skripta

1.Objasniti pojam EES, nain i distribuciju el.energije(Dnevni dijagram opt.)?

Elektroenergetski sistemi se sastoje od: - proizvodnog sistema: svi izvori el. energije (HE,TE,NE)- prenosnog sistema: obuhvata prenosnu mreu(dalekovodi,kablovski vodovi, transf)- distributivnog sistema: obuhvata distributivne mree i distributivne transformatore i - potronje

Upravljanje moe biti:a) Vertikalno: tok energije u distributivnom sistemu tee samo u jednom smijeru, tj. od mjesta preuzimanja energije preko uglavnom radijalnih vodova i transformatorskih stanica do potroaa.b) Horizontalno.

Elektroenergetski sistem (EES) je tehniki sistem iji je osnovni zadatak da osigura kvalitetnu isporuku elektrine energije uz minimalne trokove u EES.

* Pogodne osobine elektrine energije:- mogunost transporta na velike udaljenosti, - mogunost dovoenja do krajnjih potroaa i- sigurnost snabdjevanja postignuta povezanou EES. * Osnovni nedostatak elektrine energije je to sto se ona ne moe akumulisati u energetski veim koliinama, pa se u svakom trenutku mora obezbediti jednakost ukupne proizvodnje i ukupne potronje u EES.

Potronja elektrine energije varira i u zavisnosti od nivoa radne aktivnosti, neradnim danima potronja je manja, ponedeljkom raste a u petak opada. Primjer dnevnog dijagrama optereenja, koji predstavlja zavisnost snage optereenja od vremena u toku dana, prikazan ja na slici:

slika 2. Dnevni dijagram optereenjaOsnovni zadatak elektrana je da proizvedu potrebnu koliinu energije u trenutku kada je potroa trai. Kako ne postoji mogunost akumuliranja veih koliina elektrine energije, proizvodnja elektrine energije mora u svakom trenutku biti jednaka potronji. Jednakost proizvodnje i potronje elektrine energije ostvaruje se jednostavnije kada je vie elektrana povezano u EES,to je redovno sluaj. Elektrane koje pokrivaju vrhove (varijabilni dio) potronje nazivaju se vrne elektrane, a one koje pokrivaju ustaljenu potronju osnovne elektrane.

2. Objasniti Rankinon ciklus i dati uporedbu sa ciklusima u TE?

Parna energetska postrojenja rade po Clausius Rankineovom krunom procesu kod kojeg je radni medij vodena para.

slika 3. toplotna ema radnog ciklusa sa vlanom parom slika 4. T-S dijagram toplotnog radnog ciklusa sa vlanom parom

Razlika u odnosu na Karnoov ciklus je u poloaju take 3 u ciklusu. U kondenzatoru se pari odvodi toplota u toj mjeri da se sva pretvara u vodu (x=0), tako da se taka 3 pomera na lijevu graninu krivu, to omoguava nesmetan rad pumpe. Kako postoji razlika u pritiscima u kondenzatoru i u kotlu, potrebno je vodu adijabatski komprimovati od pritiska p2 na pritisak p1 pri emu doe do neznatnog porasta temperature (taka 5). Naziv ciklusa "sa vlanom parom" potie od poloaja take 2, koja se nalazi duboko u zoni vlane pare, to znai da je para pomjeana sa kapljicama vode.

Ove kapljice udaranjem mehaniki napreu lopatice turbine (kavitacija). Kada se po izlasku iz kotla, a prije ulaska u turbinu para podvrgne dodatnom zagrijavanju u posebnim ureajima - pregrijaima pare dobija se toplotni radni ciklus sa pregrijanom parom, iji je T-S dijagram prikazan na slici.

slika 5. T-S dijagram ciklusa sa pregrijanom paromPostupkom pregrijavanja pare postie se poboljanje poloaja take 2 tako da se ona sada nalazi blie zoni suhe pare. Takoe je poveana i temperatura T1sr ime je dobijen neto bolji stepen iskoritenja.

Razmotrimo sada mogunosti poveanja stepena iskoritenja toplotnog radnog ciklusa sa pregrijanom parom promjenama parametara pare. Smanjivanjem pritiska p2 postie se smanjenje temperature T2 pa i temperature T2sr. Sa druge strane pritisak p2 i temperatura T2 ne mogu da budu ni previsoki. Kako razlika izmeu temperature rashladne vode i temperature T2 obino iznosi 10 do 15C, znaajno poveanje temperature T2 (na primjer, iznad 28C) izazvalo bi i visoku temperaturu rashladne vode na izlazu iz kondenzatora.

Poveanje temperature T1 uticalo bi na poveanje temperature T1sr i stepena iskoritenja. Temperatura T1 je ograniena osobinama materijala turbine i cjevovoda i ne prelazi 300C.Poveanje pritiska p1 uz zadravanje temperature T1 na istom nivou izazivalo bi pomjeranje take 2 u nepovoljnom smjeru, u zonu vlane pare.

IDEALAN PROCES SA PAROM:

Posmatra se idealan proces koji je reverzibilan, te za njega vrijedi sljedee:- ne uzimaju se u obzir gubici pritiska zbog strujanja kroz generator pare, cjevovod i kondenzator;- ne uzimaju se u obzir gubici unutar parne turbine i napojne pumpe (ekspanzija radnog fluida u turbini, kao i tlaenje u napojnoj pumpi su adijabatski- izentropski procesi);- ne uzimaju se u obzir nikakvi gubici topline u okolinu kroz pojedinane dijelove sistema krunog procesa.

Pregrijavanjem pare poveava se srednja temperatura dijela procesa na koji se dovodi toplota

slika 6. Ts dijagram idealnog parnog krunog procesa

Povrina s3-3-4-5-6-1-2-s1-s3 = koliina toplote q1, koja se dovodi radnom fluidu Povrina izmedju s3-3-2-s1-s3 - toplota q2, koja se oduzima, Povrina 1-2-3-4-5-6-1 - dobijeni korisni radq1= h1 h4q2= h2 h3pa je Toplotno iskoritenje idealnog Rankinevog procesa:

slika 7. pv dijagram idealnog parnog krunog procesa

slika 8. hs dijagram idealnog parnog krunog procesa

- Razlika ordinata meu takama 1 i 2 odgovara radu dobijenom u turbini, - Razlika izmeu taaka 4 i 3 odgovara radu utroenom za pogon pumpe,- Razlika izmeu taaka 1 i 4 odgovara toploti dovedenoj u procesu, a izmeu taaka 2 i 3 toploti odvedenoj iz procesa.

Kada se rad h4 h3 utroen za pumpu, moe zanemariti u odnosu na znatno vei toplotni pad h1 h2, koji se u turbini pretvara u koristan rad, jednaina za toplotno iskoritenje procesa je :

Faktori koji utiu na efikasnost parnog procesa:

1) Temperature ulazne pare na turbinu2) Pritisak ulazne pare u turbinu3) izlazni pritisak iz turbineNaini poboljanja iskoristivosti:

1) Regenerativno zagrijavanje napojne vode:

slika 9. Regenerativno zagrijavanje napojne vode

Shema regenerativnog zagrijavanja napojne vode: 1-generator pare, 2-parna turbina, 3-kondenzator, 4-niskotlani povrinski zagrija vode, 5-zagrija vode sa direktnim mijeanjem,6-visokotlani povrinski zagrija vode

slika 10. dijagrami Regenerativnog zagrijavanje napojne vode2) Meupregrijavanje pare:

Meupregrijavanjem pare u parnim energetskim postrojenjima postie se dvojako koristan uinak:- poveava se toplotna iskoristivost,- smanjuje se vlanost pare na izlazu iz turbine,- toplotna iskoristivost parnog krunog procesa sa meupregrijavanjem pare

Meupregrijavanjem pare smanjuje se njena vlanost u posljednjim stepenima turbine to, osim direktnog uticaja na poveanje unutarnje iskoristivosti turbine takodjer povoljno djeluje na mehaniko ponaanje turbine u toku pogona

slika 10. dijagrami procesa sa meupregrijanjem

* Meupregrijavanje pare ima i neke nedostatke :- meupregrija i dodatni spojni cjevovodi poveavaju trokove ulaganja u gradnju postrojenja; - strujanjem pare kroz meupregrija i dodatne spojne cjevovode nastaju gubici zbog pada pritiska, to donekle umanjuje koristan uinak meupregrijavanja; 3) Toplotni radni ciklusi sa meupregrijavanjem i regeneracijom pare:

U cilju daljeg poboljanja stepena iskoritenja toplotnih radnih ciklusa uvode se i postupci meupregrijavanja i regeneracije pare. Toplotna ema jednog takvog ciklusa prikazana je na sljedeoj slici kao i T-s dijagram

slika 11. dijagrami procesa sa meupregrijanjem i regeneracijom pare

Toplotni ciklusi sa namjenskim odvoenjem toplote (toplifikacioni ciklusi):

Toplifikacioni ciklusi se koriste u kombinovanim elektranama za proizvodnju elektrine i toplotne energije (termoelektrane-toplane). Toplifikacioni ciklusi se realizuju kao ciklusi sa pregrijavanjem pare, samo to se para izvodi iz turbine sa znatno viim pritiskom i temperaturom (p2 i T2). Temperatura T2 ima vrijednosti oko 450K (180C). Pritisak p2 se za koritenje toplote u industriji kree izmeu 2,5 i 30 bara, a za grijanje izmeu 1,5 i 2,5 bara.

slika 12. Ts dijagram toplifikacionog ciklusa

Energetski sistemi sa plinskim procesom

rad plinske turbine se temelji na Joul-ovom krunom procesu koji se u literaturi naziva jo i Braytonov proces iji je radni medij plin.

Plinske turbine mogu raditi sa: 1) otvorenim plinskim procesom: izmjena toplote sa okolinom u koju se isputa plin iz turbine)

2) zatvorenim plinskim procesom: promjene se deavaju u posebnom izmjenjivau toploteIzgled dijagrama:

3. Ukratko opisati monitoring performansi u TE?

Monitoring performansi predstavlja proces kontinuirane evaluacije proizvodne sposobnosti i efikasnosti nekog postrojenja i njegovih dijelova u toku posmatranog vremenskog perioda koritenjem mjernih podataka sa postrojenja.

Evaluacije se ponavljaju u odreenim vremenskim intervalima uz koritenje podataka koji su trenutno dostupni sa on-line prikljuenih mjernih instrumenata.

Monitoring performansi treba razlikovati od planiranog ispitivanja performansi, kao to je normativno ispitivanje kotlovskog postrojenja koje se izvodi u planiranim vremenskim intervalima uz upotrebu instrumenata vee klase tanosti od onih koritenih pri monitoringu performansi.

Cilj monitoringa performansi je da se vri kontinuirana evaluacija degradacije (pogoranja) performansi nekog postrojenja ili njegovih dijelova kako bi se obezbijedila dodatna informacija koja e pomoi u identifikaciji problema, poboljanju performansi kao i donoenja ekonomski opravdanih odluka o rasporedu odravanja i optimizaciji rada postrojenja.

Pri monitoringu performansi susreu se dva pojma: trenutne performanse i oekivane performanse. 1'. Dati pregled osnovnih karakteristika TE?

Tip i vrstu termoelektrane na fosilno gorivo odreuju sljedei faktori:1) Vrsta proizvodnje energije: - TE za proizvodnju samo eleketrine energije- Termoelektrane-toplane2) Vrsta koritenog goriva: - vrsto,- teno,- plinovito ili- kombinacija 2 ili 3 goriva.3) Tip osnovne turbine: - Parna turbina,- plinska ili- kombinovano4) Nivo parametara pare: - TE sa dokrtinim pritiskom (manje od 170 bara)- TE sa natkritinim pritiskom (vie od 220 bara)5) Instalisana snaga: - TE velike snage (preko 1000MW),- TE srednje snage (100-1000MW) i- TE malih snaga (manje od 100MW)6) ema veza termikog dijela elektrane: - blok ema- neblok ema (sa sabirnicama pare)7) Stepen optereenja i koritenja snage- bazne (vie od 6000 sati rada godinje u elektroenergetskom sistemu), - polubazine (od 4000 do 6000 sati rada), - poluvrne (2000 do 4000 sati rada) i - vrne (manje od 2000 sati rada).8) Vrsta hlaenja: - protono i - povratno hlaenje.

Osnovna karakteristika svake elektrane je instalisana snaga i ona se definie kao aritmetiki zbir nominalnih snaga generatora (MVA), odnosno kao aritmetiki zbir snaga turbina mjerenih na prikljucima generatora (MW). Instalisana snaga je istovremeno i nominalna snaga elektrane.

Maksimalna snaga je najvea snaga koju elektrana kao cjelina moe proizvesti, uz pretpostavku da su svi dijelovi elektrane sposobni za pogon. Za temoelektranu se pri tome pretpostavlja da na raspolaganju stoji dovoljna koliina goriva zadovoljavajueg kvaliteta i dovoljna koliina vode zadovoljavajue temperature i istoe za hlaenje kondenzatora.

Razlikuje sa maksimalna snaga na prikljucima generatora i maksimalna snaga na pragu elektrane (izlazu iz elektrane prema elektroenergetskom sistemu).Raspoloiva snaga elektrane je najvea snaga koju elektrana moe da proizvede u nekom trenutku, uvaavajui stvarno stanje u elektrani (kvarovi, remonti i sl.) i uz pretpostavku da nema ogranienja zbog proizvodnje reaktivne energije. Pri odreivanju raspoloive snage kod termoelektrana treba uzeti u obzir kvalitet goriva, koliinu i temperaturu vode.

1''. Opisati osnovne elemente TE?

Svaka elektrana, bez obzira na vrstu i ulogu u sistemu, mora da sadri: - pogonsku mainu PM (predaje generatoru mehaniku energiju)- generator G (vri konverziju mehanike energije u elektrinu.)- budilicu (eksitator)Ex (slui za magnetno "pobuivanje" generatora.)

slika 12. Osnovni elementi elektrane

To su glavni pogonski strojevi za proizvodnju elektrine energije: - parne turbine, - plinske turbine i- parni kotlovi.

U manjim elektranama ponegdje se primjenjuju motori SUS (dizel), naroito kao lokalni rezervni agregati koji se stavljaju automatski u pogon kod nestaice struje u javnoj mrei.

Danas u javnim termoelektranama kao pogonski agregat dominira iskljuivo parna turbina. Njene su prednosti: velika jedinina snaga, uz visoke parametre svjee pare (170 bar i 565C), te visoka sigurnost pogona, pa moe biti u neprekidnom radu s maksimalnom snagom u trajanju od nekoliko hiljada sati.

Veliki broj obrtaja turbine omoguava njen direktan spoj sa elektrinim generatorom odgovarajue snage, a itav agregat radi sa visokom ravnomjernou hoda, ime se osigurava besprekoran paralelni pogon ovog turboagregata sa drugim slinim agregatima na zajedniku mreu dotinog energetskog podruja. Za pogon termoelektrane sa parnim turbinama mogu se koristiti vrsta goriva i niih toplotnih moi, ili koje drugo raspoloivo energetsko gorivo za sagorijevanje u parnim kotlovima.

U nedostatke termoelektrane sa parnom turbinom spada relativno dugo trajanje stavljanja turbine u pogon (nakon stajanja zbog remonta ili sl.), te velike koliine vode potrebne za hlaenje kondenzatora. Savremene termoelektrane sa visokim parametrima svjee pare zahtijevaju besprijekornu vodu za napajanje kotlova, tako da problem pripreme vode, naroito u toplanama sa znatnim gubitkom kondenzata predatog industrijskim potroaima, zahtijeva naroitu panju, jer od toga ovisi sigurnost pogona dotine elektrane, odnosno toplane.

U termoelektranama se kao pogonski stroj susree i plinska turbina. Takve su naroito pogodne za pogon vrnih i rezervnih elektrana, jer mogu biti stavljene u pogon za 15 20 min. Maksimalna jedinina snaga GT kod ulazne temperature gasova od 650C iznosi 27 [MW], a kod ulazne temperature gasova od 750C oko 15 [MW].

U prvom sluaju iskoritenje otpadne toplote gasnih turbina vri se odvodom izlaznih vrelih gasova plinske turbine u kotao utilizator. Para proizvedena u ovom kotlu, eventualno uz njeno dopunsko pregrijavanje, moe sluiti za pogon parne turbine, koja se u tom sluaju postavlja uz plinsku turbinu.Uz parnu turbinu vanu ulogu igra parni kotao koji sa turbinom predstavlja jedan zajedniki blok.

U zavisnosti od vrste goriva, njegove koliine i naina dopreme, odreuju se i elementi opreme, te graevinski objekti potrebni za njegov istovar, uskladitenje, pripremu i transport u bunkere kotlovnice. Na osnovu podataka o instalisanoj snazi elektrane i njenoj godinjoj proizvodnji, odreuju se satne, dnevne i godinje koliine potrebnog goriva.

PARNI KOTLOVI

Parni kotao je ureaj koji prilikom sagorijevanja goriva vodu pretvara u vodenu paru. Da bi sluio namjeni pritisak pare u kotlu mora biti vei od atmosferskog. U osnovi,parni kotao se sastoji od loita,u kojem se vri sagorijevanje i kotlovskog dijela (zatvorene posude) u kojem se vri isparavanje.

U kotlovima su zastupljena sva tri vida prenosa topline: - provoenje (kondukcija) toplote, - prelaz (konvekcija) toplote i - zraenje.

Osnovni parametri prema kojima se mogu klasificirati kotlovi su:- namjena- kapacitet- radni pritisak- vrsta goriva- sistem sagorijevanja- istorijski razvoj- proizvod kotla itd.

Prema veliini pritiska vodene pare razlikujemo:- parne kotlove niskog pritiska do 16 bar- parne kotlove srednjeg pritiska do 60 bar- parne kotlove visokog pritiska do 225 bar

Prema vrsti vodene pare koju proizvode,kotlovi se dijele na:- kotlove sa zasienom parom- kotlove sa pregrijanom parom

Prema konstrukciji parni kotlovi se mogu podijeliti na:1) Kotlove sa velikim sadrajem vode,u kojima se po jednom kvadratnom metru povrine kotla na jedan sat proizvodi 15-20 kg vodene pare (vertikalni kotlovi,kotlovi sa plamenikom i vodogrejnim cijevima,kombinovani kotlovi,lokomotivski i brodski kotlovi).2) Kotlovi sa malim sadrajem vode-sekcioni kotlovi, u kojima se po jednom metru kvadratnom povrine kotla za 1 sat proizvodi 15-100 kg vodene pare (kotlovi sa nagnutim vodogrejnim cijevima,kotlovi sa strmim vodogrejnim cijevima i kotlovi specijalne konstrukcije u kojima proizvodnja vodene pare dostie ak i do 250kg po kvadratnom metru povrine kotla.

1-napojna pumpa 7-pregrijai pare2-zagrija vode 8-loini prostor3-kotlovski bubanj 9-gorionici4-spusne (hladne) cijevi 10-zagrija zraka za loite5-donji sabirnici radne vode 11-elektro-filter6-podizne (ekranske) cijevi 12-ventilator

Parni kotao karakteriu tri veliine i to:-toplotno optereenje grejne povrine (kolicina vodene pare koja se dobije sa 1 kvadratnog metra grejne povrsine.)-opterecenje resetke gorivom (kolicina cvrstog goriva u kg koja na 1 metar povrsine resetke sagori potpuno za 1 sat.)-toplotno opterecenje lozisnog prostora (broj kilogram kalorija koji se dobija po 1 metru kubnom lozisnog prostora u vremenu od 1 sata prilikom sagorijevanja nekog goriva.

Toplotna mo goriva je ona koliina toplote koja se oslobaa pri potpunom sagorijevanju 1kg za vrsta ili tena goriva ili jedinca zapremine Nm kubni za gasovita goriva pri emu se nastali produkti sagorijevanja moraju ohladiti na poetnu temperaturu prije sagorijevanja,odnosno da se voda u produktima sagorijevanja nalazi u parnom stanju

Gornja toplotna mo-Hg je ona koliina toplote koja se oslobaa pri potpunom sagorijevanju 1 kg goriva,pri emu se produkti sagorijevanja moraju ohladiti na sobnu temperaturu.

Donja toplotna mo-Hd je ona koliina toplote koja se oslobaa pri potpunom sagorijevanju 1 kg goriva pod uslovom da se voda u produktima sagorijevanja nalazi u parnom stanju.

Donja toplotna mo je manja od gornje za koliinu toplote potrebnu da se vlaga i voda nastale pri sagorijevanju pretvore u parno stanje.