Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

4.2.1. Загальні положення

Паротурбінні установки (ПТУ) є основою сучасної енергетики. їх засто­совують як базовіустановки для виробництва електричної і теплової енергії.

Якщо виробляють тільки електричну енергію (рис. 4.15), то застосо­вують конденсаційні ПТУ, якщо електричну й теплову — теплофікаційні ПТУ (які мають регульовані відбори пари 4, що йде на теплопостачання).

Основними елементами ПТУ є: котел 1, турбіна 2, електрогенератор 3, конденсатор 5, циркуляційний 6, конденсатний 7 і живильний 9 насоси, бак живильної води 8 і охолоджувач циркуляційної води 10. У такій
установці хімічна енергія палива, яке спалюють у топці котла, перетво­рюється в теплову енергію і передається (через радіаційні і конвективні поверхні нагріву котла) живильній воді. У результаті утворюється наси­чена пара, що перегрівається в пароперегрівачі і далі надходить при від­повідному тиску р0 і температурі t0 до парової турбіни.

У сопловому апараті парової тур — бінивідбувається перетворення потен­ційної енергії пари в кінетичну, яка, у свою чергу, перетворюється на робо­чих лопатках в механічну енергію обертання ротора турбіни. Перетво­рення механічної енергії в електричну відбувається в електрогенераторі.

Особливістю конденсаційної установки є те, що відпрацьована водяна пара (за винятком деякої її кількості — до 20-30 %, яка відбира­ється у вигляді нерегульованих від­борів і подається в систему регене­ративного підігріву живильної води) направляється в конденсатор з тис­ком рк, значно нижче атмосферного. Конденсатор являє собою теплооб­мінник поверхневого типу, де в ре­зультаті теплообміну між відпра­цьованою парою і холодною цирку­ляційною водою відбувається кон­денсація пар и при темпер атур і ґк. Конденсат конденсатним насо­сом подають в систему регенеративного підігріву живильної води. Далі після термічної дегазації (для видалення корозійних газів СО2 і О2) і дода­вання хімічно очищеної води (для поповнення втрат конденсату) живиль­ну воду живильним насосом подають у котел. У результаті робочий цикл замикається.

У комбінованому виробництві теплової і електричної енергії застосо­вують паротурбінні установки з регульованими теплофікаційними і про­мисловими відборами пари. Тиск теплофікаційного відбору пари значно нижчий, ніж тиск промислового.

Коли споживачеві (промисловому об’єктові) потрібна в значній кіль­кості пара для технологічних потреб, використовують парові турбіни з протитиском. У цьому випадку в схемі ПТУ немає конденсатора, і вся відпрацьована пара направляється споживачеві. Конденсат пари, що над­
ходить від споживача, частково або цілком повертається на станцію і ви­користовується для живлення котлів. У таких установках кількість пари, що проходить через турбіну, а, отже, і кількість вироблюваної електро­енергії цілком залежать від теплового споживання.

Оснащена турбінами з протитиском станція, що працює за заданим теп­ловим графіком, тобто за обов’язкової умови пропускати стільки пари, скіль­ки потребує споживач, повинна мати можливість віддавати всю вироблену нею електроенергію в електричну мережу досить потужної системи.

У тих випадках, коли споживач зменшує витрату теплоти, а це означає зниження і вироблення електричної енергії, електрична система має запов­нювати це зниження потужності підвищенням її на інших станціях системи.

Газотурбінні установки порівняно з паровими мають такі особливості:

— немає металоємнихта об’ємних парових котлів і котельного цеху;

— швидкий пуск, який створює сприятливі умови для використання ГТУ, щоб покрити пікові навантаження;

— незначна потреба у воді;

— значно менша кількість обслуговуючого персоналу (включаючи можливість повної автоматизації робочого процесу);

— можливість роботи переважно на рідкому та газовому паливі.

Газові турбіни зі згоранням при постійному тиску можна розподілити

на турбіни, що працюють у розімкненому і замкненому циклі.

На рис. 4.16 подано принципову схему ГТУ, що працює у найпрості­шому розімкненому циклі (цикл Брайтона).

Паливний насос 8 подає в камеру згорання 2 через форсунку 7 пали­во, що згорає, змішуючись з повітрям, яке подають у ка­меру під тиском, створюва­ним компресором 1. Продук­ти згорання проходять че­рез сопла 3 і, розширюю­чись у них, надходять з великою швидкістю на ро­бочі лопатки 4, установле­ні на диску 5. Відпрацьо­вані газ и виходять в атмосферу через вихлоп­ний патрубок 6.

Якщо потрібне комбіно­ване виробництво теплової і електричної енергії, то ГТУ може мати котел-утилізатор, з’ єднаний з вихлопним пат — ру бком тур біни.

Показником ефективності перетворення хімічної енергії палива на електричну є коефіцієнт корисної дії установки. Найчастіше, рПГУ > Пгту — Однак якщо ПТУ і ГТУ використовують спільно, то ККД комбінованої установки (ПГУ) стає істотно вищим за відповідний показник ПТУ. Це пояснюється тим, що у цьому разі використовують переваги установок і виключають недоліки, зумовлені термодинамічною недосконалістю ко­жної з цих установок.

Вища початкова температура циклу ГТУ визначає її істотну термоди­намічну перевагу порівняно з ПТУ. Водночас вища кінцева температура газотурбінного циклу визначає низьку термодинамічну ефективність ГТУ.

У комбінованому циклі ГТУ виконує роль надбудови над ПТУ, що зумовлює підвищення сумарного ККД комбінованого циклу.

Є багато різних варіантів парогазових установок і відповідних циклів, що визначаються особливостями функціонування елементів ГТУ і ПГУ і їх взаємозв’язком. Одну з можливих схем ПГУ, що працює за бінарною схемою (за наявності двох силових контурів з роздільною подачею пари і газу в парову і газову турбіну) наведено нарис. 4.17.

У цій схемі застосований високонапорний парогенератор 1, тобто ко­тел спеціальної конструкції з топкою, що працює під тиском і забезпечує ефективну теплопередачу та високі теплові навантаження поверхонь на­гріву (до 350 кВт/м2). Повітря, потрібне для горіння палива, подається осьовим компресором 6 через регенератор 7, де воно підігрівається від­працьованими в газовій турбіні 5 газами. Після парогенератора гази по­даються під тиском в газову турбіну. Відпрацьовані в турбіні гази пода­ються в регенератор для підігріву повітря і потім в економайзер 4 для пі­дігріву живильної води паротурбінної установки, включеної послідовно із системою регенеративного підігрівача сітьової води 8. Пару високого тис­ку, отриману в парогенераторі, використовують для приводу парової двоциліндрової турбіни 2 і 3 з проміжним перегрівом пари 9.

Газова турбіна виконує функції приводу компресора, що знаходиться на її валу, а надлишкову потужність використовують для приводу елект­ричного генератора.

Паливом у такій установці може слугувати газ або рідке паливо, що забезпечує чистоту продуктів згорання перед газовою турбіною для запо­бігання забрудненню її проточної частини.

Крім ПГУ, що працюють за бінарною схемою, є також комбіновані установки, що працюють за монарною схемою, у яких робоче тіло турбі­ни — це суміш продуктів згорання з водяною парою. Такі установки нази­вають газопарові.

Комментарии запрещены.