Teplárenské cykly ZVYŠOVÁNÍ ÚČINNOSTI 1
Zvyšování účinnosti R-C cyklu ZÁKLADNÍ POJMY Tepelná účinnost udává, jaké množství vloženého tepla se podaří přeměnit na užitečnou práci či elektrický výkon; vypovídá o efektivitě cyklu jako celku Zvýšení tepelné účinnosti klesá množství potřebného paliva pro dosažení požadovaného výkonu snížení emisí při spalování tepelná účinnost klasických elektráren 30 40%, moderní bloky i více než 45% Termodynamická účinnost udává efektivitu určitého zařízení (turbíny, čerpadla, kompresoru) částečně také ovlivňuje teplenou účinnost cyklu 2
Zvyšování účinnosti R-C cyklu MOŽNOSTI využití odvedeného tepla carnotizace 1 q q O P 0 3
Princip 4
Hodnotící kritéria teplárenský modul E Q KVET KVET úspora primární energie UPE Q Q Q odd. odd. odd. Q Q Q Q elektrárna KVET Q výtopna účinnost teplárny T a c q q p d Pc Q Q p d 5
Použité technologie KVET Technologie výroby Obvyklý rozsah elektrických výkonů [MW] Odběrová kondenzační turbína 25 až 200 Parní protitlaká turbína 3 až 60 Paroplynové zařízení s dodávkou tepla 5 až 450 Plynové turbíny 0,2 až 250 Spalovací pístové motory 0,02 až 4,5 Ostatní technologie KVET < 5 6
Kondenzační turbína 7
Protitlaká turbína emisní tlak vyšší než atmosférický koncové stupně jsou v oblasti přehřáté páry možnost využití emisní páry svázání tepla s průtočným množstvím páry 8
Odběrová turbína odběr páry (pro dodávku tepla vně strojovny) po částečné expanzi kondenzační, protitlaké neregulované žádné ztráty škrcením změny tlaku v odběru regulované regulační orgán max. dva odběry 9
Odběrová turbína 10
Odběrová turbína a maximální množství páry vstupující do turbíny b omezení vlivem menšího výkonu alternátoru c teoretická charakteristika turbíny při nulovém průtoku NT částí d z provozních důvodů nelze zcela uzavřít NT část turbíny e čára čistě kondenzačního provozu f omezení hltností NT části turbíny g čára zvyšování výkonu vlivem zvyšování průtoku VT částí turbíny a odběru 11
Kondenzační odběrová turbína S JEDNÍM REGULOVANÝM ODBĚREM ohřev topné vody spotřebitel transformátor páry 12
Kondenzační odběrová turbína SE DVĚMA REGULOVANÝMI ODBĚRY 13
Kondenzační odběrová turbína PARARELNÍ ŘAZENÍ S ČISTĚ KONDENZAČNÍ TURBÍNOU 14
Kondenzační odběrová turbína REDUKČNÍ STANICE 15
Kondenzační odběrová turbína ZNÁZORNĚNÍ CYKLU V TEPLOTNÍM DIAGRAMU nepřehledné obtížné použití 16
Kondenzační odběrová turbína ZNÁZORNĚNÍ CYKLU V TEPLOTNÍM DIAGRAMU 17
Protitlaká turbína vysoká účinnost nevyžadují drahý chladicí okruh tepelné zatížení ovlivňuje výkon turbíny 18
Protitlaká a kondenzační turbína nezávislost mezi tepelným a elektrickým výkonem kondenzační turbína zaručuje udržování kotlů v chodu 19
Protitlaká a kondenzační turbína 20
Návrh cyklu odebírané množství tepla maximální (špičková) hodnota průběh potřeby tepla v určitém časovém období z průzkumu oblasti působení CZT a z porovnání obdobných případů získáme: maximální a minimální potřebu tepla. [J/hod] doba využití tepla [hod/rok] velikost zásobované oblasti. [km 2 ] poloměr tepelných sítí (nejvzdálenější odběratel) [km] 21
Návrh cyklu 22
Diagramy tepelného zatížení 23
Diagramy tepelného zatížení Q d t 2 Q dt t 1 24
Diagramy tepelného zatížení d 0 24 Q Q dt max Q Q d max 25
Diagramy tepelného zatížení 26
Diagramy tepelného zatížení 27
Možnosti odstranění problémů zlepšení průběhu tepelného zatížení instalace špičkových kotlů akumulátory tepla 28
Možnosti odstranění problémů zlepšení průběhu tepelného zatížení zvýšení doby využití max. tepelného výkonu celoroční odběry tepla technologické odběry doby využití u jednotlivých odběratelů vhodné rozplánování soustavy CZT 29
Návrh cyklu zlepšení průběhu tepelného zatížení instalace špičkových kotlů zařazení různého počtu kotlů do provozu vlastnosti špičkového kotle (vzhledem k jeho malému využití) cena velikost kotle na kapalná přijatelná v celém regulačním rozsahu a plynná paliva rychlé najetí ze studeného stavu vhodné pro větší teplárny s 4000 hod. malé teplárny kotle s možností přetížení o 20 až 35 % 30
Návrh cyklu zlepšení průběhu tepelného zatížení instalace špičkových kotlů akumulátory tepla uchovávání tepla snížení výkonu tepelného zdroje zajištění elektrického výkonu značné, opakované a okamžité změny zatížení umístění akumulátorů: u spotřebitele odlehčení tepelné sítě, snížení nákladů v teplárně snazší obsluha, velké rozměry, síť je třeba navrhnout na maximální dodávku 31
Znázornění podílu dodávek tepla PROTITLAKÁ TURBÍNA 32
Znázornění podílu dodávek tepla KONDENZAČNÍ ODBĚROVÁ TURBÍNA 33
Literatura 1. Volf Michal: Tepelné cykly teplárenských provozů, bakalářská práce, ZČU, 2015 2. Karafiát Josef a kol.: Sborník technických řešení zdrojů s kombinovanou výrobou elektřiny a tepla, ORTEP, 2006 34
schéma vybraných cyklů TEPLÁRNA HUTNÍHO ZÁVODU 35
schéma vybraných cyklů TEPLÁRNA HUTNÍHO ZÁVODU 36
schéma vybraných cyklů TEPLÁRNA HUTNÍHO ZÁVODU 37
schéma vybraných cyklů TEPLÁRNA HUTNÍHO ZÁVODU 38
schéma vybraných cyklů TEPLÁRNA HUTNÍHO ZÁVODU VÝROBA HLINÍKU 39
schéma vybraných cyklů TEPLÁRNA CHEMIČKY 40