PARNA POSTROJENJA ZA KOMBINIRANU PROIZVODNJU ELEKTRIČNE I TOPLINSKE ENERGIJE (ENERGANE)

Transcript

1 (Enegane) List: PARNA POSTROJENJA ZA KOMBINIRANU PROIZVODNJU ELEKTRIČNE I TOPLINSKE ENERGIJE (ENERGANE) Na mjestima gdje se istovremeno troši električna i toplinska energija, ekonomičan način opskrbe energijom postiže se s postrojenjima za kombiniranu proizvodnju (suproizvodnju) parna kogeneracijska postrojenja. Takva postrojenja nazivaju se energane, za razliku od elektrana koje proizvode samo električnu energiju, odnosno od toplana koje proizvode samo toplinsku energiju. Parna kogeneracijska postrojenja mogu biti: - s protutlačnom turbinom, - s kondenzacijskom turbinom uz oduzimanje pare. Parno kogeneracijsko postrojenje s protutlačnom turbinom h 6 GP RS T G 6 5 p 2 ' TP KP ' 5 p 2 NP O s Legenda: GP-generator pare, T-turbina (protutlačna), G-generator el. energije, RS-redukcijska stanica, TP-trošila topline, O-otplinjač, NP-napojna pumpa KP-kondenzatna pumpa.

2 (Enegane) List: 2 Stanje pare na izlazu iz pregrijača pare / na ulazu u V.T. turbinu: protočna količina pare, D tlak pare, p Stanje pare na izlazu iz turbine: protočna količina pare, D tlak pare, p2 Stanje napojne vode (kondenzata) na izlazu iz otplinjača / na usisnoj strani napojne pumpe: protočna količina vode, D tlak vode, p =p =p2 entalpija vode, h ' Stanje napojne vode (kondenzata) na tlačnoj strani napojne pumpe: protočna količina vode, D tlak vode, p ' =p =p entalpija vode, h ' Teoretski jedinični rad u turbini: h h 2 [kj/kg]; Stvarni (unutrašnji) jedinični rad u turbini: h h 2 = ( h h 2 )η i,t [kj/kg]; Entalpija pare na izlazu iz turbine: h 2 = h ( h h 2 )η i,t [kj/kg] Snaga proizvedene električne energije: N E = D( h h 2 )η i,t η m η eg [kw]; Toplinska snaga predana trošilima topline: Q T = D(h 2 h ) [kw]; Protočna količina pare kroz turbinu: N D = E = Q T ( h h 2 )η i,t η m η eg h 2 h [kg/s];

3 (Enegane) List: Toplinska snaga predana vodi /pari u generatoru pare: Q GP = D( h h ) Budući je: h ' -h ~ h -h <<h -h 2 h -h ' ~h -h ; Q GP = D( h h ) [kw]; Potrošnja goriva u generatoru pare: B = D( h h ) η gp η p H d [kg/s]; Efikasnost proizvodnje električne energije: η e,e = N E BH d =η t η i,t η m η eg η gp η p Ukupna energetska iskoristivost energane s protutlačnom parnom turbinom: η EN = N E + Q T = D( h h 2 )η i,t η m η eg + D(h 2 h ) BH d BH d gdje je: η t toplinska iskoristivost kružnoga procesa, η i,t - unutrašnja iskoristivost parne turbine, η m mehanička iskoristivost turbogeneratora, η eg električna iskoristivost generatora električne energije, η gp - iskoristivost generatora pare, η p iskoristivost parovoda, H d donja toplinska vrijednost goriva. Prednosti parnoga kogeneracijskog postrojenja s protutlačnom turbinom: - Visoka ukupna energetska iskoristivost (80 do 90 %), - Jednostavnost postrojenja za pogon i održavanje, - Relativno mali troškovi investicije. Nedostaci parnoga kogeneracijskog postrojenja s protutlačnom turbinom: - Proizvodnja električne energije ovisi o potrošnji toplinske energije, - Sustav ne može raditi u otočnom pogonu (neovisno o vanjskoj elektroenergetskoj mreži), odnosno kontinuirani i regulirani pogon moguć je samo u paralelnom režimu rada s vanjskom elektroenergetskom mrežom.

4 (Enegane) List: + Parno kogeneracijsko postrojenje s kondenzacijskom turbinom uz oduzimanje pare h GP 0 RS VT TP NT G ' p p 2 p k 2 ' ' 9' NP 8 O 6 KP 7' 5' KP K 0 9' 5' 8 7' s Legenda: GP-generator pare, VT-visokotlačna turbina, NT-niskotlačna turbina (kondenzacijska), G-generator el. energije, RS-redukcijska stanica, TP-trošila topline, O-otplinjivač, NP-napojna pumpa. KP- kondenzatna pumpa, K-kondenzator Stanje pare na izlazu iz pregrijača pare / na ulazu u V.T. turbinu: protočna količina pare, D tlak pare, p Stanje oduzimane pare na izlazu iz VT turbine / na ulazu u trošila topline: protočna količina oduzimane pare, Dod tlak pare, p2

5 (Enegane) List: 5 ' Stanje pare na izlazu iz NT turbine / na ulazu u kondenzator: protočna količina pare, D k =D-Dod tlak pare, p' ' Stanje glavnoga kondenzata na izlazu iz kondenzatora: protočna količina glavnoga kondenzata, D k =D-Dod tlak glavnoga kondenzata, pk entalpija glavnoga kondenzata, h 5' Stanje glavnoga kondenzata na tlačnoj strani kondenzatne pumpe / na ulazu u otplinjivač: protočna količina glavnoga kondenzata, D k =D-Dod tlak glavnoga kondenzata, p5' = p2 entalpija glavnoga kondenzata, h 5' 6 Stanje povratnoga kondenzata od trošila topline: protočna količina povratnoga kondenzata od trošila topline, D tlak povratnoga kondenzata od trošila topline, p2 entalpija povratnoga kondenzata od trošila topline, h6 ~ h 7' od 8 Stanje napojne vode (kondenzata) na izlazu iz otplinjača / na usisnoj strani napojne pumpe: protočna količina napojne vode, D tlak napojne vode, p 8 = p 7' = p5' entalpija napojne vode, h 8 9' Stanje napojne vode (kondenzata) na tlačnoj strani napojne pumpe: protočna količina napojne vode, D tlak napojne vode, p9' entalpija napojne vode, h 9'

6 (Enegane) List: 6 Teoretski jedinični rad u turbini: (h h 2 ) + ( α)(h 2 h 2 ) [kj/kg]; gdje je: α = D od D Stvarni (unutrašnji) jedinični rad u turbini: (h h 2 )η i,vt + ( α)( h 2 h )η i,nt [kj/kg]; gdje je: h 2 = h (h h 2 )η i,vt (entalpija pare na izlazu iz VT dijela turbine η i,vt - unutrašnja iskoristivost VT dijela turbine η i,nt - unutrašnja iskoristivost NT dijela turbine Entalpija pare na izlazu iz turbine: h = h 2 ( h 2 h )η i,nt [kj/kg] Snaga proizvedene električne energije: N E = [D( h h 2 )η i,vt + (D D od )( h 2 h )η i,nt ]η m η eg [kw]; Toplinska snaga predana trošilima topline: Q T = D od (h 2 h 6 ) [kw]; Toplinska snaga predana vodi /pari u generatoru pare: Q GP = D( h h 9 ) Budući je: h 9' -h <<h -h ' h -h 9' ~ h -h ; Q GP = D( h h ) [kw]; Potrošnja goriva u generatoru pare: B = D( h h ) η gp η p H d [kg/s]; Ukupna energetska iskoristivost energane s kondenzacijskom parnom turbinom uz oduzimanje pare): η EN = N E + Q T BH d η EN = D( h h 2 )η i,vt + (D D od )( h 2 h )η i,nt η m η eg + D od (h 2 h 6 ) BH d

7 (Enegane) List: 7 Prednosti parnoga kogeneracijskog postrojenja s kondenzacijskom turbinom uz oduzimanje pare. - Mogućnost regulirane proizvodnje električne i toplinske energije neovisno jedne od druge, - Sustav može raditi u otočnome pogonu, odnosno odvojeno od vanjske elektroenergetske mreže, - Povećana pouzdanost proizvodnje energije. Nedostaci parnoga kogeneracijskog postrojenja s kondenzacijskom turbinom uz oduzimanje pare. - Povećana složenost postrojenja u odnosu na sustav s protutlačnom turbinom, - Veći troškovi investicija u odnosu na sustav s protutlačnom turbinom, - Smanjena energetska iskoristivost u odnosu na sustav s protutlačnom turbinom, ovisno o količini pare koja ulazi u kondenzator.