Elektra Ne

ELEKTRANE

Osnovi elektroenergetik elektroenergetikee

Sadržaj Elektrane  Elekt Elektro roen ener erge gets tski ki deo deo elekt elektrrana ana  Osnovn Osnovnee karakt arakteris eristik tikee elektr elektrana ana  Termoelektrane  Lokaci Lokacija ja te termo rmoelek elektr trane ane 

Transport goriva  Kot otlo lovs vski ki deo deo  Napo Napojn jnii deo deo  Turbi urbins nski ki deo deo  Kondenz ondenzacio acioni ni deo  Elektr Elektroen oener erge getsk tskii deo  Uticaj na prirodnu sredinu  Termoelektrana ermoelektrana Nikola Tesla Tesla ! "#$"%&' "#$"%&' 

"

ELEKTRANE •

•

•

•

Elektrane su postrojenja u kojima se proizvodi ve(a koli)ina elektri)ne energije* Nji+ov osnovni zadatak je da proizvedu potrebne koli)ine elektri)ne energije u trenutku kada je potro,a) traži* -anas su elektrane redovno deo nekog elektroenergetskog sistema. a veoma retko se javljaju kao izolovana postrojenja u kojima se elektri)na energija proizvodi samo za odre/ene potro,a)e* Elektrane koje pokrivaju potro,nju u gornjem delu dnevnog dijagrama optere(enja optere(enja 0u periodima ve(eg optere(enja1 nazivaju se vršnim elektranama. a one koje imaju zadatak da rade za potro,nju u donjem delu dijagrama osnovnim elektranama 0elektrane osnovnog optere(enja1* 2

ELEKTRANE •

•

Uloga i režim rada pojedine elektrane u elektroenergetskom sistemu zavise. s jedne strane. od sposobnosti elektrane da se prilagodi brzim promenama optere(enja 0najbolje se mogu iskoristiti akumulacione +idroelektrane i elektrane sa gasnim turbinama1 i. s druge strane. od ispunjenja za+teva da se potrebna energija proizvede uz ,to niže tro,kove* U ki,nom periodu godine. velika ve(ina elektrana 0osim oni+ sa velikom akumulacijom1 rade kao osnovne elektrane. a termoelektrane se ,to je mogu(e vi,e koriste kao vr,ne elektrane* 3

ELEKTRANE •

•

•

U su,nom periodu godine uloge se zamenjuju* Kao vr,ne elektrane posebno su pogodne pumpno4akumulacione +idroelektrane 0postrojenja1 jer je kod nji+ prakti)no omogu(eno .  je5tina i mogu(e je brzo pri+v pri+vatanje atanje optere(enja* optere(enja* S obzirom na cenu proizvodnje energije. potrebe za potro,njom treba zadovoljavati prvo upotrebom proto)ni+ +idroelektrana 0ukoliko postoji potreban protok vode1. zatim nuklearni+ elektrana i termoelektrana* 6

ELEKTRANE •

•

•

7rema na)inu proizvodnje. elektrane delimo na konvencionalne i nekonvencionalne* nekonvencionalne* U konvencionalne elektrane ubrajamo8  termoelektrane na )vrsto gorivo 0ugalj. nuklearno gorivo19 termoelek termoelektr trane ane na te)no te)no gorivo gorivo mazut mazut 9  +idroelektrane* U nekonvencionalne elektrane ubrajamo8  termoelektrane na gas 0zemni i bio19  geotermalne elektrane9  solarne elektrane9 elektrane9  eolske elektrane 0vetrenja)e19  elektrane na talase mora itd*

$

Elektroenergetski deo elektrana •

•

•

•

•

Elektroenergetski deo elektrana sastoji se od generatora.

trans5ormatora. razvodnog postrojenja i elektri)ni+ kola* Sin+roni Sin+roni generator dobijenu me+ani)ku energiju od turbine pretvara pretvara u elektri)nu energiju* Elektri)na energija se odvodi do trans5ormatora. gde se podiže napon i energija se isporu)uje u elektroenergetsku mrežu* s m g avn e e r n o a. o a vo e o genera ora. pre o trans5ormatora. trans5ormatora. do mreže. postoje i kola sopstvene potrošnje i  pomoćna elektri)na kola* Kola sopstvene sopstvene potro,nje služe sa napajanje pomo(ni+ elektri)ni+ ure/aja elektrane. u koje se mogu ubrojati8 ure/aji na kotlu 0mlinovi uglja. ventilatori. ventilatori. 5ilteri dimni+ gasova i napojne pumpe1. ure/aji na turbini 0kondenzatne pumpe. pumpe za ulje1. rasveta. dizalice. punjenje akumulatorski+ baterija. upravljanje zapornim organima 0zatvara)ima1 u +idroelektranama* 7omo(na elektri)na kola služe za napajanje upravljanja i : regulacije. te ure/aja za za,titu i signalizaciju*

Osno Osnovn vnee karak araktteris eristi tikke elek elektr tran anaa •

•

•

Osnovne karakteristike elektrana su8 instalisana snaga. maksimalna snaga i raspoloživa snaga* Instalisana Instalisana snaga snag a se de5ini,e kao aritmeti)ki zbir nazna)eni+ snaga generatora 0&;a +idroelektranu se pri tome pretpostavlja da su protok i pad optimalni. a za termoelektranu da na raspolaganju stoji dovoljna koli)ina goriva zadovoljavaju(eg kvaliteta i dovoljna koli)ina vode zadovoljavaju(eg temperature i )isto(e za +la/enje kondenzatora* ?

Osno Osnovn vnee karak araktteris eristi tikke elek elektr tran anaa •

•

•

@azlikuje se maksimalna snaga na priklju)cima generatora generatora i maksimalna snaga na pragu elektrane 0izlazu iz elektrane prema EES1* @aspoloživa snaga elektrane je najve(a snaga koju elektrana može da proizvede u datom trenutku. uvažavaju(i stvarno . * nema ograni)enja zbog proizvodnje proizvodnje reaktivne energije* 7ri odre/ivanju raspoložive snage. kod +idroelektrana treba uzeti u obzir protok i pad. a kod termoelektrana kvalitet goriva. koli)inu i temperaturu vode*

A

Termoelektrane •

•

Termoel ermoelekt ektra rane ne 0TE1 0TE1 su postr postroje ojenja nja u kojima ojima se elektr elektri)n i)naa ener energi gija ja proi proizzvodi odi iz toplo oplotn tnee ener energi gije je sadr sadržžane ane u gori gorivu vu** Bla Blavne vne pode podele le term ermoelek elektr tran anaa na 5osiln silno o goriv rivo su prema ema slede(im slede(im katego kategorijam rijama8 a8  ;rsta rsta proi proizv zvodn odnje je energij energije8 e8 @azlik @azlikuju uju se termo termoelek elektr trane ane koje oda u samo elektri)nu ener i u kondenzacione TE i termoelekt termoelektra rane4to ne4toplane plane 0TE4TO1. 0TE4TO1. koje koje pored pored elektri)ne elektri)ne ener energi gije je odaj odaju u i toplo oplotn tnu u ener energi giju ju pute putem m nosi nosila lacca to topl plot otee 0par 0pare. e. ili ili tople ople vode1. de1. koji oji se koris oristte za te te+n +nol olo, o,kke proc proces esee i grejanje*  ;rsta sta kori, ori,(en (enog og gori gorivva8 raz razlilikkuju uju se TE TE na )vr )vrsto sto 0ug 0ugalj1. alj1. te)n te )no o 0na5 0na5tta i na5t na5tin inii deri derivvati1 ti1 i gaso asovit vito gori gorivvo 0pri 0priro rodn dnii gas1 as1 kao i na kombin mbinac aciiju dva dva ili tri tri goriv riva*  Tip Tip osn osno ovne vne tu turb rbin ine8 e8 raz razlilikkuju uju se TE TE sa sa parn parnim im ili ili gasni asnim m turb tu rbin inam ama. a. odno odnosn sno o kombi ombino novvani ani proc proces es kada ada su prim primenj enjen enaa i parn parnaa i gas gasna na tu turb rbin ina* a* C%

Termoelektrane 

•

•

Vrsta hlađenja: 7roto)no i povratno +la/enje* Kod

proto)nog +la/enja voda za +la/enje kondenzora kondenzora se uzima iz prirodnog izvora 0reke. jezera1. propu,ta kroz kondenzator i vra(a natrag* Kad ne postoji prirodni izvor vode za +la/enje ista voda se propu,ta kroz kondenzator i stalno se +ladi u posebnim +ladnjacima 0naje5ikasniji su . +la/enje* =zbor sistema +la/enja vezan vezan je za osnovnu dilemu prilikom prilikom izbora lokacije TE na ugalj ugalj D blizu reke reke ili blizu rudnika uglja* Termoelektrane se u elektroenergetskom sistemu naj)e,(e koriste kao tzv* osnovne elektrane. koje pokrivaju nepromenljiv deo optere(enja* Sopstvena Sopstvena potro,nja termoelektrana iznosi :4C% nazna)ene snage elektrane* CC

Lokacija termoelektrane •

Na izbor lokacije gradnje termolektrane termolektrane uti)u slede(i glavni 5aktori8  teži,te optere(enja potro,nje 0prvenstveno prostorni raspored trans5ormatorski+ stanica19  cena zemlji,ta9 zemlji,ta9  koli)ina raspoložive vode9  lokacija ugljenokopa. radi ,to manji+ transportni+ tro,kova9  tro,kovi gra/evinski+ radova9  blizina industrije9  mogu(nost pro,irenja kapaciteta9  blizina važni+ potro,a)ki+ centara9  ekologija9  estetika9  vojno4odbrambeni za+tevi*

C"

Šematski prikaz i osnovni delovi termoelektrana •

dimni gasovi gorivo az u

TE (TO)

napojna voda

 pepeo i šljaka

vo ena para

Ulazni 5luidi termoelektrana su8  gorivo9  vazdu+9  napojna voda  dok izlaz )ine8  dimni gasovi9  vodena para9  pepeo i ,ljaka*

Slika C Šematski prikaz ulaznoFizlazni+ 5luida i produkata za TE 0TO1

C2

Šematski prikaz prikaz i osnovni osnovni delovi termoelektrana •

Gelokupna termoenergetska oprema se po pojedinim te+nolo,kim celinama deli na8 

kotlovski, napo n ,

 turbinski .  kondenzacioni .  topliikacioni

!za toplane" i

 elektroenergetski deo# C3

Slika 2 Šematski prikaz proizvodnje električne električne energije u TE Nikola Tesla Tesla ! C4kotao. "4turbina. 24generator. 34trans5ormator. 64kondenzat pumpa. $4pre)i,(avanje kondenzata. :4zagreja) niskog pritiska. ?4napojni rezervoar.A4napojna pumpa. C%4 zagreja) visokog pritiska. CC4mlin za ugalj. C"4zagreja) vazdu+a. C24elektro 5ilter. C34 C6 dimnjak. C64blok komanda. C$4skladi,te

Transport ransport goriva •

•

•

Ugalj koji se kod nas koristi u termoelektranama termoelektranama je obi)no lignit. koji ima relativno malu donju toplotnu mo( 0$4 C% &IFkg1* >avisno od blizine rudnika. ugalj se od rudnika do termolektrane prevozi na pokretnim trakama 0transpo 0transporteri rterima ma D Slika Slika 24"1. 24"1. kamionima. železnicom. obi)no sopstvenom prugom. ili brodovima* Kod železni)kog transporta. da bi se smanjilo vreme istovara. obi)no se koriste specijalni vagoni kod koji+ se u +odu otvara dno* C$

Transport ransport goriva •

•

•

•

U elektranama se ugalj odlaže na skladi,tu odgovaraju(eg kapaciteta kako bi se obezbedio pun rad elektrane u odgovaraju(em periodu 0npr* C6 dana1 u slu)aju problema u dostavi* Ugalj se posle istovara pomo(u transportera dovodi do * desetak sati rada elektrane* ;e(i problemi u dostavi uglja mogu da izazovu prekid rada termoelektrane* Na putu od istovara do kotlovski+ bunkera. vr,i se selekcija i izdvajanje gvozdeni+ predmeta iz uglja. kao i uzimanje uzoraka i merenje proto)ne težine uglja* 7unjenje kotlovski+ bunkera ugljem vr,i se prema radu kotla* Kao pomo(no gorivo je obi)no predvi/en mazut. pa postoji i postrojenje za istovar. kao i rezervoari za skladi,tenje C:

Kotlovski deo •

•

•

•

$otlovsko postrojenje D da bi se obavilo sagorevan sagorevanje. je. gorivo

treba pripremiti. dovesti do temperature temperature paljenja i uz dovo/enje kiseonika izvr,iti njegovo sagorevanje* 7riprema goriva ima za cilj pove(anje povr,ine goriva koja (e do(i u dodir sa vazdu+om. ,ta se obi)no postiže * Jvrsta goriva mogu da sagorevaju na re,etki 0slojno1 0kod kotlova do C%% tF+1 ili u prostoru* Kod sagorevanja na re,etki. rukovanje loži,tem obu+vata tri najvažnije operacije8  dovod goriva na re,etku. odnosno loži,te9  raspodelu goriva po re,etci9 re,etci9  uklanjanje pepela i ,ljak ,lja ke* C?

Kotlovski deo •

7ri sagorevanju u prostoru. )vrsto gorivo se prvo pomo(u mlinova usitni na odre/enu 5ino(u. a zatim dovodi u loži,te pomo(u struje zagrejanog vazdu+a. posredstvom gorionika*

•

•

•

lo,i,tu* Kod ugljeva male toplotne mo(i. )esto se koristi recirkulacija dimni+ gasova. tako ,to se deo dimni+ gasova iz loži,ta vra(a u mlinove* Na taj na)in se vr,i su,enje ugljene pra,ine u mlinovima i postiže potrebna temperatura me,avine za sagorevanje CA

Kotlovski deo •

•

7rednosti i nedostaci sagorevanja goriva u prostoru. u odnosu na sagorevanje na re,etki su8 %rednosti:    

•

mogu se izra/ivati loži,ta veliki+ snaga 0jer nema glomazni+ re,etki19 istovremeno se mogu koristiti goriva razli)iti+ karakteristika9 postiže se visok stepen iskori,(enja loži,ta 0nema propadanja goriva kroz . * vazdu+ se može zagrevati do vi,i+ temperatura 0ne(e se ugroziti re,etka1*

&edostaci:     

velika potro,nja energije za mlevenje uglja i za rad ventilatora koji dovode svež vazdu+9 veliko tro,enje obrtni+ delova mlinova za ugalj9 neop+odna ugradnja 5iltera za dimne gasove radi uklanjanja )estica pepela i nesagoreni+ sastojaka goriva9 teža mogu(nost rada kotla sa manjim optere(enjem 0najmanje 2%46% nazna)ene snage19 opasnost samozapaljenja ugljene pra,ine* "%

Kotlovski deo •

•

•

•

•

Kod kotlova sa sagorevanjem u prostoru. za potpalu i eventualno održavanje održavanje vatre. kao pomo(no gorivo je obi)no predvi/en mazut* Kod te)ni+ i gasoviti+ goriva. priprema je znatno  jednostavnija*  jednostavnija* stvorila me,avina pare te)nog goriva i vazdu+a. koja potom sagoreva* -a bi se ostvarilo potpuno sagorevanje. treba izvr,iti pravilan pravilan izbor gorionika* Kod gasoviti+ gasoviti+ goriva potrebno je stalno me,anje sa vazdu+om* Sagorevanje Sagorevanje se vr,i pomo(u gasni+ gorionika 0plamenika1* "C

Napojni deo •

•

•

;oda koja se koristi za napajanje parni+ kotlova mora se pret+odno pripremiti. pripremiti. jer sirova sirova voda sadrži ,tetne ,tetne primese* @astvorene i nerastvorene ,tetne primese u sirovoj vodi moraju se odstraniti da ne bi do,lo do nji+ovog taloženja taloženja na zidovima parni+ kotlova i u cevima* smanjuje stepen iskori,(enja prani+ kotlova zbog male toplotne provodnosti. provodnosti. a sa druge strane dovodi do pregrevanja kotlovskog materijala. ,to može dovesti do de5ormacije de5ormacije i eksplozije parnog kotla* Sirova voda se priprema me+ani)kim i +emijskim bistrenjem i 5iltriranjem. )ime se dobija tzv* demineralizovana 0demi1 voda* ""

Tur"inski deo •

•

•

•

•

•

•

7ara iz parnog kotla dospeva u pregreja) pare gde se pregreva. a odatle odvodi u parni vod visokog pritiska i dalje u turbinu* Turbine su toplotni motori sa posrednim pretvaranjem toplotne energije u me+ani)ki rad. pri )emu je u parnim turbinama radni medij vodena para. a u gasnim dimni gasovi. odnosno produkti sagorevanja* Osnovni delovi svake turbine su radno kolo i sprovodni aparat* @adno kolo se sastoji od diska. radne lopatice i vratila* 7rema principu rada razlikujemo akcijske. reakcijske i kombinovane turbine* Kod akcijski+ turbina. para. neposredno deluju(i na lopatice. lopatice. izaziva silu akcijskog dejstva. a ona obrtni moment* &e+ani)ki rad nastaje na ra)un smanjenja kineti)ke kineti)ke energije pare* Kod reakcijski+ reakcijski+ turbina. prvo se. produženom produženom ekspanzijom. u sprovodnom aparatu i radnom kolu. potencijalna toplotna energija "2 pare pretvara u kineti)ku*

Tur"inski deo •

•

•

•

>bog ubrzanja mlaza pare. na lopaticama radnog kola nastaje nastaje sila reakcijsk reakcijskog og dejstva* Komponenta reakcijske sile koja koja deluje deluj e tangencijalno na rotor turbine je korisna. a druga. . .  jer negativno negativno deluje na na leži,ta leži,ta turbine i mora mora se nekako nekako poni,titi* poni,titi* 7rema broju stepena. stepena. turbine delimo na  jednostepene  jednostepene i vi,estepene* vi,estepene* 7rema pravcu strujanja mlaza radnog 5luida. turbine se dele na aksijalne i radijalne* "3

Kondenzacioni Kondenzacioni deo •

•

•

Kondezov Kondezovanjem anjem pare pomo(u vode za +la/enje smanjuje se pritisak i temperatura temperatura izlazne pare. )ime se termi)ki i op,ti stepen iskori,(enja parnog postrojenja pove(ava* Kondenzovana voda 0kondenzat1 je zapravo destilovana voda koja se kondenzatnim pumpama vra(a u parni kotao* . bi moralo da priprema celokupnu vodu za napajanje kotla. ,to bi pove(alo tro,kove eksploatacije* Upotrebom parnog kondenzatora prakti)no se dobija jedan zatvoreni zatvoreni sistem cirkulacije. u kojem se nadokna/uje samo dopunska dopunska voda. tj* voda koja koja je iscurila iscurila ili isparila kroz slabije zaptivena mesta. ,to obi)no predstavlja 24C%  vode i pare u kruženju* "6

Kondenzacioni Kondenzacioni deo •

•

•

•

•

Kondenzat Kondenzator or je u osnovi metalni cilindri)ni sud sa velikim brojem mesingani+ cevi u unutra,njosti. kroz koje proti)e ras+ladna voda* Na dnu cilindra se prikuplja kondenzat. koji se vodi pumpama u deareator dea reator** pare koja se kondenzuje* Kondenzator se postavlja neposredno ispod turbine da bi gubici usled isticanja bili ,to manji* >a pravilno 5unkcionisanje termoelektrane potrebne su. dakle. velike koli)ine ras+ladne vode koje se koriste za kondenzovanje pare*