1.INTRODUCERE

Energia exprima capacitatea unui sistem fizic de a efectua lucru mecanic atunci cand sufera o transformare dintr-o stare in alta.In natura,energia se afla acumulata in surse de energie. Unele forme de energie se gasesc in natura in cantitati insuficiente (exemplu energie magnetica, cinetica,termica etc.) sau inaccesibile (energia electrica din fulgere). Energiile se pot obtine in cantitatile dorite prin transformari energetice, pornind de obicei de la surse naturale de energie

Surse de energie de care dispunde omenirea sunt:

1.Surse primare (naturale) de energie: epuizabile si inepuizabile;

2.Surse secundare (transformate) de energie;

3.Alternative energetice;

Sursele primare de energie epuizabile se refac intr-un timp geologic indelungat, ce nu poate fi luat in considerare din punct de vedere tehnic si economic. In aceasta categorie sunt inclusii: carbunii, titeiul, gazele naturale si combustibilii nucleari.

Sursele primare de energie inepuizabile sunt constituite din apa, energia solara, eoliana, geotermala, a mareelor si biomasa. Sunt considerate inepuizabile, deoarece se gasesc in cantitati foarte mari, sau se regenereaza continuu.

Surse secundare de energie. Energia utila care se foloseste in procesele industriale sub diferitele ei forme: termica, mecanica, electrica, chimica rezulta in urma unor transformari energetice succesive, prin lanturi de transformari, incepand de la energia primara (denumita sursa de energie)

In procesele tehnologice cea mai utilizata forma de energie este energia electrica ce poate fi convertita in functie de necesitate in: energie termica, mecanica, magnetica luminoasa etc.

Alternativa energetica pentru cazul epuizarii combustibililor o reprezinta hidrogenul.Acesta se gaseste in hidrocarburi si in apa.Ideea este de decompunere a apei in componente, hidrogen si oxigen si arderea apoi a hidrogenului, cu producere de energie electrica si refacere a apei.

2 H 2O → 2 H 2 + O2

2 H 2+ O2 → 2 H 2O + curent electric

O alta alternativa energetica o constituie metanolul obtinut din biomasa sau din carbuni inferiori

Energia electrica prezinta o serie de avantaje in comparatie cu alte forme de energie,si anume:

• producerea energiei electrice in centrale electrice are loc in conditii economice si avantajoase;

• energia electrica poate fi transmisa la distante mari prin intermediul campului electromagnetic, fie direct prin mediul inconjurator, fie dirijat prin linii electrice;

• la locul de consum, energia electrica poate fi transformata in conditii economice in alte forme de energie;

• energia electrica poate fi divizata si utilizata in parti oricat de mici,dupa necesitati;

Dezavantajul pe care il prezinta energia electrica in comparatie cu alte forme de energie consta in aceea ca nu poate fi inmagazinata.Energia electrica trebuie produsa in momentul in care este ceruta de consumatori.

Energia constituie un exemplu de problema interdisciplinara.Energia nu poate fi inteleasa in afara principiilor termodinamicii, unde timpul este un parametru esential:

• principiul I – energia se conserva;

• principiul II – energia se degradeaza;

Totodata orice politica energetica este confruntata cu problema costului energiei, iar aceasta din urma este in ultima instanta o problema de timp. Ramanand in limitele fixate de al doilea principiu, lucrul mecanic este ales ca norma fizica pentru evaluarea continutului cantitativ al energiei. Este vorba de cantitatea de energie, sub forma de lucru mecanic, care poate fi convertita, in ipoteza unor conditii ideale.

Progresul omenirii, din cele mai vechi timpuri pana astazi, este legat de folosirea energiei.

Etapele energetice ale societatii umane au fost demarcate de aparitia:

• energiei hidraulice si eoliene, in prima etapa;

• energiei combustibililor, intr-o etapa ulterioara;

• energiei nucleare, cel mai recent;

Dezvoltarea societatii este direct dependenta de consumul de energie. Prelucrarea statistica a corelatiilor dintre consumul de energie, dezvoltarea industriala a societatii si venitul national arata o stransa legatura intre acesti factori.

Producerea energiei electrice se realizeaza prin transformarea altor forme de energie:

• transformarea energiei chimice a combustibililor in turbine cu aer, gaz, motoare cu ardere interna;

• transformarea energiei potentiale sau cinetice a apei;

• transformarea anergiei atomice;

• transformarea altor forme de enrgie: maree, solara, eoliana;

Producerea energiei prin transformarea energiei chimice a combustibililor se realizeaza in centrale electrice de termoficare sau centrale termoelectrice.

O centrala electrica reprezinta un complex de instalatii care transforma o forma primara de energie, in energie electrica. O centrala termoelectrica reprezinta o uzina unde combustibilul fosil (carbune, gaze naturale, pacura) este ars itr-un echipament special denumit cazan sau camera de ardere, in vederea obtinerii unei cantitati de energie termica (sunb forma de abur sau gaze de ardere) care este apoi transformata in energie electrica.

In principiu o centrala termoelectrica este o centrala electrica care produce curent electric pe baza conversiei energiei termice obtinute prin arderea combustibililor.

Dupa destinatie, termocentralele se clasifica in:

• centrale termoelectrice (CTE), care produc in special curent electric, caldura fiind un produs secundar. Aceste centrale se caracterizeaza prin faptul ca sunt echipate in special cu turbine cu abur cu condensatie sau cu turbine cu gaze. Mai nou, aceste centrale se construiesc avand la baza un ciclu combinat abur-gaz.

• centrale electrice de termoficare (CET), care produc in cogenerare atat curent electric, cat si caldura, cate iarna predomina. Aceste centrale se caracterizeaza prin faptul ca sunt echipate in special cu turbine cu abur cu contrapresiune.

Ca tehnologie folosita, centralele termoelectrice pot fi dupa cum urmeaza:

• centrale termoelectrice cu turbine cu abur (de termoficare sau de condensatie);

• centrale termoelectrice cu turbine cu gaze;

• centrale termoelectrice cu motoare termice;

Combustibili fosili sunt folositi in terocentrale.Dupa repartitia lor geografica, termocentralele se pot clasifica in:

• termocentrale amplasate în bazinele de cărbune superior: Donetk (Nikitovka), Ruhr (Duisburg, Walsum, Buer), Pittsburg (Du Bois) etc.;

• termocentrale amplasate în bazine de cărbune brun şi lignit: Moscova (Konakovo, Kostroma), Lausitz (Boxberg, Lubenau) etc.;

• termocentrale din bazinele de exploatare a hidrocarburilor: în Rusia, Sainsk, Volga-Ural, cele din jurul Golfului Mexic şi Midcontinentului (SUA), cea de la Lacq (Franta);

• alte termocentrale sunt amplasate lângă mari centre consumatoare (Paris, New York, Moscova etc.)

Resurse hidroenergetice: Cea mai mare parte a potenţialului hidroenergetic este amenajată în ţările cu o industrie dezvoltată. Peste 75% din resursele hidroenergetice aparţin însă ţărilor din Asia, Africa, America de Sud, fiind amenajate într-o proporţie foarte mică. Amenajări hidroenergetice sunt amplasate în zonele de înaltă cădere, de cădere mijlocie sau pe firul apei (de derivaţie).

In tabelul de mai jos este productia de energie electric pe tipuri, si pe tari in anul 1993 kWh-

ŢARA Total Termo Hidro Nucleară

Austria 51180 315098 36082 -

Belarus 37600 37582 18 -

Belgia 72259 27639 1156 43456

Franta 462263 51296 72522 338445

Germania 537134 357176 21115 158804

Norvegia 117682 422 117260 -

Polonia 132750 129180 3570 -

Romania 55476 42708 12768 -

Fed. Rusa 1008450 716201 172594 119626

În 1997, Canada, Mexic şi Statele Unite au globalizat 86% din consumul de energie şi 80% din producţia de energie din cele două Americi. Aproximativ 57% din energia produsă în America e termică, 25% de hidrocentrale, 16% nucleară, iar geotermală şi alte surse neconvenţionale 2%. În 1997 energia generată în America a totalizat circa 1,083 GW, aproximativ o treime din totalul mondial.

In Romania, istoria producerii si folosirii electricitatii incepe in secolul 19, prin realizarea in anul 1873 la Iasi a unui iluminat electric temporar.Patrunderea energiei electrice in tara noastra s-a produs gradat in functie de posibilitatile

economice si sociale. Anul 1882 - marcheaza inceputul electrificarii in Romania, in paralel cu tarile dezvoltate.In septembrie se pune in functiune centrala electrica de pe Calea Victoriei ce asigura, printr-o linie electrica de 2 kV curent continuu, iluminatul palatului de pe Calea Victoriei - Prima retea de iluminat din tara. In octombrie are loc punerea in functiune a centralei electrice din Gara de Nord din Bucuresti, pentru iluminatul incintei acesteia.

Oltenia a beneficiat de electricitate inca din secolul al XIX-lea, la dezvoltarea sistemului energetic contribuind in mare parte faptul ca prin aceasta zona trece fluviul Dunarea. Acesta a insemnat pentru Oltenia o sursa extrem de importanta de energie, iar pe parcurs a permis si dezvoltarea din punct de vedere energetic a intregului sistem romanesc.Primul moment important este cel al iluminarii, in anul 1887, a Teatrului National din Craiova. Aproape un deceniu mai tarziu, in 1896, a fost pusa in functiune Uzina electrica din Craiova (430 CP), precum si prima retea de iluminat public din Craiova, care avea 636 de lampi concesionate firmei AEG Berlin pana in anul 1937. In 1902 a fost pus in functiune la Uzina Energetica Craiova primul grup Diesel (tip MAN) de 120 CP din tara, la doi ani dupa darea in exploatare a unor astfel de grupuri Diesel din lume. Acesta a functionat pana in anul 1932. In 1906 a fost pornita prima Uzina electrica de utilitate publica tutelata de primaria Ramnicu-Valcea aparuta ca rezultat al colaborarii dintre primaria acestui oras si Societatea Romana de Electricitate Siemens-Schukert din Bucuresti. In acelasi an a fost pusa in functiune Centrala electrica Calafat cu grupuri Diesel - Sulzer de 2 x 60 CP. Un an mai tarziu au fost inaugurate Centrala electrica Drobeta-Turnu Severin echipata cu trei motoare Diesel-Sulzer de 120CP fiecare, precum si Centrala electrica Slatina, care beneficia de un grup Diesel electric care alimenta cu energie electrica doua strazi.

Oltenia a fost legata la Sistemul Energetic National in 1956, iar Craiova in 1959.

Pe 14 iunie 1956 are loc prima racordare la Sistemul Energetic National a zonei Oltenia Nord, prin punerea in functiune a liniei electrice aeriene de 110 kV Paroseni - Barbatesti (cu functionare initiala la 35 kV) si a liniei electrice aeriene de 35 kV Barbatesti - Rovinari, cu statie electrica de 35 kV la Rovinari. Ulterior au mai fost puse in functiune statiile electrice de 35 kV Balteni, Ticleni si Barbatesti. In 1957, a fost infiintata Intreprinderea Regionala de Electricitate si Constructii Electrice Rurale Pitesti, iar linia electrica aeriana de 110 kV Paroseni - Barbatesti a fost repusa sub tensiunea de 110 kV. Un an mai tarziu apare primul centru de retele electrice la Ramnicu-Valcea care apartine de intreprinderea de Electricitate Targoviste. In 1959, prin punerea in functiune a liniei electrice aeriene de 110 kV Barbatesti - Craiova si a statiei 110/35/6 kV Craiova (Est), orasul Craiova a fost racordat la Sistemul Energetic National. Tot in acelasi an, Uzinele Electroputere Craiova au livrat CFR prima locomotiva Diesel electrica de 2100 CP, realizata dupa licenta firmei elvetiene Sulzer, cu o serie de perfectionari originale.

In 1963, toate instalatiile de exploatare din subordinea sfaturilor populare sunt trecute in administrarea intreprinderilor regionale de electricitate (IRE). Astfel, ia fiinta IRE Oltenia. Tot atunci a fost infiintat Sectorul de Exploatare Alexandria format din centrele Alexandria, Rosiori de Vede, Zimnicea, Turnu-Magurele, Videle din cadrul IRE Bucuresti. Pe 4 noiembrie 1965 a fost pusa in functiune linia electrica aeriana de 220 kV Slatina - Bucuresti Sud, cu gabarite de 400 kV.

• Anul 1963 - punerea in functiune a primului grup de 100 MW la CTE Ludus (Iernut). Primul grup de 100 MW din tara si cel mai mare la acea vreme.

• Anul 1966 - punerea in functiune a primului grup cu turbine cu gaze de 36,5 MW la CET Bucuresti Sud. Cel mai mare grup cu turbina cu gaze din tara;

• Anul 1966 - punerea in functiune a primului grup de 200 MW la CTE Ludus (TA5). Primul grup de 200 MW din tara si cel mai mare la acea vreme

• Anul 1967 - punerea in functiune a primului grup de 315 MW la CTE Isalnita, cel mai mare din tara la momentul respectiv. Grupurile de 315MW de la ISALNITA sunt dotate cu cate doua cazane Benson de 510t/h si turbine Rateau-Schneider si au fost in perioada 1980-1990 cele mai fiabile grupuri energetice din tara.

• Anul 1977 - punerea in functiune la CTE Rovinari a primului grup de 330 MW de constructie romaneasca (TA4). Primul grup de constructie romaneasca de 330 MW.

• Anul 1977 - Termocentrala Turceni, asezata în sudul judetului Gorj, la jumatatea distantei dintre Tg-Jiu si Craiova, este cea mai mare termocentrala construita în Sistemul Energetic National (grupul nr.1 a fost pus în functiune în 1978, iar grupul nr.7 în 1987).

Grupurile sunt realizate în conceptie bloc - cazan BENSON 1035 t/h, turbina cu condensatie 330 MW- licenta Rateau Schneider, generator ALSTHOM. În prezent, SE Turceni are în exploatare 5 grupuri energetice de 330 MW - 1,3,4,6 si 7 cu o putere instalata de 1650 MW.

Puterea instalata in termocentrale la 31 decembrie 2003 era de 9.745 MW , din care 62,5% sunt grupuri pe carbune si 37,5% grupuri pe hidrocarburi .

Principalele termocentrale din Romania :

Centrala Puterea inst. (MW)

Puteri unitare(MW la punerea in functiune)

Perioada punerii in functiune

TURCENI 2310 7x330 1978/1987 ROVINARI 1720 2x200+4x330 1972/1979 DEVA-MINTIA 1260 6x210 1969/1980 ISALNITA 1035 3x50+1x55 + 2x100+2x315 1965/1976 BRAILA 960 3x210+1x330 1973/1979 BRAZI 910 6X50+2X105+2X200 1961/1986 LUDUS-IERNUT 800 4x100+2x200 1963/1967 BORZESTI 655 3x25+2x50+1x60+1x210 1955/1969 BUCURESTI SUD 550 2x50+2x100+2x125 1965/1975 GALATI 535 2x60+1x100+3x105 1969/1980 CRAIOVA II 300 2x150

In ultimii ani multe grupuri energetice au fost inchise si valorificate ca deseuri de fier vechi. Au fost efectuate multe modificari la pricipalele centrale din Sistemul Energetic, in special toate grupurile energetice de la Turceni, Rovinari si Isalnita.

2.CENTRALE TERMOELECTRICE.PARTEA TERMOMECANICA

2.1.PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE

Majoritatea absoluta (peste 75%) din productia de energie electrica este realizata prin transformarea energiei calorice succesiv in energie mecanica si apoi in energie electrice in instalatiile centralelor termoelectrice. Energia electrica este obtinuta de la un generator antrenat de o turbina cu abur.In turbina se produce destinderea agentului termic - aburul – si, drept consecinta, apare un cuplu mecanic la arborele masinii. Cea mai mare parte din instalatiile unei centrale termoelectrice sunt instalatii neelectrice, in care destinderea este procesul final al unui lant de transformari suportate de fluidul termic.

In centralele termoelectrice se realizeaza o aplicatie a principiului al doilea al termodinamicii, conform caruia se poate obtine lucru mecanic prin evolutia unui fluid intr-o transformare intre o sursa calda si o sursa rece. Sursa calda esete cazanul unde fluidului I se comunica o cantitate de caldura obtinuta prin arderea unui combustibil. Sursa rece este apa de racire a termocentralei.

Pentru caracterizarea termodinamica a unor procese se folosesc doua grupe de marimi principale deosebite intre ele. Patru dintre aceste marimi sunt parametri de stare care sunt:presiunea absoluta a fluidului (p) , temperatuta (T) , volumul specific (v) si energia interna (u). Fiecarui stari a gazului ii corespunde o valoare complet determinata a fiecareia dintre aceste marimi. Mai exista entalpia (i) si entropia (S) despre care se va vorbi in cele ce urmeaza.

Intr-o transformare fluidul sufera o evolutie, evolutie in care se modifica parametrii de stare. Marimile de stare, doua cate doua, pot caracteriza procesul de transformare ca in figura 2.1,a prin functii T-S ; i-S ;p-v etc., intre cele doua stari de la inceputul si sfarsitul procesului in cauza.

Cantitatea de caldura (q) si lucrul mecanic (l) nu caracterizeaza starea gazului, ci procesul de variatie al acestei stari, depinzand de felul cum se desfasoara aceasta variatie. Aceasta este o proprietate care le deosebeste esential de marimile de stare.

In figura 2.1,b sunt reprezentate doua transformari intre aceleasi starii: initiala si finala, dar cu o evolutie pe cai diferita (C1) si (C2). Cantitatile de caldura proportionale cu ariile sunt, dupa cum se vede din spatiile hasurate, diferite

Transformarile termodinamice ale unui sistem sunt de diferite feluri: izobare, izocore, izoterme, adiabate, politrope. Evolutia unui sistem termodinamic poate fi studiat din functiile, respectiv diagramele, care leaga marimile de stare ale sistemului, cum ar fi p=f(v)..

In afara marimilor de stare prezentate anterior mai sunt introduse inca doua: entalpia (i) si entropia (S), care dupa cum se dovedeste, sunt tot niste marimi de stare:

i=u+Apv. (2.1)

Cantitatea de caldura, prin care se intelege cantitatea de energie data corpului intr-o transformare oarecare de la starea 1 la starea 2, poate fi calculata cu relatia :

q=i¿ (2.2)

in care: i1 si i2 sunt entalpiile starilor finale si initiale ale gazului. Valorile lui I, in kcal/kg (kJ/kg), se obtin din tabele sau diagrame pentru diverse fluide.

Entropia se defineste pentru o transformare reversibila cu relatia:

S=∫Tn ,V

n

T ,VdqT

=cv lnTTn

+AR lnVV n

(2.3)

in care: T nsi V n caracterizeaza starea normal si T, V o alta stare oarecare ; cv-caldura specifica sub volum constant ; A si R – constante ale gazului. Unitatea de masura a entropiei este kcal/kg*grad (kJ/kg*K) ca si caldura specifica. In calculi se lucreaza cu variatia entropiei gazului ∆S intre doua stari oarecare 1 si 2 dupa relatia :

S=∫1

2∆TT

(2.4)

Reprezentand graphic pentru o transformare oarecare variatia temteraturii T in functie de variatia entropiei S (diagram T – S), adica functia T=f(S)

Aria marginita de aceasta curba pana la axa absciselor intre cele doua abscise ale entropiilor initiale si finale este:

q=∫1

2

T ∙dS (2.5)

si masoara cantitatea de caldura a transformarii. (Lucrul mecanic al transformarii apare in diagram p – v). Rezulta ca daca intr-o transformare oarecare entropia corpului creste inseamna ca acest corp primeste caldura si reciproc, corpul joaca rolul unei surse reci.

Pentru transformarile care au loc in circuitul termic al unei centrale se analizeaza evolutia proceselor in diagramele procesului de fierbere. In diagramele p – v, T – S, i – S, p – I, partial reprezentate in curbele din figura 2.2, ramura din stanga punctului K reprezinta locul geometric al punctelor de inceput de fierbere: curba lichidului, iar ramura din dreapta, sfarsitul fierberii, curba vaporilor saturati. Punctul de intalnire al acestor doua curbe se numeste punctual critic K si el corespunde transformarii directe din starea de lichid in starea de vapori uscati. Linia orizontala care trece prin R in figura 2.2,a este izoterma critica si impreuna cu cele doua ramuri ale curbei imparte diagram in patru zone: I – zona lichidului, II – zona vaporilor umezi in care continutul de apa este precizat prin curbele de titlu constant (x=const.). III – zona vaporilor supraincalziti, IV – zona vaporilor care nu pot fi lichefiati, cu un comportament asemanator gazelor perfecte. In diagramele T – S lucrul mechanic corespunzator relatiei (2.5) este reprezentat prin suprafete pana la axa orizontala. In diagramele i – S aceeasi marime este reprezentata prin lungimi de segmente, diferente de entalpii.

Fig. 2.2. Diagramele transformarii apei in abur – procesul de fierbere :a – diagram T – S ; b – diagram i – S. Izoterma punctului K – izoterma critica; I – zona lichidului; II – zona vaporilor saturati; III – zona vaporilor supaincalziti; IV – zona vaporilor ce nu pot fi lichefiati.

Fig. 2.3. Reprezentarea grafica a evolutiei in transformare reversibila, ciclul carnot, intre o sursa calda ( Q1 ) si una rece ( Q2 ) cu dezvoltare de

lucru mechanic

AB – incalzire izoterma

BC – destindere adiabata

CD – condensare izoterma

DA – comprimare adiabata

In figura 2.3 este reprezentata modalitatea obtinerii lucrului mechanic printr-o evolutie de fluid intre o sursa calda si una rece: este ciclul Carnot. In portiunea AB fluidul primeste in

sursa calda cantitatea de caldura Q1, evoluand pe o izoterma. Furnizarea lucrului mechanic se obtine prin destinderea adiabata – fara schimb de caldura cu exteriorul – in masina termica, BC. Etapa Cd se petrece in sursa rece,careia fluidul ii comunica o cantitate de caldura Q2. In evolutia de la D la A fluidul isi regaseste parametrii de inceput de ciclu : este de regula o compresie adiabata. Ceea ce se transforma in lucru mechanic este diferenta Q1−Q2. Deci:

Lmec=¿Q1−Q 2¿ (2.6)

ceea ce in graficul 2.3 este o marime proportional cu suprafata ABCD.

In relatia anterioara este reperzentata caracteristica esentiala a transformarii descries: fara Q2 deci fara sursa rece, nu exista lucru mechanic. Prin aceasta , principial randamentul transformarii Carnot este redus (η ¿50 %)

Ciclul prezentat este un ciclu ideal,fluidele reale avand particularitati termodinamice care modifica substantial forma ciclului. Amestecul apa – abur folosit in central termoelectrice are trasaturile legate de curbele de fierbere (fig.2.2), iar forma ciclului se modifica devenind cea din figura 2.4,b, corespunzand circuitului termic din figura 2.4,a – ciclul Hyrn – Rankine.

Un ciclu similar celui Carnot este ABCC1A, care pentru apa are punctual A la aproximativ 700C. La o presiune de 10 bar fierberea incepe la circa 1700C si momentul corespunde punctului B. In toata zona BC apa se transforma in abur timp in care fluidului i se cedeaza caldura latenta de vaporizare. In toata perioada ABC fluidul a primit caldura de la sursa calda, iar in C este transformat in intregime in vapori. Portiunea CC1 reprezinta destinderea: fluidul patruns in turbine o antreneaza si la arboreal acesteia se regaseste lucru mechanic sub forma de cupplu ce invarteste generatorul. In portiunea C1A fluidul este racit, cedand caldura pe care o mai detine sursei reci. Aceasta masina nu poate functiona pentru ca punctual C1 este situate intr-o zona in care fluidul contine o cantitate iandmisibila de apa, un titlu ridicat; la viteza foarte mare de roatatie a turbinei, 3000 rot/min, paletele acesteia se distrug rapid prin fenomenul de cavitatie. In plus cantitatea de energie consumata, suprafata intre curba ABC si axa orizontala plasata la T¿00K, deci −273℃ , este generous de mare fata de efectul util,suprafata ABCC1A.

Fig. 2.4. Circuitul termic al unei centrale termoelectrice cu abur (a) si transformarea inchisa – ciclul Rankine cu abur supraincalzit – a fluidului

intre sursa calda Q1 si sursa rece Q2 (b) unde:

C – cazan ; SI – supraincalzitor ; T – turbine cu abur ; G – generator electric ; IE – instalatii electrice ; SP – circuitele electrice ale serviciilor

proprii ; PAE – pompa de apa de racier ; Ej – ejector ; PAIC – pompa de alimentare a cazanului; AA1 – compresia adiabata a condensatului ; A

B1 - incalzirea apei sub presiune pana la fierbere ; BC – vaporizarea ; CD – supraincalzirea aburului ; DE – destinderea adiabata in turbine ; EA

– condensarea aburului.

Pentru a elimina aceste inconveniente trebuie sa se deformeze ciclul, fortandu-se punctul C1 sa ajunga in zone de abur mai putin umed. Aceasta se realizeaza in ciclul cu supraincalzire ABCDEA obtinundu-se implicit si o crestere a gradului de utilizare a energiei. In portiunea CD fluidul saturat este supraincalzit, ajungandu-se in zona gazelor perfecte. Intreaga transformare ABCD se petrece pe o izobara suprapusa peste o izoterma in zona BC.

Schema simplificata a unei central termoelectrice cu tutbine cu abur este reprezentata in figura 2.4,a. Elementele ei principale sunt cazanul si turbine care antreneaza generatorul. Principiul de functionare similar celui dat anterior este descries in cele ce urmeaza : Cazanul C este elementul component in ale carui tevi fluidul se mentine la o presiune ridicata si primeste o cantitate de caldura Q1 rezultata prin arderea in focarul cazanului a combustibililor solizi, lichizi sau gazosi. Apa in cazan se vaporizeaza, trecand in stadiul de vapori saturanti, care apoi sunt supraincalziti in supraincalzitorul SI. Aburul supraincalzit, cu un continut de caldura marit si la presiune ridicata, din tevile cazanului ajunge prin conducta D la turbine.

In turbine T aburul se destined de la presiunea mare de la intrare p1la presiunea redusa de dupa ultima treapta p2. Aceasta destindere este determinate de condensatorul Cd.

Din turbine aburul destins patrunde in condensatorul Cd, numit astfel pentru ca in interiorul lui el se “condenseaza”. Acest fenomen necesita mentinerea unui “vid” inaintat in condensator si a unei temperature scazute.

Vidul se realizeaza cu ajutorul ejectorului E jcare extrage aerul din condensator. Pentru functionarea ejectorului este necesar abur , care se ia de regula din conducta calda D , inainte de intrarea in turbine (abur viu) .

“Sursa rece” a circuitului termic , cea prin care se extrage o cantitate importanta de caldura din abur destins (caldura O2 ) , extragere in urma careia are loc condensarea aburului , este apa de racire care circula prin circuitul de apa de racire datorita actiunii pompei de apa de racire PAR .

Condensatorul extras din condensator de pompa de condensate este recirculat si prelevat de pompa de alimentare a cazanului PAIC , care il aduce la parametrii de intrare in cazan.

Fig 2.5. Exemplificarea numerica a unor cicluri termice pentru un circuit Rankine cu abur supraincalzit ABCDE’A (linie plina) p1=¿80 bar, t 1=¿¿525℃ si pentru un circuit cu supraincalzire intermediara AB’C’D’D”D’”E”A (linie punctata) p1=¿¿180 bar, , t 1=¿525℃¿. Destinderea DE – destindere adiabata. Sunt reprezentate curbele de volum comstant 1,0 m3/kg si 0,01 m3/kg, izobarele de 0,03 ; 1 ; 10 ; 40 ; 80 si 180 bar si curbele de izoentalpie de 600 ; 700 si 800 kcal/kg.

Ciclul termic al centralei este reprezentat de conturul inchis AA1BCDEA. Punctul A1 corespunde starii fluidului (apei) la intrarea in cazan, caracterizata de entalpia i3 si presiunea p1. Portiune AB a conturului reprezinta primirea de caldura de la sursa calda (focar), fluidul ramanind tot sub forma de apa ;temperature lui creste.

In punctual B incepe vaporizarea, iar temperature nu mai creste ; cresterea de entropie arata ca fluidul primeste caldura. In punctul C vaporizarea s-a terminat si urmeaza supraincalzirea vaporilor de-a lungul izobarei CD , pana in punctual unde are entalpia i1.

In tot acest timp din A1 pana in D presiunea fluidului a ramas aceeasi fiind presiunea create de pompa de alimentare a cazanului.

Destinderea aburului in turbina corespunde verticalei DE, o adiabata ;entropia fluidului nu variaza in timpul acestei etape pentru ca s-a presupus in mod ideal ca fenomenul are loc fara cedare de caldura in exterior. In punctul E fluidul a ajuns in stadiul de vapori umezi, la presiunea din condensator si are o entalpie i2. In portiunea EA intreaga cantitate de abur se condenseaza, cedand caldura sursei reci (apei de racire). In starea din punctual A fluidul este preluat de pompa de alimentare a cazanului PAlC, care printr-o comprimare adiabata ii ridica presiunea pina la cea de intrare in cazan p1, punctual A1.

In figura 2.5 este reprezentat la o scara ciclul ABCDE’A corespunzand unui circuit termic asemanator celui din figura 2.4,a, dar cu valori apropiate celor din instalatiile in functiune.

Pentru acelasi circuit termic transformarea de la caldura combustibilului la cuplul mechanic este descrisa de ciclul AB’BCDE’EA in cordonate I – S, din figura 2.6. In aceasta reprezentare se poate obtine direct valoarea lucrului mechanic prin diferenta entalpiilor de la capetele destinderii, iD−iE sau in notatiile schemei 2.4,a i1−i2. Pentru o destindere politropa, cu crestere de entropie, sfarsitul are loc in punctual E’ iar cantitatea corespunzatoare transformata in lucru mechanic este H p01=iD−iE mai mica decat la destinderea adiabata H 0d=iD−iE, cu iE> iE'.

Fig.2.6. Reprezentarea ciclului transformarii apa-abur intr-o central termoelectrica si ilustrarea caderilor de entalpie adiabata, H ad=DF,

pentru determinarea randamentului termodinamic, intrarea, intern, al turbine.

Un rol essential in functionarea circuitului termic il are pompa de alimentare PAlC care are rolul de a alimenta in permanenta cu apa. Ea este aceea care realizeaza presiunea ridicata a fluidului din ramura C – T a circuitului termic. Pompa de alimentare refuleaza apa cu o presiune

ceva mai mare decataceea din cazan, pentru a compensa pierderile de presiune de conducte. Ea constitue un agregat a carei functionare permanenta este o cerinta vitala a circuitului termic. Intreruperea functionarii pompei de alimentare duce la distrugerea cazanului, ale carui tevi fierbatoare, nemaiavand in interior fluid, se distrug la temperatura inalta a focarului.

Pompa de alimentare trebuind sa asigure alimentarea cu apa a cazanului, dimensionarea ei depinde de puterea unitara a blocului cazan-turbina si de modul de antrenare a pompelor. Exista trei modalitati de antrenare si anume cu motor electric, cu turbine cu abur si de la axul turbine principale. Pentru alegerea unei anumite solutii de dimensionare trebuie sa se atentioneze problema rezervei si a asigurarii pornirii agregatului, situatie in care exista abur pentru o eventual turbopompa de alimentare.

Pentru masini cu puteri pana la 250 MW pompa principal este, de regula, antrenata de motor electric si se instaleaza, cu o asigurare de 100% a rezervei, trei pompe cu debitul de 50% din debitul nominal al cazanului. Pentru puteri mai mari antrenarea principala este de la o turbine cu abur, o turbo pompa. Pentru puteri pana la 30 MW rezerva se asigura 100% iar Solutia este o turbopompa cu debit 100% si doua electropompe de 50%. La puteri si mai mari se renunta la asigurarea 100% montandu-se o singura electropompa sau renuntandu-se total la electropompa, caz in care trebuie sa ne monteze un cazan de abur pentru asigurarea pornirii uneia dintre cele doua turbopompe de 50%.

Intrucat modificarea puterii furnizate de generator se face prin modificarea debitului de abur, pompele de alimentare trebuie sa asigure alimentarea cazanului in regim variabil. Aceasta se realizeaza la unitatile mari prin modificarea tutatiei, rezultat obtinut prin reglarea debitului de abur la turbopompe sau cu ajutorul unei cuple hidraulice la electropompe. Presiunea aburulkui utilizat la turbopompe se inscribe de regula in domeniul 8-15 bar.

2.2. RANDAMENTUL CIRCUITULUI TERMIC.POSIBILITATI DE

IMBUNATATIRE

2.2.1. Randamentul circuitului

Randamentul general al celei mai simple centrale termoelectrice cu condensatie se exprima in functie de randamentele instalatiilor component, dupa cum urmeaza:

ηgeneral=ηc ∙ ηcd ∙η t ∙η td ∙ ηm ∙ ηg ∙ ηtr100

100+C si% (2.7)

cu urmatoarele semnificatii:

ηc - randamentul cazanului (75-90%) ;

ηcd - randamentul conductelor (98-99%) ;

ηt - randamentul ciclului termic (sub 50% - theoretic) ;

ηtd - randamentul termodinamic al turbine (70-90%) ;

ηm - randamentul mechanic al tyurbinei (98-9%) ;

ηg - randamentul generatorului (94-98%) ;

ηtr - randamentul transformatorului (98-99%) ;

C si - consumul serviciilor interne (12-15%).

Cu cifrele prezentate mai sus rezulta pentru randamentul global al centralei valori cuprinse intre 25 si 30%. Principala cauza a valorii coborate a acestui parametru este randamentul circuitului termic care ramane intotdeauna prin insusi principiul de functionare a circuitului termic la valori coborate. Perfectionarea instalatiilor si a schemelor termice si marirea puterii agregatelor au permis sa se construiasca astazi termocentrale cu randamente apropiate de 40%.

Caile de ridicare a randamentului global trebuie cautate printer posibilitatile de crestere a randamentului termic.

Randamentul termic sau randamentul circuitului termic al unei central cu condensatie se poate studia cu ajutorul diagramei Rankine, T – S a transformarilor suferite de fluid (fig 2.4 si 2.5).

Semnificatia cantitatilor de caldura care intervin in procesul de transformare este:

Q1 - cantitatea de calkdura primita de fluid de la sursa calda ;

Q2 - cantitatea de caldura cedata de fluid sursei reci ;

Q1−Q2 - cantitatea de caldura disponibila pentru a fi transformata in lucru mechanic, Lmec din relatia (2.6). Randamentul ciclului termic al centralei de condensatie se scrie:

ηt=Q1−Q2

Q1. (2.8)

Tinandu-se seama de cele spuse anterior, cantitatile de caldura pot fi exprimate in doua moduri:

-ca raport de arii in diagram T – S ; in portiunea ABCD fluidul a primit caldura Q1si in portiunea EA cedeaza caldura Q2.

ηt=aria aABCDEda−aria aAEda

ariaaA BCDEda= aria ABCDEAaria aABCDEda

Aria ABCDEA a cantitatii de caldura disponibila a fi transformata in lucru mechanic este cea hasurata ;

-in functie de entalpiile diverselor stari

q1=i1−i3 ; q1=i2−i3

Din relatia (2.8) se deduce :

ηt=(i1−i3 )−(i2−i3)

i1−i3

=1−i2−i3i1−i3

=i1−i2

i1−i3

(2.10)

Relatia (2.10) este aproximativa in sensul neglijarii consumului de energie in pompa de alimentare pentru comprimarea adiabata a apei, adica presupunandu-se ca i4=i3. Formula exacta este :

ηt=(i1−i4 )−(i2−i3)

i1−i4

(2.11)

In descrierea anterioara a procesuluis-a presupus ca destinderea aburului in tutbina este ideala, adiabata, fara cedare de caldura in exterior. In realitate, dupa cum s-a mai mentionat, nu toata caldura Q1−Q2 disponibila a fluidului se transforma in lucru mechanic, pentru ca destinderea este un process politrop (cu cedare de caldura in exteriorul turbine).

Acest process afecteaza randamentul termodinamic, al turbine, numit si randamentul intern al acesteia. In figura 2.6 au fost aratate si discutate semnificatiile destinderilor adiabate H ad si politropa H pol. Din cauza pierderilor de energie care au loc la intrarea in turbine prin laminare si in organelle de admisie si reglare, in turbine si la iesirea din aceasta H pol<¿ H ad.

Randamentul intern, sau termodinamic, este

ηtd=H pol

H ad , (2.12)

adica raportul dintre destinderea teoretica sic ea reala. Folosindu-se notatiile din figura 2.6 aceasta forma devine:

ηtd=i1−i '2i1−i2

(2.13)

Aceasta marime caracterizeaza perfectiunea constructiei paletelor, a organelor de admisie si reglare si pierderile de caldura in exterior. Valorile randamentului termodinamic pentru turbinele modern de mare putere sunt 0,85-0,90. Pierderile de energie caracterizate de randamentul termodinamic maresc entalpia aburului la iesirea din turbine cu ∆i¿ i ' 2−i2 si in consecinta creste cantitatea de caldura cedata apei de racire din condensator, suprafata hasurata din figura 2.5, EE’C’C.

In conditiile mentionate numai produsul randamentelor ηtsi ηtd coboara randamentul resultant la valori de ordinal 0,20-0,50, ceea ce impune in mod obligatoriu adoptarea unor masuri de imbunatatire a randamentului ciclului. Pornind de la relatia (2.8), metodele de imbunatatire actioneaza fie pentru cresterea lui Q1 (ridicarea parametrilor initiali ai aburului, supraincalzirea intermediara, ciclurile suprapuse s.a.), fie pentru micsorarea lui Q2(micsorarea parametrilor finali ai aburului in condensator, preincalzirea regenerative a apei de alimentare, termoficarea). In esenta toate metodele au drept scop marirea suprafetei ciclului ABCDEA prin diverse mijloace posibile. Utilizandu-se ansamblul metodelor enuntate se reuseste a se ajunge la randamentele de central 40-42%.

2.2.2.Modificarea parametrilor la intrarea sau la iesirea din turbine

Presiunea si temperature aburului la intrarea si iesirea din turbina, parametrii initiali si finali, determina entalpiile i1 , i2 ,i3, care apar in formulele randamentului. Randamentul creste cand parametrii initialii sunt mai ridicati (i1 este mare ), iar parametrii finali mai scazuti (i2 mai mic ).

Fig.2.7. Dependenta randamentului ciclului termic de presiunea aburului la intrarea in turbina p1 pentru diverse temperaturi t 1 ale

fluidului. Valorile numerice corespund unui ciclu Rankine fara supraincalzire intermediara si preincalzire regenerative.

Reducerea parametrilor finali revine la coborarea dreptei AE de inchidere a ciclului si in consecinta se mareste suprafata proportional cu lucrul util.

Entalpiile i2 sii3 sunt conditionate de presiunea din condensator, care nu poate cobori sub anumite limite legate direct de temperature apei de racire. Astfel, pentru racirea in circuit deschis cu apa la temperatuta medie de 15℃ presiunea de condensator folosita este 0,03-0,04 ata, iar la racirea in circuitul inchis cu turnuri de racire cu apa de 27℃, p= 0,07 ata. Actionarea asupra parametrilor finali nu influenteaza decat in mica masura ηt si in plus posibilitatile in legatura cu aceasta sunt limitate.

Mult mai efficient influenteazacrestereanui ηt ridicarea parametrilor initiali, de iesire din cazan, a presiunii p1 si temperaturii t 1.

Cresterea presiunii initiale p1 a aburului ridica dreapra BC (a se vedea figura 2.5 in care BC corespunde presiunii de 80 bar iar B’C’ lui 180 bar ). Este vizibila cresterea randamentului termic in aceste conditii. Trebuie insa notate doua consecinte negative ale acestei situatii. Incepand destinderea din punctual D’ se ajunge la sfarsitul ei in zone neconvenabile din punct de vedere al titlului ; continutul de umiditate al aburului creste la iesirea din turbine. Creste, de asemenea, consumul pompei de alimentare.

Pentru a se mentine umiditatea aburului in limite admisibile ( x=12…14% ) se recurge la cresterea simultana a temperaturii si presiunii initiale. In figura 2.7 este reprezentata variatia randamentului cu p1 si t 1 pentru domenii incepand de la aburul saturat pana la presiuni supracritice. Alegerea parametrilor initiali trebuie insa facuta tinandu-se seama si de imbunatatirea randamentului termodinamic intern al turbine. Este necesar sa se aleaga acei parametric care permit ca destinderea aburului sa nu se opreasca nici in domeniul aburului supraincalzit, nici pe curbe de titluri prea coborate (aburul cu prea mare continut de umiditate ). La centralele termoelectrice modern parametrii initiali sunt determinate in special de conditiile de siguranta in functionare si de indicia economici care limiteaza presiunea la 130-250 bar si temperature la 535-560℃, pentru a se evita utilizarea otelurilor austenitice.

2.2.3. Preincalzirea regenerative a apei de alimentare

Schemele termice ale centralelor modern folosesc toate preincalzirea regenerative a apei de alimentare, aceasta ducand la o crestere importanta a randamentului termic.

Pe langa entalpiile i1, i2 si i3 cu aceleasi semnificatii ca anterior, in figura 2.8,a entalpia apei de alimentare la intrarea in cazan este i4. In turbina intra cantitatea de apa [ 1+a1+ a2+a3 ], iar prin prizele 1, 2, 3 se extrag cantitatile de abur [a1¿ ,¿], [a3]. Presiunile optime la care se face preluarea aburului prin prize se fixeaza de obicei prin impartirea intervalului de la i3 la i4 in parti egale, in diagram i – S. Prin aceasta cresterea entalpiei apei in circuitul termic pe o treapta de preincalzire, crestere optima termodinamic se poate deduce cu formula :

∆i p=i4−i3−∆ iAA '

n (2.14)

pentru n trepte de preincalzire si pentru o crestere de entalpie a apei in pompa de alimentare de ∆iAA ' (vezi figura 2.4 ).

Cu aceste elemente energia electrica specifica, obtinuta de la generator prin ajungerea a 1 kg de abur la condensator este

W d={[1+∑1

n

ai](i1−i p1) + [1+ ∑

i=1

n

ai−a1]( i p1−i p2

) + … [1] (i pn−i2)}ηw ∙ ηg (2.15)

unde ηw si ηg au semnificatiile anterioare. Cea mai mare parte a aburului viu se destined in intregime, de la intrare pana la condensator, 67,08% pentru o turbine de 125 MW. La o turbine cu 8 prize, deci un circuit cu 8 trepte de preincalzire, debitele procentuale prelevate sunt 7,58%, 5,59%, 4,48%, 1,80%,3,46%, 3,51%, 2,71%, 3,59% de la treapta 1 la a 8-a.

Folosindu-se expresia (2.8) a randamentului circuitului termic prin analizarea caldurii Q1 cedata aburului de la sursa calda si a caldurii transformate in energie mecanica utila (i2−i3) se deduce:

ηt=1−

i2−i3

1+∑i=1

n

a1(i¿¿2−i3)¿ (2.16)

In figura 2.9 s-a reprezentat modul in care variaza randamentului randamentului circuitului termic pentru diferite numere de trepte de preincalzire de la n=1 la cel theoretic n=∞ in funiede temperatura apei de alimentare. Se oberva ca entru o anumita temperature a apei exista un numar optim de prize ale circuitului regenerative.

Fig 2.9. Variatiile de randament al circuitului termic in functie de temperature apei de alimentare pentru circuite termice cu diverse

numere n de trepte de preincalzire regenerative a apei de alimentare (n=1, 2, 4, 6, 10, ∞). Linia punctata uneste punctele de optim pentru fiecare

caz.

Sporul maxim de randament se obtine printr-o alegere simultana a lui i4 si ∑ a si a numarului de trepte de prelevare. Dincolo de cinci trepte de preincalzire sporul de randament se reduce in masura insemnata. In mod obisnuit ηt creste cu 10-12% fata de randamentul unei central fara preincalzire regenerativa, iar numarul preincalzitoarelor este limitat la mazimum 10 din motive economice. Schema din figura 2.8,b reprezinta, cu unele simplificari, circuitul termic al unei central cu grupuri cu gama de puteri 100-300 MW.

Se observa ca exista doua feluri de preincalzitoare : de suprafata si de amestec. Preincalzitorul de suprafata care, cu o singura exceptie, se intalneste in toate treptele este de tipul schimbator de caldura prin intermediul unei suprafete metalice. Preincalzitorul de amestec are si rolul de degazor. Pentru a se evita coroziunea suprafetelor suprafetelor metalice trebuie eliminate gazelle (CO2 ,O2 ¿ din apa de alimentare. Pozitia sa in schema este legata de temperatura optima de degazare si de pozitia pompei de alimentare si de regula se plaseasa in zona presiunilor 5-10 bar inaintea pompei de alimentare.

Conditiile de degazare sunt optime atunci cand presiunea in recipient este constanta. In functie de acest aspect se realizeaza doua variante de alimentare a degazorului ; la presiune constantai la presiune variabila cu sarcina turbine. Prizele din circuitul regenerative sunt prize fixe, iar presiunile din schema 2.8,b corespundsarcinii nominale a turbine. La sarcina variabila si presiunea in degazor se modifica odata cu presiunea prizei la care este racordat. In schema 2.8,b degazorului este racordat in regim de presiune constanta. Alimentarea se face din legatura :rece” a supraincalzirii intermediate (15,9 bar) si din prize imediat inferioara (7,9 bar) prin cate un ventil de reglare. Din jocul ventilelor de reglare se mentin constant conditiile degazarii.

In afara preincalzitoarelor propriu-zise mai exista in schema termica desupraincalzitoare si subracitoare ( sau condensatoare de preincalzitor). In desupraincalzitor se utilizeaza caldura de supraincalzire a aburului prelevat deci din prize din aceasta zona a turbine. Limita superioara teoretica a temperaturii pana la care poate fi incalzita apa intr-un preincalzitor este temperature de saturatie pentru aburul sosit de la prize la presiunea respective. In desupraincalzitoarele P1−P '2 montate in parallel aburul nu se condenseaza si in consecinta apa de alimentare poate fi incalzita dincolo de limita de saturatie a aburului de prize. In subracitoare – schimbatoare de caldura apa-apa – apa de alimentare este preincalzita inainte de a intra in preincalzitorul treptei in cauza de aburul condensate de acesta mai recuperindu-se in acest mod o cantitate de caldura din el.

In functie de pozitia preincalzitorului fata de pompa de alimentare se disting preincalzitoare de inalta presiune P1 ,…,P6 dupa PAlC si preincalzitoare de joasa presiune inaintea acesteia (degazorul, P7, … ,P10). Dintre acestea, preincalzitoarele lucrand sub presiunea atmosferica sunt numite preincalzitoare cu vid (P9 si P10).

In cazul circuitului schematic din figura 2.8,a recuperarea condensatorului de la fiecare preincalzitor se face prin introducerea acestuia in circuitul apei de alimentare prin pompa de recirculare (PCdP). In schema din figura 2.8,b condensatul preincalzitoarelor de inalta presiune se scurge in cascada, gravitational, pana la pompa care il introduce in degazor. La preincalzitoarele de joasa presiune cu vid recuperarea se face in cascada pana la condensator, iar pentru preincalzitoarele P7 si P8 in cascada si este reintrodus prin pompa de recirculare (PCdP2) in circuitul apei de alimentare. Prezenta subracitoarelor si a pompelor de recirculare influenteaza consumul specific de caldura al intregului bloc cazan-turbina in limite de la – 3,9 kcal/kWh (15,58 kJ/kWh) la +1 kcal/kWh (4,2 kJ/kWh).

Tot la degazor se mai adduce si adaosul de apa de alimentare de circa 2-4% necesitat de pierderile curente de purje. Apa este distilata in vaporizatorul V cu ajutorul unei parti a aburului prizei 4. Apa de adios trebuie insa in prealabil preparata, dedurizata si demineralizata.

Calculul unui circuit termic avand preincalzire regenerative a apei de alimentare este de o complexitate deosebita. Este necesar sa se cunoasca debitele necesare de abur la prize si fractiunea pe care ele o reprezinta din debitul total. Marimile semnalate depinde de o serie de factoricare se interconditioneaza cum ar fi :

-numarul de prize reglabile ;

-diferenta de entalpie, i4−i3, intervalul de incalzire ;

-pozitia si caracterul destinderii politropice in diagrama i – S,functie de parametrii aburului si ηt;

-schema si dispozitia partilor component ale circuitului termic (circulatia condensatului la fiecare preincalzitor, numarul de pompe de recirculatie, prezenta subracitoarelor, coeficientii de utilizare a diferitelor preincalzitoare, pierderile de presiune si din radiatie ale conductelo (

ηcd) si ale preincalzitoarelor;

-presiunile de prize depinzand de impartirea optima a intervalului si de constructia turbine ;

-apa de adios si modalitatea introducerii ei in circuit ;

-creseterea de entalpie (AA’) la pompa de alimentare ;

-tipul ejectorului, prezenta racitoarelor, prezenta strangularilor la ventile de reglare in alimentarea degazorului s.a.

2.2.4. Supraincalzirea intermediara

In cadrul acestei metode intr-un prim corp al turbine, realizata in doua corpuri, CIP – corpul de inalta presiune – si CJP – corpul de joasa presiune, in figura 2.10,a are loc destinderea printr-o stare situata tot in zona aburuli preincalzit, destindere de la i1 la i5. Apoi fluidul primeste o noua cantitate de caldura, ajungand la entalpia i6 in “supraincalzitorul intermediar“ (SI) (portiunea D’D” a ciclului). Dupa care intr-un al doilea corp al turbine se destined pana la presiunea din condensator. Daca s-ar fi facut prima destindere complete s-ar fi ajuns intr-o zona de umiditate neadmisibila a vaporilor in ultimele trepte ale turbine. Se obtin sporuri de randament al intregii central de ordinal 3-5%, randamentul teoretic creste cu 6-8%, dar au loc pierderi pe traseul de abur substantial mai lung. Pentru centralele cu puteri unitare foarte mari, cu parametric supracritici, uneori se mai instaleaza inca un supraincalzitor intermediary, sporul de randament adus de acesta fiind insa de numai 1-2%.

Fig 2.10. Ilustrarea cresretii randamentului ciclului termic (suprafata AA’BCDD’D”EA( (b) prin folosirea supraincalzirii intermediare in ciclul termic din (a);

Formula randamentului ciclului ca raport al cadurii transformate in lucru mecanic fata de caldura primita de la sursa este :

ηt=(i¿¿1−i3)+(i6−i2)

(i¿¿1−i3)+(i¿¿4−i5)¿¿¿

(2.17)

Presiunea supraincalzirii intermediare care realizeaza un spor maxim de randament trebuie aleasa intre 15 si 25% din presiunea initiala, p1, in SI au loc si pierderi de presiune de ordinal a 4-5 bar. In ciclul AB’C’D’D”D”’E” din figura 2.5 prima destindere D’D” se opreste la 40 bar, 320℃. Incalzirea si SI ridica din nou temperatuta aburului la valoarea initiala (525 ℃) dupa care urmeaza destinderea totala pana in condensator. Este evident sporul de randament al acestui ciclu fata de cel fara supraincalzire intermediara [ AAB ' C ' D' D D ' EA ¿ ¿ AABCDE ' A '].

Supraincalzirea intermediara se poate realize fie direct, ducand fluidul din nou la cazan, ceea ce lungeste traseul conductelor si necesita prezenta a doua supraincalzitoare la cazan, fie, mai rar, indirect intr-un “schimbator de caldura” plasat in apropierea turbine si incalzit cu abur viu, preluat dinainte de intrarea in turbine.

Supraincalzirea intermediara permite si modernizarea centralelor vechi prin construirea ciclurilor suprapuse. Pe langa circuitul de parametric mai coborati existenti se instaleaza unu cazan de inalta presiune si o turbine inaintasa, in care aburul se destined numai pana la parametrii ciclului vechi. Cicluri suprapuse sau cicluri binare se intalnesc si la unele tipuri de central nucleare.

2.2.5. Producerea combinata e energiei electrice si a caldurii – termoficarea

Realizarea circuitului termic cere prezenta a doua surse de caldura, una calda care cedeaza caldura Q1, si alta rece careia fluidul ii da caldura Q2, pierduta de fapt. In lucru util se transforma numai diferenta Q1−Q2care este mai mica decat 50% din Q1.

Termoficarea pleaca de la idea utilizarii caldurii Q2 in procese industrial sau la incalzit. Centrala de termoficare livreaza consumatorilor si caldura si energie electrica. Teoretic, in acest fel randamentul ciclului poate ajunge la 100%.

Fig.2.11.Scheme de principiu ale circuitului termic al unei central de termoficare : a – turbine cu contrapresiune; b – turbine cu

condensatie si prize reglabile; Q1 - caldura comunicata agentului termic; Qm - caldura transformata in lucru mecanic – cuplu la arborele

turbine; Qt – consum de caldura in termoficare; a p, ac - consumul de agent termic la priza reglabila si in regim de condensatie.

In figura 2.11 se prezinta cele doua variante de realizare ale conceptiei de mai sus. In “varianta a” aburul se destined in turbine pana la o entalpie i2 situate inca in zona aburului supraincalzit si iesind din turbine este trimis in consumatorul de caldura. Condensatul se intoarce apoi in circuitul termic. Turbina nu are condensator si este numita turbine cu contrapresiune. Teoretic caldura Qm transformata in lucru mecanic in turbine, impreuna cu cea folosita in consumatorul de caldura Qc, pot egala caldura Q1 primita de la combustibil in cazan. In aceste conditii, randamentul poate ajunge la 1:

ηt=(i¿¿1−i2)+(12−i3)

i1−i 4

¿

daca se considera i4=i3 , neglijandu-se cresterea de entalpie din pompa de alimentare. In “varianta b” Solutia termoficarii este realizata cu o turbine cu condensatie si prize reglabile ( a nu se confunda cu prizele fixe din circuitul regenerative). Circuitul reprezentat are doua prize reglabile, una pentru consumatorul industrial de caldura cu abur de 5…15 bar si peste 200℃ temperatura si alta de termoficare urbana (0,5 … 2,5 bar si temperature in jurul lui 100℃¿ . Cu notatiile din figura randamentul acestui circuit este:

ηt=1

(ac+ap1+ap2

)¿¿ )+a p1 (i p1−i6 )+ap2

¿)].

In ipoteza ca se face aproximarea egalitatii entalpiilor i3≈ i4, i6≈i4 se ajunge la formula simplificata de calcul al randamentului circuitului cu condensatie si prize

ηt=1−ac( i2−i3)

(ac+ap1+a p2 )(i1−i4)

(2.19)

Esentiale pentru functionarea centralei de termoficare sint curbele de sarcina termice si electrice ale consumatorilor. Aceste curbe de sarcina arata evolutia consumatorului de caldura si electricitate doar pe parcursul unei zile. In general, aceste doua curbe nu coincid. Cand ele se apropie in mod suficient este favorabila introducerea termoficarii. Pentru aprecierea acestor elemente se foloseste cocfieientul de termoficare reprezentind raportul dintre consumul de caldura in termoficare (debit sau anual) si consumul total de caldura in centrala. Coeficientul de termoficare este corelat cu indicele de termoficare, indice care rcprezinta in expresia sa anuala raportul dintre energia electrica produsa anual in regim de termoficare si consumul de caldura in termoficare.

Echiparea cu turbine de termoficare sc face tirundu-se seama de natura si parametrii agentului termic impus de consumator, debitele de caldura In regimurile caracteristice, duratele anuale de functionare si utilizare a consumurilor maxime. Turbina cu contrapresiune se recomanda pentru consumuri cu durate anuale dc utilizare mai mari decat 6 000 — 6500 h/an. Pentru consumuri de abur cu durate mai mici de utilizare si pentru consumuri de apa fierbinte sint de preferat turbinele cu condensatie cu una sau doua prize reglabile. Este posibila si instalarca intr-o centrala electrica de termoficare a mai multor feluri de turbine: turbina cu contrapresiune va fi cea dintii incarcata urmiud ca diferentele de consum sa fie preluate de turbine cu condensatie si prize reglabile. Tara noastra este una dintre trile globului in care introducerea termoficarii se afla intr-un stadiu avansat.

2.3. INSTALATIILE PRINCIPALE ALE TERMOCENTRALELOR

Elementele componente ale centralei electrice reprezinta fiecare in parte agregate complete. Principalele instalatii ale centralei termoelectrice cu abur sunt: agregatul cazanului, agregatul turbini-

generator, instalatiile de preparare si de alimentare cu combustibil, instolatiile de alimentare cu apa si de preparare a apei, instalatiile electrice ale centralei. Pe linga aceste instalatii esentiale, pe teritoriul centralei se mai afla : depozite de materiale. ateliere si laboratoare, turnul de decuvare, cladirile si instalatiile cu caracter administrativ.

2.3.1. Agregatul cazanului

Agregatul cazanului cuprinde cazanul propriu-zis cu focarul si cu dispozitivele pentru arderea combustibiluiui. Ca instalatii anexe mai exista instalatiile pentru evacuarea zgurii si cenusii, instalatiile pentru tiraj si curatirea gazelor arse.

Cazanul propriu-zis este constituit diutr-o serie de suprafete pentru transmiterea caldurii de la gazele de ardere la apa si abur.

Fig 1.12 sectiuni schematice prin cazane de termocentrala cu indicarea partilor principale componente (a) a tipurilor de realizare din punct de vedere al numarului de drumuri de gaze (b). Sagetile reprezinta drumul aerului si al gazelor de ardere . Intrarea aerului primar si combustibului prin partea de jos a cazanului . Evacuare cenusii prin palniile din partea de jos .

Aceste suprafete sunt formate dinm tevi in interiorul carora se produce vaporizarea (tevile fierbatoare , trecerea apei in abur) in exteriorul lor circuland gazele de ardere.

In fig. 2.12, a este reprezentata o sectiune schematic prin cazan , cu inregistrarea partilor sale principale . Tevile fierbatoare imbratisand zona de ardere din focar primesc cea mai mare parte din caldura prin radiatie, zonele 1 si 2 . De astfel, punctual cel mai cald al gazelor arse este la sfarsitul zonei de radiatie 2 unde se plaseaza supraincalzitorul final. Supraincalzitorul intermediar este asezat in urmatoarea zona de radiatie 3, temperature fluidului ajungand practice la acelasi nivel cu cel initial. Caldura gazelor de ardere nu este insa folosita in msaura suficienta la iesirea din zonele de radiatie si este folosita in continuare, prin conectie, in economizorul 4,

pentru incalzirea apei de alimentare inainte de a intra in tevile fierbatoare. Cum majoritatea ciclurilor de central au preincalzire regenerative, temperatura apei la intrarea in cazan este foarte ridicata(peste 200℃¿ si in consecinta gazelle de ardere nu sunt racite suficient in economizer, cu influenta directa asupra randamentului cazanului. Pentru aceasta, in ultima parte a drumului gazelor arse se instaleaza preincalzitorul de aer 5 in asa fel, incat aerul suflat in focar de instalatiile de tiraj capata o temperature ridicata, ceea ce imbunatateste arderea. Temperatura gazelor arse scade la 100-130℃, iar randamentul cazanului creste peste 93% ; cea mai joasa temperature a gazelor de ardere la cos se poate inregistra pentru gaze natural (100-120℃), la combustibilul de tip lignit de Oltenia obtinandu-se valoarea cea mai ridicata (140-160℃¿.

Volumul gazelor care circula prin diverse parti ale cazanului la diferite temparaturi reprezinta element de baza in dimensionarea acestuia. Volumul theoretic de aer necesar arderii depinde de analiza elementara a combustibilului, de continutul sau de umezeala. Cantitatea de gaze de ardere raportata la cantitatea de aer la pacura are valoarea 1.1, iar la carbine brun bogat in apa 1.6. In preincalzitorul de aer pentru fiecare grad de incalzire a aerului de tiraj temperature gazelor de ardere scade cu 0,9℃ la pacura si 0,6℃ la carbine. Toate aceste elemente arata ca randamentul cazanului este puternic influentat de tipul si calitatea combustibilului folosit. La combustibilul solid de calitate inferioara se inregistreaza randamente mai mici. In figura 2.13 este reprezentata aceasta variatie in functie de calitatea combustibilului odata cu variatia volumului de aer si gaze de ardere.

Fig. 2.13. Caracteristicile cazanului: volumul de aer necesar, volumul de gaze de ardere si randamentul cazanului in functie de puterea calorifica a combustibilului solid utilizat. Debitul 100% corespunde cantitatii de gaze de ardere rezultata la arderea unui combustibil conventional

[Qi=7000 ∙kcal/kg]∙ ηcaz=¿92,5% pentru pacura [Qi=10000 kcal/kg].

Amplasarea acestor elemente component ale acaznului si traseul gazelor de ardere se poate face cu 1, 2, 2,5 si 3 drumuri ale gazelor (vezi figura 2.12,b). Cazanul turn cu mare inaltime ocupa cea mai mica suprafata de teren iar cazanul cu doua drumuri vertical si unul orizontal este cel mai dispersat in suprafata. De asemenea, combustibilul se poate introduce prin partea de joss au de sus a focarului.

O problema deosebita o reprezinta curatirea gazelor de ardere inainte de a fi evacuate in atmosfera. Pentru aceasta, la iesirea din ultima parte a traseului prin cazan ventilatorul de gaze arse le trimite in instalatiile de desprafuire. Utilizarea mijloacelor mecanice de desprafuire (cicloane) s-a restrans in ultimii ani,astazi fiind folosite filtrele electrostatic. Desprafuirea cu

ajutorul filtrelor electrostatic utilizeaza descarcarea corona produsa in jurul unor electrozi filiformi alimentati cu tensiunea inalta continua. Sarcinile – ionii – din jurul firelor, de aceeasi polaritate cu tensiunea de alimentare, se ataseaza de particulele de praf, transformandu-le in particule incarcate. Acestea sunt atrase de electrozii opusi pe care se depun. Electrozii de depunere se realizeaza de regula sub forma unor gratare aflate la potentialul pamantului, care trebuie periodic scuturate, pentru a se asigura curatirea lor ; substanta astfel recuperate se reintroduce in circuitul combustibilului. Filtrele electrostatic sunt niste instalatii foarte voluminoase, grele si functionarea lor corespunzatoare este legata atat de o proiectare buna, cat si de o exploatare ingrijita.

Pentru a se asigura o raspandire a produselor de ardere pe o suprafata cat mai mare si in consecinta pentru a se micsora nivelul de poluare, gazelle arse sunt trimise in atmosfera prin cosul de fum. In functie de calitatea combustibilului, deci de continutul de particule, inaltimea de evacuare atinge valori foarte mari, 150-200 m si chiar mai mult, pentru a se asigura eliminarea in zone cu vanturi puternice. Dimesiunile suprafetei poluate depend de compunerea vitezei gazelor evacuate cu viteza vantului.

Pentru cazanele mari modern este necesar sa se prevada intotdeauna instalatii de evacuare a zgurii si cenusii. Pentru acestea se folosesc mijloace hidraulice sau pneumatic.

IN intreg ansamblul sau cazanul este o instalatie foarte voluminoasa cu inaltimi de ordinul 40-80 m si cu suprafete la teren care pot ajunge la 30 ∙30 m. In tara se construiesc pentru marile centralke termoelectrice cazane cu debite pana la 1000 t/h abur ; cele mai mari cazane realizate in lume ajung la debite de 2500 t/h, pentru masini care pot ajunge la puteri de ordinul a 700 MW.

2.3.2. Instalatiile pentru alimentarea cu combustibil

Aceste instalatii difera fundamental ca natura si volum dupa cum combustibilul utilizat este gazos, lichid sau solid. In central se consuma o cantitate foarte mare de combustibil, iar cantitatile uriase de carbine necesare centralelor care se monteaza azi impugn instalarea lor cat mai aproape de bazinul carbonifer ( CTE Turceni, CTE Rovinari).

Cele mai complexe instalatii sunt cele necesare pentru utilizarea combustibilului solid. In figura 2.14 este reprezentata schema instalatiilor din circuitul carbunelui de la punctual de descarcare din triajul de cale ferata 1 la focarul cazanului.

Cand centrala nu este in apropierea instalatiei de extractive se prevede un deposit de combustibil care sa asigure functionarea centralei o perioada de timp. Pentru central la care se adduce combustibilul de la distante intre 5 si 50 km si durata probabila a intreruperii transportului este sub 20 h depozitul trebuie sa asigure o functiune de 6 zile. Cand distant este

mai mare, mai mare decat 150 km, si transportul se poate intrerupe o perioada de 3-5 zile, trebuie creat un deposit pentru o alimentare de 20 zile. Forma depozitului depinde de mijloacele de manipulare a carbunelui ; astfel, depozitul poate fi dreptunghiular – cu pod rulant – sau in forma de sector de cerc cu screper antrenat de cabluri.

Fig.2.14. Schema instalatiilor de descarcare, depozitare, transportare si preparare a combustibilului solid pentru o termocentrala. Instalatiile din stanga liniei punctuate se afla de regula in cladirea principal a centralei: 1 – triajul de cale ferata; 2 – canal si benzi transportoare pentru descarcare prin basculare; 3 – deposit de carbine; 4 – dispozitiv de ridicare a carbunelui; 5 – buncare de amestec; 6 – banda transportoare de golire a buncarelor de amestec; 7 – dispozitiv de separare electromagnetic a obiectelor feroase; 8 – omogenizator cu melc; 9 – banda transportoare orizontala; 10 – dispozitiv de detectare a metalelor; 11 – banda transportoare pentru accesul combustibilului la cota acoperisului cladirii principale; 12 – banda distribuitoare; 13 – buncarele cazanelor; 14 – distribuitor de carbine; 15 – moara de carbine; 16 – motor electric pentru antrenarea morilor; 17 – dispozitiv transport carbine spre focarul cazanului.

Descarcarea vagoanelor se face fie prin basculare in canalele cu banda rulanta 2, fie cu macaraua 4 si transport in depozitrul 3 sau in buncarele de amestec 5, situate in aer liber.

O banda colctoare transportoare preia carbunele din buncarele de amestec si il trece pe sub o serie de instalatii de separare electromagnetic a obiectelor feroase 7 si de detectare a metalelor 10. In functie de tipul combustibilului, uneori, inainte de separarea metalelor, carbunele ajunge la o statie de sfaramare, concasare. Cu un transportor inclinat carbunele ajunge la inaltimea salii cazanelor, de unde este distribuit intr-o serie de buncare 13. Amplasarea buncarelor in raport cu celelante parti ale grupului cazan-turbina va fi duscutata ulterior. Volumul unui buncar se allege corespunzator consumului maxim de carbuni al cazanului pet imp de 4-6 h la lignit.

Carbunele este adus la granulatia necesara arderii, prin macinare in morile de carbune 15, antrenate cu moroare electrice de puteri inseminate. De aici carbunele este trimis spre focar ; la unele instalatii mai vechi existau si niste buncare intermediare numite buncare de carbine praf. Morile de carbune se executa sub forma de mori cu nbile, cu tamburi sau platou ca mori lente si mori rapide, in variantele: cu ciocane, moara ventilator, si combinate . Morile rapide sunt cele

care adopta la utilizare lignitiilor . Uzura acestor ionstalatii este foarte mare, putand ajunge la 160 g/t la moara cu ciocane . Motoarele de antrenare ale morilor suporta un regim greu de functionare, cu socuri , realizandu-se un consum de energie electrica de 10-25 KWh/t la morile lente si pana la 35KWh/t la morile rapide ; acest consum reprezinta o pondere insemnata din cota serviciilor proprii ale centralei.

Proprietatile si particularitatilor individuale ale combustibilului influenteaza sistemul de ardere si focarele cazanului si in mod direct instalatiile de preparare. Focarele cu gratar, focarele cu ciclon sau cu praf de carbune se aleg corelat si cu solutia de evacuare uscata sauhidraulica a cenusii.

2.3.3. Agregatul turbina-generator

Turbina cu abur are rolul de a transforma in lucru mecanic energia aburului . In ajutajele fixe cu sectiune variabila aburul destinzadu-se isi transforma energia potentiala in energei cinetica . El lucreaza apoi asupara paletelor mobile, modificandu-si drumul si cedand o parte din energia sa cinetica ce se regaseste la arborele turbinei . Deci, energia potentiala inmagazinata sub forma de caldura trece in lucru mecanic prin intermediul energiei cinetice .

Din punct de vedere al modului in care aburul interactioneaza cu paletele turbinei se realizeaza masini cu actiune si masini cu reactiune ; numarul de trepte este practic dublu la masinile cu reactiune (50-60 trepte fata de 24-28 la masini la care p >130 bar).

Pe masura ce aburul se destinde in treptele turbinei, volumul sau specific creste ; de aceea pentru tranzitarea debitului de abur de la intrare este necesara marirea dimensiunilor paletelor finale . De atfel, aceasta zona reprezinta sectunea strangulata a intregului circuit termic in functi de care se determina puterea agregatului. De exemplu, la masinile mari viteza specifica atinge la treapta finala 400 m/s, ceea ce produce unele solicitari mecanice foarte mari.

Fig 2.15. Exemplificari de realizare a turbinelor cu un singur ax pentru diverse puteri,25, 100, 300 MW, cu unul sau mai multe drumuri ale aburului, cu unul, doua sau patru corpuri

In figura 2.15 este reprezentata schematizat distributia treptelor turbinei cu abur in mai multe corpuri. Masinile mici (de 20-30 MW) se executa cu un singur corp, iar parametrii aburului sunt relativ coborati(50-60 bar,450-480℃). La puteri de ordinul a 100 MW, p1=¿90 bar, volumul specific al aburului este important si impune masuri adecvate. Turbina se construieste cu doua corpuri. In corpul de inalta presiune destinderea se face intre 90 si 8 bar, iar corpul de medie presiune se contruieste cu doua fluxuri, ceea ce reduce la jumatate debitul final si dificultatile corespunzatoare. Pentru masinile de 30 MW, turbina se construieste cu trei corpuri. Intre corpul de inalta si cel de medie se efectueaza si supraincalzirea intermediara la 44 bar, cu o pierdere 4 bar intre priza calda si cea rece. La o presiune de 5 bar aburul intra in cele doua corpuri de joasa presiune, fiecare cu doua drumuri de abur, deci in total patru fluxuri. Pentru masini si mai mari (800-1000 MW) se poate ajunge la o multiplicare cu 8 sau 10 a treptelor finale.

Fig.2.16.Diagrama pentru variatia pierderilor de putere la grupul turbina-generator

Puterea care apare la bornele generatorului se poate determina cu formula:

P¿D(i1−i2)ηtd ηmηg (2.20)

cu notatiile figurii 2.6 privind entalpiile si D – reprezentand debitul de abur.

Randamentul intern ηtd al turbinei depinde de debitul de abur, de putere, de caderea de

presiune din turbina si solutia constructiva concreta. Randamentul mecanic ηm reprezentat de frecarile in lagare, consumul pompei de ulei poate fi determinat din curbele figurii 2.16,a, in care cifra de referinta este 200 MW.

Randamentul generatorului depinde in masura insemnata de puterea nominala a masinii, crescand cu cresterea puterii. Se poate utiliza formula

ηg=¿1−S¿ β1β2

(2.21)

ale carei elemente sunt precizate in figurile 2.16,b si c. Coeficientul β2 pune in evidenta dependenta randamentului de sarcina partiala S¿ a generatorului. Pierderile in generator si in consecinta randamentul sau sunt influentate de modul de racire: cu aer, cu hidrogen, cu racire a statorului cu apa.

Aspecte ale amplasarii turbinei si generatorului in sala masinilor sunt relevate in figura 2.17. Planseul de deservire a turbinei se afla la o cota h−h0=¿7-10 m fata de nivelul solului. Sub turbina se afla spatiul rezervat condensatorului. Circuitul poate fi prevazut cu unul sau mai multe condensatoare amplasate cu axa paralela cu axa grupului turbina-generator (a) si perpendicular pe aceasta (b). In schitele c,d si c intr-o sectiune, o vedere de sus si o fotografie este reprezentata asezarea instalatiilor principale in incaperea care adaposteste grupul producatorde energie electrica. Axa grupului in varianta prezentata este paralela cu axa salii masinilor. In aceeasi incapere, la nivelul solului sau la un nivel intermediar (3,5 m de regula) se afla preincalzitoarele, degazorul si pompele de alimentare si o buna parte din gospodaria de ulei a turbinei.

O analiza atenta necesita modalitatea de a scoate de la bornele generatorului energia electrica pana la transformatorul situat in afara cladirii. De regula, atat transformatorul principal, cat si cel de servicii interne se afla apropiate de peretele cladirii principale, situatie in care solutia

adoptata pentru legatura este aceeasi in centrala, prin peretele despartitor si in exterior pana la transformator. Cand anumite fluxuri din circuitul termic impun existenta unui spatiu intre perete si zona transformatoarelor pe deasupra ecestei zone trecerea se face cu pachete flexibile din conducroare funie.

De la bornele generatorului, prin podul legaturilor, pana la perete si prin perete solutia cvasiunanim utilizata este a legaturilor capsulate. Barele conducatoare de curent se afla pentru fiecare faza inchise in anvelope metalice separate, de forma cilindrica, sprijinirea realizandu-se cu izolatoare suport(IS in fig.2.17,d). Din cauza fluxului magnetic monofazat, in aceste anvelope pot aparea insemnati curenti turbionari. Din aceste motive se evita folosirea materialelor magnetice, iar daca traseul barelor capsulate este lung, din loc in loc anvelopele se sectioneaza, pentru a se limita dezvoltarea Foucault si in consecinta incalzirea produsa de acestia. Au existat si solutii la care anvelopele au fost realizate dun tuburi din material plastic, disparand astfek problema curentilor indusi; la CET Bucuresti Sud s-a aplicat o astfel de solutie, care insa nu s-a extins, din motive legate de comportarea necunoscuta in timp a materialului plastic. La centralele functionand cu carbune trebuie sa se prevada posibilitati de acces la izolatoarele suport din interiorul anvelopelor pentru curatirea lor si evitarea aparitiei unor conturnari intempenstive.

2.3.4. Instalatiile pentru alimentarea cu apa si prepararea ei

Instalatiile pentru alimentarea cu apa si prepararea ei se refera la apa fluid a circuitului termic si la apa de racire. Apa de adaos a circuitului termic trebuie tratata special, pentru a se diminua pericolul depunerilor in elementele circuitului termic. Depunerile in tevile fierbatoare sunt foarte periculoase, micsorand sectiunea acestora. Cantitatea de apa de adaos depinde de natura centralei electrice.

Pierderile de apa pot avea loc sub forma de condensat in interiorul centralei si in afara centralei. Orientativ, pentru centrale electrice cu condensatie debitul este de 1%, iar la cele cu termoficare de 5%.

Racirea se asigura in circuit deschis cu apa luata dintr-un rau sau dintr-un iaz sau in circuit inchis in turnuri de racire. La folosirea iazurilor de racire cantitatea de apa racita la suprafata iazului. Racirea in turnuri se face prin convectie si evaporare. La turnurile cu tiraj natural aerul ajunge inca inainte de a iesi din sistemul de racire la o umiditate de 100% si evaporarea apei continua pe masura ce aerul se incalzeste prin convectie. Pentru asigurarea unui schimb de caldura convenabil,volumul sistemelor de racire trebuie sa fie mare. Se pot combina si instalatii de racire in circuit mixt, la care o parte dia apa de racire este recirculata prin turnurile de racire si este amestecata cu apa preluata din rau.

2.4.AMPLASAREA PE TEREN A INSTALATIILOR TERMOCENTRALELOR

Amplasarea pe tern a instalatiilor centralei constituie o problema de baza a proiectarii termocentralei. Se tine seama de:

-amplasarea instalatiilor in cladirea principala a centralei;

-amplasarea constructiilor pe terenul centralei.

In figura 2.18,a sunt reprezentate schematizat instalatiile componente ale termocentralei si gruparea lor in unitati tehnologice. Elementele inchise in dreptunghiuri sunt elemente care se afla in cladirea principala a centralei.La acestea se mai adauga instalatiile de depozitare si descarcare a combustibilului 16, 17, 18, de evacuare a gazelor arse 21, de captare a apei de racire 14, de tratare a apei 15, de evacuare a cenusii 21 si instalatiile electrice 7. Pe teritoriul centralei se mai afla si alte unitati, cum ar fi : turnul de evacuare, ateliere, elemente administrative care nu fac parte direct din circuitul tehnologic combustibil – energie electrica.

Instalatiile circuitului termic al centralei se pot imparti in patru grupe contopite doua cate doua:

-in sala cazanelor si a buncarelor – tratarea combustibilului 1 si producerea aburului 2;

-in sala masinilor – preincalzirea apei de alimentare 3 si producerea energiei electrice 4.

Pentru a se face posibila functionarea acestor elemente in centrala mai exista : conductele si accesoriile lor 11, alimentarea serviciilor proprii cu energie electrica 8, elemente de automatizare 9.

Dispunerea fiecarei instalatii angrenata intr-unul dintre elementele semnalate mai sus trebuie sa se faca analizandu-se fluxurile agentilor de lucru din centrala (fig. 2.18,b). Aceste fluxuri sunt: fluxul aburului si condensatului, drumul combustibilului, al apei de racire, al gazelor de ardere, al aerului pentru alimentarea arderii, al cenusii, al apei de adaos si al energiei electrice. Lungimea acestor trasee, intersectiile diverselor fluxuri, necesitatile de spatiu brut trebuie sa stea la baza proiectarii solutiei constructive a termnocentralei.

Acest aspect al sublinierii fluxurilor de energie in centrala este exemplificat in sectiunea transversala din figura 2.19, prin instalatiile unei termocentrale functionand cu carbune. Transformarea energetica incepe de la carbunele depozitat in 1 si sfarseste la transformatorul blocului 25, prin care energia electrica este injectata in sistem.

Fig.2.18. Partile si instalatiile componente ale instalatiilor integrate incadrate in fluxurile diversilor agenti energetici intr-o centrala termoelectrica cu combustibil solid.a – conexiunea diverselor instalatii si gruparea lor in partile principale ale centralei ; b – schema fluxurilor de energie la procesul tehnologic al centralei ; 1 – intrarea combustibilului ; 2 – producerea aburului 3 – preincalzirea apei de alimentare ; 4 – producerea energiei electrice ; 5 – sala cazanelor ; 6 – sala masinilor ; 7 – furnizarea energiei electrice in sistem ; 8 – alimentarea serviciilor proprii ; 9 – elemente de automatizare ; 10 – partea electrica si elemente de comandaautomata ; 11 – conducte, tevi, accesori ; 12 – instalatii pentru racirea apei – turnurile de racire ; 13 – priza de apa si instalatiile de curatire mecanice ; 14 – circuitul apei de racire ; 15 – tratarea chimica a apei ; 16 – alimentarea cu carbune ; 17 – instalatii de pacura – pentru pornire ; 18 – instalatii de gaze ; 19 – alimentarea cu aer a arderii ; 20 – evacuarea gazelor de ardere, instalatiile de desprafuire si cosul ; 21 – evacuarea cenusii.

Fig. 2.19. Sectiune transversala prin principalele instalatii ale unei termocentrale cu combustibil solid cu reprezentarea si a principalelor fluxuri din procesul tehnologic : 1 – depozit de carbuni cu pod rulant si macara pivotanta ; 2 – statie de incarcare a carbunelui ; 3 – estacada cu banda transportoare inclinata ; 4 – alimentare cu carbuni prin buncar ; 5 – buncar de carbune ; 6 – distribuitor de carbune ; 7 – moara de carbune ; 8 – focar ; 9 – cazan de abur ; 10 – preincalzitorul de aer ; 11 – dispozitiv de desprafuire ; 12 – ventilator de titaj fortat ; 13 – cos de fum ; 14 – ventilator de aer proaspat ; 15 – dispozitiv de evacuare a zgurii ; 16 – instalatie de evacuare a cenusii ; 17 – turbina ; 18 – condensator ; 19 – pompa de condensat ; 20 – pompa de apa de racire ; 21 – turn de racire ; 22 – generator ; 23 – bare capsulate de la generator ; 24 – transformator pentru serviciile proprii ; 25 – transformatorul de bloc.

Elementele vitale ale circuitului termic, elemente care nu sunt in acelasi timp intotdeauna si cele mai voluminoase, se afla amplasate in cladirea principala a centralei. In figura 2.20 se face o analiza a repartizarii schematice a diverselor parti componente ale cladirii principale in diverse variante.

Problema realizarii cladirii principale cuprinde o serie de aspecte cum ar fi:

-amplasarea relativa a cazanelor C, si a buncarelor cazanelor B1 si B2 si a salii masinilor SM ;

-numarul de drumuri ale gazelor de ardere in cazan si pozitia instalatiilor de desprafuire DP si a cosurilor de fum CF fata de cladire

-amplasarea grupurilor turbina-generator T – G in sala masinilor longitudinal sau transversal pe axa acestei Sali

-amplasarea grupului de rezervoare, pompe preincalzitoare RPP in sala masinilor fata de turbina si de peretele de iesire la transformatoare.

In variantele a buncarele cazanelor se afla amplasate intre sala masinilor si a cazanelor, frontul de desrvire a cazanelor fiind spre buncare. Cazanul cu trei drumuri de gaze a1 necesita

amplasarea instalatiilor de desprafuire si a cosului deasupra salii cazanelor. In a2 si c, care este o

sectiune printr-o centrala de tip a2 , cazanul are numai doua drumuri de gaze si cosul este amplasat in continuare filtrelor direct la suprafata solului ; este evident caracterul mai usor al salii cazanelor precum si posibilitatea realizarii unui cos de fum de inaltime convenabila obligatoriu la combustibilii bogati in cenusa sau un continut ridicat de sulf. Solutia a2 necesita insa o suprafata de teren substantial mai mare.

In solutia b buncarele au fost scoase in extremitatea cladirii, cu avantajul evident al usurarii aducerii combustibilului, precum si al disparitiei intregii gospodariri a carbunelui din interiorul instalatiilor. Cum insa frontul de deservire al cazanelor este spre buncare, este obligatoarie amplasarea filtrelor si a cosului pe cladire pentru a nu se lungi foarte mult canalele voluminoase ale evacuarii.

Fig. 2.20. Dispozitia instalatiilor in cladirea principala a centralei ; a1 - sala buncarelor intre sala cazanelor si sala masinilor, cosul de

fum pe centrala; a1 - idem, cosul pe teren ; b – sala buncarelor in afara centralei, cosul de fum pe centrala ; c1 - buncarele plasate transversal

intre canalele rotite la 90℃, cosul de fum pe centrala ; idem, cosul pe teren ; d – buncarele transversal in afara salii cazanelor aflate in dispozitie

normala ; e – sectiune transversala printr-o centrala de tip a1 ; C – sala cazanelor ; B1 si B2 - buncarele cazanelor ; SM – sala masinilor ; T –

turbina ; G – generator ; DP – dispozitiv de desprafuire – filtre electrostatice ; CF – cos de fum ; R.P.P – spatiu continand rezervoare, pompe preincalzitoare aferente grupului.

In variantele c si d nu se mai realizeaza un front continuu de buncare paralel cu axa cladirii. In variantele c un cazan si buncarele sale, se amplaseaza transversal pe axa salii masinilor cu buncarele plasate intre cazane. Dupa numarul de drumuri ale gazelor de ardere, desprafuitoarele si cosurile sunt pe cladire (c1) sau la nivelul solului. In varianta d cazanele au

fost asezate din nou in pozitia obisnuita, dar bunacrele B1 si B2 au fost amplasate lateral, nu in fata frontului de desrvire. Micsorarea distantei intre cazane si turbine din variantele b, c si d este avantajoasa la instalatiile de mare putere cu parametrii de presiune si temperatura foarte ridicati, la care costul conductelor devine important.

Fig. 2.21. Amplasarea pe teren a partilor componente ale alimentarii cu combustibil pentru o centrala electrica folosind combustibil solid adus cu slepuri sau vagoane:

In decizia amplasarii buncarelor trebuie sa se analizeze si posibilitatea realizarii in acelasi ansamblu si a camerelor de comanda si statiei electrice pentru serviciile interne.

Intre variantele a1 si a2 ca si intre variantele c si d exista si deosebirea amplasarii grupurilor turbina-generator. Pentru masinile cu puteri foarte mari 200-1000 MW este mai avantajoasa amplasarea agregatelor cu axa paralela cu axa salii. Aceste turbine, in care se realizeaza caderi foarte mari de entalpie, sunt foarte lungi. In plus, toata partea de preincalzire (RPP) trebuind sa se monteze in paralel cu grupurile se realizeaza o umplere neuniforma a spatiului. Sala masinilor, desi substantial mai lunga, din cauza deschiderii mai mici a grinzilor si a podului rulant devine mai ieftina. Aceasta solutie se poate realiza si cu 2-3 m mai joasa, pentru ca manipularea pieselor cu podul rulant la montaj nu trebuie sa depaseasca de fiecare data agregatul.

O analiza aprofundata a distributiei echipamentelor in cladirea principala permite sa se obtina solutii avantajoase din punct de vedere al investitiilor, cu un consum specific de caldura redus si lesnicios de exploatat. O data cu modernizarea instalatiilor realizata in ultimele decenii s-a obtinut si o insemnata compactizare a lor. La centralele realizate pana in deceniul al patrulea se folosea o suprafata de 0,27 m2/kW in timp ce azi s-a ajuns la indici de ordinul 0,012 – 0,014m2

/kW.

Fig. 2.22. Reprezentarea in plan a instalatiilor centralei termoelectrice Isalnita: 1 – sala masinilor ; 2 – buncare ; 3 – sala cazanelor ; 4 – instalatii de desprafuire-electrofiltre ; 5 – cosuri de fum si canale de gaze arse ; 6 – statia de conexiuni interioara 35kV ; 7 – statia exterioara de 110 kV ; 8 – statia exterioara de 220 kV ; 9 – camera de comanda electrica ; 10 – statii de concasare ; 11 – cladire auxiliara a instalatiilor de gospodarire a carbunelui ; 12 – tiraj de vagoane ; 13 – linii de descarcare a carbunelui pentru patru garnituri ; 14 – estacade pentru benzile transportoare de combustibil ; 15 – depozit de combustibil deservit de buldozere ; 16 – guraj pentru buldozere ; 17 – statii de epurare chimica a apei ; 18 – turnuri de racire cu tiraj fortat ; 19 – cladirea gratarelor – circuitul apei de racire ; 20 – intrarea si laboratoare pentru elementele de protectie si automatizare ; 21 – turnul de decuvare si ateliere ; 22 – rezervoare ulei ; 23 – grup administrativ ; 24 – statie de conexiuni 6 kV – servicii proprii ; 25 – depozit carburanti ; 26 – magazii ; 27 – post de incendiu ; 28 – atelier mecanic central ; 29 – bazin de neutralizare ; 30 – tratare chimica ; 31 – cantina ; 32 – atelier de intretinere auto si garaj ; 33 – statie de coagulare si decantare ; 34 – laboratoare ale epurarii chimice ; 35 – statie de electroliza, magazie de butelii si electrometre ; 36 – depou de locomotive si atelier mecanic ; 37 – atelier intretinere.

In figurile 2.21 si 2.22 sunt reprezentate pentr exemplificare doua posibilitati de realizare a unei centrale termoelectrice folosind combustibilul solid cu reprezentarea atat a cladirii principale, cat si a unei parti din instalatiile anexe. Solutiile posibile pentru aceasta sunt multiple si depind de o serie de factori cum ar fi: marimea si configuratia terenului disponibil, vecinatatea cu zonele miniere sau cu mijloacele de transport, posibilitatea evacuarii sau utlizirarii zgurii si cenusii, modul de procurare a apei de racire, seismicitatea zonei, nivelul apei treatice, directiile dominante ale vanturilor, conditii climatie

Se noteaza ca in exemplul din fig. 2.21 transportul combustibilului se face pe apa si ca accesul acestuia in cladirea principala se face printr-un turn de colt – buncarele sunt plasate in exteriorul cladirii. In figura 2.22 buncarele sunt intre sala cazanelor si a turbinelor (CET Isalnita).

In figura 2.23 este reprezentata o fotografie dupa o macheta de centrala amplsata la gura minei, iar in figura 2.24 a centralei Isalnita, partea de combustibil, unde se pun in evidenta diversele parti componente discutate pana aici. Centralele din Oltenia sunt amplasate in vecinatatea exploatarilor miniere de lignit care sunt exploatari la zi. Aceasta le confera un grad ridicat de economicitate, ceea ce explica dezvoltarea insemnata a termocentralelor in sud-estul Romaniei.

3.PARTEA DE CALCUL

Sa se proiecteze o centrala termoelectrica cu turbine cu aburi cu condensatie pura si o treapta de supraincalzire intermediara avand urmatori parametrii: -Debitul de abur la intrarea in turbine:Dab= 500t/s -Presiunea aburului:P5= 120+10∙P -T5=temperature aburului la intrarea in turbinaT 5= 540˚C

-Presiunea in condesator:P= 6 - 0.04 bari -Randamentul cazanului:ηcz= 0.88 -Inaltimea de refulare a apei de racire:H ref= 40 m H 2O -Cresterea de presiune in ventilatorul de gaz:ΔPg= 600 mm H 2O - Cresterea de presiune in ventilatorul de aer:ΔPa= 400 mm H 2O -Coeficientul de exces de aer:Δ= 1,2 -Debitul de condensat provenit de la ejectorul condensatorului 5kg/sec cu temperatura T ej= 60˚C

P T S I V X1 0.04 28.9 0.4225 121.42 0.0010041 02 2 29,164 0,4225 122,30 0,00101979 01’ 6 158 1.931 670.5 0.001007 02’ 140 160.62 1.931 686.29 0.00109395 03 140 336 3.623 1570.8 0.001611 04 140 336 5.372 2638 0.01149 15 140 540 6.529 3430 0.2431 15’ 30 300 6.530 2988 0.08119 15’’ 30 540 7.345 3547 0.1227 0.96 0.04 28.9 7.66 2310.7 31.92 0.9P5 ¿= (0.18…0.26)P5

Se ia valoarea corespunzatoare lui S imediat superioare lui S5.Transformarea 6.1 este izobara si izoterma.Intotdeauna in domeniul Vaporilor Saturati se utilizeaza relatia 1

1=[ I=I '+x ∙ ( I ' '−I ' )V=V '+x ∙ (V ' '−V ' )S=S'+x ∙(S ' '−S ') ]

Pentru a preveni eroarea turbinelor in punctul 6 se impune un titlul de 0,88…0,9Astfel:Valoarea lui x ales: x = 0.9I 6= 121.42+x∙(2554-121.42) = 2310.742V 6= 0.0010041+x∙(34.81-0.0010041) = 31.32910041S6= 0.4225+x∙(8.473-0.4225) = 7.66795

-Observatie: Punctele pe curbele limita cu x = 0 si x = 1 sunt tot in domeniul vaporilor saturati:

I 1= 121.42V 1= 0.0010041S1= 0.4225

-Observatie: In punctul 2 se adopta o presiune de 2 bari la iesirea din pompa de condesatoare pentru a se compresa rezistenta hidraulica introdusa de preincalzitoarele de joasa presiune.

S1=S2

I =I ¿+(I ¿−I ¿)∙A

A = (S2-S¿)/(S¿−S¿)

I 2= 84+(167,6-84)∙0.4225−0,29640,5716−0,2964

I 2= 122,30

V 2=V ¿+(V ¿−V ¿)∙ A2

V 2= 0,0010017+(0,0010078-0,0010017)*A2

V 2= 0,001019795

T 2=T ¿+(T ¿−T ¿)∙ A2

T 2= 20+(40−¿20)∙ A2

T 2= 29,164

-Observatie:1’in int. de gaze se adopta o presiune de 4…8 bari. -Observatie:Transformarea 2,3,4 si 5 este izobara.

I 2'=I ¿+(I ¿−I ¿)∙ A2 '

A2 '= (S1 '−S¿)/(S¿−S¿)

A2 '= 0.031088083

V 2'=V ¿+(V ¿−V ¿)∙ A2 '

T 2'=T ¿+(T ¿−T ¿)∙ A2 '

I 2'=I ¿+(I ¿−I ¿) ∙ A2 '

V 2 '= 0.00109395

T 2'= 160.62

I 2'= 686.29

3.1. Calculul schemei de preincalzire generative a apei de alimentare.

Se alege temperatura optima a apei de alimentare in intervalul 2/3 pana la 3/4 din temperature de saturatie din cazan T 3

T 3= 336∙2/3 = 224

336∙3/4 = 252

T a1= 240 Se determina entalpia apei de alimentare cu relatia:

I a1= CP∙ Ta1= 4.186∙240 = 1004.64 Kj/Kg

Fiecare preincalzitor asigura o crestere a temperaturii apei de alimentare de 35-45°C Nr de preincalzire de inalta presiune este dat de relatia:

N pip= (T a1−T 2')/45 = (240-160.62)/45 = 1.764 = 2

Numarul de preincalzire de joasa presiune:

N pjp= (T 1'- T 2)∙45 = (158-29,164)/45 = 2.86 = 3

Cresterea de entalpie pentru preincalzitoarele de inalta presiune se determina cu relatia:

Δi pip= (ia1−i2 ')/N pip= (1004.64-686.29)/2 = 159.175 Kj/Kb

Cresterea de entalpie pentru preincalzitoarele de joasa presiune

Δi pip= (i1 '-i2)/N pjp= (670.5-122,30)/3 = 182.733Kj/Kb

Determinarea entalpiilpr IaI

I a2= ia1−¿ i pip= 1004.64-159.175 = 908.825 Kj/Kg

I a4= i2+ ∆ ipjp= 122,30+182.733 = 305.033 Kj/Kg

I a3= I a4+ ∆ ipjp= 487.766 Kj/Kg

Determinarea entalpiilor ICI,se utilizeaza relatia:

IC 1 = Ia2 +21 = 908.825 +21 = 929.825

IC 2 = I 2' +21 = 707.29

IC 3 = I a4+21 = 326.033

IC 4 = i2 +21 = 143.30

Alegerea presiunilor la prize:

Presiunile la prize se citesc din tabelul de vapori saturati in functie de coloana I’ in functie de entalpie la saturatie calculate cu relatia :

I si=I ai+CP∙Δt CP∙Δx = 29.30

I s1=I a1 +CP∙Δt = 1033.4 Kj/Kg

I s2=I a2+CP∙Δt=938.125

I s3 - nu se calculeaza deoarece se cunoaste déjà presiunea in degazor PP3=6bari

I s4=I a3+CP∙Δt=517.066

I s5=I a4+CP∙Δt=334.333

Pp1=35 barriPp2=25 barriPp4=2.5 barri Pp5=0.5 barri

IP1= 3024

IP2= 2955

IP3= 2759

IP4= 2745

IP5= 2663

Fractiunile de debit a1. . .. ..a5 rezultã din bilantul pe fiecare preâncãlzitor.

a i=Δ piΔab

unde: Δ pi - debitul preluat de la priza i

Δ ab -debitul de aburi la intrarea în turbinã

I (Ia1−Ia2 )=a1 IP1−ai⋅IC 1

I (Ia1−Ia2 )=a1( IP1−IC1 )

a1=Ia1−Ia2

IP1−Ic1=1004 ,64−837 ,57

2918−858 ,57=167 ,07

2059 ,43=0 ,0811

a1=0 ,0811

I (Ia 2−I 2' )=a2( I P2−IC 2 )+a1( IC 1−IC 2 )

a2=IP2−IC 2

Ia2−I 2'

+a1( IC 1−IC 2 )

a2=IP2−IC 2

Ia2−I 2'

+a1( IC 1−IC 2 )=837 ,57−689 ,52=a2 (2844−710 ,52 )+0 ,0811(858 ,57−710 ,52 )⇒

⇒148 ,05=a2(2133 ,48 )+12,006⇒a2(2133 , 48)=148 ,05−12 ,006⇒

⇒a2=148 ,05−12 ,0062133 ,48

=136 ,0442133 ,48

=0 ,0637

a2=0 ,637

(1+aad)( I 1' −Ia 3 )=a3 ( IP3−Ia3 )+(a1+a2)⋅( IC 2−Ia3 )

aad=0 ,02

(1+0 ,02)⋅(670 ,5−487 ,769 )=a3⋅(2759−487 ,769)+(0 ,0811+0 ,637 )⋅(710 ,52−487 ,769 )⇒

⇒186 ,385=a3⋅(2271 ,231 )+0 ,7181⋅(222 ,781)⇒

⇒a3=(2271 ,231 )=346 ,342⇒

⇒a3=346 ,3422271 ,231

=0 ,152⇒

a3=0 ,152

I=a1+a2+a3+AA=1−a1−a2−a3

A=1−0 ,0811−0 ,637−0 ,152

A=0 ,1299

a4=0 ,1299⋅( 487 ,769−305 ,038)2745−326 ,038

=23 ,7362418 ,962

=0 ,0098

a4=0 ,009

A( Ia4−I 2 )=a5( IP5−IC 4 )+a4 (IC 3−IC 4 )

0 ,1299⋅(305 ,038−122 ,305)=a5⋅(2665−143 ,305 )+0 ,009⋅(326 ,038−143 ,305 )⇒

⇒23 ,737=a5 (2521 ,695)+1 ,644

⇒a5⋅(2521 ,695)=23 ,737−1 ,644

⇒a5=23 ,737−1 ,6442521 ,695

=0 ,008

a4=0 ,008

η=1−Q cad

Qprim

=1−L−Δab⋅(1−a1 .. .. . .a5 )⋅( I 6−I 1)

Δab⋅[( I5−I 2 )+( I 5''−I 5

' ) ]

Δ ab=500 t /h

1−a1−a2−a3−a4−a5=1−0 ,0811−0 ,637−0 ,152−0 ,009−0 ,008⇒⇒1−a1−a2−a3−a4−a5=0 ,1129

η=1−500⋅(0 ,1129 )⋅(2310 ,72−121 ,42)500⋅[(3396−122 ,305 )+(3527−3063) ]

=1−247 ,1713273 ,695+464

=247 ,1713737 ,695

=1−0 ,066

η=0 ,934

3.2. Bilantul pe condensator

T ej=60∘CΔ ej=5kg /sQab+Qej+Q pjp=QAR

Qab−cãdura cedatã de aburul provenit din turbinã

Qej−cãldura cedatã de condensator provenit de la ejectorul condensator

Qpjp− cãldura cedatã de condensatorul provenit de la preâncãlzitoarele de joasã presiune

Qab=Δab3,6

(1−a1−a2−a3−a4−a5 )⋅( I 6−I1 )

Qej=Δab3,6

(a4+a5 )⋅( IC 4−I 1 )

Qpjp=Δej⋅( I ej−I 1)

I ej=Cp⋅tej=4 ,186⋅60=251 ,16

Qab=5003,6

⋅(0 ,1129)⋅(2310 ,72−121 ,42)=15 ,68⋅2189 ,3⇒

Qab=34328 ,224

Qej=5003,6

⋅(0 ,009+0 ,008)⋅(143 ,305−121 ,42)=5003,6

⋅0 ,017⋅21 ,885⇒

Qej=51,672kW

Qpjp=5⋅(251 ,16−121 ,42 )⇒

QPJP=648 ,7kW

QAR=Qab+Qej+Q pjp=34328 ,224+51 ,672+648 ,7⇒

QAR=35028 ,596kW

3.3. Determinarea pierderilor relative

Qab [ % ]=Qab

QAR

=34328 ,22435028 ,596

=0 ,980

Qpjp [ % ]=Q pjp

QAR

=648 ,735028 ,596

=0 ,018

Qej [% ]=Qej

QAR

=51 ,67235028 ,596

=0 ,0014

Qab=99 %

Qpjp=0 ,018 %

Qej=0 ,0014%

3.4. Determinarea debitului de combustibil

Debitul de combustibil rezultã din relatia randamentului:

ηcz=Qprim

B⋅Hi⇒B=

Qprim

Hi⋅ηcz

Hi=7400kj /kW

Hi=puterea calorificã inferioarã a combustibilului

Qprim=5003,6

⋅[(3396−122 ,305 )+(3527−3063)]

Qprim=138 ,88⋅[(3273 ,695+464 )]=519091 ,0816

B=519091 ,08167400⋅0 ,934

=519091 ,08166911,6

=75 ,104

B=75 ,104kg /s

3.5. Determinarea puterii ventilatoarelor

Lmin=0,5+0 ,241⋅ Hi1000

⇒0,5+0 ,241⋅74001000

⇒

Lmin=18 ,334

3.6. Determinarea volumului minim de gaz

V g∘ =1,375+0 ,226⋅ Hi

1000=1 ,375+0 ,226⋅7400

1000⇒

V g∘ =22 ,9955

3.7.Volumul real de aer

L=Lmin⋅λ⋅(1+0 ,00161⋅x )

unde: x – umiditatea relativã a aerului x=10g/kg

λ -1,2

L=18 ,334⋅1,2⋅(1+0 ,00161⋅10 )L=22 ,355

3.8. Volumul real de gaz

Vg=V g∘ +( λ−1)⋅Lmin⋅(1+0 ,00161⋅x )=22 ,9955+(1,2−1 )⋅18 ,334⋅(1+0 ,00161⋅10)=26 ,721

Vg=26 ,721

3.9. Puterea ventilatorului de aer

Pva=B⋅L⋅g⋅ΔPa

ηn⋅ηv

ΔPa=400mmΔPg=600mm

3.10. Puterea ventilatorului de gaz

Pg= B⋅Vg⋅g⋅ΔPgηn⋅ηv

unde: B – debitul de combustibil

g – acceleratia gravitationalã 10

ΔPg , ΔPa−diferentele de presiune realizate de ventilatoare

Observatie:Transformãm din milimetri în metri

ΔPa=0,4mΔPg=0,6m

ηn− randamentul motorului de antrenare

ηn=0,9

ηv− randamentul ventilatorului

ηv=0 ,72

⇒Pva=75 ,104⋅22 ,355⋅10⋅0,4

0,9⋅0 ,72=6715 ,79968

0 ,648

Pva=10363 ,888

Pg=75 ,104⋅26 ,721⋅10⋅0,60,9⋅0 ,72

=12041 ,1239040 ,648

Pg=18581,981