnoga procesa<br />
čime se, uz nepromijenjene ostale parametre, povećava njegova<br />
toplinska iskoristivost.<br />
Utjecaj temperature i tlaka kondenzacije pare na iskoristivost<br />
C-R procesa<br />
T<br />
K<br />
p=const.<br />
T k1 > T k2 > T k3<br />
p k1 > p k2 > p k3<br />
x 1 >x 2 >x 3<br />
T k1 =const.<br />
p k1 =const.<br />
T k2 =const.<br />
p k2 =const.<br />
x=0<br />
T k3 =const.<br />
p k3 =const.<br />
x 3 x 2 x 1<br />
x=1<br />
s
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 15<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Utjecaj temperature i tlaka kondenzacije pare na iskoristivost<br />
C-R procesa<br />
h<br />
K<br />
p k1<br />
p k2<br />
p k3<br />
1<br />
2<br />
3<br />
Δh 1 < Δh 2 < Δh 3<br />
Utjecaj tlaka kondenzacije pare na iskoristivost C-R procesa<br />
s<br />
Vrijednosti se odnose za p 1 =80 bar i t 1 =500 0 C
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 16<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Sniženjem tlaka (povećanje vakuuma), a s time i temperature u<br />
kondenzatoru, uz nepromijenjene ostale pogonske parametre,<br />
djeluje se na:<br />
• povećanje toplinske iskoristivosti kružnoga procesa,<br />
• povećanje toplinskoga pada u turbini,<br />
• smanjenje specifičnoga utroška pare,<br />
• povećanje vlažnosti izlazne pare.<br />
Tlak u kondenzatoru prvenstveno ovisi o stanju okoline (donji<br />
spremnik topline), odnosno o temperaturi vode za hlađenje.<br />
Uobičajeno se kreće od 0,025 do 0,05 bar.<br />
Daljnje sniženje tlaka ograničeno je zbog:<br />
• povećanja specifičnoga volumena pare,<br />
• povećanja dužine lopatica u izlaznome dijelu turbine,<br />
• povećanja dimenzija kondenzatora,<br />
• minimalne razlike temperature rashladne vode i kondenzata<br />
za izmjenu topline uz tehno-ekonomski prihvatljive dimenzije<br />
kondenzatora (kreće se 5 do 15 0 C).<br />
Pogoršanje pogonskih uvjeta kondenzatora može biti<br />
uzrokovano:<br />
• porastom temperature okoline, a s time i rashladne vode,<br />
• smanjenjem protoka rashladne vode,<br />
• prljanjem izmjenjivačkih površina kondenzatora,<br />
• kvarom uređaja za održavanje vakuuma u kondenzatoru<br />
(neispravan rad ejektora, propuštanje brtvenih spojeva i prodor<br />
okolnoga zraka u kondenzator).
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 17<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
4) Naknadno pregrijavanje ( među-pregrijavanje) pare<br />
Naknadnim pregrijavanjem (među-pregrijavanjem) pare<br />
povisuje se srednja temperatura dijela procesa na kojemu se<br />
dovodi toplina, čime se povisuje njegova toplinska iskoristivost.<br />
1<br />
8<br />
T<br />
T pp ~T mp<br />
1<br />
8<br />
6<br />
5<br />
T i= konst.<br />
5 p i= konst. 6<br />
7<br />
4<br />
7<br />
2<br />
3<br />
4<br />
3<br />
T k= konst.<br />
p k= konst.<br />
2<br />
s<br />
p<br />
h<br />
T=konst.<br />
1<br />
8<br />
6<br />
7<br />
4 5 p i= konst 6 1<br />
5<br />
p mp= konst. 7 8<br />
2<br />
3<br />
p k= konst.<br />
2<br />
4<br />
3<br />
v<br />
s
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 18<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Naknadnim pregrijavanjem (među-pregrijavanjem ) pare postiže<br />
se:<br />
• Povećanje toplinske iskoristivosti kružna procesa,<br />
• Smanjenje vlažnosti pare u izlaznom dijelu turbine,<br />
• Smanjenje erozijskoga oštećenja izlaznih stupnjeva turbine.<br />
‣ Iskoristivost idealna C-R procesa s<br />
među-pregrijavanjem pare<br />
η =<br />
t<br />
( h<br />
1<br />
−<br />
h7<br />
)<br />
( h<br />
1<br />
+<br />
−<br />
( h8<br />
h )<br />
4<br />
−<br />
+<br />
h2<br />
)<br />
( h<br />
8<br />
−<br />
−<br />
( h4<br />
h )<br />
7<br />
−<br />
h<br />
3<br />
)<br />
‣ Temperatura među-pregrijavanja:<br />
t mp ≅ t pp = t<br />
‣ Tlak među-pregrijavanja pare:<br />
p mp ≅ (1/5 do 1/4) p pp =p 1<br />
1<br />
Među-pregrijavanje pare obično se izvodi kod energetskih<br />
sustava s radnim tlakom većim od 80 bar.<br />
Među-pregrijavanje se najčešće izvodi s jednim međupregrijačem,<br />
a rjeđe s dva među-pregrijača (zbog<br />
konstrukcijskih i pogonskih problema).<br />
Povećanje toplinske iskoristivosti C-R procesa s jednim međupregrijanjem<br />
pare iznosi 4 - 5 %.
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 19<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
‣ Ostali efekti ugradnje među-pregrijača:<br />
• Povećanje investicijskih troškova,<br />
• Povećanje otpora strujanja pare, što umanjuje efekte<br />
povećanja toplinske iskoristivost,<br />
• Mogući pogonski problemi kod kretanja i zaustavljanja<br />
pogona, ako se pri tome ne osigura zadovoljavajuće hlađenje<br />
cijevi među-pregrijača. Naime, kod pokretanja i<br />
zaustavljanja pogona može nastati problem nedovoljna<br />
hlađenja cijevi među-pregrijača zbog premaloga protoka<br />
pare kroz cijevi u takvim prijelaznim fazama pogona.<br />
5) Regenerativno zagrijavanja napojne vode<br />
Regenerativno zagrijavanje napojne vode naziva se<br />
predgrijavanje vode prije ulaza u generator pare pomoću pare<br />
koja se oduzima iz turbine na jednom ili više stupnjeva.<br />
Regenerativnim zagrijavanjem postiže se:<br />
• Povišenje toplinske iskoristivosti kružnoga parnog procesa<br />
zbog povišenja srednje temperature dijela procesa na kojemu<br />
se dovodi toplina,<br />
• Sniženje topline koja se iz kondenzatora odvodi u okolinu,<br />
budući se smanjuje protok pare kroz kondenzator za količinu<br />
koja se iz turbine oduzima za regenerativno zagrijavanje,<br />
• Smanjuje se potrebna količina rashladne vode za hlađenje<br />
kondenzatora – manji utrošak energije za pogon pumpi<br />
rashladne vode.
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 20<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Regenerativno zagrijavanje obično se odvija u više stupnjeva, ali<br />
ne više od deset, jer se daljnjim povećanjem broja<br />
regenerativnih zagrijača ne postižu efekti koji opravdavaju<br />
njihovu ugradnju zbog rasta investicijskih troškova, otpora<br />
strujanja kroz izmjenjivače, složenosti postrojenja.<br />
Utjecaj broja regenerativnih zagrijača na povećanje<br />
iskoristivosti parnoga kružnog procesa
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 21<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Zagrijači napojne vode, prema načinu povezivanja u kružni<br />
sustav, izvode se na tri glavna načina:<br />
‣ Zagrijači s direktnom izmjenom topline (miješanjem)<br />
Para za grijanje<br />
(iz oduzimanja turbine)<br />
Prema generatoru pare<br />
Iz kondenzatora<br />
‣ Zagrijači s indirektnom izmjenom topline (površinski<br />
izmjenjivači topline) i kaskadnim odvodom kondenzata<br />
Para za grijanje<br />
(iz oduzimanja turbine)<br />
Prema generatoru<br />
pare<br />
Iz kondenzatora<br />
‣ Zagrijači s indirektnom izmjenom topline (površinski<br />
izmjenjivači topline) i pumpnim odvodom kondenzata<br />
Para za grijanje<br />
(iz oduzimanja turbine)<br />
U kondenzator<br />
Prema generatoru<br />
pare<br />
Iz kondenzatora
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 22<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
Regenerativno zagrijavanje napojne vode najčešće se izvodi s<br />
indirektnom izmjenom topline i kaskadnim odvodom<br />
kondenzata. Jedan od izmjenjivača topline izvodi se sa<br />
direktnim miješanjem, a u tom slučaju on ima i funkciju<br />
otplinjivača (degazatora).<br />
Shema regenerativna zagrijavanja s dva indirektna i jednim<br />
direktnim izmjenjivačem topline<br />
1<br />
14<br />
GP<br />
13<br />
12<br />
3<br />
3<br />
1<br />
2 B<br />
VT<br />
NT<br />
2<br />
4<br />
6<br />
2 A 9<br />
8 5 K<br />
ONV<br />
VTZ NTZ KP 7<br />
11 NP<br />
10<br />
2 C 5 A<br />
GP – generator pare<br />
VT – visokotlačna turbina<br />
NT – niskotlačna turbina<br />
K – kondenzator<br />
KP –kondenzatna pumpa<br />
Legenda:<br />
NTZ – niskotlačni zagrijač<br />
ONV – otplinjivač napojne vode<br />
NP – napojna pumpa<br />
VTZ – visokotlačni zagrijač
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 23<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
h-s dijagram sustava s regenerativnim zagrijavanjem s dva<br />
indirektna i jednim direktnim izmjenjivačem topline<br />
h<br />
1<br />
3<br />
14<br />
13<br />
8 9 10 1112 2 C<br />
5 A<br />
7<br />
2<br />
4<br />
5<br />
6<br />
x=1,0<br />
s<br />
1 – Stanje pare na izlazu iz pregrijača pare / na ulazu u V.T. turbinu:<br />
• protočna količina pare, D<br />
• udjel protočne količine pare, α=1<br />
• entalpija pare, h1<br />
2 – Stanje pare na izlazu iz V.T. turbine:<br />
• protočna količina pare, D<br />
• udjel protočne količine pare, α=1<br />
• entalpija pare, h2<br />
2A<br />
– Stanje pare na ulazu u visokotlačni zagrijač<br />
(prvo oduzimanje pare iz turbine)<br />
• protočna količina pare, α 1 D<br />
• udjel protočne količine pare, α1<br />
• entalpija pare, h2A=h 2
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 24<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
2 B – Stanje pare na ulazu u među-pregrijač:<br />
• protočna količina pare, (1-α1)D<br />
• udjel protočne količine pare, 1- α1<br />
• entalpija pare, h2B=h2<br />
2C<br />
– Stanje kondenzata na izlazu iz visokotlačna zagrijača<br />
• protočna količina kondenzata, α1D<br />
• udjel protočne količine kondenzata, α1<br />
• entalpija kondenzata, h2C<br />
3 – Stanje pare na izlazu iz među-pregrijača:<br />
• protočna količina pare, (1-α 1 )D<br />
• udjel protočne količine pare, 1- α1<br />
• entalpija pare, h3<br />
4 - Stanje pare na ulazu direktni zagrijač - otplinjivač<br />
( drugo oduzimanje pare iz turbine)<br />
• protočna količina pare, α 2 D<br />
• udjel protočne količine pare, α2<br />
• entalpija pare, h4<br />
5 – Stanje pare na ulazu u nisko-tlačni zagrijač<br />
(drugo oduzimanje pare iz turbine)<br />
• protočna količina pare, α 3 D<br />
• udjel protočne količine pare, α3<br />
• entalpija pare, h5<br />
5A<br />
– Stanje kondenzata na izlazu iz nisko-tlačna zagrijača<br />
• protočna količina kondenzata, α3D<br />
• udjel protočne količine kondenzata, α3<br />
• entalpija kondenzata, h5a<br />
6 – Stanje pare na izlazu iz turbine / na ulazu u kondenzator<br />
• protočna količina pare, (1-α 1 - α 2 - α 3 ) D<br />
• udjel protočne količine pare, 1-α1- α 2 - α3<br />
• entalpija pare, h6<br />
7 – Stanje kondenzata na izlazu iz kondenzatora<br />
• protočna količina kondenzata, (1-α 1 - α 2 ) D<br />
• udjel protočne količine kondenzata, 1-α1- α2<br />
• entalpija kondenzata, h<br />
7
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 25<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
8 – Stanje kondenzata na tlačnoj strani pumpe glavnoga kondenzata / na<br />
ulazu u niskotlačni zagrijač<br />
• protočna količina kondenzata, (1-α 1 - α 2 ) D<br />
• udjel protočne količine kondenzata, 1-α1- α2<br />
• entalpija kondenzata, h8<br />
9 – Stanje kondenzata na izlazu iz niskotlačna zagrijača / na ulazu u direktni<br />
zagrijač (otplinjivač)<br />
• protočna količina kondenzata, (1-α 1 - α 2 ) D<br />
• udjel protočne količine kondenzata, 1-α1- α2<br />
• entalpija kondenzata, h9<br />
10 – Stanje napojne vode na izlazu iz direktna zagrijača - otplinjivača / na<br />
usisnoj strani napojne pumpe<br />
• protočna količina napojne vode, D<br />
• udjel protočne količine napojne vode, α=1<br />
• entalpija napojne vode, h10<br />
11 – Stanje napojne vode na ulazu u visokotlačni zagrijač / na tlačnioj<br />
strani napojne pumpe<br />
• protočna količina napojne vode, D<br />
• udjel protočne količine napojne vode, α=1<br />
• entalpija napojne vode, h11<br />
12 – Stanje napojne vode na izlazu iz visokotlačna zagrijača / na ulazu u<br />
generator pare<br />
• protočna količina napojne vode, D<br />
• udjel protočne količine napojne vode, α=1<br />
• entalpija napojne vode, h12<br />
13 – Stanje napojne vode na ulazu u isparivač generatora pare<br />
• protočna količina napojne vode, D<br />
• udjel protočne napojne vode, α=1<br />
• entalpija napojne vode, h13<br />
14 – Stanje pare na ulazu u pregrijač pare<br />
• protočna količina pare, D<br />
• udjel protočne količine pare, α=1<br />
• entalpija pare, h 14
Prof. dr. sc. Z. Prelec ENERGETSKA POSTROJENJA Poglavlje: 1<br />
(<strong>Parne</strong> <strong>elektrane</strong>) List: 26<br />
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />
‣ Bilanca topline visokotlačna zagrijača<br />
( indirektni izmjenjivač topline)<br />
h 12 − h 11 = α 1 (h 2A − h 2C )<br />
h 2A = h 2<br />
h 12 − h 11 = α 1 (h 2 − h 2C )<br />
α 1 = h 12 − h 11<br />
h 2 − h 2C<br />
‣ Bilanca topline otplinjača<br />
( direktni izmjenjivač topline)<br />
α 2 h 4 + α 1 h 2C + (1 − α 1 − α 2 )h 9 = h 10<br />
α 2 h 4 + α 1 h 2C + h 9 − α 1 h 9 − α 2 h 9 = h 10<br />
α 2 = h 10 − α 1 h 2C − h 9 + α 1 h 9<br />
h 4 − h 9<br />
‣ Bilanca topline niskotlačna zagrijača<br />
( indirektni izmjenjivač topline)<br />
(1 − α 1 − α 2 )(h 9 − h 8 ) = α 3 (h 5 − h 5A )<br />
α 3 = ( 1 − α 1 − α 2 )(h 9 − h 8 )<br />
h 5 − h 5A