1

Banjaluka, ure Daniia 2aMaturski rad iz energetikaZATVORENI SISTEM TERMOENERGETSKOG POSTROJENJA

Mentor:Uenik:

Predrag Vulin, profDanijela Grbavac, IV4Banjaluka, jun 2015. god.

S A D R A J

Strana1. Uvod32. Sistem za snadbjevanje termoenergetskih postrojenja vodom43. Zatvoreni sistem vodosnadbjevanja53.1. Zatvoreni sistem vodosnadbjevanja sa akumulacijom52.2. Zatvoreni sistem vodosnadbjevanja sa rashladnim kulama6-102.3. Priprema vode11-124. Zakljuak13Literatura14

1. UvodEnergija je po svojoj prirodi uzrok i pokreta promjena. Adekvatno upotrijebljena, nositelj je uspona ovjeka i njegovog progresa. Potrebe za energijom na odreen nain odraavaju poloaj ovjeka i drutva u cjelini, te je kretanje ovjekovih potreba za energijom ilo paralelnom s razvojem drutva.

Dvedeseti vijek je vrijeme naglog razvoja tehnike, tehnologije a naroito elektrotehnike. Zamjenjujui parni stroj i njegovu tehniku, elektrina energija donosi snaan posticaj industrijskoj proizvodnji, te pridonosi razvoju novih tehnologija. Uvoenjem automatizacije i kompjuterizacije tehnoloki procesi su postali efikasniji i bri.

Termoenergetska postrojenja su namijenjena za proizvodnju toplotne energije sagorjevanjem raznih vrsta goriva, i slue za proizvodnju vodene pare koja se u termoelektranama i industrijskim energanama koristi za dobijanje elektrine energije a u hemijskoj, prehrambenoj i drugim industrijama i za tehnoloke procese.

Termotehnika postrojenja pored ostalih obuhvataju i opremu i instalacije za zagrijevanje vode i drugih nosilaca toplote korienjem raznih vrsta goriva. Dobijena toplota namijenjena je za grijanje stambenih, industrijskih i drugih objekata.

2. SISTEMI ZA SNABDIJEVANJE TERMOENERGETSKIH POSTROJENJA VODOM

Rashladna voda ima u modernoj pogonskoj tehnici vrlo vanu ulogu. Rafinerije, eliane, plinske turbine, nuklearni reaktori, termoenergetska postrojenja itd. ne mogu u svojoj funkciji djelovati bez rashladne vode. Svaki ureaj, koji proizvodi toplotnu energiju, troi rashladnu vodu. Pod rashladnom vodom se podrazumijeva voda koja ima ulogu medija za odvoenje toplote kod tehnolokih procesa. Na industrijsku rashladnu vodu se postavljaju danas posve odreeni zahtjevi obzirom na njezin sastav. Praktiki nema na raspolaganju vode, koja bi idealno u potpunosti odgovarala tim zahtjevima. Stoga je nuna priprema i obrada vode koja se koristi u rashladne svrhe.

Voda se u termoenergetskim postrojenjima koristi za:

kondezovanje izraene pare;

hlaenje gasa i vazduha za turbopostrojenje i velike elektromotore;

hlaenje ulja za turbopostrojenje i napojne pumpe;

hlaenje leita pomonih ureaja;

hidraulini transport ljake i pepela, i

popunu masenih gubitaka pare i kondezata.

Kod kondezacionih termoelektrana, najvei potroa vode su kondezatori parnih turbina, dok se za ostale potroae troi najvie 7% od ukupnog protoka rashladne vode.

Kod toplifikacionih postrojenja veliki gubici vode nastaju i zbog gubitaka kondezata, naroito ako se tehnoloka para koristi u procesima u kojima se kondezat gubi.

3. ZATVORENI SISTEMI VODOSNABDIJEVANJAKada u blizini termoelektrane nema rijeke sa dovoljnim protokom, primijenjuje se zatvoreni sistem vodosnabdijevanja, koji se sastoji u tome to se voda koja se zagrijala u kondezatoru hladi i ponovo koristi kao rashladna. Zatvoreni sistem vodosnabdijevanja moe se izvesti sa akumulacionim jezerom ili sa rashladnim kulama.

3.1. Zatvoreni sistem vodosnabdijevanja sa akumulacijomKod zatvorenog sistema sa akumulacijom glavni pogonski objekat se postavlja u blizini obale vjetakog jezera koje se obino gradi na rijeci sa malim protokom. Pumpe se smjetaju u crpnu stanicu na obali jezera, poto godinje kolebanje nivoa vode moe da iznosi i po nekoliko metara. Zagrijana voda vraa se na odreenom rastojanju od vodozahvata, kako bi mogla da se ohladi. ema cjevovodne rashladne vode ista je kao i kod otvorenog sistema vodosnabdijevanja, i data je na Slici 3.

Slika 3. ema zatvorenog sistema vodosnabdijevanja sa akumulacijom: 1 GPO (glavni pogonski objekat), 2 pumpe za rashladnu vodu, 3 crpna stanica, 4 magistralni vodovi, 5 cijevi za dovod vode, 6 kondezator, 7 cjevovodi, 8 slivni kanali, 9 otkriveni kanali, 10 ureaj za isputanje vode, 11 ureaj za regulisanje nivoa vode, 12 draga, 13 cjevovodi

3.2. Zatvoreni sistem vodosnabdijevanja sa rashladnim kulama

Kada povrina jezera nije dovoljna za prirodno hlaenje zagrijane rashladne vode, primijenjuje se vjetaki hladnjak koji se naziva rashladna kula. Na Slici 4. prikazan je zatvoreni sistem vodosnabdijevanja sa rashladnom kulom.

Slika 4. ema zatvorenog sistema vodosnabdijevanja; 1 cjevovod, 2 ureaj za roenje, 3 pumpa, 4 kondezator, 5 pumpa za dodatnu vodu, 6 akumulacija eliminator kapljica, 7 okno, 8 bazen. Toranj za hlaenje ili rashladna kula je isparni hladnjak koji se koristi za hlaenje vode ili drugog radnog medija na temperaturu okolnog vazduha. Ove kule koriste isparavanje vode kako bi smanjile temperaturu sistema. Obino se koriste u rafinerijama, hemijskim elektranama, nuklearnim elektranama itd. Kule mogu biti razliitih veliina i oblika, od malih dimnjaka na kuama pa sve do hiperboloidnih kula (Slika 5), koje mogu da budu visoke i do 200 m, sa prenikom i do 100 m, ili pak pravougaonog oblika, koje mogu biti visine do 40 m i duine do 80 m.

Rashladni tornjevi se dijele prema tipu strujanja (prirodna ili mehanika cirkulacija) i prema smjeru strujanja vazduha (unakrsno ili suprotnosmjerno). Rashladni tornjevi sa prisilnom cirkulacijom (mehanikom) se jo mogu podijeliti na tlane i indukovane.

Kada elektrana ne bi imala toranj za hlaenje, morala bi da raspolae sa oko 100.000 kubnih metara vode na sat, i ta koliina vode bi morala da se kontinualno vraa u okean, jezero ili rijeku, odakle se voda uzima. Ovakav princip rada, bez rashladne kule, moe vremenom dovesti do poveanja temperature reke ili jezera, to bi dovelo do velikog poremeaja lokalnog ekosistema i ivotne sredine. Rashladna kula omoguava disipaciju odreene koliine toplote u atmosferu, gdje se pomou vetra i vazduha iri u mnogo veoj zapremini nego to topla voda moe da raspodjeli u unutranjosti same vodene mase iz koje je prvobitno uzeta.

Slika 5. Hiperboloidna rashladna kulaRashladna kula s prirodnom cirkulacijom, sa detaljima i emom prikazana je na Slici 6. Kula se sastoji od tornja (1) hiperboloidnog oblika koji moe da bude okruglog ili mnogougaonog presjeka, najee od armiranog betona.

Slika 6. Rashladna kula sa prirodnom promajom: 1 toranj, 2 kondezator, 3 pumpa, 4 cjevovod, 5 ureaj za roenje, 6 eliminator kapljica, 7 bazen, 8 okno, 9 usmjeriva, 10 mlaznice, 11 pokrivena okna, 12 pumpa za dodatnu vodu, 13 - akumulacijaRashladna voda sa pumpom (3) potiskuje u kondezator (2), gdje se zagrijava, a zatim u cjevovod (4) kojim se raspodjeljuje po cijelom poprenom presjeku kule, pa se pomou mlaznica raspruje. Ispod cjevovoda (4) nalazi se ureaj za roenje (5) koji se, kod savremenih konstrukcija, sastoji od azbestnocementnih ploa, po kojima se voda sliva u obliku filma. Kroz zazore izmeu ploa struji vazduh i hladi vodu. Po izlasku iz ureaja za roenje vazduh struji kroz eliminator kapljica (6), a zatim odlazi u atmosferu.

Voda se sliva u bazen (7) odakle se cirkulacionom pumpom (3) ponovo potiskuje kroz kondezator (2). Vazduh za hlaenje vode ulazi kroz okna (8) koja se nalaze po obimu tornja i usmjerava se pomou usmjerivaa (9). Da bi se sprijeila pojava leda na oknima, temperatura ohlaene vode se zimi odrava na 10 120C, a pomou mlaznica (10) se oko kule odrava topla vodena zavjesa. Okna mogu da budu i pokrivena (11). U rashladnim kulama se, zbog isparivanja, gubi oko 1,2 1,5% vode koja se mora nadoknaivati. To se vri pomou pumpi za dodatnu vodu (12) iz akumulacije (13).

Ponekad se, naroito u zemljama sa arkom klimom, primijenjuju rashladne kule sa vjetakom promajom koja se postie ventilatorom. Ove kule su manjih dimenzija i drugaijeg oblika od onih sa prirodnom promajom.

Rashladni tornjevi sa prinudnim strujanjem (vjetakom promajom) koriste ventilator za strujanje vazduha prema dnu tornja. Strujanje vazduha moe biti inducirano i presurizaciono. Mogu se jo podijeliti i na rashladne tornjeve sa krstastim i suprotnosmjernim strujanjem. Skoro svi rashladni tornjevi sa prisilnom cirkulacijom su suprotnosmjerna. Oni daju pouzdaniji protok vazduha i time je efikasnost vea. Snaga ventilatora je razmjerno mala s obzirom na izmijenjeni toplotni tok (1:100), ali kod postrojenja od npr 100.000 kv bila bi potrebna snaga ventilatora od 1.000 kv to je jako puno, pa se u to sluaju prelazi na rashladne tornjeve sa prirodnim strujanjem. Karakterie ih manja dimenzija izmjenjivake povrine i nia izlazna temperatura medija koji se hladi, te ukupne manje dimenzije. Toplotni uinak rashladnog tornja prije svega zavisi od temperature vlanog termometra vazduha. Temperatura suvog termometra i relativna vlanost imaju neznatan uticaj na toplotni uinak rashladnih tornjeva sa prinudnim strujanjem, ali utiu na koliinu ishlapljene vode unutar rashladnog tornja. Zagrijevanje vazduha moe se podijeliti na osjetni dio i na latentni dio toplote koju vazduh preuzima hlaenjem vode. Ako se ulaznom vazduhu poveava temperatura suvog termometra, uz nepromjenjenu temperaturu vlanog termometra, ukupna izmjena toplote ostaje ista, ali se mjenja omjer izmjenjene osjetne i latentne toplote.

Na Slici 7. je prikazan suprotnosmjerni rashladni toranj sa induciranim strujanjem. Ventilator je smjeten niz struju vazduha u odnosu na ispunu tornja, na izlazu vazduha, pri vrhu ureaja. Zbog isparavanja male koliine kondenzatorske vode (oko 1% protoka), temperatura vode se postepeno smanjuje tokom njenog slivanja kroz ispunu tornja suprotnosmerno od vazduha. Vee kapljice vode noene strujom vazduha odvajaju se na eliminator kapi. Struja vazduha izlazi pri vrhu tornja i isputa se u okolinu. Voda ohlaena ishlapljivanje pada u sabirnu posudu odakle se odvodi prema kondenzatoru. Takav sistem omoguava dobru izmjenu toplote zato to najhladniji vazduh dolazi u kontakt sa najhladnijom vodom.

Slika 7. Suprotnosmjerni rashladni toranjKod krstastih rashladnih tornjeva (Slika 8) vazduh popreno struji na vodu koja se cijedi kroz punilo. Ventilator je smjeten niz struju vazduha u odnosu na ispunu tornja, na izlazu vazduha pri vrhu ureaja. Ispuna se nalazi u nivou sa ulazima vazduha. Vazduh ulazi u toranj kroz bone aluzije i struji horizontalno kroz ispunu i eliminator kapi. Vazduh se zatim usmjerava prema gore i izlazi pri vrhu ureaja. Voda se raspruje iz mlaznica, pada preko ispune i dolazi do krstastog strujanja vode i struje vazduha.

Krstasti rashladni toranj sa induciranim strujanjem ima poveanu povrinu za ulaz vazduha. Usled krstastog strujanja, ovakav toranj moe biti znatno nii od specijalnog tornja. Negativna strana ove izvedbe je povean rizik od recirkulacije istroenog vazduha iz tornja.

Slika 8. Krstasti rashladni tornjevi

3.3. Priprema vodeZa rad termoenergetskih postrojenja neophodno je proizvesti dovoljne koliine kvalitetne vode, a to je mogue primjenom razvijenog tehnolokog procesa koji podrazumijeva proizvodnju vode, odravanje i kontrolu kvaliteta vode u svim segmentima vodenoparnog ciklusa.

Oteenja i njima izazvani otkazi termoenergetskih postrojenja u velikom broju su izazvani usljed neadekvatnog kvaliteta napojne vode, usljed ega se odvijaju razliiti tipovi korozionih procesa. Voda je dobar rastvara i u svom hemijskom sastavu sadri i veliki broj primjesa koje joj daju veoma sloen hemijski sastav. Upravo zbog toga sirova voda prua mogunost odvijanja niza kompleksnih i razliitih korozionih procesa. Zbog toga je vodu, kao osnovni fluid u termoenergetskim postrojenjima, potrebno podvrgnuti adekvatnoj pripremi kako bi se korozioni procesi sveli na minimum i mogli kontrolisati. Neophodno je u svakom pojedinanom sluaju odrediti djelujui mehanizam korozije i uzronike koji ga izazivaju.Da bi se voda nesmetano i bez posljedica koristila u postrojenjima, mora se izvriti njena priprema, i to tako da se nepoeljene primjese potpuno odstrane ili da se svedu na dozvoljene vrijednosti. Primjese mogu biti mehanike, koloidne i rastvorene, pa se za njihovo uklanjanje primijenjuju odgovarajui naini preiavanja.

Preiavanje od razliitih primjesa odstranjivanje mehanikih primjesa neorganskog i organskog porijekla vri se taloenjem ako su estice vee gustine od vode i filtriranjem i dodavanjem koagulanata za plivajue i lebdee estice.

Taloenje primjesa iz vode je prirodni proces pri kome se estice vee gustine izdvajaju iz vode pod dejstvom Zemljine tee, a koristi se samo za grubo preiavanje. Sprovodi se horizontalnim ili vertikalnim, pokrivenim ili otkrivenim talonicama.

Filtriranjem se mogu odstraniti i finije mehanike neistoe. Filteri se prave od materijala organskog ili neorganskog porijekla.

Preiavanje od koloidnih materija koloidne materije se odstranjuju hemijskim putem, dodavanjem supstanci koje dovode do koagulacije koloidnih primjesa, tj. do njihovog meusobnog sljepljivanja i poveavanja, kako bi se lake izdvojile i taloile. Materije koje izazivaju ovu pojavu zovu se koagulanti, a to su najee gvoev hlorid, aluminijum-trisulfat i trinatrijum-aluminat.

Preiavanje od rastvorenih primjesa preiavanje od rastvorenih soli moe se vriti u cilju njihovog potpunog ili djeliminog udaljavanja. Postoji termiki i hemijski postupak.

4. ZAKLJUAK

Termoenergetska postrojenja su namijenjena za proizvodnju toplotne energije sagorjevanjem raznih vrsta goriva, i slue za proizvodnju vodene pare koja se u termoelektranama i industrijskim energanama koristi za dobijanje elektrine energije a u hemijskoj, prehrambenoj i drugim industrijama i za tehnoloke procese.

Sistemi za snabdijevanje termoenergetskih postrojenja vodom mogu da budu otvoreni ili zatvoreni.

Zatvoreni sistem vodosnabdijevanja moe se izvesti sa akumulacionim jezerom ili sa rashladnim kulamaKada je povrina jezera dovoljna za prirodno hlaenje zagrijane rashladne vode, tada govorimo o zatvorenom sistemu vodosnabdijevalja sa akumulacijom, kada povrina jezera nije dovoljna za prirodno hlaenje zagrijane rashladne vode, primijenjuje se vjetaki hladnjak koji se naziva rashladna kula.Da bi se voda nesmetano i bez posljedica koristila u postrojenjima, mora se izvriti njena priprema, i to tako da se nepoeljene primjese potpuno odstrane ili da se svedu na dozvoljene vrijednosti. Primjese mogu biti mehanike, koloidne i rastvorene, pa se za njihovo uklanjanje primijenjuju odgovarajui naini preiavanja.

Literatura1. Energetika za 4. razred srednje kole;2. Internet (slobodna enciklopedija o energetici).Datum predaje:______________

Komisija:

Predjsednik_______________

Ispitiva _______________

lan

_______________

Komentar:Datum odbrane: _____________

Ocjena__________ (___)

PAGE

2