Расчет горения топлива природного газа. Физико-химические свойства природных газов


Введение

Координаты: 54°05′11″ с. ш. 38°14′15″ в. д.  /  54.086389° с. ш. 38.2375° в. д. (G) (O) 54.086389 , 38.2375 Новомосковская ГРЭС - российское предприятие энергетики, расположенное в городе Новомосковск (Тульская область), входящее в состав ОАО «Квадра». Новомосковская ГРЭС введена в эксплуатацию в 1934 году. Стратегическим монопотребителем производимой электроэнергии является химический комбинат НАК «Азот».

По состоянию на 2009 год, имеет установленную электрическую мощность - 261 МВт, установленную тепловую мощность - 866 Гкал/ч.


1. История

Строительство электростанции связано с планами строительства в окрестностях нынешнего Новомосковска крупного химического комбината по производству азотных удобрений НПО «Азот». Предполагалось также открытие новых шахт, строи­тельство керамического и других заводов. Для обеспечения их электроэнергией необходима была мощ­ная электрическая станция - Бобриковская ГРЭС .

В 1930 году после трёхлетних подготовительных работ началось строительство электростанции по плану ГОЭЛРО. В середине апреля 1932 года были закончены основные рабо­ты на Любовской плотине, а первое испытание оборудования под нагрузкой про­изошло 24 августа 1934 года. Пуском первого турбогенератора мощностью 50 МВт руководил директор станции Яков Давыдович Вайнблат. В связи с переименованием города Бобрики в Сталиногорск станция также получила новое имя - Сталиногорская ГРЭС .

Стала выходить многотиражная газета «За 100 тысяч кило­ватт», отражающая текущую работу ГРЭС и дальнейший ход строительства.

23 января 1935 года принял на себя нагрузку второй турбоге­нератор и мощность электростанции достигла 100 МВт. К 1941 году станция достигла проектной мощности 350 МВт и стала самой мощной тепловой станцией в Европе.

В годы Великой Отечественной войны оборудование станции было эвакуировано на Урал, а сама станция, 21 ноября 1941 года, была взорвана. 25 ноября город Сталиногорск был оккупирован немецкими войсками. Однако успешное контрнаступление советских войск под Москвой вынудило вермахт оставить Сталиногорск, и уже 12 декабря, проведя 17 дней в оккупации, город был освобождён. Приоритеты советского правительства изменились, и стало важным, чтобы Сталиногорская ГРЭС была восстановлена в самые короткие сроки, так как в ней сильно нуждались районы и промышленность Тулы, Москвы и других крупных городов центрального региона.

Большое значение предавалось мотивации персонала. 21 июня 1942 года вышел первый номер многотиражной газеты «Энергетик».

26 октября 1942 года бы­ло отмечено второе рождение Сталиногорской ГРЭС, когда заработал турбогенератор № 6. Для пополнения кадров при станции было создано Ремесленное училище, которое позже преобразовалось в ПТУ. В ноябре 1946 года на станции заработал новый турбоге­нератор мощностью 100 МВт с водородным охлаждением - самый современный на тот момент времени в СССР.

26 ноября 1948 года с вводом в строй второго стотысяч­ного турбогенератора Сталиногорская ГРЭС стала вновь самой крупной тепловой элек­тростанцией СССР.

Послевоенные годы ознаменовались быстрым про­движением в части использования комплексной механизации и автоматизации, продолжались работы по реконструкции ГРЭС и увеличению мощностей. Этого требовало расширение производства на химкомбинате. В начале 1960-х годов Новомосковская ГРЭС была переведена на природный газ.

В 1970-х годах при Новомосковском филиале МХТИ им. Д. И. Менделеева открылись новые специальности «Электроснабжение промышленных предприятий, городов и сельского хозяйства», «Промышленная теплотехника» и др. Первый выпуск 1980 года почти полностью был распределён на ГРЭС.

Последнее десятилетие уходящего века проходило в услови­ях возрастающего морального и физического износа оборудова­ния. Подготовленный в 1986 году проект реконструкции не был осуществлён из-за кризиса, постигшего Россию в 1990-х годах. К 2003 году на станции из 15 котлов оста­лось только 9, из них три - в консервации. Снизилась выработка электрической энергии, сократили часть персонала. В этих условиях на первый план вышла задача выживания - сохранить коллектив станции и удержать ГРЭС в рабочем со­стоянии.

11 декабря 2003 года было учреждено ОАО «Новомосковская ГРЭС» на базе филиала ОАО «Тулэнерго» - «Новомосковская ГРЭС».

31 августа 2007 года Совет директоров РАО ЕЭС одобрил реорганизацию ОАО «Квадра» путём присоединения к нему ОАО «Новомосковская ГРЭС» с целью повышения управляемости, прозрачности и инвестиционной привлекательности компании Квадра. 30 июня 2008 года реорганизация была завершена.

27 февраля 2008 года Квадра приступила к строительству на Новомосковской ГРЭС парогазовой установки мощностью 240 МВт, в результате чего установленная мощность станции увеличится почти в 2 раза до 501 МВт, а отпуск электроэнергии возрастёт более чем в 4 раза. Проект предусматривает строительство ПГУ с двумя газотурбинными установками LMS100 производства General Electric. Стоимость проекта оценивается в 7,7 млрд руб. Срок реализации - 2008-2010 годы.

В 2010 году было принято решение об изменении мощности строящегося парогазового блока на 190 МВт. По состоянию на 2010 год, к установке принята схема моноблока с использованием газовой турбины General Electric мощностью 126 МВт, котла утилизатора производства ОАО «Атомэнергомаш» и паровой турбины производства Siemens мощностью 62 МВт. Генеральный подрядчик - ЗАО «Энергокаскад», генеральный проектировщик ОАО «Зарубежэнергопроект». Пуск блока намечен на 2011 год.


Примечания

  1. Новомосковская ГРЭС отметила 75-летний юбилей. - www.quadra.ru/_branches/trg/news/1251893083.html ОАО «КВАДРА»
  2. Структура филиала «Тульская региональная генерация». - www.tgk-4.ru/_branches/trg/geninfo/1455/index.html
  3. Новомосковская ГРЭС будет присоединена к ТГК-4 (Тульская область). - www.regnum.ru/news/879562.html
  4. «Новомосковская ГРЭС» присоединена к «ТГК-4». - www.et-serv.ru/?f=n&id=103
  5. Информация о ходе реализации инвестиционной программы компаниями холдинга РАО «ЕЭС России» в январе-феврале 2008 года. - lenta.ru/news2/2008/03/03/raoees/

Литература

  • Седугин В. И. Новомосковская ГРЭС: очерк истории. - Новомосковск, 1993. - 119 с.
скачать
Данный реферат составлен на основе статьи из русской Википедии . Синхронизация выполнена 11.07.11 22:03:55
Похожие рефераты:

Физико-химические свойства природных газов. Расчет газовой смеси.

Газы делятся на природные и искусственные. В настоящее время для газоснабжения используются в основном природ­ные газы. Они имеют сложный многокомпонентный состав. В зависимости от происхождения природные газы подразделяют на три группы:

1. Газы, добываемые из чисто газовых месторождений, на 82. ..98 % состоя­щие из метана;

2. Газы газоконденсатных месторождений, содержащие 80.. .95 % метана;

3. Газы нефтяных месторождений (попутные нефтяные газы), содержащие 30...70 % метана и значительное количество тяжелых углеводородов. Газы с содержанием тяжелых углеводородов (от пропана и выше) менее 50 г/м 3 принято называть сухими или «тощими», а с большим содержанием углеводородов - «жирными».

В последнее время часто начали говорить о четвертой группе природных газов – о сланцевом газе и о метане из угольных пластов. Сланцевый газ - природный газ, добываемый из сланца, состоящий преимущественно из метана. Сланцевый газ образуется в результате деградации керогена, который содержится в горючих сланцах; газ находится там в микротрещинах. Масштабное промышленное производство сланцевого газа было начато в США в начале 2000-х на месторождении Barnett Shale. Благодаря резкому росту его добычи, названному в СМИ «газовой революцией», в 2009 году США стали мировым лидером добычи газа, Причём более 40 % приходилось на нетрадиционные источники (метан из угольных пластов и сланцевый газ). Метан угольных пластов содержится в угленосных отложениях. Является причиной взрывов в угольных шахтах. Метан угольных пластов - экологически более чистое, чем уголь, и эффективное топливо.

Природные газы без цвета, без запаха и в нормальном состоянии они бывают в разных агрегатных состояниях. Метан, этан и этилен-газообразные, пропан, бутан, бутилен және пропилен - в виде паров жидкости, а под высоким давлениях - жидкие вещества. Тяжелые углеводороды, начиная с изопентана в нормальном состоянии - жидкости, они входят в состав бензиновой фракции. Для того, чтобы природные газы в целях безопастности имели запах, к ним специально добавляет специальные вещества – одоранты.

Обычно рассматривают газов в двух условиях:

1. Нормальное условие - Р н =0,1013 МПа (нормальное атмосферное давление), T н =273,16K (0 0 C);

2. Стандартное условие - Р ст =0,1013 МПа (нормальное атмосферное давление), T ст =293,16K (20 0 C – комнатная температура).

Для выполнения гидравлического и теплового расчета газопроводов и рас­чета режимов работы компрессорных станций необходимо знать основные свойства природных газов: плотность, вязкость, газовую постоянную, псевдо­критические значения температуры и давления, теплоемкость, коэффициент теплопроводности, коэффициенты сжимаемости и Джоуля - Томсона.

Молярная масса газа (M ), она есть масса 1 моля газа. Один моль вещества состоит примерно из 6 млрд. трлн. числа любых молекул (равной числу Авогадро: N A =6,02·10 23). Ее размерность [M ]= кг/моль, или [M ]= г/моль. Молярная масса газа находится через его молекулярную массу. Например, молекулярная масса водорода приблизительно равна 2, тогда его молярная масса M ≈2г/моль=2·10 -3 кг/моль. Для кислорода M ≈32г/моль, для азота M ≈28г/моль, для пропана (C 3 H 8) M ≈12·3+1·8=44г/моль, и т.д. Плотность газа есть масса единичного объема:

Относительная плотность газа по воздуху Δ есть отношение плотности газа к плотности воздуха. Для всех состояний газа имеет место выражение:

здесь [M ]= г/моль, 28,96 г/моль – молярная масса воздуха. Для стандартного состояния

здесь ρ- плотность газа в стандартных условиях (плотность воздуха в стандартных условиях 1,205кг/м 3 , для нормальных условии 1,29кг/м 3).

Любой газ в количестве 1 моль в нормальном состоянии занимает объем примерно 22,4·10 -3 м3 , поэтому плотность газа в нормальных условиях

Здесь [M ]= г/моль, но это выражение неверно для стандартного состояния.

Вязкость (динамическая) газа μ , а [μ ]=Па·с. Вязкость газа определяется передачей импульса (из одного слоя в другой) молекулой газа при ее переходе из одного слоя течения в другой. Поэтому вязкость газа сильно зависит от температуры и почти не зависит от давления газа (до 4 МПа). Динамическая μ и кинематическая ν вязкости газа газа связана соотношением:

Удельная теплоемкость газа при постоянном давлении с , а [с ]=Дж/(кг·К). Она равна количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг газа на 1К при постоянном давлении. Давление газа Р показывает силу, действующей по нормали к единице площади стенки сосуда со стороны молекул газа. [Р ]= атм, [Р ]=Па, или [M ]= МПа. 1 МПа= 10 6 Па≈10 Атм. Температура газа определяется по шкале Кельвин и Цельсий, они связаны соотношениями:

Во многих случаях при помощи сжатия газ можно превратить в жидкость. Однако температура газа должна быть ниже критической (Т кр). Если она равна или выше критической температуры, то ни в какой давлений газ не превращается в жидкость. А также, если давление газа равно или выше критического давления (Р кр), то в дальнейшем, ни в какой температуре газ не превращается в жидкость.

К основным видам транспорта газа принадлежат железнодорожный транспорт, морской транспорт и трубопроводный транспорт. Каждый вид транспорта имеет сильную и слабую сторону.

Для расчета газовой смеси необходимо знать уравнению состояния газа. Уравнение состояние газа связывает основные параметры газа, как его количество, объем, давление и температуру. Из школьного и высшего курса физики вам известны уравнения состояния Менделеева-Клапейрона, Ван-дер-Ваальса, а для газопроводов удобно уравнение состояние газа, записанное через сжимаемости газа:

где R- постоянная газа, определенная для конкретного газа, или газовой смеси. Она находится через универсальную газовую постоянную (8,314Дж/(моль·К)):

единицы измерения в выражении (8): [m ]= кг, [M ]= кг/моль, ([Р ]= Па). z в выражении (128) называется сжимаемостью газа (коэффициент сжимаемости) для конкретного газа, или газовой смеси. Коэффициент сжимаемости зависит от состоянии газа. Он обычно определяется по специальным номограммам в зависимости от приведенных температур и давлений, либо в аналитическом виде по формуле, рекомендованной отраслевыми нормами про­ектирования . Величины называются приведенными параметрами газа:

. (129)

Коэффициент сжимаемости учитывает отклонение свойства природного газа от законов идеального газа. Есть 2 формулы, рекомендованной отраслевыми нормами про­ектирования для коэффициента сжимаемости. Но обе они приближенные и дают почти одинаковые результаты при реальных параметрах магистрального газопровода. Первая из формул:



А другая формула такая:

. (131)

В этих формулах для магистрального газопровода берутся средние значения давлении и температуры:

. (132)

Для расчета удобна первая формула.

Обычно количество газовой смеси (или газа) передает через его объем. Но объем зависит от реального состояния газа, то есть, если для заданного состояния известно рабочий объем газа V , то в других состояниях соответствующие объемы газа будут другими. Для ясности объемы берутся для нормального и для стандартного условия. В технических расчетах, а в расчетах по хранению и транспортировке газа, а также в коммерческих расчетах объем газа приводится к стандартному условию.

Формула приведения рабочего объема газа к нормальному условию (нормальный объем) такая:

. (133)

Формула приведения рабочего объема газа к стандартному условию (коммерческий объем):

. (134)

здесь [Р ]= МПа.

Необходимые физико-химические свойства газовой смеси включают следующих параметров: молярная масса M , псевдокритическая температура Т кр, псевдокритическое давление Р кр, псевдокритический объем V кр, удельная теплоемкость газа при постоянном давлении, динамическая вязкость и коэффициент теплопроводности λ . Их определяют через свойств каждых компонентов смеси.

Состав газовой смеси характеризуется массовыми, или объемными, или молярными долями каждого компонента. Объемные доли каждого компонента смеси равны соответствующим молярным долям и с ними проще вести расчет. Пусть объемные доли каждого компонента смеси у 1 , у 2 , у 3 , и т.д. Тогда для всей газовой смеси всегда справедлива следующая формула:

Остальные параметры смеси в различных источниках определяются по разному. Самый простой способ - способ определения по правилу аддитивности (пропорционального сложения). Этот способ просто в использовании, но не очень точный. Он используется при ориентировочных расчетах и дает очень неплохой результат, когда доля метана в составе смеси не менее 96% (особенно при расчете вязкости). И так.