Capitolul 1. Centrala electric

Centralaelectric reprezint ntreprinderea sau instalaia menit s produc energieelectric.

n dependen de resursele energetice primare i particularitile de baz ale procesului de obinere a energiei electrice,centraleleelectricese mpart n :-centrale electrice n condensaie (CTE);-centraleelectricedetermoficare(CET);-centralenucleareelectrice(CNE) ;- centralehidroelectrice(CHE).

Ansamblul de instalaii utilizate pentru producerea, conversia, transformarea, transportul i distribuia energieielectrice legate printr-un proces comun de funcionare poart denumirea de sistemelectroenergetic. Sistemulelectroenergetic este parte component a sistemului energetic a unei ri i se consider ramur principal a economiei naionale.

Deci pe de o parte un rol important n sistemulelectroenergetic (SEE) l joac reeleleelectricede transport i staiile electricemenite transportului, transformrii i distribuiei energieielectrice, iar pe de alt partecentraleleelectrice, care se unesc ntr-un sistemelectroenergetic unic pentru funcionarea n paralel.

Astfel funcionarea n paralel acentralelorelectriceprezint urmtoarele avantaje tehnico-economice :ridicarea fiabilitii i a siguranei n alimentare a consumatorilor de energieelectric;

permite optimizarea producerii energieielectricei utilizarea raional a combustibilului; micorarea pierderilor de putere i energie; permite meninerea calitii energieielectrice.

1.1 Centrala termoelectric . Generaliti

Centrala termoelectric cu abur este , n esen , un transformator de energie : ea convertete energia chimic a combustibilului (solid , lichid sau gazos) n energie electric

Aceast transformare energetic nu este direct ci presupune un lan de transformri simple : energia chimic a combustibilului este convertit n cldura coninut n gazele de ardere , care servesc doar ca agent de transport ; o parte din aceast cldur , este cedat agentului de lucru al ciclului (ap-abur) dup care , prin destindere n turbin , energia aburului este transformat n energie mecanic de rotaie , fiind n final convertit n energie electric .

Schematic, figura 1.1 prezint lanul transformrilor energetice care apar n circuitul termic.

Fig.1.1Generatorul de abur are rolul de a vaporiza apa si de a o transforma n abur saturat sau supranclzit. Acest proces se realizeaz cu aport de cldura din exterior (arderea unui combustibil fosil, fisiune nucleara, energie geotermala, captare energie solara).

Turbina cu abur asigura destinderea aburului, producnd lucrul mecanic.

Generatorul electric transform energia mecanic produs de turbin n energie electric.

Condensatorul asigur condensarea vaporilor de ap eapai din turbin. Reprezint sursa rece a ciclului termodinamic. Pentru evacuarea cldurii spre exterior se poate utiliza drept agent de rcire apa sau (mai rar) aerul atmosferic.

O central convenional cu abur reunete un complex de instalaii prin care evolueaz diferite fluxuri de energie i mas . n figura 1.2 se prezint o schem simplificat pentru o CTE de cogenerare (pentru a se lua n considerare i posibilitatea de furnizare de energie termic), punndu-se n eviden principalele subsisteme i fluxuri de energie i mas , iar n fig.1.3 este prezentat o schem tehnologic de principiu a unei CTE de cogenerare .

Totalitatea instalaiilor dintr-o central termoelectric sunt strbtute de urmtoarele fluxuri de energie i mas :

1.Combustibilul . Acesta constituie un flux de material a crui mrime este funcie de mrimea centralei i de calitatea combustibilului . Pentru o central de 800 MW , cu coeficient de utilizare zilnic kuzi = 0,83 , un consum specific de lignit 1,4 kg/kWh , consumul zilnic va fi :

Bzi = 8001,40,8324 = 22 400 tone

Exemplul pune n eviden amploarea problemelor de transport i ponderea instalaiilor pentru manipularea i stocarea combustibilului care constituie unul din factorii determinani n alegerea amplasamentului centralei .

2. Aerul necesar arderii . Aerul este preluat din exteriorul sau din interiorul cldirii n care se afl instalat cazanul de abur i nu ridic probleme deosebite .

3. Gazele de ardere . Evacuarea gazelor de ardere n mediul nconjurtor ridic probleme deosebite datorit nocivitilor emise prin SO2 ,NOx , pulberi , etc . Acest flux impune folosirea unor instalaii speciale pentru reinerea nocivitilor , construirea unor couri nalte de fum i n orice caz , poate constitui o restricie pentru amplasarea i pentru puterea maxim a unei centrale termoelectrice 4. Evacuarea deeurilor solide provenite din exploatarea C.T.E. n principal acestea sunt zgura i cenua , a cror cantitate este proporional cu cantitatea de crbune folosit . Volumul mare de zgur i cenu , care n exemplul de mai sus ar atinge valori de 1,5 x 106 m3/an ridic problema depozitrii pe toat durata funcionrii instalaiilor i aceasta condiioneaz amplasamentul centralei prin suprafeele mari necesare (100 200 ha) .

5. Fluxul fluidului de lucru ap-abur . Acest flux n circuit nchis , este caracterizat de variaiile mari ale volumului specific , pe traseul aburului . Aburul supranclzit ieit din cazan la presiunea p1 i temperature t1 , valori definite parametrii iniiali se destinde n turbin pn la presiunea subatmosferic de condensare p2 . Debitul volumetric al aburului la ieirea din turbin atinge valoarea maxim care limiteaz puterea agregatului .

6. Fluxul de ap de rcire . Acest flux este caracterizat prin debite mari de ap i anume de circa 3 4 m3/s pentru 100 MW . n lipsa debitului de rcire sufficient , acest flux trebuie exploatat n circuit nchis , cu rcirea apei n instalaii de rcire .

7. Fluxul de cldur ctre consumatorii externi . Apare sub forma unor trasee de abur sau de ap fierbinte ctre consumatorii de cldur din jurul centralelor de termoficare i a unor conducte de condensat sau ap care prin agentul termic se ntoarce de la consumatori .

8. Apa de adaos n circuitul termic . Debitul de ap de adios depinde de tipul centralei termoelectrice . La centralele de pur condensaie , acest debit reprezint 1,5 3 % din debitul fluxului principal (5) , la centralele de termoficare , acesta depinde de cantitatea de condensat pe care o restituie consumatorii de cldur i are de obicei valori de 30 40 % din debitul de abur produs de cazane . Rezult deci c amploarea instalaiilor de tratare a apei de adaos este mult diferit la centralele de termoficare fa de centralele de condensaie pur .

9. Fluxul de energie electric spre sistemul electroenergetic . Reprezint calea de scurgere a energiei utile livratei este unul din elementele de baz care determin locul de aezare a unei centrale electrice , influennd direct numrul i direcia liniilor electrice .

10. Fluxul de energie pentru serviciile interne . Reprezint fluxul de energie necesar pentru antrenarea tuturor consumatorilor interni ai centralei . La centralele termoelectrice acest flux variaz n limite largi depinznd n mod principal de felul combustibilului , de parametrii iniiali i de prezena termoficrii .1.2 Turbine cu abur .Generaliti

Turbina cu abur este o main termic motoare n care cldura cedat aburului n cazanul de abur este transformat n energie mecanic

Pentru a obine energie mecanic , n cazul turbinelor cu abur se transform nti energia acumulat n abur n energie cinetic prin destinderea aburului ntr-un numr oarecare de ajutaje sau palete , iar apoi aceast energie cinetic se transform n energie stereomecanic cu ajutorul unor palete ce execut o micare de rotaie n jurul unui ax.

Ansamblul ajutajelor sau al reelelor de palete, care servesc la transformarea energiei poteniale a aburului n energie cinetic , mpreun cu toate organele de fixare, susinere i asamblare formeaz statorul turbinei , n timp ce ansamblul paletelor solidare cu arborele, mpreun cu toate piesele care execut micarea de rotaie n jurul axului turbinei , formeaz rotorul turbinei.Clasificarea turbinelor cu abur

Clasificarea turbinelor cu abur poate fi fcut din mai multe puncte de vedere i anume:

Dup principiul termodinamic de funcionare se deosebesc: turbine cu aciune, turbine cu reaciune i turbine combinate.

Prin turbin cu aciune se nelege acea turbin , la care toat cderea de entalpie a aburului, disponibil pe turbin este transformat n energie cinetic numai ntre ajutajele statorice, paletele rotorului avnd numai rolul de a transforma energia cinetic n energie stereomecanic .

Fora tangenial, care d natere cuplului motor, se obine prin devierea debitului de abur de ctre paletele rotorului.

La turbinele cu reaciune cderea de entalpie a aburului are loc numai parial ntre paletele statorului numite i palete directoare, restul cderii de entalpie avnd loc ntre paletele rotorului.

Paletele rotorului au deci nu numai rolul de a devia curentul de abur care iese din reeaua de palete fixe, ci i acela de a-l accelera, prin destinderea ce are loc ntre aceste palete.

Fora tangenial care d natere cuplului motor la aceste turbine este rezultanta dintre fora activ produs prin devierea curentului de abur i fora reactiv datorit accelerrii curentului de abur.

Turbinele combinate sunt turbine multietajate ale cror trepte de nalt presiune sunt formate din trepte cu aciune, iar treptele de joas presiune constau din trepte cu reaciune .

Dup mrimea presiunii finale a turbinei se deosebesc: turbine cu condensaie, turbine cu emisiune n atmosfer i turbine cu contrapresiune.

Turbinele cu condensaie sunt denumite acele turbine la care destinderea aburului se face pn la o presiunea inferioar presiunii atmosferice, evacuarea aburului fcndu-se ntr-un aa numit condensator, n care vidul se formeaz prin condensarea aburului.

Turbinele cu emisiune n atmosfer sunt acele turbine n care aburul se destinde numai pn la o presiune cu puin mai mare dect cea atmosferic, aburul fiind evacuat direct n atmosfer.

Prin turbine cu contrapresiune se neleg acele turbine, la care aburul este evacuat din turbin la o presiune superioar presiunii atmosferice, n vederea utilizrii lui n alte scopuri.

Notarea simbolic a turbinelor

Pentru uoara caracterizarea a turbinelor se adopt o notare simbolic, ce difer dup ar i firm . Ca exemplu se arat notarea romneasc. Se folosete o notare literar , cuprinznd :

- Parametrii aburului la intrare, indicai printr-o liter : A - 34 bar, 435 C; B - 63 bar, 485

C; C - 88 bar, 535 C; D - 127 bar, 535 sau 565 C; E - 162 bar, 535 C; F - 182 bar, 535 C.

- Numrul de supranclziri intermediare, notate cu cifre arabe: 1 sau 2.

- Tipul turbinei, indicat prin litere: C - condensaie; K - contrapresiune. Pentru turbine cu prize i condensaie nu se trece nici o liter .

- Parametrii aburului trimis la termoficare, indicat ca valori nominale prin litere (presiunile cresc n ordine alfabetic): L - 1,2...2,5 bar; P - 3...5 bar; R - 6...8 bar; S - 11...13 bar; T - 15...17 bar; U - 18...21 bar. n cazul mai multor presiuni de livrare se trec literele n ordinea descresctoare a presiunii.

- Puterea turbinei, n MW.

- Utilizri speciale ale turbinei, exprimate prin literele: S - antrenare de suflante; TH - turbin construit pentru zona tropical umed; TA - turbin pentru zon tropical uscat ;

THA - turbin pentru orice zon tropical

- Numrul seriei de fabricaie, n cazul unor serii modificate.

Exemple:

F1C 330: turbin cu abur de 182 bar, 535 C, cu o supranclzire intermediar, cu condensaie, putere 330 MW.

DSL 50: turbin cu abur de 127 bar, 565 C, cu dou prize reglabile, la 11...13 bar i 1,2...2,5 bar, putere 50 MW.

AKSR 6: turbin cu abur de 34 bar, 435 C, cu contrapresiune la 6 bar (litera K asociat cu litera R) i priz reglabil la 11 bar (litera S)Livrarea energiei electrice produs n centralele electrice nu se face direct la consumatori , ci prin intermediul SEN (Sistemul Energetic Naional) la care acestea sunt interconectate . n principiu un sistem energetic este alctuit din totalitatea centralelor electrice , a liniilor de transport i de distribuie , a staiilor electrice de sistem (de interconexiune) i de transformare , a posturilor de transformare care sunt interconectate .

SEN , la rndul su , este interconectat cu SEN-urile rilor vecine .n fig.1.4 este redat o zon din SEN n care o central electric , avnd 2 generatoare de 50 MW fiecare , se interconecteaz cu 2 staii de interconexiune (sau de sistem) i cu 2 staii de distribuie (sau de transformare) prin intermediul a LEA (linie electric aerian) simplu sau dublu circuit (avnd dou conductoare pe faz) . La rndul lor , staiile de sistem se interconecteaz cu alte staii de sistem , cu alte centrale electrice , precum i cu staii de distribuie . Staiile de distribuie sunt staii cobortoare de tensiune (IT/MT/JT) i distribuie energia electric consumatorilor finali (casnici sau industriali)PAGE 7