820 likes | 1.08k Vues
Energiaátalakítás. Az energiaátalakítás korlátai. Mennyiségi korlát: I. főtétel Minőségi korlát: II. főtétel Technikai-technológiai lehetőségek Gazdaságosság Környezetvédelem Társadalmi elfogadottság. Lehetőségek. Fontosabb energiaátalakítások. A tipikus (erőművi) energiaátalakítási lánc
E N D
Az energiaátalakítás korlátai • Mennyiségi korlát: I. főtétel • Minőségi korlát: II. főtétel • Technikai-technológiai lehetőségek • Gazdaságosság • Környezetvédelem • Társadalmi elfogadottság
Fontosabb energiaátalakítások A tipikus (erőművi) energiaátalakítási lánc • Hőfejlesztés → hőforrások, atomreaktor • Mechanikai munka → erőgépek • Villamos munka → áramforrások kémiai villamos hő mechanikai nukleáris
Az energiaátalakítás jellemzése Mennyiségi értékelés (I. főtétel): hatásfok Energiafolyam- (Sankey-) diagram Ebe Mérleg Ebe=Ehaszn.+Eveszt. Eveszt.=(1-η)Ebe Eveszt. Hatásfok Ehaszn. Közvetlen energiaátalakítás (energiatermelés)
Energiaátalakítás segédenergiával Ebe Esegéd Eveszt. Egyszerűsített hatásfok: Ehaszn. Bruttó hatásfok:
Energiaátalakítás önfogyasztással Ebe Esegéd Eveszt. Eönf. Eh,brutto Eh,netto
Energiaátalakítás önfogyasztással Ebe Egyszerűsített hatásfok: Esegéd Bruttó hatásfok: Eveszt. Eönf. Eh,brutto Tényleges bruttó hatásfok: Nettó hatásfok: Eh,nettó= Eh,brutto- Eönf.
Önfogyasztási hatásfok Relatív önfogyasztás (önfogyasztási tényező) Önfogyasztási hatásfok
Többszörös energiaátalakítás Sorbakapcsolt elemek rendszere Ebe RENDSZER E2,haszn. 1 E1,haszn. 2 E1,veszt. E2,veszt.
Többszörös energiaátalakítás Kombinált ciklus Ebe RENDSZER E2,haszn. 1 E1,veszt. 2 E1,haszn. E2,veszt.
Többszörös energiaátalakítás Párhuzamosan kapcsolt rendszerek RENDSZER Ebe E1,be E2,be E2,veszt. E1,veszt. 1 2 E1,haszn. E2,haszn. Ehaszn.
Több hasznos energiafajta Részhatásfok „A” termék: Ebe „B” termék: Ehaszn.,A Eredő (bruttó) hatásfok: Ehaszn.,B Eveszt. Termékarány: Kapcsolt energiaátalakítás (energiatermelés)
Fogalmak az „energiatermelésben” • Közvetlen energiatermelés (egy termék, egy technológia) • hő → fűtőmű • villamos energia → erőmű • Kapcsolt energiatermelés (két termék, egy technológia) • fűtőerőmű • Kombinált ciklusú kapcsolt energiatermelés (két termék, két/több technológia) • villamos energia → kombinált ciklusú erőmű • vill. en. & hő → kombinált ciklusú fűtőerőmű
Fogalmak az „energiatermelésben” • Koncentrált energiaátalakítás • nagy erőművek (döntően villamos energia) • fogyasztóktól távolabb → szállítás • az energiarendszer alappillérei • Decentralizált • kis-közepes erőművek (döntően villamos energia) • fogyasztóktól távolabb → szállítás • legtöbbször megújuló energiabázison
Fogalmak az „energiatermelésben” • Fogyasztóközeli (beágyazott) • kis-közepes teljesítmény • szinte kizárólag kapcsolt fűtőerőmű • a fogyasztó közvetlen szomszédságában → szennyezés (→ olcsó szállítás) • „tiszta” üzemanyag • a két termék miatt a szabályozás problémás lehet
Technológiai jelölések Hőforrások gőzkazán túlhevítővel, széntüzeléssel, levegő- és tápvízelőmelegítő résszel gőzkazán nyomottvizes atomreaktor gőzkazán túlhevítővel gőzkazán túlhevítővel és újrahevítővel atomerőművi gőzfejlesztő
Technológiai jelölések Hőforrások Expanziós és kompressziós gépek gőzturbina gázturbina égőkamra gőzturbina szabályozott elvétellel póttüzelés gázciklusban gőzturbina szabályozatlan elvétellel
Technológiai jelölések Expanziós és kompressziós gépek gőzkompresszor gázturbina gázkompresszor szivattyú ventilátor
Technológiai jelölések Hőcserélők gáztalanítós táptartály hőcserélő általában felületi tápvízelőmelegítő keverő kondenzátor felületi gőzkondenzátor
Közvetlen energiaátalakítás Fűtőművek, gőzerőművek és gázturbinás erőművek
Közvetlen energiaátalakítás Lehetőségek • fűtőmű; • kondenzációs gőz munkaközegű erőművek; • gáz munkaközegű erőművek.
Fűtőművek Alaptípusok • forróvizes fűtőmű, • nagyvízterű (láng-/füstcsöves, 15..20 MW), • természetes cirkulációjú, • kényszercirkulációjú • kisvízterű (vízcsöves, 20 MW felett). • ipari kazántelep, • nukleáris fűtőmű.
Fűtőművek Üzemi korlátok • változó hőigény (25..110%); • harmatpont elkerülése (olaj-, széntüzelés); • részterhelésen jobb hatásfok; • minimális belépő vízhőmérséklet; • minimális tömegáram.
Fűtőművek - Forróvízkazán Kisteljesítményű (gáztüzelésű) forróvízkazán FK KSZ
Fűtőművek - Forróvízkazán Nagyobb teljesítmény (olaj/gáz tüzelés) FK RSZ KSZ
Fűtőművek Gáztüzelésű forróvízkazánnal Q H előremenő FK1 FK2 visszatérő KSZ PK PG PSZ
Fűtőművek Vegyes tüzelésű forróvízkazánnal Q H előremenő RS RS KSZ visszatérő RVT NYT PK
Fűtőművek – Ipari kazántelep Változó nagyságú technológiai gőzigények GF1 H Q KL GF2 csatornába R1 R2 KL pótvíz GK1 GK2 KT PK KG CSSZ NYSZ GTT TSZ
Fűtőművek Forróvizes hőkiadás gőzkazánból H Q keverő hőcserélő GK pótvíz TSZ KSZ
Fűtőművek Forróvizes hőkiadás gőzkazánból H Q R GTT fűtés FH1 pótvíz GK CSSZ KSZ TSZ hmv FH2 KSZ
Fűtőművek – Nukleáris fűtőmű H2 Q H reaktor közbenső kör fűtési kör
Q H HF Fűtőművek - Energetika
Fűtőművek - Energetika Hőforrás fajlagos hőfelhasználása: Fűtőmű fajlagos hőfelhasználása: Fajlagos villamos energia felhasználás:
Erőművek Lehetőségek • hagyományos (fosszilis) tüzelőanyagú kondenzációs gőzerőművek; • kondenzációs atomerőművek; • gáz munkaközegű atomerőművek; • nyílt ciklusú gázturbinás erőművek.
Kondenzációs gőzerőmű Villamos erőmű (egy termék: villamos energia)
Kondenzációs gőzerőmű Villamos erőmű (atomerőmű)
Gőzerőmű hatásfoka Hőforrás alrendszer: Turbina alrendszer:
Gőzerőmű hatásfoka Villamos alrendszer: Önfogyasztás:
Gőzerőmű hatásfoka Áramló közegek továbbítása (H+T+K): Eredő hatásfok:
Hatásfok terhelésfüggése Fajlagos hőfogyasztás
Gőzerőművi technológia Gőznyomás szerint (pkrit=220,6 bar) • szubkritikus (pgőz<pkrit), • szuperkritikus (pgőz>pkrit), • ultra-szuperkritikus (pgőz>>pkrit). Gőz túlhevítés szerint • telített gőzös, • túlhevített gőzös, • egyszeres újrahevítésű, • többszörös újrahevítésű.
. Q H,v P . H1 H2 T2 T1 V KE Q tüa . Q be P T,t L I P ε K1 . Q el PV P Q K2 . Q F Technológia
Atomerőművek - Üzemanyagciklus természetes urán U3O8 term. bánya urán konverzió UF6-tá term. urán dúsítóüzem fémoxiddá átalakítás vagy kerámiává hulladék elemek üzemanyag U és kiégett Pu üzemanyag elemek REAKTOR hulladék újrafeldolgozó üzem Pu gyorsreaktorokba hulladék
Atomerőművek - Üzemanyagciklus Bányászat érc oldása H2SO4-ben U3O8 kicsapatás → sárga por
Atomerőművek - Üzemanyagciklus Konverzió • UF6 előállítása (csak egyféle F izotóp van) • mérgező és korrozív (Al2O3-t, Ni-t és • PTFE-t nem támadja) • 235UF6: 349 g/mol • 238UF6: 352 g/mol • tömeg szerinti szétválasztás
Atomerőművek - Üzemanyagciklus Dúsítás – Gázdiffúziós eljárás ember A diffúziós sebesség tömegfüggő.