Producerea energiei electrice și termice

Expresia randamentului termic pentru un ciclu termodinamic este:

ms

mi

T T

T

Q

=1- Q = 1-

1

h 2 (2.4.1)

unde Q1, Q2 reprezinta caldura primita la sursa calda, respectiv cedata la sursa rece a ciclului, iar

Tmi, Tms reprezinta temperatura medie inferioara, respectiv temperatura medie superioara a ciclului.

Deci, pentru a imbunataNi randamentul termic, si implicit randamentul global de utilizare a

energiei primare, sunt necesare masuri in sensul cresterii lui Q1, respectiv micsorarii lui Q2. In

Tabelul 3.2 sunt prezentate in acest sens principalele metode posibile.

Tabelul 2.4.1 Principalele metode posibile de crestere a randamentului termic

Metode care acNioneaza asupra

sursei de caldura

- cresterea presiunii iniNiale

- cresterea temperaturii iniNiale

- introducerea supraincalzirii intermediare

Metode care acNioneaza asupra

sursei reci

- scaderea temperaturii (presiunii) de condensaNie

- preincalzirea regenerativa a apei de alimentare

- cogenerarea

Parametri iniNiali ai ciclului corespund punctului de iesire din generatorul de abur (intrare in

turbina cu abur).

2.4.1 Cresterea presiunii iniNiale

Cresterea presiunii iniNiale a ciclului (la temperatura iniNiala constanta) duce la cresterea

temperaturii de vaporizare a aburului, in generatorul de abur, iar curba reprezentativa in diagrama

TS devine 1'2'34'5' (vezi Figura 2.4.1) faNa de curba 12345 a unui ciclu de referinNa cu presiune

mai coborata.

Adiabata destinderii este deplasata spre stanga, iar pentru aceeasi temperatura de

condensare, umiditatea finala a aburului la iesirea din turbina este marita (umiditatea = 1 - titlul

aburului; titlul scade, umiditatea creste).

Prin marirea presiunii se ridica temperatura medie a sursei calde (Tms -) si ca urmare,

randamentul ciclului termic se mareste (vezi relaNia 2.4.1) (Tmi = constant).

Cresterea de randament este din ce in ce mai mica la cresterea presiunii.

Umiditatea finala a aburului trebuie menNinuta sub 15 % (titlu > 0,85; umiditatea <0,15),

deoarece in caz contrar apare o eroziune accelerata a ultimului rand de palete al turbinei. Aceasta

condiNie tehnica limiteaza posibilitatea de marire unilaterala a presiunii.

Prin cresterea presiunii se mareste consumul de putere pentru pompa de alimentare si astfel

se reduce efectul total util. De asemenea, se scumpeste pompa de alimentare si conductele de

alimentare cu apa (pe parte de apa volumul specific variaza nesemnificativ cu presiunea, deoarece

apa in forma lichida este un fluid aproape incompresibil si prin urmare diametrul interior al

conductei este practic constant, dar grosimea conductei creste). Totusi, pentru conductele principale

de abur (legatura cazan - turbina), la cresterea presiunii, volumul specific scade, astfel diametrul

conductelor scade si odata cu acesta scade atat greutatea cat si preNul acestora.

Aceasta metoda de crestere a randamentului este grevata insa de o serie de restricNii de ordin

tehnologic:

o Principala restricNie in calea cresterii presiunii iniNiale este data de rezistenNa mecanica a

2 PEET - Curs 4

componentelor circuitului termic (indeosebi a celor aparNinand generatorului de abur). In

cazul utilizarii unor oNeluri feritice obisnuite, limitele maxime sunt de 200 bar (respectiv

570 ?C). Introducerea unor oNeluri puternic aliate de tip feritic/martensitic sau austenitic,

permite insa realizarea unor unitaNi energetice cu parametri supracritici. In acest caz

presiunea iniNiala poate trece de 300 bar (iar temperatura iniNiala atinge 600 ?C).

o Cresterea presiunii iniNiale are ca efect o crestere a umiditaNii aburului in zona finala a

turbinei (vezi Figura 2.4.1). PrezenNa in numar mare a picaturilor de apa in aburul ce se

destinde cu mare viteza (>200 m/s) conduce la un fenomen de eroziune pronunNata si de

distrugere a paletelor rotorice din zona finala a turbinei. Cresterea presiunii iniNiale

trebuie acompaniata in mod necesar de o crestere a temperaturii iniNiale. Pentru un ciclu

simplu de tip Hirn, fara supraincalzire intermediara, avand temperatura iniNiala de 570

?C, valoarea presiunii iniNiale este limitata superior la 140 bar.

Cursul prezinta:

-Solutii de crestere a performantelor CCA