Proizvodnja električne energinjeTEORIJA

REŠITVE STARIH IZPITOV IN USTNIH VPRAŠANJ

PLINSKI KROŽNI PROCES

Pri ekspanziji medija se opravlja zunanje delo Da stroj opravi koristno delo mora biti ekspanzija in kompresija po različnih krivuljah Ekspanzija- dovaja se toplota v sistem kompresija-odvaja se toplota razlika v delu je koristno delo Termični ali toplotni izkoristek η=1-q2q1 O poteh kompresor sesa zrak iz atmosfere in ga tlači v zgorevalno komoro kjer dovajamo gorivo Vroče pline vodimo v plinsko turbino v kateri ekspandirajo od atmosferskega tlakaKrožni proces sestavljen iz dveh adiabat in dveh izabar Termični izkoristek je podn s temperaturami pri adiabatni ekspanziji Večja kot je temperatura večji je izkoristek Za zagon rabimo motor (do 75 energije) Proces je plinski glavni medij je plin ndash zrak Zračni kompresor vsesava na 16 bar potem se segreje za dT=1000K in jo preda turbini

Plinske elektr pomembne pri pokrivanju koničnih obremenitev in ob izpadih drugih elektrarn Prav tako tudi ob pomanjkanju hladilne vode in pri slabšem prenosnem električnem omrežju ko lahko tako plinsko postrojenje postavimo v neposredno bližino večjih porabnikov V Sloveniji imamo taka postrojenja v Brestanici in Trbovljah Glede na pogonske stroje delimo plinske elektrarne na elektrarne s stroji z notranjim izgorevanjem (batni stroji) in elektrarne s plinskimi turbinami

Elektrarne s plinskimi turbinami pa uporabljajo naravni plin katerega prednost je da vsebuje izredno malo žvepla pri izgorevanju pa so majhne emisije ogljikovega dioksida Za pogon plinskih turbin izkoriščamo tlačno in toplotno energijo ki se pojavi pri izgorevanju plina v izgorevalnih komorah Celoten plinski postroj sestavljajo ponavadi 10 do 15 ndash stopenjski kompresor eden ali več gorilnikov ter 2 do 4 ndash stopenjske turbine Kompresor sesa zrak iz okolice in ga komprimira na tlak 10 ndash 14 barov pri tem pa se zrak tudi segreje Za kompresorjem se nahajajo gorilniki v katerih se gorivo meša z zrakom in izgoreva Pri tem se pojavijo dimni plini s temperaturo okoli 1200 degC in vstopajo v plinsko turbino tik ob gorilniku Na turbini espandirajo na tlak okolice pri čemer se ohladijo na temperaturo okoli 500 degC Dobljeno mehansko delo se v veliki meri porabi za zagon kompresorjev ostalo pa za pogon električnega generatorja Vroče dimne pline ki izstopajo iz plinske

turbine lahko uporabimo za proizvodnjo pare v posebnem prenosniku toplote ndash uparjalniku imenovanem utilizator Na ta način izkoristek plinskega postrojenja povečamo za s 25 ndash 35 na celih 50 saj doseže moč parne turbine 13 do frac12 moči plinske turbine (plinsko parno postrojenje) Plinske elektrarne gradimo moči od 500 kW pa do 250 MW

Primerjava plinskega in parnega postroja

Pri plinskem postroju odpade kotlovski del in kemicna priprava vode ni pepela ni potreben kondenzator kolicina hladilne vode manjša izkoristek podoben parnemu postroju boljši v plinsko parnem ciklu kratki zagoni hitra sinhronizacija 5-10 min 10-15 min na polni moci dobro prilagajanje obremenitvi in potrebam EES frekventni zagoni in zaustavitve niso problematicni manj prostora za enako moc (do 50 manj)1048633 majhni investicijski stroški MW (05 do 033 specifične cene parnega postrojenja) enostavnejše pomožne naprave relativno visoka cena goriva - žlahtnost goriva krajša življenjska doba namen za vršne naloge in rezervno kapaciteto v EES1048633 enostavno vzdrževanje in upravljanje

Slabost pa je visoka cena zelo kvalitetnih goriv kot sta zemeljski plin in kurilno olje Na ceno izhodne kWh pa vplivajo tudi izredno nizke letne obratovalne ure (nekaj sto)

Slabost procesa v fazi dovajanja toplote-dimni plini plinske turbine imajo do 500C

Izboljšanje- dvig temperature dovoda toplote- regenerativno gretje delovnih snovi- večstopenska ekspanzija- večosne izvedbe turbin- izohorni dovod toplote- povezovanje plinskega in parnega procesa

RekuperacijaRekuperator je toplotni izmenjevalnik ki je namešcen na izhodu dimnih plinov iz PT Toplota iz izpuha PT se uporablja za predgretje stisnjenega zraka pred vstopom v zgorevalno komoro Odvisno od obratovalnih parametrov lahko takšen rekuperator poveca izkoristek tudi do 10 procentnih tock Negativni vidik vgradnje rekuperatorja je tlacni padec v celotni verigi elementov PT kar povzroci padec moci za 10 do 15 Rekuperatorji so drage rešitve in so smiselni v primeru da gre za pasovno obratovanje naprave inali visoke stroške goriva Tako se rekuperatorji uporabljajo od leta 1960 v primeru pogona kompresorjev zemeljskega plina s PT

Vmesno hlajenje stisnjenega zrakaVmesno hlajenje stisnjenega zraka se uporablja za povecanje moci PT Pri tem je potrebno kompresorski del PT razdeliti v dva dela Stisnjen zrak iz prvega dela kompresorja se hladi predno zrak vstopi drugi del

kompresorja Vmesno hlajenje poveca elektricna obremenitev Vmesno hlajenje se uporablja predvsem na tistih podrocjih PT kjer je dodatna elektricna moc izjemno pomembna Izkoristek se bistveno ne spremeni s tem postopkom Na ta nacin je temperatura zraka na vstopu v zgorevalno komoro nekoliko nižja za kar je potrebno nekoliko vec goriva kot v primeru brez vmesnega hlajenja

Hlajenje zraka na vstopu v kompresorizkoristka in izhodne moci se v opazovani kategoriji obcutno poslabšata s povecanjem zunanje temperature zraka Hlajenje vstopnega zraka pri višjih zunanjih temperaturah zraka lahko poveca izhodno moc PT za 15 do 20 Obstaja vec nacinov za odpravo omenjene hibe PT Hlajenje vstopnega zraka se lahko izvede s pomocjo kompresijskega ali termicnega procesa (absorbcijsko hlajenje) preko izmenjevalca toplote Dodatni izmenjevalec povzroca tlacne izgube kar nekoliko poslabša izhodno moc in izkoristek vendar ucinek hlajenja bistveno izboljša karakteristike PT Kompresorsko hlajenje z elektromotorjem prinese bistvene dodatne izgube Termicno hlajenje lahko v procesu izrabi toploto ki jo nosijo vroci izpušni plini iz PT Rešitve ki se nakazujejo pa niso poceni in povecajo kompleksnost proizvodnje elektricne energije s PT Takšne rešitve niso v praksi v naših krajih jih pa pogosto najdemo v krajih visoko zunanjo temperaturo (arabski svet ekvatorialne deželehellip) Uparjalno hlajenje je bolj uporabna metoda hlajenja vstopnega zraka s stroškovnega vidika Pri tem postopku se vodna megla vpihava neposredno v tok vstopnega zraka Voda se upari in zraku odvzame uparjalno toploto Hlajenje je pri tem omejeno s tocko nasicenja zraka Nasiceni zrak pri 0oC tako vsebuje le 39 g vodne pare na kg zraka pri 25oC pa že 2077 g vodne pare v kg zraka Pokazatelj je relativna vlažnost ki ne more preseci 100 saj ce zrak ohlajamo se odstotek se odstotek relativne vlažnosti povecuje Takšen nacin hlajenja vstopnega zraka lahko predstavlja vir velike porabe vode pa takšne rešitve niso najbolj primerne za države s pomanjkanjem

TLAČNOVODNI REAKTOR (PWR pressurized water reactor)

Tlačnovodni reaktorji so največkrat uporabljani reaktorji Tak tip reaktorja je uporabljen tudi v JE KrškoPri tem reaktorju je hladilna voda (primarni hladilni krog) v reaktorski posodi pod tlakom ki je večji od nasičenega parnega tlaka pri največji obratovalni temperaturi Zato se reaktorsko hladilo ne more uparjati Pri temperaturi vode 302degC v primarnem krogu je voda dovolj podhlajena pri tlaku 157 bar Do uperjenja pride šele v uparjalniku (sekundarni hladilni krog) To je kotel kjer je veliko število tankih cevi Skoznje poganjajo močne primarne črpalke reaktorsko hladilo ki svojo toploto oddaja sekundarnemu hladilu ki kroži okoli cevi uparjalnika Zaradi segrevanja se sekundarno hladilo uparja Para poganja turbino po koncu dela pa se kondenzira v kondenzatorju turbine in se nato vrača v uparjalnik Pri tlačnovodnem reaktorju sta primarni in sekundarni krog ločena kar je ugodno če pride do radioaktivnega onesnaženja hladilne vode Zaradi nevtronskega toka posoda razpoka

Pri tlačnovodnih in vrelnih reaktorjih rabi voda kot hladilo in moderator ki upočasnjuje nevtrone Zato imajo ti reaktorji velik negativni temperaturni koeficient reaktivnosti To pomeni da se zaradi naravnih fizikalnih zakonitosti zmanjša število cepitev uranovih jeder in s tem moč reaktorja sorazmerno z naraščanjem temperature v reaktorski sredici ker se poveča absorpcija nevtronov in zmanjša gostota vode Zaradi te lastnosti vodnih reaktorjev (inherentna varnost) ni možno primerjati jedrskega reaktorja z jedrskim eksplozivom Reaktorji na vodo pri previsoki temperaturi sami od sebe ugasnejo Med normalnim obratovanjem elektrarne pri polni moči so najvišje temperature v gorivu za okoli 900degC pod temperaturo tališča uranovega dioksida ki je okoli 2800degC Preden pride do taljenja sredice se zaradi povišanja

temperature zmanjša število cepitev in s tem moč reaktorja kar prepreči taljenje goriva Varnost jedrske elektrarne je torej toliko večja kolikor več naravnih varovalnih ukrepov je vgrajenih v njeno obratovanje

V primarnem krogu kroži hladilno sredstvo ki ga poganja primarna črpalka skozi reaktor in parogenerator V reaktorju sprejeto toploto hladilno sredstvo v parogeneratorju oddaja sekundarnemu krogu oziroma krožnemu procesu voda-voda Nuklearne elektrarne hlajene in moderirane z navadno vodo pod tlakom imajo 2 do 6 primarnih hladilnih krogov

Kot moderator in hladilno sredstvo je ponavadi uporabljena voda Njene dobre lastnosti sorazpoložljivost nizka cena in dobro zaviranje nevtronov Dobro zaviranje nevtronov pa dopušča gradnjo reaktorjev z majhnim volumnom oz z gosto pakiranimi gorivnimi palicami Gosto pakiranje gorivnih palic pa nam dopušča da se v reaktorju doseže velika gostota proizvedene toplotne moči (reda 100 MVm3) V tem reaktorju ne morem uporabiti naravnega urana kot goriva ker se v njem ne bi mogla doseči kritičnost Zato morajo taki reaktorji imeti obogateno gorivo Slaba stran tega goriva je v njegovi visoki ceni Ima pa reaktor to dobro stran da je potrebno gorivo menjati na vsako leto ali dve kar pa za reaktorje ki uporabljajo naravni uran ni mogoče trditi Po uporabi je gorivo možno predelati in ponovno koristno uporabiti Reaktor uporablja uparjalnik (Steam generator) tako da je reaktorski tokokrog popolnoma ločen od turbinskega

ZAMAŠNA MASA

mD2 zamašna masa D vztrajnostni premer

Če si predstavljamo vrtečo se maso m enakomerno porazdeljeno po obodu kroga s premerom D znaša

vztrajnostni moment takega obroča

NIZKOTLAČNE HE

padci v HE so nizki (5-25 m) medtem ko so inštalirani pretoki visoki (1000-10000 m3s) akumulacija ni mogoca zaradi velikega pretoka pogonski stroji kaplanove in propelerske turbine gradnja v spodnjih tokih rek služijo za pokrivanje osnovne obremenitve najznacilnejši obliki recna in kanalska hidroelektrarna

Kanalske elektrarne- koncentracijo padca dosežemo s jezom ali daljšo derivacijo (kanal ali rov)- praviloma so to pretocne elektrarne- zaradi vztrajnosti vode pocasni zagoni hitre razbremenitve - voda preko paralelnih izpustov težko se

prilagajajo spremembam obremenitve- pri nas HE Zlatolicje in Formin

Recne elektrarne

- koncentracija vode se doseže z zajezitvijo ponavadi jez in elektrarna v isti osi ali v obliki turbinskih stebrov

- prednost uporabe mehanizacije in fazna izgradnja s pomocjo gradbenih jam- pri nas HE Fala stebrskega tipa pa HE DravogradVuzenica Ožbalt in Mariborski otok

jez in strojnica v isti osi stebrski tip

VRSTE PLINSKIH TURBIN

V glavnem locimo dve vrsti plinskih turbin

Plinske turbine izvedenke iz letalskih motorjev (v primerjavi z industrijsko) So tudi za proizvodnjo el energije (kompresorji) so lažje dosegajo boljše izkoristke po specificnem investicijskem strošku (EURkW) so dražje Inštalirana moc dosega do 50 MW zadnji dosežek tehnike pa 100 MW Najvišja tlacna razmerja znašajo tudi 331 kar lahko zahteva tudi zunanji kompresor za gorivo zemeljski plin Neto ISO elektricni izkoristki se pri najsodobnejših napravah bližajo 45 ob SPTE pa preko 80

Industrijske izvedbe plinskih turbin so prvenstveno namenjene proizvodnji elektricne energije inštalirane moci so v širšem razponu med 1 in 330 MW v eni enoti Specificni strošek investicije je nižji primerljivo z letalskimi izvedenkami PT bolj so primerne za neprekinjeno pasovno obratovanje z daljšimi presledki med remonti So manj ucinkovite in veliko težje Njihovo tlacno razmerje znaša do 20 1 in ne zahtevajo kompresorja za gorivo Neto ISO elektricni izkoristek pri najvecjih napravah se približuje 40 Industrijske izvedenke PT se uporabljajo tudi kot pogonski stroji za kompresorje (plinovodi rafinerije) ali kot pogoni ladijskih vijakov Veliko se uporabljajo tudi v SPTE izvedbah (rafinerije papirna kemicna ind)

MODERATOR

Produkti razpada še naprej razpadajo oziroma se cepijo pri čemer se jedrska energija transformaira v toplotno energijo oziroma radioaktivno sevanje Če želimo izkoriščati toplotno energijo moramo kontrolirati cepitev Ker pa so pri cepitvi nastali rdquohitrirdquo nevtroni jih moramo zaradi možnosti nadzora nadaljnjih cepitev oziroma povečanja verjetnosti trkov upočasniti Za to uporabimo moderator to je material ki upočasni rdquohitrerdquo nevtrone tako da postanejo rdquopočasnirdquo ali termični Pri tem jih ne sme absorbirati Naprava kjer poteka nadzirana verižna reakcija je jedrski reaktor V njegovem jedru je nameščeno jedrsko gorivo sredstvo za upočasnitev nevtronov za odvajanje toplote ki ima lahko tudi funkcijo moderatorja ter zaščite pred uhajanjem nevtronov (biološki ščit)

Kot moderator lahko uporabljamo naslednje materiale vodo težko vodo grafit berilij berilijev oksid Moderator v tekočem agregatnem stanju služi tudi kot hladilno sredstvo Grafit uporabljamo pri reaktorjih z delovno temperaturo 550 degC

TERMIČNI IZKORISTEK-izbolšava

najslabši izkoristek v nizu izkoristkov v termoelektrarniizboljšanje termicnega izkoristka

vmesno pregrevanje pare Del pare ki je že ekspandiral (ne do kondenzacije) v visokotlacnem delu turbine ponovno vmesno pregrevamo Ponavadi se izvede enkratno ponovno pregrevanje danes pa se v visoko ucinkovitih elektrarnah uporablja tudi dvojno pregrevanje segrevanje kondenzata s paro iz turbine S paro ki je delno že ekspandirala segrevamo kondenzat v nizkotlacnih srednjetlacnih in visokotlacnih grelnikih napajalne vode (kondenzata) Vec stopenj segrevanja boljši je izkoristek (ekonomska meja) Ponavadi od 2 do 10 stopenj s 30 - 50 oC na stopnjo vse dotemperature med 260 in 330 oC odvisno od tlaka

- Ponavadi se zato uporabljajo površinski grelci ki pare ne mešajo s kondenzatom in ne potrebujejo dodatnih crpalk

- Pri mešanju kondenzata s paro pa dobimo boljše izkoristke vendar ob uporabi dodatnih crpalk višji parametri sveže pare pomenijo tudi boljši izkoristek visoke parametre je težje zagotoviti zaradi karakteristik v omejitvah materialov najvišji parametri 565+ oC in 300+ bar soproizvodnja toplotne in elektricne energije (SPTE) ndash kogeneracija

FRANCISOVA TURBINA

Francisova vodna turbina je nadtlačna turbina radialno-aksialnega tipa in je najpogosteje uporabljena vodna turbina saj je primerna za srednje pretoke in srednje padce kakršne ima večina virov vodne energije Moč turbine je odvisna od pretoka vode in smeri toka vode glede na lopatice gonilnika kar uravnavajo vodilne lopatice ki so premične in se jih da poljubno odpreti ali zapreti Sodobne Francisove turbine imajo spiralno ohišje ki se uporablja pri tlačnih višinah od 15 do 500 m Pri padcih do 15 m doteka voda do turbine po odprtih kanalih ndash jaških Izkoristek take turbine je 09 Najboljši izkoristek dosežejo med 60 in 80 nazivne obremenitveFrancisova turbina so lahko horizontalna vertikalnaSestava Spiralno ohišje Vodilne lopate Gonilnik Sesalna cev (difuzor ali aspirator)

Za specifične vrtljaje med 40 in 240 vrtmin Najbolj pogosto uporabljena vodna turbina Uporablja se za srednje padce in srednje pretoke (2 do 200m male 40 do 500m velike) Je nadtlačna turbina rgt0 Voda priteka v vodilnik radialno vodilniku odda energijo in se preusmeri aksialno turbina končuje

sesalnim nastavkom Vstopni in izstopni trikotnik zmanjšanje kota szlig1lt90deg zato se poveča u poveča se trenje gonilne

lopatice se podaljšajo in vmesni kanali ozki ndash hitra Francisova turbina Počasen gonilnik izstopni premerje veliko manjši kot vstopni gonilnik je nizek goltnost (požiralnost)

je enaka kot pri ostalih vrstah za padce do 500m in več Hitri gonilnik značilni večji izstopni premer kot vstopni razmeroma velika vstopna višina krivulja

izkoristkov bolj strma večja nevarnost kavitacije in zato postavitev turbine pod spodnjo vodo ndash gradbeni stroški večje vrtilne hitrosti zahtevajo manjše generatorje primerne za nizke padce do 50m

Moč turbine se regulira z vodilnikom-obroč ki se premika preko vzvodov s servomotorji konstantno vrtilno hitrost dosežemo z zmanjšanjem pretočnega prereza kar zmanjšuje pretok skozi turbino lopatice vodilnika se spreminjajo preko regulirnega obroča (Finkova regulacija) voda vstopa z udarcem

V primerjavi s Peltonovo turbino imajo večjo hitrost posledično manjše dimenzije in lažje generatorje večjo elastičnost glede na padec izpodrivajo Peltonove t

Dovzetna za kavitacijo treba jih je vkopat(večanje tlaka)

ČISTILNE NAPRAVE V TE

pri zgorevanju se kemicna energija goriva pretvarja v toploto ki se nato pretvarja v koristno elektricno in toplotno energijo v okolico pa se prenaša odpadna toplota (precejšen problem zato je cilj minimizirati le-to) ter ostali odpadki zgorevanja (ogljikov dioksid - CO2 vodna para - H2O ogljikov

monoksid - CO dušikovi oksidi - NOx žveplovi oksidi - SOx hlapne organske snovi - HOS in leteci prah - PM

izpuste v zrak vodo in tla je potrebno znižati na minimalne možne oziroma na najmanj zakonsko dolocene - MVE (mejne vrednosti emisij)

današnji problemi cišcenja so povezani z omenjenimi plini in snovmi prah SO2 NOx CO2 saj škodujejo naravi preko formiranja kislega dežja smoga in globalnega segrevanja

cišcenje povecuje stroške v elektrarnah tako se stroški za izgradnjo povecajo ca 40 oziroma cišcenje v proizvedeni ceni kWh elektricne energije predstavlja kar 13 strošek ob tem pa se 2x povecajo kolicine suhih odpadkov iz elektrarn

cistilne naprave so drage dimenzionirane pa morajo biti na maksimalne pretoke dimnih plinov zahteva pa se tudi precejšnje kolicine apnenca in amoniaka

Zmanjševanje emisij temelji na dveh osnovnih principih Prvi obsega tako imenovane primarne ukrepe ki se osredotocajo na sam proces nastajanja nezaželenih snovi V tem okviru gre predvsem za ukrepe vezane na rabo okoljsko manj problematicnih goriv ter ukrepe ki neposredno posegajo v proces zgorevanja goriv in s tem zmanjšujejo emisije Drugi princip temelji na tako imenovanih sekundarnih ukrepih tu se z onesnaževali obremenjeni izpusti cistijo ob uporabi ustreznih tehnologij - naprav namešcene med kotel in dimnik

proces cišcenja v prašnih premogovih tehnologijah poteka po sledecemformalnem zaporedju_ denitrifikacijsko napravo - DeNOx_ napravo za zmanjšanje vsebnosti trdnih letecih delcev ndash npr elektrofilter in_ razžveplovalno napravo - DeSOx

Razporeditev naprav v elektrarni je odvisna od izbire nacina zmanjševanja koncentracije NOx v vrocih dimnih plinih

Najpogosteje je DeNOx naprava locirana takoj za kotlom to je na podrocju z visoko vsebnostjo letecih trdnih delcev in visoko temperaturo DeNOx napravi sledi naprava za odpraševanje in razžveplovalna naprava

V primeru da je DeNOx namešcen v podrocju z nizko koncentracijo prahu potem razporeditev sledi kot na sliki V tej konfiguraciji je grelnik zraka namešcen za elektrofiltrom in DeNOxnapravo Ta konfiguracija zahteva visokotemperaturni elektrofilter DeNOx-u pa se aktivnost podaljša zaradi manjše vsebnosti letecega prahu

Tretja razporeditev predvideva namestitev DeNOx pred izhodom plinov v dimnik v podrocju ki je ocišcen tako letecega prahu in žvepla Tu naprava izrablja tehnološko visoko ucinkovit in dražji katalizator ki pa deluje v podrocju nizkih temperatur Katalizator ni pod vplivom abrazije koroziji in izgubi aktivnosti

CEPITEV URANA

Cepitev jedra urana 235 se začne z absorbcijo nevtrona Novo nastalo jedro urana 236 je zaradi porušenega ravnotežja sil znotraj jedra v vzbujenem stanju Lahko si ga predstavljamo kot kapljico ki močno valovi na koncu pa se razleti v dve jedri Ta dogodek imenujemo cepitev jedra pri čemer se sprosti veliko energije Ob tem se sprosti tudi nekaj nevtronov ki lahko cepijo nadaljnja jedra urana 235 kar imenujemo verižna reakcija Pri cepitvi se sproščajo nevtroni in toplota Sproščeni nevtroni lahko sprožijo nove cepitve hellip tako steče verižna reakcija

delci alfa najmanj prodorni Njihova majhna prodornost je posledica velikega naboja +2e0 ter velikosti Delec alfa pri tem zelo redko zadene jedro atoma ampak v glavnem preko Coulombske sile interagira z elektroni okoliških atomov Tako je pot delca alfa z 1 MeV energije v zraku dolga 05 cm v organskem tkivu pa le 0003 cm Delce alfa je torej mogoce zlahka zaustaviti in se zašcititi pred njimi Bolj nevarni so ce izvor delcev alfa prihaja v telo (hrana voda kontaminirana okolica) in se v njem pocasi nabira Podobno so protoni

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Pri jedrskskih reakcijah prehajajo nukleoni iz višjih v nižja diskretna stanja pri prehodu pa se izseva žarek katerega tipična energija je milijon elektronvoltov Ker jakost curka žarkov gama nikoli ne pade povsem na nic ni mogoce za njih definirati koncnega dosega kot pri ostalih vrstah sevanja Tako tudi po zelo dolgi poti v doloceni snovi pride skozi njo še zmeraj doloceno število fotonov Zaradi tega se z nobeno oviro ni mogoce popolnoma zavarovati pred njimi Debelina ovire pa po drugi strani eksponentno zmanjšuje jakost curka fotonov in s tem verjetnost da bodo preostali povzrocili škodo v tkivu Zaradi tega je koristno definirati razpolovno debelino snovi z12 pri kateri se jakost curka žarkov gama razpolovi Ta znaša na primer pri cloveškem tkivu 10 cm

Sproščeni nevtroni povzročajo nove cepitve in v reaktorju vzdržujejo verižno reakcijo

VRELNI REAKTOR (BWR boilingwater reactor)

Vrelni reaktor ima le en tokokrog ena in ista voda se uporablja kot hladilna snov v jedrskem reaktorju kot moderator in kot delovna snov v turbinskem krožnem procesu V zgornjem delu reaktorske sredice se voda upari Nastala para poganja turbino kjer se po opravljenem delu kondenzira in se vrne nazaj v reaktorsko posodo Proizvodnja pare v reaktorski sredici zahteva relativno velike in drage tlačne posode obenem pa je

količina pare omejena sicer postane delovanje moderatorja prešibko Vendar vse pomanjkljivosti odtehta zanesljivost in cenenost teh vrst reaktorjev

IZKORISTEK TE

AKUMULACIJA HE

opremljene so z zbiralniki vode - akumulacijami akumulacije so umetna jezera ki nastanejo z zajezitvijo redkeje naravna akumulacija Cilj akumulacije je zadržanje vode in jo uporabiti po potrebah (potrebe in vloga HE v EES) oziroma prenos iz mokrega v suho sezono z ustreznim upravljanjem akumulacije se preprecuje tudi ucinke katastrofalnih voda pomembna vloga v sušnih obdobjih zagotavljanje plovnosti delitev glede na velikost akumulacije HE z dnevno akumulacijo HE s tedensko akumulacijo HE z letno akumulacijo HE s sezonsko akumulacijo HE s pretocno akumulacijo HE s crpalno akumulacijo

HE z dnevno akumulacijo proizvodnja je vecja kot v primerjavi s pretocno elektrarnoNacin delovanja v casu nizkih obremenitev (ponoci) akumulira v casu višjih obremenitev prazni akumulacijo (podnevi) ustrezno vecji inštalirani pretok Qi HE= 13 - 16 Qsr_L namen elektrarne je pokrivanje osnovne obremenitve in dnevnih konic

HE s tedensko akumulacijopotreben vecji akumulacijski bazen vecji pomen za EES pokrivanje konicnih obremenitev zmanjšuje izgube vode

režim dela za vikend in nocne ure - akumulira preko dneva delovanje Inštalirani pretok Qi HE= 15 - 25 QsrL

HE z letno akumulacijozaradi velikosti akumulacije se izrabi celotni pretok na reki velika akumulacija - velike pregraderegulacija natoka in obvezni minimum funkcija v casu primanjkljaja vode pokrivanje predvsem konicnih obremenitev inštalirani pretok Qi= 2 - 35 QsrL

HE s sezonsko akumulacijoprenos vode iz mokre sezone v suho boljša koordinacija s termo sistemom in tako njegova manjšapotrebna inštalirana moc visok inštalirani pretok elektrarne Qi=3 - 6 QsrL

HE s pretocno akumulacijopogoj veriga pretocnih elektrarn od katerih je zgornja HE vsaj dnevna akumulacija akumulacijo ima tudi zadnja in služi za izravnavo pretokov in zagotavljanje biološkega minimuma posebni nacin obratovanja - ti pretocna akumulacija izraba padca celotne verige za akumulirano vodo prve elektrarne ceprav so nizvodne elektrarne brez akumulacije pogoji obratovanja celna akumulacija polna izravnalna akumulacija praznacelna akumulacija se prazni vse HE delujejo z Qi Najnižja HE v verigi deluje s praznim bazenom z najmanjšim padcem in spušca izravnalno vodo- bazen se polni moc narašca naloga pokrivanje dnevnih konic pravilno dimenzioniranje

Crpalne elektrarneodvecno nocno energijo iz TE in JE s pomocjo akumulacije vode pretvorijo v potrebno vecvredno vršno energijo preko dneva potrebnost spodnjega in zgornjega bazena potencialna energija vode je akumulatorel energija iz omrežja poganja crpalko (drugace turbino) in jo precrpava v zgornji bazen višja je višinska razlika bolj pomembna je elektrarna celotni izkoristek elektrarne h= 07 in 08 kar pomeni da se nocno energijo pretvori v 34 najkvalitetnejše dnevne energije (energetsko) financno pa raquo 25-3 bolj vrednoinvesticijsko zahtevne elektrarne obratovalno zelo elasticne pogojene z virom cenejše nocne energijepri nas CE Avce nacrtovana je tudi CE Kozjak

ODPRAŠEVANJE DIMNIH PLINOV

- prah ki ga kurilni plini nosijo je sestavljen iz letečega pepela (neizgoreli mineralni delci silikati železove spojine kalcij magnezij) leteče žlindre ( v času zgorevanja raztaljeni silikati) in iz drobnih delčkov koksa in saj (amorfni ogljik in smolnate sestavine)

- leteči prah sestavljajo delci različnih dimenzij najdebelejši so ostanki letečega koksa- od sestave letečega prahu je odvisna uporaba sistema odpraševanja- izvedba odpraševanja je ponavadi izvedena z

o mehanski sistem ndash s pomočjo cikonskih izločevalnikovo električni sitem ndash elektrostatični izločevalniko vlažni postopki izločevanja ndash redko

Mehanski odpraševalniki

- Prah se izločuje s pomočjogravitacijskih ali centrifugalnih sil- Gravitacijska metoda - v praksi nima širše uporabnosti zaradi nizke hitrosti plinov zgorevanja kar

zahteva veliko prostora takšen odpraševalnik se uporablja le za leteči pepel večjih dimenziij torej za kurjenje na rešetki

- Centrifugalni odpraševalnik deluje na principu ciklonskega delovanja in je sestavljen iz cilindričnega dela ki je navzdol zožen v lijak

- dimne pline dovajamo v ciklonsko komoro tangencialno kar povzroča krožno gibanje z relativno veliko hitrostjo pri čemer se pri strujanju iz cilindričnega v konusni del hitrosti povečujejo

- delci prahu so zaradi centrifugalne sile izrinjeni proti steni kjer se usedejo in padajo pod težo v lijak- zračno strujanje je izrazito turbulentno zaradi potrebnih velikih hitrosti se porabijo velike količine el

Energije za pogon naprav- izdelani so različnih velikosti za uspešno čiščenje pa se povezujejo v multiciklone (več skupaj s

skupnik dovodom in odvodom večja učinkovitost ccs 88-95)

Elektrostatični izločevalniki (elektrofiltri)

- elektrofilter je v bistvu kondenzator velikih dimenzij kjer med elektrodama vlada enosmerna napetost med 30 ndash 70 kV

- negativni pol je izveden iz tankih žic in z izvedbodosežemo visoko poljsko jakost kar omogoča velike pospeške elktronom pospešeni elektroni z medsebojnim delovanjem povzročijo sprožanje velikega št elektronov in ionov ki potujejo proti nasprotujočima elektrodama med procesom se nato usedejo tudi prašni delci in potujejo proti elektrodama prah se lepi na elektrode s posebnimi napravami z udarci na elektrode omogočimo mehansko otresanje prahu

- učinkovitost odpraševanja je odvisna od hitrosti plinov ki tečejo skozi filter dimenzije prahu nimajo pomembnega vpliva na kvaliteto odpraševanja čeprav se večji delci teže izločajo drobna zrna pa se lepijo na elektrode in jih je težko odstraniti

- elektrofilterski sistem je boljši pri kurjenju z premogovim prahom čeprav ob višji investiciji potrebna energija za delovanje pa manjša

- delce ki se usedejo na elektrode odstranimo z elektromagnetnim pnevmatskim ali mehaničnim stresanjem

- izvedeni so v več stopnjah

Vlažni postopki izločevanja

- redko se uporabljajo- so naprave ki omogočajo zmes plina z delci in tekočine pretvori v kapljevinasto suspenzijo ki jo laže

izločimo iz plinastega toka- dobre lastnosti

o poleg izločanja se znižuje tudi temperatura dimnih plinovo ponavadi manjši kot v primeru suhega odpraševanja

o tako zamnjšujemo tudi raquokisle plinelaquo ki povzročajo korozijoo zmanšujejo eksplozivnost nižja cena

- slabosti o nevarnost korozijeo večja količina kapljevineo zaščita pred zmrzovanjemo večji obratovalni stroški

RAŽVEPLEVANJE DIMNIH PLINOV

- izločanje škodljivih žveplovih oksidov iz dimnih plinov je v svetu poznano že več kot dvajset let- različni ukrepi za znižanje koncentracij SO2 ki temelje na

o izločanju žvepla iz goriva (uplinjanje premoga)o čiščenje dimnih plinov

- tem času so najbolj razširjeni postopki dosegli visoko stopnjo tehnološke zrelosti Poznani so kalcitni postopki za katere velja

CaCO3 + SO2 rarr CaSO4 + CO2

- najbolj je uveljavljen (najbolj učinkovit) mokri kalcitni postopek pri novejših premogovnih tehnologijah (FBC ndash zgorevanje v fluidni plasti) pa se vpihuje apnenec skupaj z gorivom v kotel kjer v fluidni plasti poteka poleg gorenja tudi zgoraj opisana reakcija (učinek čiščenja je nekoliko slabši) v enotah kjer ni ekonomsko upravičena prigradnja odžveplovalne naprave (draga investicija) se uporabljajo aditivni postopki ko se gorivu dodaja apnenec učinki reduciranja SO2 pa so slabi (od 40 naprej)

- tako se je v svetu za izločanje žveplovih oksidov iz dimnih plinov velikih termoenergetskih naprav močno uveljavil mokri kalcitni postopek Poglavitni prednosti omenjenega postopka sta visoka učinkovitost in uporaba cenenega absorpcijskega sredstva to je mletega apnenca (CaCO3) ki je v naravi dokaj razširjen Produkt procesa razžveplovanja dimnih plinov je sadra (gips) (CaSO4 x 2 H2O) ki jo je možno brez težav odlagati na ustrezno urejenem odlagališču Sadra je primerna tudi za uporabo v cementni po morebitni dodatni obdelavi pa tudi v gradbeni industriji

SESALNE CEVI

Služijo za odvajanje vode iz tekača v spodnji nivo z manjšimi izgubami omogočajo nam postavitev tekača iznad spodnje vode brez izgube padca

Sesalna cev omogoča izrabo kinetične energije na izhodu tekača tako da se zniža tlak v sesalni cevi s postopnim povečevanjem preseka

Dodatno se izrabi padec med tekačem in spodnjim nivojem vode izgube kinetične energije na izhodu so manjše (manjša hitrost) kot brez sesalne cevi

Razmerja površin prerezov so med 025 in 035 izgube skupne kinetične energije na izhodu znašajo le še med 6 in 12 to pomeni da večji del energije na izhodu izrabimo s pomočjo sesalne cevi ima pa sesalna cev svoj izkoristek

Oblike sesalnih cevi ravna kolenasta zvita Ravna najenostavnejša in najboljši izkoristek dolžina (boljši izkoristek vendar globlji izkop) potopitev min 05 (03)m drugače 06-1D

turbine lahko uporabimo za proizvodnjo pare v posebnem prenosniku toplote ndash uparjalniku imenovanem utilizator Na ta način izkoristek plinskega postrojenja povečamo za s 25 ndash 35 na celih 50 saj doseže moč parne turbine 13 do frac12 moči plinske turbine (plinsko parno postrojenje) Plinske elektrarne gradimo moči od 500 kW pa do 250 MW

Primerjava plinskega in parnega postroja

Pri plinskem postroju odpade kotlovski del in kemicna priprava vode ni pepela ni potreben kondenzator kolicina hladilne vode manjša izkoristek podoben parnemu postroju boljši v plinsko parnem ciklu kratki zagoni hitra sinhronizacija 5-10 min 10-15 min na polni moci dobro prilagajanje obremenitvi in potrebam EES frekventni zagoni in zaustavitve niso problematicni manj prostora za enako moc (do 50 manj)1048633 majhni investicijski stroški MW (05 do 033 specifične cene parnega postrojenja) enostavnejše pomožne naprave relativno visoka cena goriva - žlahtnost goriva krajša življenjska doba namen za vršne naloge in rezervno kapaciteto v EES1048633 enostavno vzdrževanje in upravljanje

Slabost pa je visoka cena zelo kvalitetnih goriv kot sta zemeljski plin in kurilno olje Na ceno izhodne kWh pa vplivajo tudi izredno nizke letne obratovalne ure (nekaj sto)

Slabost procesa v fazi dovajanja toplote-dimni plini plinske turbine imajo do 500C

Izboljšanje- dvig temperature dovoda toplote- regenerativno gretje delovnih snovi- večstopenska ekspanzija- večosne izvedbe turbin- izohorni dovod toplote- povezovanje plinskega in parnega procesa

RekuperacijaRekuperator je toplotni izmenjevalnik ki je namešcen na izhodu dimnih plinov iz PT Toplota iz izpuha PT se uporablja za predgretje stisnjenega zraka pred vstopom v zgorevalno komoro Odvisno od obratovalnih parametrov lahko takšen rekuperator poveca izkoristek tudi do 10 procentnih tock Negativni vidik vgradnje rekuperatorja je tlacni padec v celotni verigi elementov PT kar povzroci padec moci za 10 do 15 Rekuperatorji so drage rešitve in so smiselni v primeru da gre za pasovno obratovanje naprave inali visoke stroške goriva Tako se rekuperatorji uporabljajo od leta 1960 v primeru pogona kompresorjev zemeljskega plina s PT

Vmesno hlajenje stisnjenega zrakaVmesno hlajenje stisnjenega zraka se uporablja za povecanje moci PT Pri tem je potrebno kompresorski del PT razdeliti v dva dela Stisnjen zrak iz prvega dela kompresorja se hladi predno zrak vstopi drugi del

kompresorja Vmesno hlajenje poveca elektricna obremenitev Vmesno hlajenje se uporablja predvsem na tistih podrocjih PT kjer je dodatna elektricna moc izjemno pomembna Izkoristek se bistveno ne spremeni s tem postopkom Na ta nacin je temperatura zraka na vstopu v zgorevalno komoro nekoliko nižja za kar je potrebno nekoliko vec goriva kot v primeru brez vmesnega hlajenja

Hlajenje zraka na vstopu v kompresorizkoristka in izhodne moci se v opazovani kategoriji obcutno poslabšata s povecanjem zunanje temperature zraka Hlajenje vstopnega zraka pri višjih zunanjih temperaturah zraka lahko poveca izhodno moc PT za 15 do 20 Obstaja vec nacinov za odpravo omenjene hibe PT Hlajenje vstopnega zraka se lahko izvede s pomocjo kompresijskega ali termicnega procesa (absorbcijsko hlajenje) preko izmenjevalca toplote Dodatni izmenjevalec povzroca tlacne izgube kar nekoliko poslabša izhodno moc in izkoristek vendar ucinek hlajenja bistveno izboljša karakteristike PT Kompresorsko hlajenje z elektromotorjem prinese bistvene dodatne izgube Termicno hlajenje lahko v procesu izrabi toploto ki jo nosijo vroci izpušni plini iz PT Rešitve ki se nakazujejo pa niso poceni in povecajo kompleksnost proizvodnje elektricne energije s PT Takšne rešitve niso v praksi v naših krajih jih pa pogosto najdemo v krajih visoko zunanjo temperaturo (arabski svet ekvatorialne deželehellip) Uparjalno hlajenje je bolj uporabna metoda hlajenja vstopnega zraka s stroškovnega vidika Pri tem postopku se vodna megla vpihava neposredno v tok vstopnega zraka Voda se upari in zraku odvzame uparjalno toploto Hlajenje je pri tem omejeno s tocko nasicenja zraka Nasiceni zrak pri 0oC tako vsebuje le 39 g vodne pare na kg zraka pri 25oC pa že 2077 g vodne pare v kg zraka Pokazatelj je relativna vlažnost ki ne more preseci 100 saj ce zrak ohlajamo se odstotek se odstotek relativne vlažnosti povecuje Takšen nacin hlajenja vstopnega zraka lahko predstavlja vir velike porabe vode pa takšne rešitve niso najbolj primerne za države s pomanjkanjem

TLAČNOVODNI REAKTOR (PWR pressurized water reactor)

Tlačnovodni reaktorji so največkrat uporabljani reaktorji Tak tip reaktorja je uporabljen tudi v JE KrškoPri tem reaktorju je hladilna voda (primarni hladilni krog) v reaktorski posodi pod tlakom ki je večji od nasičenega parnega tlaka pri največji obratovalni temperaturi Zato se reaktorsko hladilo ne more uparjati Pri temperaturi vode 302degC v primarnem krogu je voda dovolj podhlajena pri tlaku 157 bar Do uperjenja pride šele v uparjalniku (sekundarni hladilni krog) To je kotel kjer je veliko število tankih cevi Skoznje poganjajo močne primarne črpalke reaktorsko hladilo ki svojo toploto oddaja sekundarnemu hladilu ki kroži okoli cevi uparjalnika Zaradi segrevanja se sekundarno hladilo uparja Para poganja turbino po koncu dela pa se kondenzira v kondenzatorju turbine in se nato vrača v uparjalnik Pri tlačnovodnem reaktorju sta primarni in sekundarni krog ločena kar je ugodno če pride do radioaktivnega onesnaženja hladilne vode Zaradi nevtronskega toka posoda razpoka

Pri tlačnovodnih in vrelnih reaktorjih rabi voda kot hladilo in moderator ki upočasnjuje nevtrone Zato imajo ti reaktorji velik negativni temperaturni koeficient reaktivnosti To pomeni da se zaradi naravnih fizikalnih zakonitosti zmanjša število cepitev uranovih jeder in s tem moč reaktorja sorazmerno z naraščanjem temperature v reaktorski sredici ker se poveča absorpcija nevtronov in zmanjša gostota vode Zaradi te lastnosti vodnih reaktorjev (inherentna varnost) ni možno primerjati jedrskega reaktorja z jedrskim eksplozivom Reaktorji na vodo pri previsoki temperaturi sami od sebe ugasnejo Med normalnim obratovanjem elektrarne pri polni moči so najvišje temperature v gorivu za okoli 900degC pod temperaturo tališča uranovega dioksida ki je okoli 2800degC Preden pride do taljenja sredice se zaradi povišanja

temperature zmanjša število cepitev in s tem moč reaktorja kar prepreči taljenje goriva Varnost jedrske elektrarne je torej toliko večja kolikor več naravnih varovalnih ukrepov je vgrajenih v njeno obratovanje

V primarnem krogu kroži hladilno sredstvo ki ga poganja primarna črpalka skozi reaktor in parogenerator V reaktorju sprejeto toploto hladilno sredstvo v parogeneratorju oddaja sekundarnemu krogu oziroma krožnemu procesu voda-voda Nuklearne elektrarne hlajene in moderirane z navadno vodo pod tlakom imajo 2 do 6 primarnih hladilnih krogov

Kot moderator in hladilno sredstvo je ponavadi uporabljena voda Njene dobre lastnosti sorazpoložljivost nizka cena in dobro zaviranje nevtronov Dobro zaviranje nevtronov pa dopušča gradnjo reaktorjev z majhnim volumnom oz z gosto pakiranimi gorivnimi palicami Gosto pakiranje gorivnih palic pa nam dopušča da se v reaktorju doseže velika gostota proizvedene toplotne moči (reda 100 MVm3) V tem reaktorju ne morem uporabiti naravnega urana kot goriva ker se v njem ne bi mogla doseči kritičnost Zato morajo taki reaktorji imeti obogateno gorivo Slaba stran tega goriva je v njegovi visoki ceni Ima pa reaktor to dobro stran da je potrebno gorivo menjati na vsako leto ali dve kar pa za reaktorje ki uporabljajo naravni uran ni mogoče trditi Po uporabi je gorivo možno predelati in ponovno koristno uporabiti Reaktor uporablja uparjalnik (Steam generator) tako da je reaktorski tokokrog popolnoma ločen od turbinskega

ZAMAŠNA MASA

mD2 zamašna masa D vztrajnostni premer

Če si predstavljamo vrtečo se maso m enakomerno porazdeljeno po obodu kroga s premerom D znaša

vztrajnostni moment takega obroča

NIZKOTLAČNE HE

padci v HE so nizki (5-25 m) medtem ko so inštalirani pretoki visoki (1000-10000 m3s) akumulacija ni mogoca zaradi velikega pretoka pogonski stroji kaplanove in propelerske turbine gradnja v spodnjih tokih rek služijo za pokrivanje osnovne obremenitve najznacilnejši obliki recna in kanalska hidroelektrarna

Kanalske elektrarne- koncentracijo padca dosežemo s jezom ali daljšo derivacijo (kanal ali rov)- praviloma so to pretocne elektrarne- zaradi vztrajnosti vode pocasni zagoni hitre razbremenitve - voda preko paralelnih izpustov težko se

prilagajajo spremembam obremenitve- pri nas HE Zlatolicje in Formin

Recne elektrarne

- koncentracija vode se doseže z zajezitvijo ponavadi jez in elektrarna v isti osi ali v obliki turbinskih stebrov

- prednost uporabe mehanizacije in fazna izgradnja s pomocjo gradbenih jam- pri nas HE Fala stebrskega tipa pa HE DravogradVuzenica Ožbalt in Mariborski otok

jez in strojnica v isti osi stebrski tip

VRSTE PLINSKIH TURBIN

V glavnem locimo dve vrsti plinskih turbin

Plinske turbine izvedenke iz letalskih motorjev (v primerjavi z industrijsko) So tudi za proizvodnjo el energije (kompresorji) so lažje dosegajo boljše izkoristke po specificnem investicijskem strošku (EURkW) so dražje Inštalirana moc dosega do 50 MW zadnji dosežek tehnike pa 100 MW Najvišja tlacna razmerja znašajo tudi 331 kar lahko zahteva tudi zunanji kompresor za gorivo zemeljski plin Neto ISO elektricni izkoristki se pri najsodobnejših napravah bližajo 45 ob SPTE pa preko 80

Industrijske izvedbe plinskih turbin so prvenstveno namenjene proizvodnji elektricne energije inštalirane moci so v širšem razponu med 1 in 330 MW v eni enoti Specificni strošek investicije je nižji primerljivo z letalskimi izvedenkami PT bolj so primerne za neprekinjeno pasovno obratovanje z daljšimi presledki med remonti So manj ucinkovite in veliko težje Njihovo tlacno razmerje znaša do 20 1 in ne zahtevajo kompresorja za gorivo Neto ISO elektricni izkoristek pri najvecjih napravah se približuje 40 Industrijske izvedenke PT se uporabljajo tudi kot pogonski stroji za kompresorje (plinovodi rafinerije) ali kot pogoni ladijskih vijakov Veliko se uporabljajo tudi v SPTE izvedbah (rafinerije papirna kemicna ind)

MODERATOR

Produkti razpada še naprej razpadajo oziroma se cepijo pri čemer se jedrska energija transformaira v toplotno energijo oziroma radioaktivno sevanje Če želimo izkoriščati toplotno energijo moramo kontrolirati cepitev Ker pa so pri cepitvi nastali rdquohitrirdquo nevtroni jih moramo zaradi možnosti nadzora nadaljnjih cepitev oziroma povečanja verjetnosti trkov upočasniti Za to uporabimo moderator to je material ki upočasni rdquohitrerdquo nevtrone tako da postanejo rdquopočasnirdquo ali termični Pri tem jih ne sme absorbirati Naprava kjer poteka nadzirana verižna reakcija je jedrski reaktor V njegovem jedru je nameščeno jedrsko gorivo sredstvo za upočasnitev nevtronov za odvajanje toplote ki ima lahko tudi funkcijo moderatorja ter zaščite pred uhajanjem nevtronov (biološki ščit)

Kot moderator lahko uporabljamo naslednje materiale vodo težko vodo grafit berilij berilijev oksid Moderator v tekočem agregatnem stanju služi tudi kot hladilno sredstvo Grafit uporabljamo pri reaktorjih z delovno temperaturo 550 degC

TERMIČNI IZKORISTEK-izbolšava

najslabši izkoristek v nizu izkoristkov v termoelektrarniizboljšanje termicnega izkoristka

vmesno pregrevanje pare Del pare ki je že ekspandiral (ne do kondenzacije) v visokotlacnem delu turbine ponovno vmesno pregrevamo Ponavadi se izvede enkratno ponovno pregrevanje danes pa se v visoko ucinkovitih elektrarnah uporablja tudi dvojno pregrevanje segrevanje kondenzata s paro iz turbine S paro ki je delno že ekspandirala segrevamo kondenzat v nizkotlacnih srednjetlacnih in visokotlacnih grelnikih napajalne vode (kondenzata) Vec stopenj segrevanja boljši je izkoristek (ekonomska meja) Ponavadi od 2 do 10 stopenj s 30 - 50 oC na stopnjo vse dotemperature med 260 in 330 oC odvisno od tlaka

- Ponavadi se zato uporabljajo površinski grelci ki pare ne mešajo s kondenzatom in ne potrebujejo dodatnih crpalk

- Pri mešanju kondenzata s paro pa dobimo boljše izkoristke vendar ob uporabi dodatnih crpalk višji parametri sveže pare pomenijo tudi boljši izkoristek visoke parametre je težje zagotoviti zaradi karakteristik v omejitvah materialov najvišji parametri 565+ oC in 300+ bar soproizvodnja toplotne in elektricne energije (SPTE) ndash kogeneracija

FRANCISOVA TURBINA

Francisova vodna turbina je nadtlačna turbina radialno-aksialnega tipa in je najpogosteje uporabljena vodna turbina saj je primerna za srednje pretoke in srednje padce kakršne ima večina virov vodne energije Moč turbine je odvisna od pretoka vode in smeri toka vode glede na lopatice gonilnika kar uravnavajo vodilne lopatice ki so premične in se jih da poljubno odpreti ali zapreti Sodobne Francisove turbine imajo spiralno ohišje ki se uporablja pri tlačnih višinah od 15 do 500 m Pri padcih do 15 m doteka voda do turbine po odprtih kanalih ndash jaških Izkoristek take turbine je 09 Najboljši izkoristek dosežejo med 60 in 80 nazivne obremenitveFrancisova turbina so lahko horizontalna vertikalnaSestava Spiralno ohišje Vodilne lopate Gonilnik Sesalna cev (difuzor ali aspirator)

Za specifične vrtljaje med 40 in 240 vrtmin Najbolj pogosto uporabljena vodna turbina Uporablja se za srednje padce in srednje pretoke (2 do 200m male 40 do 500m velike) Je nadtlačna turbina rgt0 Voda priteka v vodilnik radialno vodilniku odda energijo in se preusmeri aksialno turbina končuje

sesalnim nastavkom Vstopni in izstopni trikotnik zmanjšanje kota szlig1lt90deg zato se poveča u poveča se trenje gonilne

lopatice se podaljšajo in vmesni kanali ozki ndash hitra Francisova turbina Počasen gonilnik izstopni premerje veliko manjši kot vstopni gonilnik je nizek goltnost (požiralnost)

je enaka kot pri ostalih vrstah za padce do 500m in več Hitri gonilnik značilni večji izstopni premer kot vstopni razmeroma velika vstopna višina krivulja

izkoristkov bolj strma večja nevarnost kavitacije in zato postavitev turbine pod spodnjo vodo ndash gradbeni stroški večje vrtilne hitrosti zahtevajo manjše generatorje primerne za nizke padce do 50m

Moč turbine se regulira z vodilnikom-obroč ki se premika preko vzvodov s servomotorji konstantno vrtilno hitrost dosežemo z zmanjšanjem pretočnega prereza kar zmanjšuje pretok skozi turbino lopatice vodilnika se spreminjajo preko regulirnega obroča (Finkova regulacija) voda vstopa z udarcem

V primerjavi s Peltonovo turbino imajo večjo hitrost posledično manjše dimenzije in lažje generatorje večjo elastičnost glede na padec izpodrivajo Peltonove t

Dovzetna za kavitacijo treba jih je vkopat(večanje tlaka)

ČISTILNE NAPRAVE V TE

pri zgorevanju se kemicna energija goriva pretvarja v toploto ki se nato pretvarja v koristno elektricno in toplotno energijo v okolico pa se prenaša odpadna toplota (precejšen problem zato je cilj minimizirati le-to) ter ostali odpadki zgorevanja (ogljikov dioksid - CO2 vodna para - H2O ogljikov

monoksid - CO dušikovi oksidi - NOx žveplovi oksidi - SOx hlapne organske snovi - HOS in leteci prah - PM

izpuste v zrak vodo in tla je potrebno znižati na minimalne možne oziroma na najmanj zakonsko dolocene - MVE (mejne vrednosti emisij)

današnji problemi cišcenja so povezani z omenjenimi plini in snovmi prah SO2 NOx CO2 saj škodujejo naravi preko formiranja kislega dežja smoga in globalnega segrevanja

cišcenje povecuje stroške v elektrarnah tako se stroški za izgradnjo povecajo ca 40 oziroma cišcenje v proizvedeni ceni kWh elektricne energije predstavlja kar 13 strošek ob tem pa se 2x povecajo kolicine suhih odpadkov iz elektrarn

cistilne naprave so drage dimenzionirane pa morajo biti na maksimalne pretoke dimnih plinov zahteva pa se tudi precejšnje kolicine apnenca in amoniaka

Zmanjševanje emisij temelji na dveh osnovnih principih Prvi obsega tako imenovane primarne ukrepe ki se osredotocajo na sam proces nastajanja nezaželenih snovi V tem okviru gre predvsem za ukrepe vezane na rabo okoljsko manj problematicnih goriv ter ukrepe ki neposredno posegajo v proces zgorevanja goriv in s tem zmanjšujejo emisije Drugi princip temelji na tako imenovanih sekundarnih ukrepih tu se z onesnaževali obremenjeni izpusti cistijo ob uporabi ustreznih tehnologij - naprav namešcene med kotel in dimnik

proces cišcenja v prašnih premogovih tehnologijah poteka po sledecemformalnem zaporedju_ denitrifikacijsko napravo - DeNOx_ napravo za zmanjšanje vsebnosti trdnih letecih delcev ndash npr elektrofilter in_ razžveplovalno napravo - DeSOx

Razporeditev naprav v elektrarni je odvisna od izbire nacina zmanjševanja koncentracije NOx v vrocih dimnih plinih

Najpogosteje je DeNOx naprava locirana takoj za kotlom to je na podrocju z visoko vsebnostjo letecih trdnih delcev in visoko temperaturo DeNOx napravi sledi naprava za odpraševanje in razžveplovalna naprava

V primeru da je DeNOx namešcen v podrocju z nizko koncentracijo prahu potem razporeditev sledi kot na sliki V tej konfiguraciji je grelnik zraka namešcen za elektrofiltrom in DeNOxnapravo Ta konfiguracija zahteva visokotemperaturni elektrofilter DeNOx-u pa se aktivnost podaljša zaradi manjše vsebnosti letecega prahu

Tretja razporeditev predvideva namestitev DeNOx pred izhodom plinov v dimnik v podrocju ki je ocišcen tako letecega prahu in žvepla Tu naprava izrablja tehnološko visoko ucinkovit in dražji katalizator ki pa deluje v podrocju nizkih temperatur Katalizator ni pod vplivom abrazije koroziji in izgubi aktivnosti

CEPITEV URANA

Cepitev jedra urana 235 se začne z absorbcijo nevtrona Novo nastalo jedro urana 236 je zaradi porušenega ravnotežja sil znotraj jedra v vzbujenem stanju Lahko si ga predstavljamo kot kapljico ki močno valovi na koncu pa se razleti v dve jedri Ta dogodek imenujemo cepitev jedra pri čemer se sprosti veliko energije Ob tem se sprosti tudi nekaj nevtronov ki lahko cepijo nadaljnja jedra urana 235 kar imenujemo verižna reakcija Pri cepitvi se sproščajo nevtroni in toplota Sproščeni nevtroni lahko sprožijo nove cepitve hellip tako steče verižna reakcija

delci alfa najmanj prodorni Njihova majhna prodornost je posledica velikega naboja +2e0 ter velikosti Delec alfa pri tem zelo redko zadene jedro atoma ampak v glavnem preko Coulombske sile interagira z elektroni okoliških atomov Tako je pot delca alfa z 1 MeV energije v zraku dolga 05 cm v organskem tkivu pa le 0003 cm Delce alfa je torej mogoce zlahka zaustaviti in se zašcititi pred njimi Bolj nevarni so ce izvor delcev alfa prihaja v telo (hrana voda kontaminirana okolica) in se v njem pocasi nabira Podobno so protoni

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Pri jedrskskih reakcijah prehajajo nukleoni iz višjih v nižja diskretna stanja pri prehodu pa se izseva žarek katerega tipična energija je milijon elektronvoltov Ker jakost curka žarkov gama nikoli ne pade povsem na nic ni mogoce za njih definirati koncnega dosega kot pri ostalih vrstah sevanja Tako tudi po zelo dolgi poti v doloceni snovi pride skozi njo še zmeraj doloceno število fotonov Zaradi tega se z nobeno oviro ni mogoce popolnoma zavarovati pred njimi Debelina ovire pa po drugi strani eksponentno zmanjšuje jakost curka fotonov in s tem verjetnost da bodo preostali povzrocili škodo v tkivu Zaradi tega je koristno definirati razpolovno debelino snovi z12 pri kateri se jakost curka žarkov gama razpolovi Ta znaša na primer pri cloveškem tkivu 10 cm

Sproščeni nevtroni povzročajo nove cepitve in v reaktorju vzdržujejo verižno reakcijo

VRELNI REAKTOR (BWR boilingwater reactor)

Vrelni reaktor ima le en tokokrog ena in ista voda se uporablja kot hladilna snov v jedrskem reaktorju kot moderator in kot delovna snov v turbinskem krožnem procesu V zgornjem delu reaktorske sredice se voda upari Nastala para poganja turbino kjer se po opravljenem delu kondenzira in se vrne nazaj v reaktorsko posodo Proizvodnja pare v reaktorski sredici zahteva relativno velike in drage tlačne posode obenem pa je

količina pare omejena sicer postane delovanje moderatorja prešibko Vendar vse pomanjkljivosti odtehta zanesljivost in cenenost teh vrst reaktorjev

IZKORISTEK TE

AKUMULACIJA HE

opremljene so z zbiralniki vode - akumulacijami akumulacije so umetna jezera ki nastanejo z zajezitvijo redkeje naravna akumulacija Cilj akumulacije je zadržanje vode in jo uporabiti po potrebah (potrebe in vloga HE v EES) oziroma prenos iz mokrega v suho sezono z ustreznim upravljanjem akumulacije se preprecuje tudi ucinke katastrofalnih voda pomembna vloga v sušnih obdobjih zagotavljanje plovnosti delitev glede na velikost akumulacije HE z dnevno akumulacijo HE s tedensko akumulacijo HE z letno akumulacijo HE s sezonsko akumulacijo HE s pretocno akumulacijo HE s crpalno akumulacijo

HE z dnevno akumulacijo proizvodnja je vecja kot v primerjavi s pretocno elektrarnoNacin delovanja v casu nizkih obremenitev (ponoci) akumulira v casu višjih obremenitev prazni akumulacijo (podnevi) ustrezno vecji inštalirani pretok Qi HE= 13 - 16 Qsr_L namen elektrarne je pokrivanje osnovne obremenitve in dnevnih konic

HE s tedensko akumulacijopotreben vecji akumulacijski bazen vecji pomen za EES pokrivanje konicnih obremenitev zmanjšuje izgube vode

režim dela za vikend in nocne ure - akumulira preko dneva delovanje Inštalirani pretok Qi HE= 15 - 25 QsrL

HE z letno akumulacijozaradi velikosti akumulacije se izrabi celotni pretok na reki velika akumulacija - velike pregraderegulacija natoka in obvezni minimum funkcija v casu primanjkljaja vode pokrivanje predvsem konicnih obremenitev inštalirani pretok Qi= 2 - 35 QsrL

HE s sezonsko akumulacijoprenos vode iz mokre sezone v suho boljša koordinacija s termo sistemom in tako njegova manjšapotrebna inštalirana moc visok inštalirani pretok elektrarne Qi=3 - 6 QsrL

HE s pretocno akumulacijopogoj veriga pretocnih elektrarn od katerih je zgornja HE vsaj dnevna akumulacija akumulacijo ima tudi zadnja in služi za izravnavo pretokov in zagotavljanje biološkega minimuma posebni nacin obratovanja - ti pretocna akumulacija izraba padca celotne verige za akumulirano vodo prve elektrarne ceprav so nizvodne elektrarne brez akumulacije pogoji obratovanja celna akumulacija polna izravnalna akumulacija praznacelna akumulacija se prazni vse HE delujejo z Qi Najnižja HE v verigi deluje s praznim bazenom z najmanjšim padcem in spušca izravnalno vodo- bazen se polni moc narašca naloga pokrivanje dnevnih konic pravilno dimenzioniranje

Crpalne elektrarneodvecno nocno energijo iz TE in JE s pomocjo akumulacije vode pretvorijo v potrebno vecvredno vršno energijo preko dneva potrebnost spodnjega in zgornjega bazena potencialna energija vode je akumulatorel energija iz omrežja poganja crpalko (drugace turbino) in jo precrpava v zgornji bazen višja je višinska razlika bolj pomembna je elektrarna celotni izkoristek elektrarne h= 07 in 08 kar pomeni da se nocno energijo pretvori v 34 najkvalitetnejše dnevne energije (energetsko) financno pa raquo 25-3 bolj vrednoinvesticijsko zahtevne elektrarne obratovalno zelo elasticne pogojene z virom cenejše nocne energijepri nas CE Avce nacrtovana je tudi CE Kozjak

ODPRAŠEVANJE DIMNIH PLINOV

- prah ki ga kurilni plini nosijo je sestavljen iz letečega pepela (neizgoreli mineralni delci silikati železove spojine kalcij magnezij) leteče žlindre ( v času zgorevanja raztaljeni silikati) in iz drobnih delčkov koksa in saj (amorfni ogljik in smolnate sestavine)

- leteči prah sestavljajo delci različnih dimenzij najdebelejši so ostanki letečega koksa- od sestave letečega prahu je odvisna uporaba sistema odpraševanja- izvedba odpraševanja je ponavadi izvedena z

o mehanski sistem ndash s pomočjo cikonskih izločevalnikovo električni sitem ndash elektrostatični izločevalniko vlažni postopki izločevanja ndash redko

Mehanski odpraševalniki

- Prah se izločuje s pomočjogravitacijskih ali centrifugalnih sil- Gravitacijska metoda - v praksi nima širše uporabnosti zaradi nizke hitrosti plinov zgorevanja kar

zahteva veliko prostora takšen odpraševalnik se uporablja le za leteči pepel večjih dimenziij torej za kurjenje na rešetki

- Centrifugalni odpraševalnik deluje na principu ciklonskega delovanja in je sestavljen iz cilindričnega dela ki je navzdol zožen v lijak

- dimne pline dovajamo v ciklonsko komoro tangencialno kar povzroča krožno gibanje z relativno veliko hitrostjo pri čemer se pri strujanju iz cilindričnega v konusni del hitrosti povečujejo

- delci prahu so zaradi centrifugalne sile izrinjeni proti steni kjer se usedejo in padajo pod težo v lijak- zračno strujanje je izrazito turbulentno zaradi potrebnih velikih hitrosti se porabijo velike količine el

Energije za pogon naprav- izdelani so različnih velikosti za uspešno čiščenje pa se povezujejo v multiciklone (več skupaj s

skupnik dovodom in odvodom večja učinkovitost ccs 88-95)

Elektrostatični izločevalniki (elektrofiltri)

- elektrofilter je v bistvu kondenzator velikih dimenzij kjer med elektrodama vlada enosmerna napetost med 30 ndash 70 kV

- negativni pol je izveden iz tankih žic in z izvedbodosežemo visoko poljsko jakost kar omogoča velike pospeške elktronom pospešeni elektroni z medsebojnim delovanjem povzročijo sprožanje velikega št elektronov in ionov ki potujejo proti nasprotujočima elektrodama med procesom se nato usedejo tudi prašni delci in potujejo proti elektrodama prah se lepi na elektrode s posebnimi napravami z udarci na elektrode omogočimo mehansko otresanje prahu

- učinkovitost odpraševanja je odvisna od hitrosti plinov ki tečejo skozi filter dimenzije prahu nimajo pomembnega vpliva na kvaliteto odpraševanja čeprav se večji delci teže izločajo drobna zrna pa se lepijo na elektrode in jih je težko odstraniti

- elektrofilterski sistem je boljši pri kurjenju z premogovim prahom čeprav ob višji investiciji potrebna energija za delovanje pa manjša

- delce ki se usedejo na elektrode odstranimo z elektromagnetnim pnevmatskim ali mehaničnim stresanjem

- izvedeni so v več stopnjah

Vlažni postopki izločevanja

- redko se uporabljajo- so naprave ki omogočajo zmes plina z delci in tekočine pretvori v kapljevinasto suspenzijo ki jo laže

izločimo iz plinastega toka- dobre lastnosti

o poleg izločanja se znižuje tudi temperatura dimnih plinovo ponavadi manjši kot v primeru suhega odpraševanja

o tako zamnjšujemo tudi raquokisle plinelaquo ki povzročajo korozijoo zmanšujejo eksplozivnost nižja cena

- slabosti o nevarnost korozijeo večja količina kapljevineo zaščita pred zmrzovanjemo večji obratovalni stroški

RAŽVEPLEVANJE DIMNIH PLINOV

- izločanje škodljivih žveplovih oksidov iz dimnih plinov je v svetu poznano že več kot dvajset let- različni ukrepi za znižanje koncentracij SO2 ki temelje na

o izločanju žvepla iz goriva (uplinjanje premoga)o čiščenje dimnih plinov

- tem času so najbolj razširjeni postopki dosegli visoko stopnjo tehnološke zrelosti Poznani so kalcitni postopki za katere velja

CaCO3 + SO2 rarr CaSO4 + CO2

- najbolj je uveljavljen (najbolj učinkovit) mokri kalcitni postopek pri novejših premogovnih tehnologijah (FBC ndash zgorevanje v fluidni plasti) pa se vpihuje apnenec skupaj z gorivom v kotel kjer v fluidni plasti poteka poleg gorenja tudi zgoraj opisana reakcija (učinek čiščenja je nekoliko slabši) v enotah kjer ni ekonomsko upravičena prigradnja odžveplovalne naprave (draga investicija) se uporabljajo aditivni postopki ko se gorivu dodaja apnenec učinki reduciranja SO2 pa so slabi (od 40 naprej)

- tako se je v svetu za izločanje žveplovih oksidov iz dimnih plinov velikih termoenergetskih naprav močno uveljavil mokri kalcitni postopek Poglavitni prednosti omenjenega postopka sta visoka učinkovitost in uporaba cenenega absorpcijskega sredstva to je mletega apnenca (CaCO3) ki je v naravi dokaj razširjen Produkt procesa razžveplovanja dimnih plinov je sadra (gips) (CaSO4 x 2 H2O) ki jo je možno brez težav odlagati na ustrezno urejenem odlagališču Sadra je primerna tudi za uporabo v cementni po morebitni dodatni obdelavi pa tudi v gradbeni industriji

SESALNE CEVI

Služijo za odvajanje vode iz tekača v spodnji nivo z manjšimi izgubami omogočajo nam postavitev tekača iznad spodnje vode brez izgube padca

Sesalna cev omogoča izrabo kinetične energije na izhodu tekača tako da se zniža tlak v sesalni cevi s postopnim povečevanjem preseka

Dodatno se izrabi padec med tekačem in spodnjim nivojem vode izgube kinetične energije na izhodu so manjše (manjša hitrost) kot brez sesalne cevi

Razmerja površin prerezov so med 025 in 035 izgube skupne kinetične energije na izhodu znašajo le še med 6 in 12 to pomeni da večji del energije na izhodu izrabimo s pomočjo sesalne cevi ima pa sesalna cev svoj izkoristek

Oblike sesalnih cevi ravna kolenasta zvita Ravna najenostavnejša in najboljši izkoristek dolžina (boljši izkoristek vendar globlji izkop) potopitev min 05 (03)m drugače 06-1D

kompresorja Vmesno hlajenje poveca elektricna obremenitev Vmesno hlajenje se uporablja predvsem na tistih podrocjih PT kjer je dodatna elektricna moc izjemno pomembna Izkoristek se bistveno ne spremeni s tem postopkom Na ta nacin je temperatura zraka na vstopu v zgorevalno komoro nekoliko nižja za kar je potrebno nekoliko vec goriva kot v primeru brez vmesnega hlajenja

Hlajenje zraka na vstopu v kompresorizkoristka in izhodne moci se v opazovani kategoriji obcutno poslabšata s povecanjem zunanje temperature zraka Hlajenje vstopnega zraka pri višjih zunanjih temperaturah zraka lahko poveca izhodno moc PT za 15 do 20 Obstaja vec nacinov za odpravo omenjene hibe PT Hlajenje vstopnega zraka se lahko izvede s pomocjo kompresijskega ali termicnega procesa (absorbcijsko hlajenje) preko izmenjevalca toplote Dodatni izmenjevalec povzroca tlacne izgube kar nekoliko poslabša izhodno moc in izkoristek vendar ucinek hlajenja bistveno izboljša karakteristike PT Kompresorsko hlajenje z elektromotorjem prinese bistvene dodatne izgube Termicno hlajenje lahko v procesu izrabi toploto ki jo nosijo vroci izpušni plini iz PT Rešitve ki se nakazujejo pa niso poceni in povecajo kompleksnost proizvodnje elektricne energije s PT Takšne rešitve niso v praksi v naših krajih jih pa pogosto najdemo v krajih visoko zunanjo temperaturo (arabski svet ekvatorialne deželehellip) Uparjalno hlajenje je bolj uporabna metoda hlajenja vstopnega zraka s stroškovnega vidika Pri tem postopku se vodna megla vpihava neposredno v tok vstopnega zraka Voda se upari in zraku odvzame uparjalno toploto Hlajenje je pri tem omejeno s tocko nasicenja zraka Nasiceni zrak pri 0oC tako vsebuje le 39 g vodne pare na kg zraka pri 25oC pa že 2077 g vodne pare v kg zraka Pokazatelj je relativna vlažnost ki ne more preseci 100 saj ce zrak ohlajamo se odstotek se odstotek relativne vlažnosti povecuje Takšen nacin hlajenja vstopnega zraka lahko predstavlja vir velike porabe vode pa takšne rešitve niso najbolj primerne za države s pomanjkanjem

TLAČNOVODNI REAKTOR (PWR pressurized water reactor)

Tlačnovodni reaktorji so največkrat uporabljani reaktorji Tak tip reaktorja je uporabljen tudi v JE KrškoPri tem reaktorju je hladilna voda (primarni hladilni krog) v reaktorski posodi pod tlakom ki je večji od nasičenega parnega tlaka pri največji obratovalni temperaturi Zato se reaktorsko hladilo ne more uparjati Pri temperaturi vode 302degC v primarnem krogu je voda dovolj podhlajena pri tlaku 157 bar Do uperjenja pride šele v uparjalniku (sekundarni hladilni krog) To je kotel kjer je veliko število tankih cevi Skoznje poganjajo močne primarne črpalke reaktorsko hladilo ki svojo toploto oddaja sekundarnemu hladilu ki kroži okoli cevi uparjalnika Zaradi segrevanja se sekundarno hladilo uparja Para poganja turbino po koncu dela pa se kondenzira v kondenzatorju turbine in se nato vrača v uparjalnik Pri tlačnovodnem reaktorju sta primarni in sekundarni krog ločena kar je ugodno če pride do radioaktivnega onesnaženja hladilne vode Zaradi nevtronskega toka posoda razpoka

Pri tlačnovodnih in vrelnih reaktorjih rabi voda kot hladilo in moderator ki upočasnjuje nevtrone Zato imajo ti reaktorji velik negativni temperaturni koeficient reaktivnosti To pomeni da se zaradi naravnih fizikalnih zakonitosti zmanjša število cepitev uranovih jeder in s tem moč reaktorja sorazmerno z naraščanjem temperature v reaktorski sredici ker se poveča absorpcija nevtronov in zmanjša gostota vode Zaradi te lastnosti vodnih reaktorjev (inherentna varnost) ni možno primerjati jedrskega reaktorja z jedrskim eksplozivom Reaktorji na vodo pri previsoki temperaturi sami od sebe ugasnejo Med normalnim obratovanjem elektrarne pri polni moči so najvišje temperature v gorivu za okoli 900degC pod temperaturo tališča uranovega dioksida ki je okoli 2800degC Preden pride do taljenja sredice se zaradi povišanja

temperature zmanjša število cepitev in s tem moč reaktorja kar prepreči taljenje goriva Varnost jedrske elektrarne je torej toliko večja kolikor več naravnih varovalnih ukrepov je vgrajenih v njeno obratovanje

V primarnem krogu kroži hladilno sredstvo ki ga poganja primarna črpalka skozi reaktor in parogenerator V reaktorju sprejeto toploto hladilno sredstvo v parogeneratorju oddaja sekundarnemu krogu oziroma krožnemu procesu voda-voda Nuklearne elektrarne hlajene in moderirane z navadno vodo pod tlakom imajo 2 do 6 primarnih hladilnih krogov

Kot moderator in hladilno sredstvo je ponavadi uporabljena voda Njene dobre lastnosti sorazpoložljivost nizka cena in dobro zaviranje nevtronov Dobro zaviranje nevtronov pa dopušča gradnjo reaktorjev z majhnim volumnom oz z gosto pakiranimi gorivnimi palicami Gosto pakiranje gorivnih palic pa nam dopušča da se v reaktorju doseže velika gostota proizvedene toplotne moči (reda 100 MVm3) V tem reaktorju ne morem uporabiti naravnega urana kot goriva ker se v njem ne bi mogla doseči kritičnost Zato morajo taki reaktorji imeti obogateno gorivo Slaba stran tega goriva je v njegovi visoki ceni Ima pa reaktor to dobro stran da je potrebno gorivo menjati na vsako leto ali dve kar pa za reaktorje ki uporabljajo naravni uran ni mogoče trditi Po uporabi je gorivo možno predelati in ponovno koristno uporabiti Reaktor uporablja uparjalnik (Steam generator) tako da je reaktorski tokokrog popolnoma ločen od turbinskega

ZAMAŠNA MASA

mD2 zamašna masa D vztrajnostni premer

Če si predstavljamo vrtečo se maso m enakomerno porazdeljeno po obodu kroga s premerom D znaša

vztrajnostni moment takega obroča

NIZKOTLAČNE HE

padci v HE so nizki (5-25 m) medtem ko so inštalirani pretoki visoki (1000-10000 m3s) akumulacija ni mogoca zaradi velikega pretoka pogonski stroji kaplanove in propelerske turbine gradnja v spodnjih tokih rek služijo za pokrivanje osnovne obremenitve najznacilnejši obliki recna in kanalska hidroelektrarna

Kanalske elektrarne- koncentracijo padca dosežemo s jezom ali daljšo derivacijo (kanal ali rov)- praviloma so to pretocne elektrarne- zaradi vztrajnosti vode pocasni zagoni hitre razbremenitve - voda preko paralelnih izpustov težko se

prilagajajo spremembam obremenitve- pri nas HE Zlatolicje in Formin

Recne elektrarne

- koncentracija vode se doseže z zajezitvijo ponavadi jez in elektrarna v isti osi ali v obliki turbinskih stebrov

- prednost uporabe mehanizacije in fazna izgradnja s pomocjo gradbenih jam- pri nas HE Fala stebrskega tipa pa HE DravogradVuzenica Ožbalt in Mariborski otok

jez in strojnica v isti osi stebrski tip

VRSTE PLINSKIH TURBIN

V glavnem locimo dve vrsti plinskih turbin

Plinske turbine izvedenke iz letalskih motorjev (v primerjavi z industrijsko) So tudi za proizvodnjo el energije (kompresorji) so lažje dosegajo boljše izkoristke po specificnem investicijskem strošku (EURkW) so dražje Inštalirana moc dosega do 50 MW zadnji dosežek tehnike pa 100 MW Najvišja tlacna razmerja znašajo tudi 331 kar lahko zahteva tudi zunanji kompresor za gorivo zemeljski plin Neto ISO elektricni izkoristki se pri najsodobnejših napravah bližajo 45 ob SPTE pa preko 80

Industrijske izvedbe plinskih turbin so prvenstveno namenjene proizvodnji elektricne energije inštalirane moci so v širšem razponu med 1 in 330 MW v eni enoti Specificni strošek investicije je nižji primerljivo z letalskimi izvedenkami PT bolj so primerne za neprekinjeno pasovno obratovanje z daljšimi presledki med remonti So manj ucinkovite in veliko težje Njihovo tlacno razmerje znaša do 20 1 in ne zahtevajo kompresorja za gorivo Neto ISO elektricni izkoristek pri najvecjih napravah se približuje 40 Industrijske izvedenke PT se uporabljajo tudi kot pogonski stroji za kompresorje (plinovodi rafinerije) ali kot pogoni ladijskih vijakov Veliko se uporabljajo tudi v SPTE izvedbah (rafinerije papirna kemicna ind)

MODERATOR

Produkti razpada še naprej razpadajo oziroma se cepijo pri čemer se jedrska energija transformaira v toplotno energijo oziroma radioaktivno sevanje Če želimo izkoriščati toplotno energijo moramo kontrolirati cepitev Ker pa so pri cepitvi nastali rdquohitrirdquo nevtroni jih moramo zaradi možnosti nadzora nadaljnjih cepitev oziroma povečanja verjetnosti trkov upočasniti Za to uporabimo moderator to je material ki upočasni rdquohitrerdquo nevtrone tako da postanejo rdquopočasnirdquo ali termični Pri tem jih ne sme absorbirati Naprava kjer poteka nadzirana verižna reakcija je jedrski reaktor V njegovem jedru je nameščeno jedrsko gorivo sredstvo za upočasnitev nevtronov za odvajanje toplote ki ima lahko tudi funkcijo moderatorja ter zaščite pred uhajanjem nevtronov (biološki ščit)

Kot moderator lahko uporabljamo naslednje materiale vodo težko vodo grafit berilij berilijev oksid Moderator v tekočem agregatnem stanju služi tudi kot hladilno sredstvo Grafit uporabljamo pri reaktorjih z delovno temperaturo 550 degC

TERMIČNI IZKORISTEK-izbolšava

najslabši izkoristek v nizu izkoristkov v termoelektrarniizboljšanje termicnega izkoristka

vmesno pregrevanje pare Del pare ki je že ekspandiral (ne do kondenzacije) v visokotlacnem delu turbine ponovno vmesno pregrevamo Ponavadi se izvede enkratno ponovno pregrevanje danes pa se v visoko ucinkovitih elektrarnah uporablja tudi dvojno pregrevanje segrevanje kondenzata s paro iz turbine S paro ki je delno že ekspandirala segrevamo kondenzat v nizkotlacnih srednjetlacnih in visokotlacnih grelnikih napajalne vode (kondenzata) Vec stopenj segrevanja boljši je izkoristek (ekonomska meja) Ponavadi od 2 do 10 stopenj s 30 - 50 oC na stopnjo vse dotemperature med 260 in 330 oC odvisno od tlaka

- Ponavadi se zato uporabljajo površinski grelci ki pare ne mešajo s kondenzatom in ne potrebujejo dodatnih crpalk

- Pri mešanju kondenzata s paro pa dobimo boljše izkoristke vendar ob uporabi dodatnih crpalk višji parametri sveže pare pomenijo tudi boljši izkoristek visoke parametre je težje zagotoviti zaradi karakteristik v omejitvah materialov najvišji parametri 565+ oC in 300+ bar soproizvodnja toplotne in elektricne energije (SPTE) ndash kogeneracija

FRANCISOVA TURBINA

Francisova vodna turbina je nadtlačna turbina radialno-aksialnega tipa in je najpogosteje uporabljena vodna turbina saj je primerna za srednje pretoke in srednje padce kakršne ima večina virov vodne energije Moč turbine je odvisna od pretoka vode in smeri toka vode glede na lopatice gonilnika kar uravnavajo vodilne lopatice ki so premične in se jih da poljubno odpreti ali zapreti Sodobne Francisove turbine imajo spiralno ohišje ki se uporablja pri tlačnih višinah od 15 do 500 m Pri padcih do 15 m doteka voda do turbine po odprtih kanalih ndash jaških Izkoristek take turbine je 09 Najboljši izkoristek dosežejo med 60 in 80 nazivne obremenitveFrancisova turbina so lahko horizontalna vertikalnaSestava Spiralno ohišje Vodilne lopate Gonilnik Sesalna cev (difuzor ali aspirator)

Za specifične vrtljaje med 40 in 240 vrtmin Najbolj pogosto uporabljena vodna turbina Uporablja se za srednje padce in srednje pretoke (2 do 200m male 40 do 500m velike) Je nadtlačna turbina rgt0 Voda priteka v vodilnik radialno vodilniku odda energijo in se preusmeri aksialno turbina končuje

sesalnim nastavkom Vstopni in izstopni trikotnik zmanjšanje kota szlig1lt90deg zato se poveča u poveča se trenje gonilne

lopatice se podaljšajo in vmesni kanali ozki ndash hitra Francisova turbina Počasen gonilnik izstopni premerje veliko manjši kot vstopni gonilnik je nizek goltnost (požiralnost)

je enaka kot pri ostalih vrstah za padce do 500m in več Hitri gonilnik značilni večji izstopni premer kot vstopni razmeroma velika vstopna višina krivulja

izkoristkov bolj strma večja nevarnost kavitacije in zato postavitev turbine pod spodnjo vodo ndash gradbeni stroški večje vrtilne hitrosti zahtevajo manjše generatorje primerne za nizke padce do 50m

Moč turbine se regulira z vodilnikom-obroč ki se premika preko vzvodov s servomotorji konstantno vrtilno hitrost dosežemo z zmanjšanjem pretočnega prereza kar zmanjšuje pretok skozi turbino lopatice vodilnika se spreminjajo preko regulirnega obroča (Finkova regulacija) voda vstopa z udarcem

V primerjavi s Peltonovo turbino imajo večjo hitrost posledično manjše dimenzije in lažje generatorje večjo elastičnost glede na padec izpodrivajo Peltonove t

Dovzetna za kavitacijo treba jih je vkopat(večanje tlaka)

ČISTILNE NAPRAVE V TE

pri zgorevanju se kemicna energija goriva pretvarja v toploto ki se nato pretvarja v koristno elektricno in toplotno energijo v okolico pa se prenaša odpadna toplota (precejšen problem zato je cilj minimizirati le-to) ter ostali odpadki zgorevanja (ogljikov dioksid - CO2 vodna para - H2O ogljikov

monoksid - CO dušikovi oksidi - NOx žveplovi oksidi - SOx hlapne organske snovi - HOS in leteci prah - PM

izpuste v zrak vodo in tla je potrebno znižati na minimalne možne oziroma na najmanj zakonsko dolocene - MVE (mejne vrednosti emisij)

današnji problemi cišcenja so povezani z omenjenimi plini in snovmi prah SO2 NOx CO2 saj škodujejo naravi preko formiranja kislega dežja smoga in globalnega segrevanja

cišcenje povecuje stroške v elektrarnah tako se stroški za izgradnjo povecajo ca 40 oziroma cišcenje v proizvedeni ceni kWh elektricne energije predstavlja kar 13 strošek ob tem pa se 2x povecajo kolicine suhih odpadkov iz elektrarn

cistilne naprave so drage dimenzionirane pa morajo biti na maksimalne pretoke dimnih plinov zahteva pa se tudi precejšnje kolicine apnenca in amoniaka

Zmanjševanje emisij temelji na dveh osnovnih principih Prvi obsega tako imenovane primarne ukrepe ki se osredotocajo na sam proces nastajanja nezaželenih snovi V tem okviru gre predvsem za ukrepe vezane na rabo okoljsko manj problematicnih goriv ter ukrepe ki neposredno posegajo v proces zgorevanja goriv in s tem zmanjšujejo emisije Drugi princip temelji na tako imenovanih sekundarnih ukrepih tu se z onesnaževali obremenjeni izpusti cistijo ob uporabi ustreznih tehnologij - naprav namešcene med kotel in dimnik

proces cišcenja v prašnih premogovih tehnologijah poteka po sledecemformalnem zaporedju_ denitrifikacijsko napravo - DeNOx_ napravo za zmanjšanje vsebnosti trdnih letecih delcev ndash npr elektrofilter in_ razžveplovalno napravo - DeSOx

Razporeditev naprav v elektrarni je odvisna od izbire nacina zmanjševanja koncentracije NOx v vrocih dimnih plinih

Najpogosteje je DeNOx naprava locirana takoj za kotlom to je na podrocju z visoko vsebnostjo letecih trdnih delcev in visoko temperaturo DeNOx napravi sledi naprava za odpraševanje in razžveplovalna naprava

V primeru da je DeNOx namešcen v podrocju z nizko koncentracijo prahu potem razporeditev sledi kot na sliki V tej konfiguraciji je grelnik zraka namešcen za elektrofiltrom in DeNOxnapravo Ta konfiguracija zahteva visokotemperaturni elektrofilter DeNOx-u pa se aktivnost podaljša zaradi manjše vsebnosti letecega prahu

Tretja razporeditev predvideva namestitev DeNOx pred izhodom plinov v dimnik v podrocju ki je ocišcen tako letecega prahu in žvepla Tu naprava izrablja tehnološko visoko ucinkovit in dražji katalizator ki pa deluje v podrocju nizkih temperatur Katalizator ni pod vplivom abrazije koroziji in izgubi aktivnosti

CEPITEV URANA

Cepitev jedra urana 235 se začne z absorbcijo nevtrona Novo nastalo jedro urana 236 je zaradi porušenega ravnotežja sil znotraj jedra v vzbujenem stanju Lahko si ga predstavljamo kot kapljico ki močno valovi na koncu pa se razleti v dve jedri Ta dogodek imenujemo cepitev jedra pri čemer se sprosti veliko energije Ob tem se sprosti tudi nekaj nevtronov ki lahko cepijo nadaljnja jedra urana 235 kar imenujemo verižna reakcija Pri cepitvi se sproščajo nevtroni in toplota Sproščeni nevtroni lahko sprožijo nove cepitve hellip tako steče verižna reakcija

delci alfa najmanj prodorni Njihova majhna prodornost je posledica velikega naboja +2e0 ter velikosti Delec alfa pri tem zelo redko zadene jedro atoma ampak v glavnem preko Coulombske sile interagira z elektroni okoliških atomov Tako je pot delca alfa z 1 MeV energije v zraku dolga 05 cm v organskem tkivu pa le 0003 cm Delce alfa je torej mogoce zlahka zaustaviti in se zašcititi pred njimi Bolj nevarni so ce izvor delcev alfa prihaja v telo (hrana voda kontaminirana okolica) in se v njem pocasi nabira Podobno so protoni

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Pri jedrskskih reakcijah prehajajo nukleoni iz višjih v nižja diskretna stanja pri prehodu pa se izseva žarek katerega tipična energija je milijon elektronvoltov Ker jakost curka žarkov gama nikoli ne pade povsem na nic ni mogoce za njih definirati koncnega dosega kot pri ostalih vrstah sevanja Tako tudi po zelo dolgi poti v doloceni snovi pride skozi njo še zmeraj doloceno število fotonov Zaradi tega se z nobeno oviro ni mogoce popolnoma zavarovati pred njimi Debelina ovire pa po drugi strani eksponentno zmanjšuje jakost curka fotonov in s tem verjetnost da bodo preostali povzrocili škodo v tkivu Zaradi tega je koristno definirati razpolovno debelino snovi z12 pri kateri se jakost curka žarkov gama razpolovi Ta znaša na primer pri cloveškem tkivu 10 cm

Sproščeni nevtroni povzročajo nove cepitve in v reaktorju vzdržujejo verižno reakcijo

VRELNI REAKTOR (BWR boilingwater reactor)

Vrelni reaktor ima le en tokokrog ena in ista voda se uporablja kot hladilna snov v jedrskem reaktorju kot moderator in kot delovna snov v turbinskem krožnem procesu V zgornjem delu reaktorske sredice se voda upari Nastala para poganja turbino kjer se po opravljenem delu kondenzira in se vrne nazaj v reaktorsko posodo Proizvodnja pare v reaktorski sredici zahteva relativno velike in drage tlačne posode obenem pa je

količina pare omejena sicer postane delovanje moderatorja prešibko Vendar vse pomanjkljivosti odtehta zanesljivost in cenenost teh vrst reaktorjev

IZKORISTEK TE

AKUMULACIJA HE

opremljene so z zbiralniki vode - akumulacijami akumulacije so umetna jezera ki nastanejo z zajezitvijo redkeje naravna akumulacija Cilj akumulacije je zadržanje vode in jo uporabiti po potrebah (potrebe in vloga HE v EES) oziroma prenos iz mokrega v suho sezono z ustreznim upravljanjem akumulacije se preprecuje tudi ucinke katastrofalnih voda pomembna vloga v sušnih obdobjih zagotavljanje plovnosti delitev glede na velikost akumulacije HE z dnevno akumulacijo HE s tedensko akumulacijo HE z letno akumulacijo HE s sezonsko akumulacijo HE s pretocno akumulacijo HE s crpalno akumulacijo

HE z dnevno akumulacijo proizvodnja je vecja kot v primerjavi s pretocno elektrarnoNacin delovanja v casu nizkih obremenitev (ponoci) akumulira v casu višjih obremenitev prazni akumulacijo (podnevi) ustrezno vecji inštalirani pretok Qi HE= 13 - 16 Qsr_L namen elektrarne je pokrivanje osnovne obremenitve in dnevnih konic

HE s tedensko akumulacijopotreben vecji akumulacijski bazen vecji pomen za EES pokrivanje konicnih obremenitev zmanjšuje izgube vode

režim dela za vikend in nocne ure - akumulira preko dneva delovanje Inštalirani pretok Qi HE= 15 - 25 QsrL

HE z letno akumulacijozaradi velikosti akumulacije se izrabi celotni pretok na reki velika akumulacija - velike pregraderegulacija natoka in obvezni minimum funkcija v casu primanjkljaja vode pokrivanje predvsem konicnih obremenitev inštalirani pretok Qi= 2 - 35 QsrL

HE s sezonsko akumulacijoprenos vode iz mokre sezone v suho boljša koordinacija s termo sistemom in tako njegova manjšapotrebna inštalirana moc visok inštalirani pretok elektrarne Qi=3 - 6 QsrL

HE s pretocno akumulacijopogoj veriga pretocnih elektrarn od katerih je zgornja HE vsaj dnevna akumulacija akumulacijo ima tudi zadnja in služi za izravnavo pretokov in zagotavljanje biološkega minimuma posebni nacin obratovanja - ti pretocna akumulacija izraba padca celotne verige za akumulirano vodo prve elektrarne ceprav so nizvodne elektrarne brez akumulacije pogoji obratovanja celna akumulacija polna izravnalna akumulacija praznacelna akumulacija se prazni vse HE delujejo z Qi Najnižja HE v verigi deluje s praznim bazenom z najmanjšim padcem in spušca izravnalno vodo- bazen se polni moc narašca naloga pokrivanje dnevnih konic pravilno dimenzioniranje

Crpalne elektrarneodvecno nocno energijo iz TE in JE s pomocjo akumulacije vode pretvorijo v potrebno vecvredno vršno energijo preko dneva potrebnost spodnjega in zgornjega bazena potencialna energija vode je akumulatorel energija iz omrežja poganja crpalko (drugace turbino) in jo precrpava v zgornji bazen višja je višinska razlika bolj pomembna je elektrarna celotni izkoristek elektrarne h= 07 in 08 kar pomeni da se nocno energijo pretvori v 34 najkvalitetnejše dnevne energije (energetsko) financno pa raquo 25-3 bolj vrednoinvesticijsko zahtevne elektrarne obratovalno zelo elasticne pogojene z virom cenejše nocne energijepri nas CE Avce nacrtovana je tudi CE Kozjak

ODPRAŠEVANJE DIMNIH PLINOV

- prah ki ga kurilni plini nosijo je sestavljen iz letečega pepela (neizgoreli mineralni delci silikati železove spojine kalcij magnezij) leteče žlindre ( v času zgorevanja raztaljeni silikati) in iz drobnih delčkov koksa in saj (amorfni ogljik in smolnate sestavine)

- leteči prah sestavljajo delci različnih dimenzij najdebelejši so ostanki letečega koksa- od sestave letečega prahu je odvisna uporaba sistema odpraševanja- izvedba odpraševanja je ponavadi izvedena z

o mehanski sistem ndash s pomočjo cikonskih izločevalnikovo električni sitem ndash elektrostatični izločevalniko vlažni postopki izločevanja ndash redko

Mehanski odpraševalniki

- Prah se izločuje s pomočjogravitacijskih ali centrifugalnih sil- Gravitacijska metoda - v praksi nima širše uporabnosti zaradi nizke hitrosti plinov zgorevanja kar

zahteva veliko prostora takšen odpraševalnik se uporablja le za leteči pepel večjih dimenziij torej za kurjenje na rešetki

- Centrifugalni odpraševalnik deluje na principu ciklonskega delovanja in je sestavljen iz cilindričnega dela ki je navzdol zožen v lijak

- dimne pline dovajamo v ciklonsko komoro tangencialno kar povzroča krožno gibanje z relativno veliko hitrostjo pri čemer se pri strujanju iz cilindričnega v konusni del hitrosti povečujejo

- delci prahu so zaradi centrifugalne sile izrinjeni proti steni kjer se usedejo in padajo pod težo v lijak- zračno strujanje je izrazito turbulentno zaradi potrebnih velikih hitrosti se porabijo velike količine el

Energije za pogon naprav- izdelani so različnih velikosti za uspešno čiščenje pa se povezujejo v multiciklone (več skupaj s

skupnik dovodom in odvodom večja učinkovitost ccs 88-95)

Elektrostatični izločevalniki (elektrofiltri)

- elektrofilter je v bistvu kondenzator velikih dimenzij kjer med elektrodama vlada enosmerna napetost med 30 ndash 70 kV

- negativni pol je izveden iz tankih žic in z izvedbodosežemo visoko poljsko jakost kar omogoča velike pospeške elktronom pospešeni elektroni z medsebojnim delovanjem povzročijo sprožanje velikega št elektronov in ionov ki potujejo proti nasprotujočima elektrodama med procesom se nato usedejo tudi prašni delci in potujejo proti elektrodama prah se lepi na elektrode s posebnimi napravami z udarci na elektrode omogočimo mehansko otresanje prahu

- učinkovitost odpraševanja je odvisna od hitrosti plinov ki tečejo skozi filter dimenzije prahu nimajo pomembnega vpliva na kvaliteto odpraševanja čeprav se večji delci teže izločajo drobna zrna pa se lepijo na elektrode in jih je težko odstraniti

- elektrofilterski sistem je boljši pri kurjenju z premogovim prahom čeprav ob višji investiciji potrebna energija za delovanje pa manjša

- delce ki se usedejo na elektrode odstranimo z elektromagnetnim pnevmatskim ali mehaničnim stresanjem

- izvedeni so v več stopnjah

Vlažni postopki izločevanja

- redko se uporabljajo- so naprave ki omogočajo zmes plina z delci in tekočine pretvori v kapljevinasto suspenzijo ki jo laže

izločimo iz plinastega toka- dobre lastnosti

o poleg izločanja se znižuje tudi temperatura dimnih plinovo ponavadi manjši kot v primeru suhega odpraševanja

o tako zamnjšujemo tudi raquokisle plinelaquo ki povzročajo korozijoo zmanšujejo eksplozivnost nižja cena

- slabosti o nevarnost korozijeo večja količina kapljevineo zaščita pred zmrzovanjemo večji obratovalni stroški

RAŽVEPLEVANJE DIMNIH PLINOV

- izločanje škodljivih žveplovih oksidov iz dimnih plinov je v svetu poznano že več kot dvajset let- različni ukrepi za znižanje koncentracij SO2 ki temelje na

o izločanju žvepla iz goriva (uplinjanje premoga)o čiščenje dimnih plinov

- tem času so najbolj razširjeni postopki dosegli visoko stopnjo tehnološke zrelosti Poznani so kalcitni postopki za katere velja

CaCO3 + SO2 rarr CaSO4 + CO2

- najbolj je uveljavljen (najbolj učinkovit) mokri kalcitni postopek pri novejših premogovnih tehnologijah (FBC ndash zgorevanje v fluidni plasti) pa se vpihuje apnenec skupaj z gorivom v kotel kjer v fluidni plasti poteka poleg gorenja tudi zgoraj opisana reakcija (učinek čiščenja je nekoliko slabši) v enotah kjer ni ekonomsko upravičena prigradnja odžveplovalne naprave (draga investicija) se uporabljajo aditivni postopki ko se gorivu dodaja apnenec učinki reduciranja SO2 pa so slabi (od 40 naprej)

- tako se je v svetu za izločanje žveplovih oksidov iz dimnih plinov velikih termoenergetskih naprav močno uveljavil mokri kalcitni postopek Poglavitni prednosti omenjenega postopka sta visoka učinkovitost in uporaba cenenega absorpcijskega sredstva to je mletega apnenca (CaCO3) ki je v naravi dokaj razširjen Produkt procesa razžveplovanja dimnih plinov je sadra (gips) (CaSO4 x 2 H2O) ki jo je možno brez težav odlagati na ustrezno urejenem odlagališču Sadra je primerna tudi za uporabo v cementni po morebitni dodatni obdelavi pa tudi v gradbeni industriji

SESALNE CEVI

Služijo za odvajanje vode iz tekača v spodnji nivo z manjšimi izgubami omogočajo nam postavitev tekača iznad spodnje vode brez izgube padca

Sesalna cev omogoča izrabo kinetične energije na izhodu tekača tako da se zniža tlak v sesalni cevi s postopnim povečevanjem preseka

Dodatno se izrabi padec med tekačem in spodnjim nivojem vode izgube kinetične energije na izhodu so manjše (manjša hitrost) kot brez sesalne cevi

Razmerja površin prerezov so med 025 in 035 izgube skupne kinetične energije na izhodu znašajo le še med 6 in 12 to pomeni da večji del energije na izhodu izrabimo s pomočjo sesalne cevi ima pa sesalna cev svoj izkoristek

Oblike sesalnih cevi ravna kolenasta zvita Ravna najenostavnejša in najboljši izkoristek dolžina (boljši izkoristek vendar globlji izkop) potopitev min 05 (03)m drugače 06-1D

temperature zmanjša število cepitev in s tem moč reaktorja kar prepreči taljenje goriva Varnost jedrske elektrarne je torej toliko večja kolikor več naravnih varovalnih ukrepov je vgrajenih v njeno obratovanje

V primarnem krogu kroži hladilno sredstvo ki ga poganja primarna črpalka skozi reaktor in parogenerator V reaktorju sprejeto toploto hladilno sredstvo v parogeneratorju oddaja sekundarnemu krogu oziroma krožnemu procesu voda-voda Nuklearne elektrarne hlajene in moderirane z navadno vodo pod tlakom imajo 2 do 6 primarnih hladilnih krogov

Kot moderator in hladilno sredstvo je ponavadi uporabljena voda Njene dobre lastnosti sorazpoložljivost nizka cena in dobro zaviranje nevtronov Dobro zaviranje nevtronov pa dopušča gradnjo reaktorjev z majhnim volumnom oz z gosto pakiranimi gorivnimi palicami Gosto pakiranje gorivnih palic pa nam dopušča da se v reaktorju doseže velika gostota proizvedene toplotne moči (reda 100 MVm3) V tem reaktorju ne morem uporabiti naravnega urana kot goriva ker se v njem ne bi mogla doseči kritičnost Zato morajo taki reaktorji imeti obogateno gorivo Slaba stran tega goriva je v njegovi visoki ceni Ima pa reaktor to dobro stran da je potrebno gorivo menjati na vsako leto ali dve kar pa za reaktorje ki uporabljajo naravni uran ni mogoče trditi Po uporabi je gorivo možno predelati in ponovno koristno uporabiti Reaktor uporablja uparjalnik (Steam generator) tako da je reaktorski tokokrog popolnoma ločen od turbinskega

ZAMAŠNA MASA

mD2 zamašna masa D vztrajnostni premer

Če si predstavljamo vrtečo se maso m enakomerno porazdeljeno po obodu kroga s premerom D znaša

vztrajnostni moment takega obroča

NIZKOTLAČNE HE

padci v HE so nizki (5-25 m) medtem ko so inštalirani pretoki visoki (1000-10000 m3s) akumulacija ni mogoca zaradi velikega pretoka pogonski stroji kaplanove in propelerske turbine gradnja v spodnjih tokih rek služijo za pokrivanje osnovne obremenitve najznacilnejši obliki recna in kanalska hidroelektrarna

Kanalske elektrarne- koncentracijo padca dosežemo s jezom ali daljšo derivacijo (kanal ali rov)- praviloma so to pretocne elektrarne- zaradi vztrajnosti vode pocasni zagoni hitre razbremenitve - voda preko paralelnih izpustov težko se

prilagajajo spremembam obremenitve- pri nas HE Zlatolicje in Formin

Recne elektrarne

- koncentracija vode se doseže z zajezitvijo ponavadi jez in elektrarna v isti osi ali v obliki turbinskih stebrov

- prednost uporabe mehanizacije in fazna izgradnja s pomocjo gradbenih jam- pri nas HE Fala stebrskega tipa pa HE DravogradVuzenica Ožbalt in Mariborski otok

jez in strojnica v isti osi stebrski tip

VRSTE PLINSKIH TURBIN

V glavnem locimo dve vrsti plinskih turbin

Plinske turbine izvedenke iz letalskih motorjev (v primerjavi z industrijsko) So tudi za proizvodnjo el energije (kompresorji) so lažje dosegajo boljše izkoristke po specificnem investicijskem strošku (EURkW) so dražje Inštalirana moc dosega do 50 MW zadnji dosežek tehnike pa 100 MW Najvišja tlacna razmerja znašajo tudi 331 kar lahko zahteva tudi zunanji kompresor za gorivo zemeljski plin Neto ISO elektricni izkoristki se pri najsodobnejših napravah bližajo 45 ob SPTE pa preko 80

Industrijske izvedbe plinskih turbin so prvenstveno namenjene proizvodnji elektricne energije inštalirane moci so v širšem razponu med 1 in 330 MW v eni enoti Specificni strošek investicije je nižji primerljivo z letalskimi izvedenkami PT bolj so primerne za neprekinjeno pasovno obratovanje z daljšimi presledki med remonti So manj ucinkovite in veliko težje Njihovo tlacno razmerje znaša do 20 1 in ne zahtevajo kompresorja za gorivo Neto ISO elektricni izkoristek pri najvecjih napravah se približuje 40 Industrijske izvedenke PT se uporabljajo tudi kot pogonski stroji za kompresorje (plinovodi rafinerije) ali kot pogoni ladijskih vijakov Veliko se uporabljajo tudi v SPTE izvedbah (rafinerije papirna kemicna ind)

MODERATOR

Produkti razpada še naprej razpadajo oziroma se cepijo pri čemer se jedrska energija transformaira v toplotno energijo oziroma radioaktivno sevanje Če želimo izkoriščati toplotno energijo moramo kontrolirati cepitev Ker pa so pri cepitvi nastali rdquohitrirdquo nevtroni jih moramo zaradi možnosti nadzora nadaljnjih cepitev oziroma povečanja verjetnosti trkov upočasniti Za to uporabimo moderator to je material ki upočasni rdquohitrerdquo nevtrone tako da postanejo rdquopočasnirdquo ali termični Pri tem jih ne sme absorbirati Naprava kjer poteka nadzirana verižna reakcija je jedrski reaktor V njegovem jedru je nameščeno jedrsko gorivo sredstvo za upočasnitev nevtronov za odvajanje toplote ki ima lahko tudi funkcijo moderatorja ter zaščite pred uhajanjem nevtronov (biološki ščit)

Kot moderator lahko uporabljamo naslednje materiale vodo težko vodo grafit berilij berilijev oksid Moderator v tekočem agregatnem stanju služi tudi kot hladilno sredstvo Grafit uporabljamo pri reaktorjih z delovno temperaturo 550 degC

TERMIČNI IZKORISTEK-izbolšava

najslabši izkoristek v nizu izkoristkov v termoelektrarniizboljšanje termicnega izkoristka

vmesno pregrevanje pare Del pare ki je že ekspandiral (ne do kondenzacije) v visokotlacnem delu turbine ponovno vmesno pregrevamo Ponavadi se izvede enkratno ponovno pregrevanje danes pa se v visoko ucinkovitih elektrarnah uporablja tudi dvojno pregrevanje segrevanje kondenzata s paro iz turbine S paro ki je delno že ekspandirala segrevamo kondenzat v nizkotlacnih srednjetlacnih in visokotlacnih grelnikih napajalne vode (kondenzata) Vec stopenj segrevanja boljši je izkoristek (ekonomska meja) Ponavadi od 2 do 10 stopenj s 30 - 50 oC na stopnjo vse dotemperature med 260 in 330 oC odvisno od tlaka

- Ponavadi se zato uporabljajo površinski grelci ki pare ne mešajo s kondenzatom in ne potrebujejo dodatnih crpalk

- Pri mešanju kondenzata s paro pa dobimo boljše izkoristke vendar ob uporabi dodatnih crpalk višji parametri sveže pare pomenijo tudi boljši izkoristek visoke parametre je težje zagotoviti zaradi karakteristik v omejitvah materialov najvišji parametri 565+ oC in 300+ bar soproizvodnja toplotne in elektricne energije (SPTE) ndash kogeneracija

FRANCISOVA TURBINA

Francisova vodna turbina je nadtlačna turbina radialno-aksialnega tipa in je najpogosteje uporabljena vodna turbina saj je primerna za srednje pretoke in srednje padce kakršne ima večina virov vodne energije Moč turbine je odvisna od pretoka vode in smeri toka vode glede na lopatice gonilnika kar uravnavajo vodilne lopatice ki so premične in se jih da poljubno odpreti ali zapreti Sodobne Francisove turbine imajo spiralno ohišje ki se uporablja pri tlačnih višinah od 15 do 500 m Pri padcih do 15 m doteka voda do turbine po odprtih kanalih ndash jaških Izkoristek take turbine je 09 Najboljši izkoristek dosežejo med 60 in 80 nazivne obremenitveFrancisova turbina so lahko horizontalna vertikalnaSestava Spiralno ohišje Vodilne lopate Gonilnik Sesalna cev (difuzor ali aspirator)

Za specifične vrtljaje med 40 in 240 vrtmin Najbolj pogosto uporabljena vodna turbina Uporablja se za srednje padce in srednje pretoke (2 do 200m male 40 do 500m velike) Je nadtlačna turbina rgt0 Voda priteka v vodilnik radialno vodilniku odda energijo in se preusmeri aksialno turbina končuje

sesalnim nastavkom Vstopni in izstopni trikotnik zmanjšanje kota szlig1lt90deg zato se poveča u poveča se trenje gonilne

lopatice se podaljšajo in vmesni kanali ozki ndash hitra Francisova turbina Počasen gonilnik izstopni premerje veliko manjši kot vstopni gonilnik je nizek goltnost (požiralnost)

je enaka kot pri ostalih vrstah za padce do 500m in več Hitri gonilnik značilni večji izstopni premer kot vstopni razmeroma velika vstopna višina krivulja

izkoristkov bolj strma večja nevarnost kavitacije in zato postavitev turbine pod spodnjo vodo ndash gradbeni stroški večje vrtilne hitrosti zahtevajo manjše generatorje primerne za nizke padce do 50m

Moč turbine se regulira z vodilnikom-obroč ki se premika preko vzvodov s servomotorji konstantno vrtilno hitrost dosežemo z zmanjšanjem pretočnega prereza kar zmanjšuje pretok skozi turbino lopatice vodilnika se spreminjajo preko regulirnega obroča (Finkova regulacija) voda vstopa z udarcem

V primerjavi s Peltonovo turbino imajo večjo hitrost posledično manjše dimenzije in lažje generatorje večjo elastičnost glede na padec izpodrivajo Peltonove t

Dovzetna za kavitacijo treba jih je vkopat(večanje tlaka)

ČISTILNE NAPRAVE V TE

pri zgorevanju se kemicna energija goriva pretvarja v toploto ki se nato pretvarja v koristno elektricno in toplotno energijo v okolico pa se prenaša odpadna toplota (precejšen problem zato je cilj minimizirati le-to) ter ostali odpadki zgorevanja (ogljikov dioksid - CO2 vodna para - H2O ogljikov

monoksid - CO dušikovi oksidi - NOx žveplovi oksidi - SOx hlapne organske snovi - HOS in leteci prah - PM

izpuste v zrak vodo in tla je potrebno znižati na minimalne možne oziroma na najmanj zakonsko dolocene - MVE (mejne vrednosti emisij)

današnji problemi cišcenja so povezani z omenjenimi plini in snovmi prah SO2 NOx CO2 saj škodujejo naravi preko formiranja kislega dežja smoga in globalnega segrevanja

cišcenje povecuje stroške v elektrarnah tako se stroški za izgradnjo povecajo ca 40 oziroma cišcenje v proizvedeni ceni kWh elektricne energije predstavlja kar 13 strošek ob tem pa se 2x povecajo kolicine suhih odpadkov iz elektrarn

cistilne naprave so drage dimenzionirane pa morajo biti na maksimalne pretoke dimnih plinov zahteva pa se tudi precejšnje kolicine apnenca in amoniaka

Zmanjševanje emisij temelji na dveh osnovnih principih Prvi obsega tako imenovane primarne ukrepe ki se osredotocajo na sam proces nastajanja nezaželenih snovi V tem okviru gre predvsem za ukrepe vezane na rabo okoljsko manj problematicnih goriv ter ukrepe ki neposredno posegajo v proces zgorevanja goriv in s tem zmanjšujejo emisije Drugi princip temelji na tako imenovanih sekundarnih ukrepih tu se z onesnaževali obremenjeni izpusti cistijo ob uporabi ustreznih tehnologij - naprav namešcene med kotel in dimnik

proces cišcenja v prašnih premogovih tehnologijah poteka po sledecemformalnem zaporedju_ denitrifikacijsko napravo - DeNOx_ napravo za zmanjšanje vsebnosti trdnih letecih delcev ndash npr elektrofilter in_ razžveplovalno napravo - DeSOx

Razporeditev naprav v elektrarni je odvisna od izbire nacina zmanjševanja koncentracije NOx v vrocih dimnih plinih

Najpogosteje je DeNOx naprava locirana takoj za kotlom to je na podrocju z visoko vsebnostjo letecih trdnih delcev in visoko temperaturo DeNOx napravi sledi naprava za odpraševanje in razžveplovalna naprava

V primeru da je DeNOx namešcen v podrocju z nizko koncentracijo prahu potem razporeditev sledi kot na sliki V tej konfiguraciji je grelnik zraka namešcen za elektrofiltrom in DeNOxnapravo Ta konfiguracija zahteva visokotemperaturni elektrofilter DeNOx-u pa se aktivnost podaljša zaradi manjše vsebnosti letecega prahu

Tretja razporeditev predvideva namestitev DeNOx pred izhodom plinov v dimnik v podrocju ki je ocišcen tako letecega prahu in žvepla Tu naprava izrablja tehnološko visoko ucinkovit in dražji katalizator ki pa deluje v podrocju nizkih temperatur Katalizator ni pod vplivom abrazije koroziji in izgubi aktivnosti

CEPITEV URANA

Cepitev jedra urana 235 se začne z absorbcijo nevtrona Novo nastalo jedro urana 236 je zaradi porušenega ravnotežja sil znotraj jedra v vzbujenem stanju Lahko si ga predstavljamo kot kapljico ki močno valovi na koncu pa se razleti v dve jedri Ta dogodek imenujemo cepitev jedra pri čemer se sprosti veliko energije Ob tem se sprosti tudi nekaj nevtronov ki lahko cepijo nadaljnja jedra urana 235 kar imenujemo verižna reakcija Pri cepitvi se sproščajo nevtroni in toplota Sproščeni nevtroni lahko sprožijo nove cepitve hellip tako steče verižna reakcija

delci alfa najmanj prodorni Njihova majhna prodornost je posledica velikega naboja +2e0 ter velikosti Delec alfa pri tem zelo redko zadene jedro atoma ampak v glavnem preko Coulombske sile interagira z elektroni okoliških atomov Tako je pot delca alfa z 1 MeV energije v zraku dolga 05 cm v organskem tkivu pa le 0003 cm Delce alfa je torej mogoce zlahka zaustaviti in se zašcititi pred njimi Bolj nevarni so ce izvor delcev alfa prihaja v telo (hrana voda kontaminirana okolica) in se v njem pocasi nabira Podobno so protoni

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Pri jedrskskih reakcijah prehajajo nukleoni iz višjih v nižja diskretna stanja pri prehodu pa se izseva žarek katerega tipična energija je milijon elektronvoltov Ker jakost curka žarkov gama nikoli ne pade povsem na nic ni mogoce za njih definirati koncnega dosega kot pri ostalih vrstah sevanja Tako tudi po zelo dolgi poti v doloceni snovi pride skozi njo še zmeraj doloceno število fotonov Zaradi tega se z nobeno oviro ni mogoce popolnoma zavarovati pred njimi Debelina ovire pa po drugi strani eksponentno zmanjšuje jakost curka fotonov in s tem verjetnost da bodo preostali povzrocili škodo v tkivu Zaradi tega je koristno definirati razpolovno debelino snovi z12 pri kateri se jakost curka žarkov gama razpolovi Ta znaša na primer pri cloveškem tkivu 10 cm

Sproščeni nevtroni povzročajo nove cepitve in v reaktorju vzdržujejo verižno reakcijo

VRELNI REAKTOR (BWR boilingwater reactor)

Vrelni reaktor ima le en tokokrog ena in ista voda se uporablja kot hladilna snov v jedrskem reaktorju kot moderator in kot delovna snov v turbinskem krožnem procesu V zgornjem delu reaktorske sredice se voda upari Nastala para poganja turbino kjer se po opravljenem delu kondenzira in se vrne nazaj v reaktorsko posodo Proizvodnja pare v reaktorski sredici zahteva relativno velike in drage tlačne posode obenem pa je

količina pare omejena sicer postane delovanje moderatorja prešibko Vendar vse pomanjkljivosti odtehta zanesljivost in cenenost teh vrst reaktorjev

IZKORISTEK TE

AKUMULACIJA HE

opremljene so z zbiralniki vode - akumulacijami akumulacije so umetna jezera ki nastanejo z zajezitvijo redkeje naravna akumulacija Cilj akumulacije je zadržanje vode in jo uporabiti po potrebah (potrebe in vloga HE v EES) oziroma prenos iz mokrega v suho sezono z ustreznim upravljanjem akumulacije se preprecuje tudi ucinke katastrofalnih voda pomembna vloga v sušnih obdobjih zagotavljanje plovnosti delitev glede na velikost akumulacije HE z dnevno akumulacijo HE s tedensko akumulacijo HE z letno akumulacijo HE s sezonsko akumulacijo HE s pretocno akumulacijo HE s crpalno akumulacijo

HE z dnevno akumulacijo proizvodnja je vecja kot v primerjavi s pretocno elektrarnoNacin delovanja v casu nizkih obremenitev (ponoci) akumulira v casu višjih obremenitev prazni akumulacijo (podnevi) ustrezno vecji inštalirani pretok Qi HE= 13 - 16 Qsr_L namen elektrarne je pokrivanje osnovne obremenitve in dnevnih konic

HE s tedensko akumulacijopotreben vecji akumulacijski bazen vecji pomen za EES pokrivanje konicnih obremenitev zmanjšuje izgube vode

režim dela za vikend in nocne ure - akumulira preko dneva delovanje Inštalirani pretok Qi HE= 15 - 25 QsrL

HE z letno akumulacijozaradi velikosti akumulacije se izrabi celotni pretok na reki velika akumulacija - velike pregraderegulacija natoka in obvezni minimum funkcija v casu primanjkljaja vode pokrivanje predvsem konicnih obremenitev inštalirani pretok Qi= 2 - 35 QsrL

HE s sezonsko akumulacijoprenos vode iz mokre sezone v suho boljša koordinacija s termo sistemom in tako njegova manjšapotrebna inštalirana moc visok inštalirani pretok elektrarne Qi=3 - 6 QsrL

HE s pretocno akumulacijopogoj veriga pretocnih elektrarn od katerih je zgornja HE vsaj dnevna akumulacija akumulacijo ima tudi zadnja in služi za izravnavo pretokov in zagotavljanje biološkega minimuma posebni nacin obratovanja - ti pretocna akumulacija izraba padca celotne verige za akumulirano vodo prve elektrarne ceprav so nizvodne elektrarne brez akumulacije pogoji obratovanja celna akumulacija polna izravnalna akumulacija praznacelna akumulacija se prazni vse HE delujejo z Qi Najnižja HE v verigi deluje s praznim bazenom z najmanjšim padcem in spušca izravnalno vodo- bazen se polni moc narašca naloga pokrivanje dnevnih konic pravilno dimenzioniranje

Crpalne elektrarneodvecno nocno energijo iz TE in JE s pomocjo akumulacije vode pretvorijo v potrebno vecvredno vršno energijo preko dneva potrebnost spodnjega in zgornjega bazena potencialna energija vode je akumulatorel energija iz omrežja poganja crpalko (drugace turbino) in jo precrpava v zgornji bazen višja je višinska razlika bolj pomembna je elektrarna celotni izkoristek elektrarne h= 07 in 08 kar pomeni da se nocno energijo pretvori v 34 najkvalitetnejše dnevne energije (energetsko) financno pa raquo 25-3 bolj vrednoinvesticijsko zahtevne elektrarne obratovalno zelo elasticne pogojene z virom cenejše nocne energijepri nas CE Avce nacrtovana je tudi CE Kozjak

ODPRAŠEVANJE DIMNIH PLINOV

- prah ki ga kurilni plini nosijo je sestavljen iz letečega pepela (neizgoreli mineralni delci silikati železove spojine kalcij magnezij) leteče žlindre ( v času zgorevanja raztaljeni silikati) in iz drobnih delčkov koksa in saj (amorfni ogljik in smolnate sestavine)

- leteči prah sestavljajo delci različnih dimenzij najdebelejši so ostanki letečega koksa- od sestave letečega prahu je odvisna uporaba sistema odpraševanja- izvedba odpraševanja je ponavadi izvedena z

o mehanski sistem ndash s pomočjo cikonskih izločevalnikovo električni sitem ndash elektrostatični izločevalniko vlažni postopki izločevanja ndash redko

Mehanski odpraševalniki

- Prah se izločuje s pomočjogravitacijskih ali centrifugalnih sil- Gravitacijska metoda - v praksi nima širše uporabnosti zaradi nizke hitrosti plinov zgorevanja kar

zahteva veliko prostora takšen odpraševalnik se uporablja le za leteči pepel večjih dimenziij torej za kurjenje na rešetki

- Centrifugalni odpraševalnik deluje na principu ciklonskega delovanja in je sestavljen iz cilindričnega dela ki je navzdol zožen v lijak

- dimne pline dovajamo v ciklonsko komoro tangencialno kar povzroča krožno gibanje z relativno veliko hitrostjo pri čemer se pri strujanju iz cilindričnega v konusni del hitrosti povečujejo

- delci prahu so zaradi centrifugalne sile izrinjeni proti steni kjer se usedejo in padajo pod težo v lijak- zračno strujanje je izrazito turbulentno zaradi potrebnih velikih hitrosti se porabijo velike količine el

Energije za pogon naprav- izdelani so različnih velikosti za uspešno čiščenje pa se povezujejo v multiciklone (več skupaj s

skupnik dovodom in odvodom večja učinkovitost ccs 88-95)

Elektrostatični izločevalniki (elektrofiltri)

- elektrofilter je v bistvu kondenzator velikih dimenzij kjer med elektrodama vlada enosmerna napetost med 30 ndash 70 kV

- negativni pol je izveden iz tankih žic in z izvedbodosežemo visoko poljsko jakost kar omogoča velike pospeške elktronom pospešeni elektroni z medsebojnim delovanjem povzročijo sprožanje velikega št elektronov in ionov ki potujejo proti nasprotujočima elektrodama med procesom se nato usedejo tudi prašni delci in potujejo proti elektrodama prah se lepi na elektrode s posebnimi napravami z udarci na elektrode omogočimo mehansko otresanje prahu

- učinkovitost odpraševanja je odvisna od hitrosti plinov ki tečejo skozi filter dimenzije prahu nimajo pomembnega vpliva na kvaliteto odpraševanja čeprav se večji delci teže izločajo drobna zrna pa se lepijo na elektrode in jih je težko odstraniti

- elektrofilterski sistem je boljši pri kurjenju z premogovim prahom čeprav ob višji investiciji potrebna energija za delovanje pa manjša

- delce ki se usedejo na elektrode odstranimo z elektromagnetnim pnevmatskim ali mehaničnim stresanjem

- izvedeni so v več stopnjah

Vlažni postopki izločevanja

- redko se uporabljajo- so naprave ki omogočajo zmes plina z delci in tekočine pretvori v kapljevinasto suspenzijo ki jo laže

izločimo iz plinastega toka- dobre lastnosti

o poleg izločanja se znižuje tudi temperatura dimnih plinovo ponavadi manjši kot v primeru suhega odpraševanja

o tako zamnjšujemo tudi raquokisle plinelaquo ki povzročajo korozijoo zmanšujejo eksplozivnost nižja cena

- slabosti o nevarnost korozijeo večja količina kapljevineo zaščita pred zmrzovanjemo večji obratovalni stroški

RAŽVEPLEVANJE DIMNIH PLINOV

- izločanje škodljivih žveplovih oksidov iz dimnih plinov je v svetu poznano že več kot dvajset let- različni ukrepi za znižanje koncentracij SO2 ki temelje na

o izločanju žvepla iz goriva (uplinjanje premoga)o čiščenje dimnih plinov

- tem času so najbolj razširjeni postopki dosegli visoko stopnjo tehnološke zrelosti Poznani so kalcitni postopki za katere velja

CaCO3 + SO2 rarr CaSO4 + CO2

- najbolj je uveljavljen (najbolj učinkovit) mokri kalcitni postopek pri novejših premogovnih tehnologijah (FBC ndash zgorevanje v fluidni plasti) pa se vpihuje apnenec skupaj z gorivom v kotel kjer v fluidni plasti poteka poleg gorenja tudi zgoraj opisana reakcija (učinek čiščenja je nekoliko slabši) v enotah kjer ni ekonomsko upravičena prigradnja odžveplovalne naprave (draga investicija) se uporabljajo aditivni postopki ko se gorivu dodaja apnenec učinki reduciranja SO2 pa so slabi (od 40 naprej)

- tako se je v svetu za izločanje žveplovih oksidov iz dimnih plinov velikih termoenergetskih naprav močno uveljavil mokri kalcitni postopek Poglavitni prednosti omenjenega postopka sta visoka učinkovitost in uporaba cenenega absorpcijskega sredstva to je mletega apnenca (CaCO3) ki je v naravi dokaj razširjen Produkt procesa razžveplovanja dimnih plinov je sadra (gips) (CaSO4 x 2 H2O) ki jo je možno brez težav odlagati na ustrezno urejenem odlagališču Sadra je primerna tudi za uporabo v cementni po morebitni dodatni obdelavi pa tudi v gradbeni industriji

SESALNE CEVI

Služijo za odvajanje vode iz tekača v spodnji nivo z manjšimi izgubami omogočajo nam postavitev tekača iznad spodnje vode brez izgube padca

Sesalna cev omogoča izrabo kinetične energije na izhodu tekača tako da se zniža tlak v sesalni cevi s postopnim povečevanjem preseka

Dodatno se izrabi padec med tekačem in spodnjim nivojem vode izgube kinetične energije na izhodu so manjše (manjša hitrost) kot brez sesalne cevi

Razmerja površin prerezov so med 025 in 035 izgube skupne kinetične energije na izhodu znašajo le še med 6 in 12 to pomeni da večji del energije na izhodu izrabimo s pomočjo sesalne cevi ima pa sesalna cev svoj izkoristek

Oblike sesalnih cevi ravna kolenasta zvita Ravna najenostavnejša in najboljši izkoristek dolžina (boljši izkoristek vendar globlji izkop) potopitev min 05 (03)m drugače 06-1D

NIZKOTLAČNE HE

padci v HE so nizki (5-25 m) medtem ko so inštalirani pretoki visoki (1000-10000 m3s) akumulacija ni mogoca zaradi velikega pretoka pogonski stroji kaplanove in propelerske turbine gradnja v spodnjih tokih rek služijo za pokrivanje osnovne obremenitve najznacilnejši obliki recna in kanalska hidroelektrarna

Kanalske elektrarne- koncentracijo padca dosežemo s jezom ali daljšo derivacijo (kanal ali rov)- praviloma so to pretocne elektrarne- zaradi vztrajnosti vode pocasni zagoni hitre razbremenitve - voda preko paralelnih izpustov težko se

prilagajajo spremembam obremenitve- pri nas HE Zlatolicje in Formin

Recne elektrarne

- koncentracija vode se doseže z zajezitvijo ponavadi jez in elektrarna v isti osi ali v obliki turbinskih stebrov

- prednost uporabe mehanizacije in fazna izgradnja s pomocjo gradbenih jam- pri nas HE Fala stebrskega tipa pa HE DravogradVuzenica Ožbalt in Mariborski otok

jez in strojnica v isti osi stebrski tip

VRSTE PLINSKIH TURBIN

V glavnem locimo dve vrsti plinskih turbin

Plinske turbine izvedenke iz letalskih motorjev (v primerjavi z industrijsko) So tudi za proizvodnjo el energije (kompresorji) so lažje dosegajo boljše izkoristke po specificnem investicijskem strošku (EURkW) so dražje Inštalirana moc dosega do 50 MW zadnji dosežek tehnike pa 100 MW Najvišja tlacna razmerja znašajo tudi 331 kar lahko zahteva tudi zunanji kompresor za gorivo zemeljski plin Neto ISO elektricni izkoristki se pri najsodobnejših napravah bližajo 45 ob SPTE pa preko 80

Industrijske izvedbe plinskih turbin so prvenstveno namenjene proizvodnji elektricne energije inštalirane moci so v širšem razponu med 1 in 330 MW v eni enoti Specificni strošek investicije je nižji primerljivo z letalskimi izvedenkami PT bolj so primerne za neprekinjeno pasovno obratovanje z daljšimi presledki med remonti So manj ucinkovite in veliko težje Njihovo tlacno razmerje znaša do 20 1 in ne zahtevajo kompresorja za gorivo Neto ISO elektricni izkoristek pri najvecjih napravah se približuje 40 Industrijske izvedenke PT se uporabljajo tudi kot pogonski stroji za kompresorje (plinovodi rafinerije) ali kot pogoni ladijskih vijakov Veliko se uporabljajo tudi v SPTE izvedbah (rafinerije papirna kemicna ind)

MODERATOR

Produkti razpada še naprej razpadajo oziroma se cepijo pri čemer se jedrska energija transformaira v toplotno energijo oziroma radioaktivno sevanje Če želimo izkoriščati toplotno energijo moramo kontrolirati cepitev Ker pa so pri cepitvi nastali rdquohitrirdquo nevtroni jih moramo zaradi možnosti nadzora nadaljnjih cepitev oziroma povečanja verjetnosti trkov upočasniti Za to uporabimo moderator to je material ki upočasni rdquohitrerdquo nevtrone tako da postanejo rdquopočasnirdquo ali termični Pri tem jih ne sme absorbirati Naprava kjer poteka nadzirana verižna reakcija je jedrski reaktor V njegovem jedru je nameščeno jedrsko gorivo sredstvo za upočasnitev nevtronov za odvajanje toplote ki ima lahko tudi funkcijo moderatorja ter zaščite pred uhajanjem nevtronov (biološki ščit)

Kot moderator lahko uporabljamo naslednje materiale vodo težko vodo grafit berilij berilijev oksid Moderator v tekočem agregatnem stanju služi tudi kot hladilno sredstvo Grafit uporabljamo pri reaktorjih z delovno temperaturo 550 degC

TERMIČNI IZKORISTEK-izbolšava

najslabši izkoristek v nizu izkoristkov v termoelektrarniizboljšanje termicnega izkoristka

vmesno pregrevanje pare Del pare ki je že ekspandiral (ne do kondenzacije) v visokotlacnem delu turbine ponovno vmesno pregrevamo Ponavadi se izvede enkratno ponovno pregrevanje danes pa se v visoko ucinkovitih elektrarnah uporablja tudi dvojno pregrevanje segrevanje kondenzata s paro iz turbine S paro ki je delno že ekspandirala segrevamo kondenzat v nizkotlacnih srednjetlacnih in visokotlacnih grelnikih napajalne vode (kondenzata) Vec stopenj segrevanja boljši je izkoristek (ekonomska meja) Ponavadi od 2 do 10 stopenj s 30 - 50 oC na stopnjo vse dotemperature med 260 in 330 oC odvisno od tlaka

- Ponavadi se zato uporabljajo površinski grelci ki pare ne mešajo s kondenzatom in ne potrebujejo dodatnih crpalk

- Pri mešanju kondenzata s paro pa dobimo boljše izkoristke vendar ob uporabi dodatnih crpalk višji parametri sveže pare pomenijo tudi boljši izkoristek visoke parametre je težje zagotoviti zaradi karakteristik v omejitvah materialov najvišji parametri 565+ oC in 300+ bar soproizvodnja toplotne in elektricne energije (SPTE) ndash kogeneracija

FRANCISOVA TURBINA

Francisova vodna turbina je nadtlačna turbina radialno-aksialnega tipa in je najpogosteje uporabljena vodna turbina saj je primerna za srednje pretoke in srednje padce kakršne ima večina virov vodne energije Moč turbine je odvisna od pretoka vode in smeri toka vode glede na lopatice gonilnika kar uravnavajo vodilne lopatice ki so premične in se jih da poljubno odpreti ali zapreti Sodobne Francisove turbine imajo spiralno ohišje ki se uporablja pri tlačnih višinah od 15 do 500 m Pri padcih do 15 m doteka voda do turbine po odprtih kanalih ndash jaških Izkoristek take turbine je 09 Najboljši izkoristek dosežejo med 60 in 80 nazivne obremenitveFrancisova turbina so lahko horizontalna vertikalnaSestava Spiralno ohišje Vodilne lopate Gonilnik Sesalna cev (difuzor ali aspirator)

Za specifične vrtljaje med 40 in 240 vrtmin Najbolj pogosto uporabljena vodna turbina Uporablja se za srednje padce in srednje pretoke (2 do 200m male 40 do 500m velike) Je nadtlačna turbina rgt0 Voda priteka v vodilnik radialno vodilniku odda energijo in se preusmeri aksialno turbina končuje

sesalnim nastavkom Vstopni in izstopni trikotnik zmanjšanje kota szlig1lt90deg zato se poveča u poveča se trenje gonilne

lopatice se podaljšajo in vmesni kanali ozki ndash hitra Francisova turbina Počasen gonilnik izstopni premerje veliko manjši kot vstopni gonilnik je nizek goltnost (požiralnost)

je enaka kot pri ostalih vrstah za padce do 500m in več Hitri gonilnik značilni večji izstopni premer kot vstopni razmeroma velika vstopna višina krivulja

izkoristkov bolj strma večja nevarnost kavitacije in zato postavitev turbine pod spodnjo vodo ndash gradbeni stroški večje vrtilne hitrosti zahtevajo manjše generatorje primerne za nizke padce do 50m

Moč turbine se regulira z vodilnikom-obroč ki se premika preko vzvodov s servomotorji konstantno vrtilno hitrost dosežemo z zmanjšanjem pretočnega prereza kar zmanjšuje pretok skozi turbino lopatice vodilnika se spreminjajo preko regulirnega obroča (Finkova regulacija) voda vstopa z udarcem

V primerjavi s Peltonovo turbino imajo večjo hitrost posledično manjše dimenzije in lažje generatorje večjo elastičnost glede na padec izpodrivajo Peltonove t

Dovzetna za kavitacijo treba jih je vkopat(večanje tlaka)

ČISTILNE NAPRAVE V TE

pri zgorevanju se kemicna energija goriva pretvarja v toploto ki se nato pretvarja v koristno elektricno in toplotno energijo v okolico pa se prenaša odpadna toplota (precejšen problem zato je cilj minimizirati le-to) ter ostali odpadki zgorevanja (ogljikov dioksid - CO2 vodna para - H2O ogljikov

monoksid - CO dušikovi oksidi - NOx žveplovi oksidi - SOx hlapne organske snovi - HOS in leteci prah - PM

izpuste v zrak vodo in tla je potrebno znižati na minimalne možne oziroma na najmanj zakonsko dolocene - MVE (mejne vrednosti emisij)

današnji problemi cišcenja so povezani z omenjenimi plini in snovmi prah SO2 NOx CO2 saj škodujejo naravi preko formiranja kislega dežja smoga in globalnega segrevanja

cišcenje povecuje stroške v elektrarnah tako se stroški za izgradnjo povecajo ca 40 oziroma cišcenje v proizvedeni ceni kWh elektricne energije predstavlja kar 13 strošek ob tem pa se 2x povecajo kolicine suhih odpadkov iz elektrarn

cistilne naprave so drage dimenzionirane pa morajo biti na maksimalne pretoke dimnih plinov zahteva pa se tudi precejšnje kolicine apnenca in amoniaka

Zmanjševanje emisij temelji na dveh osnovnih principih Prvi obsega tako imenovane primarne ukrepe ki se osredotocajo na sam proces nastajanja nezaželenih snovi V tem okviru gre predvsem za ukrepe vezane na rabo okoljsko manj problematicnih goriv ter ukrepe ki neposredno posegajo v proces zgorevanja goriv in s tem zmanjšujejo emisije Drugi princip temelji na tako imenovanih sekundarnih ukrepih tu se z onesnaževali obremenjeni izpusti cistijo ob uporabi ustreznih tehnologij - naprav namešcene med kotel in dimnik

proces cišcenja v prašnih premogovih tehnologijah poteka po sledecemformalnem zaporedju_ denitrifikacijsko napravo - DeNOx_ napravo za zmanjšanje vsebnosti trdnih letecih delcev ndash npr elektrofilter in_ razžveplovalno napravo - DeSOx

Razporeditev naprav v elektrarni je odvisna od izbire nacina zmanjševanja koncentracije NOx v vrocih dimnih plinih

Najpogosteje je DeNOx naprava locirana takoj za kotlom to je na podrocju z visoko vsebnostjo letecih trdnih delcev in visoko temperaturo DeNOx napravi sledi naprava za odpraševanje in razžveplovalna naprava

V primeru da je DeNOx namešcen v podrocju z nizko koncentracijo prahu potem razporeditev sledi kot na sliki V tej konfiguraciji je grelnik zraka namešcen za elektrofiltrom in DeNOxnapravo Ta konfiguracija zahteva visokotemperaturni elektrofilter DeNOx-u pa se aktivnost podaljša zaradi manjše vsebnosti letecega prahu

Tretja razporeditev predvideva namestitev DeNOx pred izhodom plinov v dimnik v podrocju ki je ocišcen tako letecega prahu in žvepla Tu naprava izrablja tehnološko visoko ucinkovit in dražji katalizator ki pa deluje v podrocju nizkih temperatur Katalizator ni pod vplivom abrazije koroziji in izgubi aktivnosti

CEPITEV URANA

Cepitev jedra urana 235 se začne z absorbcijo nevtrona Novo nastalo jedro urana 236 je zaradi porušenega ravnotežja sil znotraj jedra v vzbujenem stanju Lahko si ga predstavljamo kot kapljico ki močno valovi na koncu pa se razleti v dve jedri Ta dogodek imenujemo cepitev jedra pri čemer se sprosti veliko energije Ob tem se sprosti tudi nekaj nevtronov ki lahko cepijo nadaljnja jedra urana 235 kar imenujemo verižna reakcija Pri cepitvi se sproščajo nevtroni in toplota Sproščeni nevtroni lahko sprožijo nove cepitve hellip tako steče verižna reakcija

delci alfa najmanj prodorni Njihova majhna prodornost je posledica velikega naboja +2e0 ter velikosti Delec alfa pri tem zelo redko zadene jedro atoma ampak v glavnem preko Coulombske sile interagira z elektroni okoliških atomov Tako je pot delca alfa z 1 MeV energije v zraku dolga 05 cm v organskem tkivu pa le 0003 cm Delce alfa je torej mogoce zlahka zaustaviti in se zašcititi pred njimi Bolj nevarni so ce izvor delcev alfa prihaja v telo (hrana voda kontaminirana okolica) in se v njem pocasi nabira Podobno so protoni

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Pri jedrskskih reakcijah prehajajo nukleoni iz višjih v nižja diskretna stanja pri prehodu pa se izseva žarek katerega tipična energija je milijon elektronvoltov Ker jakost curka žarkov gama nikoli ne pade povsem na nic ni mogoce za njih definirati koncnega dosega kot pri ostalih vrstah sevanja Tako tudi po zelo dolgi poti v doloceni snovi pride skozi njo še zmeraj doloceno število fotonov Zaradi tega se z nobeno oviro ni mogoce popolnoma zavarovati pred njimi Debelina ovire pa po drugi strani eksponentno zmanjšuje jakost curka fotonov in s tem verjetnost da bodo preostali povzrocili škodo v tkivu Zaradi tega je koristno definirati razpolovno debelino snovi z12 pri kateri se jakost curka žarkov gama razpolovi Ta znaša na primer pri cloveškem tkivu 10 cm

Sproščeni nevtroni povzročajo nove cepitve in v reaktorju vzdržujejo verižno reakcijo

VRELNI REAKTOR (BWR boilingwater reactor)

Vrelni reaktor ima le en tokokrog ena in ista voda se uporablja kot hladilna snov v jedrskem reaktorju kot moderator in kot delovna snov v turbinskem krožnem procesu V zgornjem delu reaktorske sredice se voda upari Nastala para poganja turbino kjer se po opravljenem delu kondenzira in se vrne nazaj v reaktorsko posodo Proizvodnja pare v reaktorski sredici zahteva relativno velike in drage tlačne posode obenem pa je

količina pare omejena sicer postane delovanje moderatorja prešibko Vendar vse pomanjkljivosti odtehta zanesljivost in cenenost teh vrst reaktorjev

IZKORISTEK TE

AKUMULACIJA HE

opremljene so z zbiralniki vode - akumulacijami akumulacije so umetna jezera ki nastanejo z zajezitvijo redkeje naravna akumulacija Cilj akumulacije je zadržanje vode in jo uporabiti po potrebah (potrebe in vloga HE v EES) oziroma prenos iz mokrega v suho sezono z ustreznim upravljanjem akumulacije se preprecuje tudi ucinke katastrofalnih voda pomembna vloga v sušnih obdobjih zagotavljanje plovnosti delitev glede na velikost akumulacije HE z dnevno akumulacijo HE s tedensko akumulacijo HE z letno akumulacijo HE s sezonsko akumulacijo HE s pretocno akumulacijo HE s crpalno akumulacijo

HE z dnevno akumulacijo proizvodnja je vecja kot v primerjavi s pretocno elektrarnoNacin delovanja v casu nizkih obremenitev (ponoci) akumulira v casu višjih obremenitev prazni akumulacijo (podnevi) ustrezno vecji inštalirani pretok Qi HE= 13 - 16 Qsr_L namen elektrarne je pokrivanje osnovne obremenitve in dnevnih konic

HE s tedensko akumulacijopotreben vecji akumulacijski bazen vecji pomen za EES pokrivanje konicnih obremenitev zmanjšuje izgube vode

režim dela za vikend in nocne ure - akumulira preko dneva delovanje Inštalirani pretok Qi HE= 15 - 25 QsrL

HE z letno akumulacijozaradi velikosti akumulacije se izrabi celotni pretok na reki velika akumulacija - velike pregraderegulacija natoka in obvezni minimum funkcija v casu primanjkljaja vode pokrivanje predvsem konicnih obremenitev inštalirani pretok Qi= 2 - 35 QsrL

HE s sezonsko akumulacijoprenos vode iz mokre sezone v suho boljša koordinacija s termo sistemom in tako njegova manjšapotrebna inštalirana moc visok inštalirani pretok elektrarne Qi=3 - 6 QsrL

HE s pretocno akumulacijopogoj veriga pretocnih elektrarn od katerih je zgornja HE vsaj dnevna akumulacija akumulacijo ima tudi zadnja in služi za izravnavo pretokov in zagotavljanje biološkega minimuma posebni nacin obratovanja - ti pretocna akumulacija izraba padca celotne verige za akumulirano vodo prve elektrarne ceprav so nizvodne elektrarne brez akumulacije pogoji obratovanja celna akumulacija polna izravnalna akumulacija praznacelna akumulacija se prazni vse HE delujejo z Qi Najnižja HE v verigi deluje s praznim bazenom z najmanjšim padcem in spušca izravnalno vodo- bazen se polni moc narašca naloga pokrivanje dnevnih konic pravilno dimenzioniranje

Crpalne elektrarneodvecno nocno energijo iz TE in JE s pomocjo akumulacije vode pretvorijo v potrebno vecvredno vršno energijo preko dneva potrebnost spodnjega in zgornjega bazena potencialna energija vode je akumulatorel energija iz omrežja poganja crpalko (drugace turbino) in jo precrpava v zgornji bazen višja je višinska razlika bolj pomembna je elektrarna celotni izkoristek elektrarne h= 07 in 08 kar pomeni da se nocno energijo pretvori v 34 najkvalitetnejše dnevne energije (energetsko) financno pa raquo 25-3 bolj vrednoinvesticijsko zahtevne elektrarne obratovalno zelo elasticne pogojene z virom cenejše nocne energijepri nas CE Avce nacrtovana je tudi CE Kozjak

ODPRAŠEVANJE DIMNIH PLINOV

- prah ki ga kurilni plini nosijo je sestavljen iz letečega pepela (neizgoreli mineralni delci silikati železove spojine kalcij magnezij) leteče žlindre ( v času zgorevanja raztaljeni silikati) in iz drobnih delčkov koksa in saj (amorfni ogljik in smolnate sestavine)

- leteči prah sestavljajo delci različnih dimenzij najdebelejši so ostanki letečega koksa- od sestave letečega prahu je odvisna uporaba sistema odpraševanja- izvedba odpraševanja je ponavadi izvedena z

o mehanski sistem ndash s pomočjo cikonskih izločevalnikovo električni sitem ndash elektrostatični izločevalniko vlažni postopki izločevanja ndash redko

Mehanski odpraševalniki

- Prah se izločuje s pomočjogravitacijskih ali centrifugalnih sil- Gravitacijska metoda - v praksi nima širše uporabnosti zaradi nizke hitrosti plinov zgorevanja kar

zahteva veliko prostora takšen odpraševalnik se uporablja le za leteči pepel večjih dimenziij torej za kurjenje na rešetki

- Centrifugalni odpraševalnik deluje na principu ciklonskega delovanja in je sestavljen iz cilindričnega dela ki je navzdol zožen v lijak

- dimne pline dovajamo v ciklonsko komoro tangencialno kar povzroča krožno gibanje z relativno veliko hitrostjo pri čemer se pri strujanju iz cilindričnega v konusni del hitrosti povečujejo

- delci prahu so zaradi centrifugalne sile izrinjeni proti steni kjer se usedejo in padajo pod težo v lijak- zračno strujanje je izrazito turbulentno zaradi potrebnih velikih hitrosti se porabijo velike količine el

Energije za pogon naprav- izdelani so različnih velikosti za uspešno čiščenje pa se povezujejo v multiciklone (več skupaj s

skupnik dovodom in odvodom večja učinkovitost ccs 88-95)

Elektrostatični izločevalniki (elektrofiltri)

- elektrofilter je v bistvu kondenzator velikih dimenzij kjer med elektrodama vlada enosmerna napetost med 30 ndash 70 kV

- negativni pol je izveden iz tankih žic in z izvedbodosežemo visoko poljsko jakost kar omogoča velike pospeške elktronom pospešeni elektroni z medsebojnim delovanjem povzročijo sprožanje velikega št elektronov in ionov ki potujejo proti nasprotujočima elektrodama med procesom se nato usedejo tudi prašni delci in potujejo proti elektrodama prah se lepi na elektrode s posebnimi napravami z udarci na elektrode omogočimo mehansko otresanje prahu

- učinkovitost odpraševanja je odvisna od hitrosti plinov ki tečejo skozi filter dimenzije prahu nimajo pomembnega vpliva na kvaliteto odpraševanja čeprav se večji delci teže izločajo drobna zrna pa se lepijo na elektrode in jih je težko odstraniti

- elektrofilterski sistem je boljši pri kurjenju z premogovim prahom čeprav ob višji investiciji potrebna energija za delovanje pa manjša

- delce ki se usedejo na elektrode odstranimo z elektromagnetnim pnevmatskim ali mehaničnim stresanjem

- izvedeni so v več stopnjah

Vlažni postopki izločevanja

- redko se uporabljajo- so naprave ki omogočajo zmes plina z delci in tekočine pretvori v kapljevinasto suspenzijo ki jo laže

izločimo iz plinastega toka- dobre lastnosti

o poleg izločanja se znižuje tudi temperatura dimnih plinovo ponavadi manjši kot v primeru suhega odpraševanja

o tako zamnjšujemo tudi raquokisle plinelaquo ki povzročajo korozijoo zmanšujejo eksplozivnost nižja cena

- slabosti o nevarnost korozijeo večja količina kapljevineo zaščita pred zmrzovanjemo večji obratovalni stroški

RAŽVEPLEVANJE DIMNIH PLINOV

- izločanje škodljivih žveplovih oksidov iz dimnih plinov je v svetu poznano že več kot dvajset let- različni ukrepi za znižanje koncentracij SO2 ki temelje na

o izločanju žvepla iz goriva (uplinjanje premoga)o čiščenje dimnih plinov

- tem času so najbolj razširjeni postopki dosegli visoko stopnjo tehnološke zrelosti Poznani so kalcitni postopki za katere velja

CaCO3 + SO2 rarr CaSO4 + CO2

- najbolj je uveljavljen (najbolj učinkovit) mokri kalcitni postopek pri novejših premogovnih tehnologijah (FBC ndash zgorevanje v fluidni plasti) pa se vpihuje apnenec skupaj z gorivom v kotel kjer v fluidni plasti poteka poleg gorenja tudi zgoraj opisana reakcija (učinek čiščenja je nekoliko slabši) v enotah kjer ni ekonomsko upravičena prigradnja odžveplovalne naprave (draga investicija) se uporabljajo aditivni postopki ko se gorivu dodaja apnenec učinki reduciranja SO2 pa so slabi (od 40 naprej)

- tako se je v svetu za izločanje žveplovih oksidov iz dimnih plinov velikih termoenergetskih naprav močno uveljavil mokri kalcitni postopek Poglavitni prednosti omenjenega postopka sta visoka učinkovitost in uporaba cenenega absorpcijskega sredstva to je mletega apnenca (CaCO3) ki je v naravi dokaj razširjen Produkt procesa razžveplovanja dimnih plinov je sadra (gips) (CaSO4 x 2 H2O) ki jo je možno brez težav odlagati na ustrezno urejenem odlagališču Sadra je primerna tudi za uporabo v cementni po morebitni dodatni obdelavi pa tudi v gradbeni industriji

SESALNE CEVI

Služijo za odvajanje vode iz tekača v spodnji nivo z manjšimi izgubami omogočajo nam postavitev tekača iznad spodnje vode brez izgube padca

Sesalna cev omogoča izrabo kinetične energije na izhodu tekača tako da se zniža tlak v sesalni cevi s postopnim povečevanjem preseka

Dodatno se izrabi padec med tekačem in spodnjim nivojem vode izgube kinetične energije na izhodu so manjše (manjša hitrost) kot brez sesalne cevi

Razmerja površin prerezov so med 025 in 035 izgube skupne kinetične energije na izhodu znašajo le še med 6 in 12 to pomeni da večji del energije na izhodu izrabimo s pomočjo sesalne cevi ima pa sesalna cev svoj izkoristek

Oblike sesalnih cevi ravna kolenasta zvita Ravna najenostavnejša in najboljši izkoristek dolžina (boljši izkoristek vendar globlji izkop) potopitev min 05 (03)m drugače 06-1D

VRSTE PLINSKIH TURBIN

V glavnem locimo dve vrsti plinskih turbin

Plinske turbine izvedenke iz letalskih motorjev (v primerjavi z industrijsko) So tudi za proizvodnjo el energije (kompresorji) so lažje dosegajo boljše izkoristke po specificnem investicijskem strošku (EURkW) so dražje Inštalirana moc dosega do 50 MW zadnji dosežek tehnike pa 100 MW Najvišja tlacna razmerja znašajo tudi 331 kar lahko zahteva tudi zunanji kompresor za gorivo zemeljski plin Neto ISO elektricni izkoristki se pri najsodobnejših napravah bližajo 45 ob SPTE pa preko 80

Industrijske izvedbe plinskih turbin so prvenstveno namenjene proizvodnji elektricne energije inštalirane moci so v širšem razponu med 1 in 330 MW v eni enoti Specificni strošek investicije je nižji primerljivo z letalskimi izvedenkami PT bolj so primerne za neprekinjeno pasovno obratovanje z daljšimi presledki med remonti So manj ucinkovite in veliko težje Njihovo tlacno razmerje znaša do 20 1 in ne zahtevajo kompresorja za gorivo Neto ISO elektricni izkoristek pri najvecjih napravah se približuje 40 Industrijske izvedenke PT se uporabljajo tudi kot pogonski stroji za kompresorje (plinovodi rafinerije) ali kot pogoni ladijskih vijakov Veliko se uporabljajo tudi v SPTE izvedbah (rafinerije papirna kemicna ind)

MODERATOR

Produkti razpada še naprej razpadajo oziroma se cepijo pri čemer se jedrska energija transformaira v toplotno energijo oziroma radioaktivno sevanje Če želimo izkoriščati toplotno energijo moramo kontrolirati cepitev Ker pa so pri cepitvi nastali rdquohitrirdquo nevtroni jih moramo zaradi možnosti nadzora nadaljnjih cepitev oziroma povečanja verjetnosti trkov upočasniti Za to uporabimo moderator to je material ki upočasni rdquohitrerdquo nevtrone tako da postanejo rdquopočasnirdquo ali termični Pri tem jih ne sme absorbirati Naprava kjer poteka nadzirana verižna reakcija je jedrski reaktor V njegovem jedru je nameščeno jedrsko gorivo sredstvo za upočasnitev nevtronov za odvajanje toplote ki ima lahko tudi funkcijo moderatorja ter zaščite pred uhajanjem nevtronov (biološki ščit)

Kot moderator lahko uporabljamo naslednje materiale vodo težko vodo grafit berilij berilijev oksid Moderator v tekočem agregatnem stanju služi tudi kot hladilno sredstvo Grafit uporabljamo pri reaktorjih z delovno temperaturo 550 degC

TERMIČNI IZKORISTEK-izbolšava

najslabši izkoristek v nizu izkoristkov v termoelektrarniizboljšanje termicnega izkoristka

vmesno pregrevanje pare Del pare ki je že ekspandiral (ne do kondenzacije) v visokotlacnem delu turbine ponovno vmesno pregrevamo Ponavadi se izvede enkratno ponovno pregrevanje danes pa se v visoko ucinkovitih elektrarnah uporablja tudi dvojno pregrevanje segrevanje kondenzata s paro iz turbine S paro ki je delno že ekspandirala segrevamo kondenzat v nizkotlacnih srednjetlacnih in visokotlacnih grelnikih napajalne vode (kondenzata) Vec stopenj segrevanja boljši je izkoristek (ekonomska meja) Ponavadi od 2 do 10 stopenj s 30 - 50 oC na stopnjo vse dotemperature med 260 in 330 oC odvisno od tlaka

- Ponavadi se zato uporabljajo površinski grelci ki pare ne mešajo s kondenzatom in ne potrebujejo dodatnih crpalk

- Pri mešanju kondenzata s paro pa dobimo boljše izkoristke vendar ob uporabi dodatnih crpalk višji parametri sveže pare pomenijo tudi boljši izkoristek visoke parametre je težje zagotoviti zaradi karakteristik v omejitvah materialov najvišji parametri 565+ oC in 300+ bar soproizvodnja toplotne in elektricne energije (SPTE) ndash kogeneracija

FRANCISOVA TURBINA

Francisova vodna turbina je nadtlačna turbina radialno-aksialnega tipa in je najpogosteje uporabljena vodna turbina saj je primerna za srednje pretoke in srednje padce kakršne ima večina virov vodne energije Moč turbine je odvisna od pretoka vode in smeri toka vode glede na lopatice gonilnika kar uravnavajo vodilne lopatice ki so premične in se jih da poljubno odpreti ali zapreti Sodobne Francisove turbine imajo spiralno ohišje ki se uporablja pri tlačnih višinah od 15 do 500 m Pri padcih do 15 m doteka voda do turbine po odprtih kanalih ndash jaških Izkoristek take turbine je 09 Najboljši izkoristek dosežejo med 60 in 80 nazivne obremenitveFrancisova turbina so lahko horizontalna vertikalnaSestava Spiralno ohišje Vodilne lopate Gonilnik Sesalna cev (difuzor ali aspirator)

Za specifične vrtljaje med 40 in 240 vrtmin Najbolj pogosto uporabljena vodna turbina Uporablja se za srednje padce in srednje pretoke (2 do 200m male 40 do 500m velike) Je nadtlačna turbina rgt0 Voda priteka v vodilnik radialno vodilniku odda energijo in se preusmeri aksialno turbina končuje

sesalnim nastavkom Vstopni in izstopni trikotnik zmanjšanje kota szlig1lt90deg zato se poveča u poveča se trenje gonilne

lopatice se podaljšajo in vmesni kanali ozki ndash hitra Francisova turbina Počasen gonilnik izstopni premerje veliko manjši kot vstopni gonilnik je nizek goltnost (požiralnost)

je enaka kot pri ostalih vrstah za padce do 500m in več Hitri gonilnik značilni večji izstopni premer kot vstopni razmeroma velika vstopna višina krivulja

izkoristkov bolj strma večja nevarnost kavitacije in zato postavitev turbine pod spodnjo vodo ndash gradbeni stroški večje vrtilne hitrosti zahtevajo manjše generatorje primerne za nizke padce do 50m

Moč turbine se regulira z vodilnikom-obroč ki se premika preko vzvodov s servomotorji konstantno vrtilno hitrost dosežemo z zmanjšanjem pretočnega prereza kar zmanjšuje pretok skozi turbino lopatice vodilnika se spreminjajo preko regulirnega obroča (Finkova regulacija) voda vstopa z udarcem

V primerjavi s Peltonovo turbino imajo večjo hitrost posledično manjše dimenzije in lažje generatorje večjo elastičnost glede na padec izpodrivajo Peltonove t

Dovzetna za kavitacijo treba jih je vkopat(večanje tlaka)

ČISTILNE NAPRAVE V TE

pri zgorevanju se kemicna energija goriva pretvarja v toploto ki se nato pretvarja v koristno elektricno in toplotno energijo v okolico pa se prenaša odpadna toplota (precejšen problem zato je cilj minimizirati le-to) ter ostali odpadki zgorevanja (ogljikov dioksid - CO2 vodna para - H2O ogljikov

monoksid - CO dušikovi oksidi - NOx žveplovi oksidi - SOx hlapne organske snovi - HOS in leteci prah - PM

izpuste v zrak vodo in tla je potrebno znižati na minimalne možne oziroma na najmanj zakonsko dolocene - MVE (mejne vrednosti emisij)

današnji problemi cišcenja so povezani z omenjenimi plini in snovmi prah SO2 NOx CO2 saj škodujejo naravi preko formiranja kislega dežja smoga in globalnega segrevanja

cišcenje povecuje stroške v elektrarnah tako se stroški za izgradnjo povecajo ca 40 oziroma cišcenje v proizvedeni ceni kWh elektricne energije predstavlja kar 13 strošek ob tem pa se 2x povecajo kolicine suhih odpadkov iz elektrarn

cistilne naprave so drage dimenzionirane pa morajo biti na maksimalne pretoke dimnih plinov zahteva pa se tudi precejšnje kolicine apnenca in amoniaka

Zmanjševanje emisij temelji na dveh osnovnih principih Prvi obsega tako imenovane primarne ukrepe ki se osredotocajo na sam proces nastajanja nezaželenih snovi V tem okviru gre predvsem za ukrepe vezane na rabo okoljsko manj problematicnih goriv ter ukrepe ki neposredno posegajo v proces zgorevanja goriv in s tem zmanjšujejo emisije Drugi princip temelji na tako imenovanih sekundarnih ukrepih tu se z onesnaževali obremenjeni izpusti cistijo ob uporabi ustreznih tehnologij - naprav namešcene med kotel in dimnik

proces cišcenja v prašnih premogovih tehnologijah poteka po sledecemformalnem zaporedju_ denitrifikacijsko napravo - DeNOx_ napravo za zmanjšanje vsebnosti trdnih letecih delcev ndash npr elektrofilter in_ razžveplovalno napravo - DeSOx

Razporeditev naprav v elektrarni je odvisna od izbire nacina zmanjševanja koncentracije NOx v vrocih dimnih plinih

Najpogosteje je DeNOx naprava locirana takoj za kotlom to je na podrocju z visoko vsebnostjo letecih trdnih delcev in visoko temperaturo DeNOx napravi sledi naprava za odpraševanje in razžveplovalna naprava

V primeru da je DeNOx namešcen v podrocju z nizko koncentracijo prahu potem razporeditev sledi kot na sliki V tej konfiguraciji je grelnik zraka namešcen za elektrofiltrom in DeNOxnapravo Ta konfiguracija zahteva visokotemperaturni elektrofilter DeNOx-u pa se aktivnost podaljša zaradi manjše vsebnosti letecega prahu

Tretja razporeditev predvideva namestitev DeNOx pred izhodom plinov v dimnik v podrocju ki je ocišcen tako letecega prahu in žvepla Tu naprava izrablja tehnološko visoko ucinkovit in dražji katalizator ki pa deluje v podrocju nizkih temperatur Katalizator ni pod vplivom abrazije koroziji in izgubi aktivnosti

CEPITEV URANA

Cepitev jedra urana 235 se začne z absorbcijo nevtrona Novo nastalo jedro urana 236 je zaradi porušenega ravnotežja sil znotraj jedra v vzbujenem stanju Lahko si ga predstavljamo kot kapljico ki močno valovi na koncu pa se razleti v dve jedri Ta dogodek imenujemo cepitev jedra pri čemer se sprosti veliko energije Ob tem se sprosti tudi nekaj nevtronov ki lahko cepijo nadaljnja jedra urana 235 kar imenujemo verižna reakcija Pri cepitvi se sproščajo nevtroni in toplota Sproščeni nevtroni lahko sprožijo nove cepitve hellip tako steče verižna reakcija

delci alfa najmanj prodorni Njihova majhna prodornost je posledica velikega naboja +2e0 ter velikosti Delec alfa pri tem zelo redko zadene jedro atoma ampak v glavnem preko Coulombske sile interagira z elektroni okoliških atomov Tako je pot delca alfa z 1 MeV energije v zraku dolga 05 cm v organskem tkivu pa le 0003 cm Delce alfa je torej mogoce zlahka zaustaviti in se zašcititi pred njimi Bolj nevarni so ce izvor delcev alfa prihaja v telo (hrana voda kontaminirana okolica) in se v njem pocasi nabira Podobno so protoni

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Pri jedrskskih reakcijah prehajajo nukleoni iz višjih v nižja diskretna stanja pri prehodu pa se izseva žarek katerega tipična energija je milijon elektronvoltov Ker jakost curka žarkov gama nikoli ne pade povsem na nic ni mogoce za njih definirati koncnega dosega kot pri ostalih vrstah sevanja Tako tudi po zelo dolgi poti v doloceni snovi pride skozi njo še zmeraj doloceno število fotonov Zaradi tega se z nobeno oviro ni mogoce popolnoma zavarovati pred njimi Debelina ovire pa po drugi strani eksponentno zmanjšuje jakost curka fotonov in s tem verjetnost da bodo preostali povzrocili škodo v tkivu Zaradi tega je koristno definirati razpolovno debelino snovi z12 pri kateri se jakost curka žarkov gama razpolovi Ta znaša na primer pri cloveškem tkivu 10 cm

Sproščeni nevtroni povzročajo nove cepitve in v reaktorju vzdržujejo verižno reakcijo

VRELNI REAKTOR (BWR boilingwater reactor)

Vrelni reaktor ima le en tokokrog ena in ista voda se uporablja kot hladilna snov v jedrskem reaktorju kot moderator in kot delovna snov v turbinskem krožnem procesu V zgornjem delu reaktorske sredice se voda upari Nastala para poganja turbino kjer se po opravljenem delu kondenzira in se vrne nazaj v reaktorsko posodo Proizvodnja pare v reaktorski sredici zahteva relativno velike in drage tlačne posode obenem pa je

količina pare omejena sicer postane delovanje moderatorja prešibko Vendar vse pomanjkljivosti odtehta zanesljivost in cenenost teh vrst reaktorjev

IZKORISTEK TE

AKUMULACIJA HE

opremljene so z zbiralniki vode - akumulacijami akumulacije so umetna jezera ki nastanejo z zajezitvijo redkeje naravna akumulacija Cilj akumulacije je zadržanje vode in jo uporabiti po potrebah (potrebe in vloga HE v EES) oziroma prenos iz mokrega v suho sezono z ustreznim upravljanjem akumulacije se preprecuje tudi ucinke katastrofalnih voda pomembna vloga v sušnih obdobjih zagotavljanje plovnosti delitev glede na velikost akumulacije HE z dnevno akumulacijo HE s tedensko akumulacijo HE z letno akumulacijo HE s sezonsko akumulacijo HE s pretocno akumulacijo HE s crpalno akumulacijo

HE z dnevno akumulacijo proizvodnja je vecja kot v primerjavi s pretocno elektrarnoNacin delovanja v casu nizkih obremenitev (ponoci) akumulira v casu višjih obremenitev prazni akumulacijo (podnevi) ustrezno vecji inštalirani pretok Qi HE= 13 - 16 Qsr_L namen elektrarne je pokrivanje osnovne obremenitve in dnevnih konic

HE s tedensko akumulacijopotreben vecji akumulacijski bazen vecji pomen za EES pokrivanje konicnih obremenitev zmanjšuje izgube vode

režim dela za vikend in nocne ure - akumulira preko dneva delovanje Inštalirani pretok Qi HE= 15 - 25 QsrL

HE z letno akumulacijozaradi velikosti akumulacije se izrabi celotni pretok na reki velika akumulacija - velike pregraderegulacija natoka in obvezni minimum funkcija v casu primanjkljaja vode pokrivanje predvsem konicnih obremenitev inštalirani pretok Qi= 2 - 35 QsrL

HE s sezonsko akumulacijoprenos vode iz mokre sezone v suho boljša koordinacija s termo sistemom in tako njegova manjšapotrebna inštalirana moc visok inštalirani pretok elektrarne Qi=3 - 6 QsrL

HE s pretocno akumulacijopogoj veriga pretocnih elektrarn od katerih je zgornja HE vsaj dnevna akumulacija akumulacijo ima tudi zadnja in služi za izravnavo pretokov in zagotavljanje biološkega minimuma posebni nacin obratovanja - ti pretocna akumulacija izraba padca celotne verige za akumulirano vodo prve elektrarne ceprav so nizvodne elektrarne brez akumulacije pogoji obratovanja celna akumulacija polna izravnalna akumulacija praznacelna akumulacija se prazni vse HE delujejo z Qi Najnižja HE v verigi deluje s praznim bazenom z najmanjšim padcem in spušca izravnalno vodo- bazen se polni moc narašca naloga pokrivanje dnevnih konic pravilno dimenzioniranje

Crpalne elektrarneodvecno nocno energijo iz TE in JE s pomocjo akumulacije vode pretvorijo v potrebno vecvredno vršno energijo preko dneva potrebnost spodnjega in zgornjega bazena potencialna energija vode je akumulatorel energija iz omrežja poganja crpalko (drugace turbino) in jo precrpava v zgornji bazen višja je višinska razlika bolj pomembna je elektrarna celotni izkoristek elektrarne h= 07 in 08 kar pomeni da se nocno energijo pretvori v 34 najkvalitetnejše dnevne energije (energetsko) financno pa raquo 25-3 bolj vrednoinvesticijsko zahtevne elektrarne obratovalno zelo elasticne pogojene z virom cenejše nocne energijepri nas CE Avce nacrtovana je tudi CE Kozjak

ODPRAŠEVANJE DIMNIH PLINOV

- prah ki ga kurilni plini nosijo je sestavljen iz letečega pepela (neizgoreli mineralni delci silikati železove spojine kalcij magnezij) leteče žlindre ( v času zgorevanja raztaljeni silikati) in iz drobnih delčkov koksa in saj (amorfni ogljik in smolnate sestavine)

- leteči prah sestavljajo delci različnih dimenzij najdebelejši so ostanki letečega koksa- od sestave letečega prahu je odvisna uporaba sistema odpraševanja- izvedba odpraševanja je ponavadi izvedena z

o mehanski sistem ndash s pomočjo cikonskih izločevalnikovo električni sitem ndash elektrostatični izločevalniko vlažni postopki izločevanja ndash redko

Mehanski odpraševalniki

- Prah se izločuje s pomočjogravitacijskih ali centrifugalnih sil- Gravitacijska metoda - v praksi nima širše uporabnosti zaradi nizke hitrosti plinov zgorevanja kar

zahteva veliko prostora takšen odpraševalnik se uporablja le za leteči pepel večjih dimenziij torej za kurjenje na rešetki

- Centrifugalni odpraševalnik deluje na principu ciklonskega delovanja in je sestavljen iz cilindričnega dela ki je navzdol zožen v lijak

- dimne pline dovajamo v ciklonsko komoro tangencialno kar povzroča krožno gibanje z relativno veliko hitrostjo pri čemer se pri strujanju iz cilindričnega v konusni del hitrosti povečujejo

- delci prahu so zaradi centrifugalne sile izrinjeni proti steni kjer se usedejo in padajo pod težo v lijak- zračno strujanje je izrazito turbulentno zaradi potrebnih velikih hitrosti se porabijo velike količine el

Energije za pogon naprav- izdelani so različnih velikosti za uspešno čiščenje pa se povezujejo v multiciklone (več skupaj s

skupnik dovodom in odvodom večja učinkovitost ccs 88-95)

Elektrostatični izločevalniki (elektrofiltri)

- elektrofilter je v bistvu kondenzator velikih dimenzij kjer med elektrodama vlada enosmerna napetost med 30 ndash 70 kV

- negativni pol je izveden iz tankih žic in z izvedbodosežemo visoko poljsko jakost kar omogoča velike pospeške elktronom pospešeni elektroni z medsebojnim delovanjem povzročijo sprožanje velikega št elektronov in ionov ki potujejo proti nasprotujočima elektrodama med procesom se nato usedejo tudi prašni delci in potujejo proti elektrodama prah se lepi na elektrode s posebnimi napravami z udarci na elektrode omogočimo mehansko otresanje prahu

- učinkovitost odpraševanja je odvisna od hitrosti plinov ki tečejo skozi filter dimenzije prahu nimajo pomembnega vpliva na kvaliteto odpraševanja čeprav se večji delci teže izločajo drobna zrna pa se lepijo na elektrode in jih je težko odstraniti

- elektrofilterski sistem je boljši pri kurjenju z premogovim prahom čeprav ob višji investiciji potrebna energija za delovanje pa manjša

- delce ki se usedejo na elektrode odstranimo z elektromagnetnim pnevmatskim ali mehaničnim stresanjem

- izvedeni so v več stopnjah

Vlažni postopki izločevanja

- redko se uporabljajo- so naprave ki omogočajo zmes plina z delci in tekočine pretvori v kapljevinasto suspenzijo ki jo laže

izločimo iz plinastega toka- dobre lastnosti

o poleg izločanja se znižuje tudi temperatura dimnih plinovo ponavadi manjši kot v primeru suhega odpraševanja

o tako zamnjšujemo tudi raquokisle plinelaquo ki povzročajo korozijoo zmanšujejo eksplozivnost nižja cena

- slabosti o nevarnost korozijeo večja količina kapljevineo zaščita pred zmrzovanjemo večji obratovalni stroški

RAŽVEPLEVANJE DIMNIH PLINOV

- izločanje škodljivih žveplovih oksidov iz dimnih plinov je v svetu poznano že več kot dvajset let- različni ukrepi za znižanje koncentracij SO2 ki temelje na

o izločanju žvepla iz goriva (uplinjanje premoga)o čiščenje dimnih plinov

- tem času so najbolj razširjeni postopki dosegli visoko stopnjo tehnološke zrelosti Poznani so kalcitni postopki za katere velja

CaCO3 + SO2 rarr CaSO4 + CO2

- najbolj je uveljavljen (najbolj učinkovit) mokri kalcitni postopek pri novejših premogovnih tehnologijah (FBC ndash zgorevanje v fluidni plasti) pa se vpihuje apnenec skupaj z gorivom v kotel kjer v fluidni plasti poteka poleg gorenja tudi zgoraj opisana reakcija (učinek čiščenja je nekoliko slabši) v enotah kjer ni ekonomsko upravičena prigradnja odžveplovalne naprave (draga investicija) se uporabljajo aditivni postopki ko se gorivu dodaja apnenec učinki reduciranja SO2 pa so slabi (od 40 naprej)

- tako se je v svetu za izločanje žveplovih oksidov iz dimnih plinov velikih termoenergetskih naprav močno uveljavil mokri kalcitni postopek Poglavitni prednosti omenjenega postopka sta visoka učinkovitost in uporaba cenenega absorpcijskega sredstva to je mletega apnenca (CaCO3) ki je v naravi dokaj razširjen Produkt procesa razžveplovanja dimnih plinov je sadra (gips) (CaSO4 x 2 H2O) ki jo je možno brez težav odlagati na ustrezno urejenem odlagališču Sadra je primerna tudi za uporabo v cementni po morebitni dodatni obdelavi pa tudi v gradbeni industriji

SESALNE CEVI

Služijo za odvajanje vode iz tekača v spodnji nivo z manjšimi izgubami omogočajo nam postavitev tekača iznad spodnje vode brez izgube padca

Sesalna cev omogoča izrabo kinetične energije na izhodu tekača tako da se zniža tlak v sesalni cevi s postopnim povečevanjem preseka

Dodatno se izrabi padec med tekačem in spodnjim nivojem vode izgube kinetične energije na izhodu so manjše (manjša hitrost) kot brez sesalne cevi

Razmerja površin prerezov so med 025 in 035 izgube skupne kinetične energije na izhodu znašajo le še med 6 in 12 to pomeni da večji del energije na izhodu izrabimo s pomočjo sesalne cevi ima pa sesalna cev svoj izkoristek

Oblike sesalnih cevi ravna kolenasta zvita Ravna najenostavnejša in najboljši izkoristek dolžina (boljši izkoristek vendar globlji izkop) potopitev min 05 (03)m drugače 06-1D

vmesno pregrevanje pare Del pare ki je že ekspandiral (ne do kondenzacije) v visokotlacnem delu turbine ponovno vmesno pregrevamo Ponavadi se izvede enkratno ponovno pregrevanje danes pa se v visoko ucinkovitih elektrarnah uporablja tudi dvojno pregrevanje segrevanje kondenzata s paro iz turbine S paro ki je delno že ekspandirala segrevamo kondenzat v nizkotlacnih srednjetlacnih in visokotlacnih grelnikih napajalne vode (kondenzata) Vec stopenj segrevanja boljši je izkoristek (ekonomska meja) Ponavadi od 2 do 10 stopenj s 30 - 50 oC na stopnjo vse dotemperature med 260 in 330 oC odvisno od tlaka

- Ponavadi se zato uporabljajo površinski grelci ki pare ne mešajo s kondenzatom in ne potrebujejo dodatnih crpalk

- Pri mešanju kondenzata s paro pa dobimo boljše izkoristke vendar ob uporabi dodatnih crpalk višji parametri sveže pare pomenijo tudi boljši izkoristek visoke parametre je težje zagotoviti zaradi karakteristik v omejitvah materialov najvišji parametri 565+ oC in 300+ bar soproizvodnja toplotne in elektricne energije (SPTE) ndash kogeneracija

FRANCISOVA TURBINA

Francisova vodna turbina je nadtlačna turbina radialno-aksialnega tipa in je najpogosteje uporabljena vodna turbina saj je primerna za srednje pretoke in srednje padce kakršne ima večina virov vodne energije Moč turbine je odvisna od pretoka vode in smeri toka vode glede na lopatice gonilnika kar uravnavajo vodilne lopatice ki so premične in se jih da poljubno odpreti ali zapreti Sodobne Francisove turbine imajo spiralno ohišje ki se uporablja pri tlačnih višinah od 15 do 500 m Pri padcih do 15 m doteka voda do turbine po odprtih kanalih ndash jaških Izkoristek take turbine je 09 Najboljši izkoristek dosežejo med 60 in 80 nazivne obremenitveFrancisova turbina so lahko horizontalna vertikalnaSestava Spiralno ohišje Vodilne lopate Gonilnik Sesalna cev (difuzor ali aspirator)

Za specifične vrtljaje med 40 in 240 vrtmin Najbolj pogosto uporabljena vodna turbina Uporablja se za srednje padce in srednje pretoke (2 do 200m male 40 do 500m velike) Je nadtlačna turbina rgt0 Voda priteka v vodilnik radialno vodilniku odda energijo in se preusmeri aksialno turbina končuje

sesalnim nastavkom Vstopni in izstopni trikotnik zmanjšanje kota szlig1lt90deg zato se poveča u poveča se trenje gonilne

lopatice se podaljšajo in vmesni kanali ozki ndash hitra Francisova turbina Počasen gonilnik izstopni premerje veliko manjši kot vstopni gonilnik je nizek goltnost (požiralnost)

je enaka kot pri ostalih vrstah za padce do 500m in več Hitri gonilnik značilni večji izstopni premer kot vstopni razmeroma velika vstopna višina krivulja

izkoristkov bolj strma večja nevarnost kavitacije in zato postavitev turbine pod spodnjo vodo ndash gradbeni stroški večje vrtilne hitrosti zahtevajo manjše generatorje primerne za nizke padce do 50m

Moč turbine se regulira z vodilnikom-obroč ki se premika preko vzvodov s servomotorji konstantno vrtilno hitrost dosežemo z zmanjšanjem pretočnega prereza kar zmanjšuje pretok skozi turbino lopatice vodilnika se spreminjajo preko regulirnega obroča (Finkova regulacija) voda vstopa z udarcem

V primerjavi s Peltonovo turbino imajo večjo hitrost posledično manjše dimenzije in lažje generatorje večjo elastičnost glede na padec izpodrivajo Peltonove t

Dovzetna za kavitacijo treba jih je vkopat(večanje tlaka)

ČISTILNE NAPRAVE V TE

pri zgorevanju se kemicna energija goriva pretvarja v toploto ki se nato pretvarja v koristno elektricno in toplotno energijo v okolico pa se prenaša odpadna toplota (precejšen problem zato je cilj minimizirati le-to) ter ostali odpadki zgorevanja (ogljikov dioksid - CO2 vodna para - H2O ogljikov

monoksid - CO dušikovi oksidi - NOx žveplovi oksidi - SOx hlapne organske snovi - HOS in leteci prah - PM

izpuste v zrak vodo in tla je potrebno znižati na minimalne možne oziroma na najmanj zakonsko dolocene - MVE (mejne vrednosti emisij)

današnji problemi cišcenja so povezani z omenjenimi plini in snovmi prah SO2 NOx CO2 saj škodujejo naravi preko formiranja kislega dežja smoga in globalnega segrevanja

cišcenje povecuje stroške v elektrarnah tako se stroški za izgradnjo povecajo ca 40 oziroma cišcenje v proizvedeni ceni kWh elektricne energije predstavlja kar 13 strošek ob tem pa se 2x povecajo kolicine suhih odpadkov iz elektrarn

cistilne naprave so drage dimenzionirane pa morajo biti na maksimalne pretoke dimnih plinov zahteva pa se tudi precejšnje kolicine apnenca in amoniaka

Zmanjševanje emisij temelji na dveh osnovnih principih Prvi obsega tako imenovane primarne ukrepe ki se osredotocajo na sam proces nastajanja nezaželenih snovi V tem okviru gre predvsem za ukrepe vezane na rabo okoljsko manj problematicnih goriv ter ukrepe ki neposredno posegajo v proces zgorevanja goriv in s tem zmanjšujejo emisije Drugi princip temelji na tako imenovanih sekundarnih ukrepih tu se z onesnaževali obremenjeni izpusti cistijo ob uporabi ustreznih tehnologij - naprav namešcene med kotel in dimnik

proces cišcenja v prašnih premogovih tehnologijah poteka po sledecemformalnem zaporedju_ denitrifikacijsko napravo - DeNOx_ napravo za zmanjšanje vsebnosti trdnih letecih delcev ndash npr elektrofilter in_ razžveplovalno napravo - DeSOx

Razporeditev naprav v elektrarni je odvisna od izbire nacina zmanjševanja koncentracije NOx v vrocih dimnih plinih

Najpogosteje je DeNOx naprava locirana takoj za kotlom to je na podrocju z visoko vsebnostjo letecih trdnih delcev in visoko temperaturo DeNOx napravi sledi naprava za odpraševanje in razžveplovalna naprava

V primeru da je DeNOx namešcen v podrocju z nizko koncentracijo prahu potem razporeditev sledi kot na sliki V tej konfiguraciji je grelnik zraka namešcen za elektrofiltrom in DeNOxnapravo Ta konfiguracija zahteva visokotemperaturni elektrofilter DeNOx-u pa se aktivnost podaljša zaradi manjše vsebnosti letecega prahu

Tretja razporeditev predvideva namestitev DeNOx pred izhodom plinov v dimnik v podrocju ki je ocišcen tako letecega prahu in žvepla Tu naprava izrablja tehnološko visoko ucinkovit in dražji katalizator ki pa deluje v podrocju nizkih temperatur Katalizator ni pod vplivom abrazije koroziji in izgubi aktivnosti

CEPITEV URANA

Cepitev jedra urana 235 se začne z absorbcijo nevtrona Novo nastalo jedro urana 236 je zaradi porušenega ravnotežja sil znotraj jedra v vzbujenem stanju Lahko si ga predstavljamo kot kapljico ki močno valovi na koncu pa se razleti v dve jedri Ta dogodek imenujemo cepitev jedra pri čemer se sprosti veliko energije Ob tem se sprosti tudi nekaj nevtronov ki lahko cepijo nadaljnja jedra urana 235 kar imenujemo verižna reakcija Pri cepitvi se sproščajo nevtroni in toplota Sproščeni nevtroni lahko sprožijo nove cepitve hellip tako steče verižna reakcija

delci alfa najmanj prodorni Njihova majhna prodornost je posledica velikega naboja +2e0 ter velikosti Delec alfa pri tem zelo redko zadene jedro atoma ampak v glavnem preko Coulombske sile interagira z elektroni okoliških atomov Tako je pot delca alfa z 1 MeV energije v zraku dolga 05 cm v organskem tkivu pa le 0003 cm Delce alfa je torej mogoce zlahka zaustaviti in se zašcititi pred njimi Bolj nevarni so ce izvor delcev alfa prihaja v telo (hrana voda kontaminirana okolica) in se v njem pocasi nabira Podobno so protoni

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Pri jedrskskih reakcijah prehajajo nukleoni iz višjih v nižja diskretna stanja pri prehodu pa se izseva žarek katerega tipična energija je milijon elektronvoltov Ker jakost curka žarkov gama nikoli ne pade povsem na nic ni mogoce za njih definirati koncnega dosega kot pri ostalih vrstah sevanja Tako tudi po zelo dolgi poti v doloceni snovi pride skozi njo še zmeraj doloceno število fotonov Zaradi tega se z nobeno oviro ni mogoce popolnoma zavarovati pred njimi Debelina ovire pa po drugi strani eksponentno zmanjšuje jakost curka fotonov in s tem verjetnost da bodo preostali povzrocili škodo v tkivu Zaradi tega je koristno definirati razpolovno debelino snovi z12 pri kateri se jakost curka žarkov gama razpolovi Ta znaša na primer pri cloveškem tkivu 10 cm

Sproščeni nevtroni povzročajo nove cepitve in v reaktorju vzdržujejo verižno reakcijo

VRELNI REAKTOR (BWR boilingwater reactor)

Vrelni reaktor ima le en tokokrog ena in ista voda se uporablja kot hladilna snov v jedrskem reaktorju kot moderator in kot delovna snov v turbinskem krožnem procesu V zgornjem delu reaktorske sredice se voda upari Nastala para poganja turbino kjer se po opravljenem delu kondenzira in se vrne nazaj v reaktorsko posodo Proizvodnja pare v reaktorski sredici zahteva relativno velike in drage tlačne posode obenem pa je

količina pare omejena sicer postane delovanje moderatorja prešibko Vendar vse pomanjkljivosti odtehta zanesljivost in cenenost teh vrst reaktorjev

IZKORISTEK TE

AKUMULACIJA HE

opremljene so z zbiralniki vode - akumulacijami akumulacije so umetna jezera ki nastanejo z zajezitvijo redkeje naravna akumulacija Cilj akumulacije je zadržanje vode in jo uporabiti po potrebah (potrebe in vloga HE v EES) oziroma prenos iz mokrega v suho sezono z ustreznim upravljanjem akumulacije se preprecuje tudi ucinke katastrofalnih voda pomembna vloga v sušnih obdobjih zagotavljanje plovnosti delitev glede na velikost akumulacije HE z dnevno akumulacijo HE s tedensko akumulacijo HE z letno akumulacijo HE s sezonsko akumulacijo HE s pretocno akumulacijo HE s crpalno akumulacijo

HE z dnevno akumulacijo proizvodnja je vecja kot v primerjavi s pretocno elektrarnoNacin delovanja v casu nizkih obremenitev (ponoci) akumulira v casu višjih obremenitev prazni akumulacijo (podnevi) ustrezno vecji inštalirani pretok Qi HE= 13 - 16 Qsr_L namen elektrarne je pokrivanje osnovne obremenitve in dnevnih konic

HE s tedensko akumulacijopotreben vecji akumulacijski bazen vecji pomen za EES pokrivanje konicnih obremenitev zmanjšuje izgube vode

režim dela za vikend in nocne ure - akumulira preko dneva delovanje Inštalirani pretok Qi HE= 15 - 25 QsrL

HE z letno akumulacijozaradi velikosti akumulacije se izrabi celotni pretok na reki velika akumulacija - velike pregraderegulacija natoka in obvezni minimum funkcija v casu primanjkljaja vode pokrivanje predvsem konicnih obremenitev inštalirani pretok Qi= 2 - 35 QsrL

HE s sezonsko akumulacijoprenos vode iz mokre sezone v suho boljša koordinacija s termo sistemom in tako njegova manjšapotrebna inštalirana moc visok inštalirani pretok elektrarne Qi=3 - 6 QsrL

HE s pretocno akumulacijopogoj veriga pretocnih elektrarn od katerih je zgornja HE vsaj dnevna akumulacija akumulacijo ima tudi zadnja in služi za izravnavo pretokov in zagotavljanje biološkega minimuma posebni nacin obratovanja - ti pretocna akumulacija izraba padca celotne verige za akumulirano vodo prve elektrarne ceprav so nizvodne elektrarne brez akumulacije pogoji obratovanja celna akumulacija polna izravnalna akumulacija praznacelna akumulacija se prazni vse HE delujejo z Qi Najnižja HE v verigi deluje s praznim bazenom z najmanjšim padcem in spušca izravnalno vodo- bazen se polni moc narašca naloga pokrivanje dnevnih konic pravilno dimenzioniranje

Crpalne elektrarneodvecno nocno energijo iz TE in JE s pomocjo akumulacije vode pretvorijo v potrebno vecvredno vršno energijo preko dneva potrebnost spodnjega in zgornjega bazena potencialna energija vode je akumulatorel energija iz omrežja poganja crpalko (drugace turbino) in jo precrpava v zgornji bazen višja je višinska razlika bolj pomembna je elektrarna celotni izkoristek elektrarne h= 07 in 08 kar pomeni da se nocno energijo pretvori v 34 najkvalitetnejše dnevne energije (energetsko) financno pa raquo 25-3 bolj vrednoinvesticijsko zahtevne elektrarne obratovalno zelo elasticne pogojene z virom cenejše nocne energijepri nas CE Avce nacrtovana je tudi CE Kozjak

ODPRAŠEVANJE DIMNIH PLINOV

- prah ki ga kurilni plini nosijo je sestavljen iz letečega pepela (neizgoreli mineralni delci silikati železove spojine kalcij magnezij) leteče žlindre ( v času zgorevanja raztaljeni silikati) in iz drobnih delčkov koksa in saj (amorfni ogljik in smolnate sestavine)

- leteči prah sestavljajo delci različnih dimenzij najdebelejši so ostanki letečega koksa- od sestave letečega prahu je odvisna uporaba sistema odpraševanja- izvedba odpraševanja je ponavadi izvedena z

o mehanski sistem ndash s pomočjo cikonskih izločevalnikovo električni sitem ndash elektrostatični izločevalniko vlažni postopki izločevanja ndash redko

Mehanski odpraševalniki

- Prah se izločuje s pomočjogravitacijskih ali centrifugalnih sil- Gravitacijska metoda - v praksi nima širše uporabnosti zaradi nizke hitrosti plinov zgorevanja kar

zahteva veliko prostora takšen odpraševalnik se uporablja le za leteči pepel večjih dimenziij torej za kurjenje na rešetki

- Centrifugalni odpraševalnik deluje na principu ciklonskega delovanja in je sestavljen iz cilindričnega dela ki je navzdol zožen v lijak

- dimne pline dovajamo v ciklonsko komoro tangencialno kar povzroča krožno gibanje z relativno veliko hitrostjo pri čemer se pri strujanju iz cilindričnega v konusni del hitrosti povečujejo

- delci prahu so zaradi centrifugalne sile izrinjeni proti steni kjer se usedejo in padajo pod težo v lijak- zračno strujanje je izrazito turbulentno zaradi potrebnih velikih hitrosti se porabijo velike količine el

Energije za pogon naprav- izdelani so različnih velikosti za uspešno čiščenje pa se povezujejo v multiciklone (več skupaj s

skupnik dovodom in odvodom večja učinkovitost ccs 88-95)

Elektrostatični izločevalniki (elektrofiltri)

- elektrofilter je v bistvu kondenzator velikih dimenzij kjer med elektrodama vlada enosmerna napetost med 30 ndash 70 kV

- negativni pol je izveden iz tankih žic in z izvedbodosežemo visoko poljsko jakost kar omogoča velike pospeške elktronom pospešeni elektroni z medsebojnim delovanjem povzročijo sprožanje velikega št elektronov in ionov ki potujejo proti nasprotujočima elektrodama med procesom se nato usedejo tudi prašni delci in potujejo proti elektrodama prah se lepi na elektrode s posebnimi napravami z udarci na elektrode omogočimo mehansko otresanje prahu

- učinkovitost odpraševanja je odvisna od hitrosti plinov ki tečejo skozi filter dimenzije prahu nimajo pomembnega vpliva na kvaliteto odpraševanja čeprav se večji delci teže izločajo drobna zrna pa se lepijo na elektrode in jih je težko odstraniti

- elektrofilterski sistem je boljši pri kurjenju z premogovim prahom čeprav ob višji investiciji potrebna energija za delovanje pa manjša

- delce ki se usedejo na elektrode odstranimo z elektromagnetnim pnevmatskim ali mehaničnim stresanjem

- izvedeni so v več stopnjah

Vlažni postopki izločevanja

- redko se uporabljajo- so naprave ki omogočajo zmes plina z delci in tekočine pretvori v kapljevinasto suspenzijo ki jo laže

izločimo iz plinastega toka- dobre lastnosti

o poleg izločanja se znižuje tudi temperatura dimnih plinovo ponavadi manjši kot v primeru suhega odpraševanja

o tako zamnjšujemo tudi raquokisle plinelaquo ki povzročajo korozijoo zmanšujejo eksplozivnost nižja cena

- slabosti o nevarnost korozijeo večja količina kapljevineo zaščita pred zmrzovanjemo večji obratovalni stroški

RAŽVEPLEVANJE DIMNIH PLINOV

- izločanje škodljivih žveplovih oksidov iz dimnih plinov je v svetu poznano že več kot dvajset let- različni ukrepi za znižanje koncentracij SO2 ki temelje na

o izločanju žvepla iz goriva (uplinjanje premoga)o čiščenje dimnih plinov

- tem času so najbolj razširjeni postopki dosegli visoko stopnjo tehnološke zrelosti Poznani so kalcitni postopki za katere velja

CaCO3 + SO2 rarr CaSO4 + CO2

- najbolj je uveljavljen (najbolj učinkovit) mokri kalcitni postopek pri novejših premogovnih tehnologijah (FBC ndash zgorevanje v fluidni plasti) pa se vpihuje apnenec skupaj z gorivom v kotel kjer v fluidni plasti poteka poleg gorenja tudi zgoraj opisana reakcija (učinek čiščenja je nekoliko slabši) v enotah kjer ni ekonomsko upravičena prigradnja odžveplovalne naprave (draga investicija) se uporabljajo aditivni postopki ko se gorivu dodaja apnenec učinki reduciranja SO2 pa so slabi (od 40 naprej)

- tako se je v svetu za izločanje žveplovih oksidov iz dimnih plinov velikih termoenergetskih naprav močno uveljavil mokri kalcitni postopek Poglavitni prednosti omenjenega postopka sta visoka učinkovitost in uporaba cenenega absorpcijskega sredstva to je mletega apnenca (CaCO3) ki je v naravi dokaj razširjen Produkt procesa razžveplovanja dimnih plinov je sadra (gips) (CaSO4 x 2 H2O) ki jo je možno brez težav odlagati na ustrezno urejenem odlagališču Sadra je primerna tudi za uporabo v cementni po morebitni dodatni obdelavi pa tudi v gradbeni industriji

SESALNE CEVI

Služijo za odvajanje vode iz tekača v spodnji nivo z manjšimi izgubami omogočajo nam postavitev tekača iznad spodnje vode brez izgube padca

Sesalna cev omogoča izrabo kinetične energije na izhodu tekača tako da se zniža tlak v sesalni cevi s postopnim povečevanjem preseka

Dodatno se izrabi padec med tekačem in spodnjim nivojem vode izgube kinetične energije na izhodu so manjše (manjša hitrost) kot brez sesalne cevi

Razmerja površin prerezov so med 025 in 035 izgube skupne kinetične energije na izhodu znašajo le še med 6 in 12 to pomeni da večji del energije na izhodu izrabimo s pomočjo sesalne cevi ima pa sesalna cev svoj izkoristek

Oblike sesalnih cevi ravna kolenasta zvita Ravna najenostavnejša in najboljši izkoristek dolžina (boljši izkoristek vendar globlji izkop) potopitev min 05 (03)m drugače 06-1D

Za specifične vrtljaje med 40 in 240 vrtmin Najbolj pogosto uporabljena vodna turbina Uporablja se za srednje padce in srednje pretoke (2 do 200m male 40 do 500m velike) Je nadtlačna turbina rgt0 Voda priteka v vodilnik radialno vodilniku odda energijo in se preusmeri aksialno turbina končuje

sesalnim nastavkom Vstopni in izstopni trikotnik zmanjšanje kota szlig1lt90deg zato se poveča u poveča se trenje gonilne

lopatice se podaljšajo in vmesni kanali ozki ndash hitra Francisova turbina Počasen gonilnik izstopni premerje veliko manjši kot vstopni gonilnik je nizek goltnost (požiralnost)

je enaka kot pri ostalih vrstah za padce do 500m in več Hitri gonilnik značilni večji izstopni premer kot vstopni razmeroma velika vstopna višina krivulja

izkoristkov bolj strma večja nevarnost kavitacije in zato postavitev turbine pod spodnjo vodo ndash gradbeni stroški večje vrtilne hitrosti zahtevajo manjše generatorje primerne za nizke padce do 50m

Moč turbine se regulira z vodilnikom-obroč ki se premika preko vzvodov s servomotorji konstantno vrtilno hitrost dosežemo z zmanjšanjem pretočnega prereza kar zmanjšuje pretok skozi turbino lopatice vodilnika se spreminjajo preko regulirnega obroča (Finkova regulacija) voda vstopa z udarcem

V primerjavi s Peltonovo turbino imajo večjo hitrost posledično manjše dimenzije in lažje generatorje večjo elastičnost glede na padec izpodrivajo Peltonove t

Dovzetna za kavitacijo treba jih je vkopat(večanje tlaka)

ČISTILNE NAPRAVE V TE

pri zgorevanju se kemicna energija goriva pretvarja v toploto ki se nato pretvarja v koristno elektricno in toplotno energijo v okolico pa se prenaša odpadna toplota (precejšen problem zato je cilj minimizirati le-to) ter ostali odpadki zgorevanja (ogljikov dioksid - CO2 vodna para - H2O ogljikov

monoksid - CO dušikovi oksidi - NOx žveplovi oksidi - SOx hlapne organske snovi - HOS in leteci prah - PM

izpuste v zrak vodo in tla je potrebno znižati na minimalne možne oziroma na najmanj zakonsko dolocene - MVE (mejne vrednosti emisij)

današnji problemi cišcenja so povezani z omenjenimi plini in snovmi prah SO2 NOx CO2 saj škodujejo naravi preko formiranja kislega dežja smoga in globalnega segrevanja

cišcenje povecuje stroške v elektrarnah tako se stroški za izgradnjo povecajo ca 40 oziroma cišcenje v proizvedeni ceni kWh elektricne energije predstavlja kar 13 strošek ob tem pa se 2x povecajo kolicine suhih odpadkov iz elektrarn

cistilne naprave so drage dimenzionirane pa morajo biti na maksimalne pretoke dimnih plinov zahteva pa se tudi precejšnje kolicine apnenca in amoniaka

Zmanjševanje emisij temelji na dveh osnovnih principih Prvi obsega tako imenovane primarne ukrepe ki se osredotocajo na sam proces nastajanja nezaželenih snovi V tem okviru gre predvsem za ukrepe vezane na rabo okoljsko manj problematicnih goriv ter ukrepe ki neposredno posegajo v proces zgorevanja goriv in s tem zmanjšujejo emisije Drugi princip temelji na tako imenovanih sekundarnih ukrepih tu se z onesnaževali obremenjeni izpusti cistijo ob uporabi ustreznih tehnologij - naprav namešcene med kotel in dimnik

proces cišcenja v prašnih premogovih tehnologijah poteka po sledecemformalnem zaporedju_ denitrifikacijsko napravo - DeNOx_ napravo za zmanjšanje vsebnosti trdnih letecih delcev ndash npr elektrofilter in_ razžveplovalno napravo - DeSOx

Razporeditev naprav v elektrarni je odvisna od izbire nacina zmanjševanja koncentracije NOx v vrocih dimnih plinih

Najpogosteje je DeNOx naprava locirana takoj za kotlom to je na podrocju z visoko vsebnostjo letecih trdnih delcev in visoko temperaturo DeNOx napravi sledi naprava za odpraševanje in razžveplovalna naprava

V primeru da je DeNOx namešcen v podrocju z nizko koncentracijo prahu potem razporeditev sledi kot na sliki V tej konfiguraciji je grelnik zraka namešcen za elektrofiltrom in DeNOxnapravo Ta konfiguracija zahteva visokotemperaturni elektrofilter DeNOx-u pa se aktivnost podaljša zaradi manjše vsebnosti letecega prahu

Tretja razporeditev predvideva namestitev DeNOx pred izhodom plinov v dimnik v podrocju ki je ocišcen tako letecega prahu in žvepla Tu naprava izrablja tehnološko visoko ucinkovit in dražji katalizator ki pa deluje v podrocju nizkih temperatur Katalizator ni pod vplivom abrazije koroziji in izgubi aktivnosti

CEPITEV URANA

Cepitev jedra urana 235 se začne z absorbcijo nevtrona Novo nastalo jedro urana 236 je zaradi porušenega ravnotežja sil znotraj jedra v vzbujenem stanju Lahko si ga predstavljamo kot kapljico ki močno valovi na koncu pa se razleti v dve jedri Ta dogodek imenujemo cepitev jedra pri čemer se sprosti veliko energije Ob tem se sprosti tudi nekaj nevtronov ki lahko cepijo nadaljnja jedra urana 235 kar imenujemo verižna reakcija Pri cepitvi se sproščajo nevtroni in toplota Sproščeni nevtroni lahko sprožijo nove cepitve hellip tako steče verižna reakcija

delci alfa najmanj prodorni Njihova majhna prodornost je posledica velikega naboja +2e0 ter velikosti Delec alfa pri tem zelo redko zadene jedro atoma ampak v glavnem preko Coulombske sile interagira z elektroni okoliških atomov Tako je pot delca alfa z 1 MeV energije v zraku dolga 05 cm v organskem tkivu pa le 0003 cm Delce alfa je torej mogoce zlahka zaustaviti in se zašcititi pred njimi Bolj nevarni so ce izvor delcev alfa prihaja v telo (hrana voda kontaminirana okolica) in se v njem pocasi nabira Podobno so protoni

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Pri jedrskskih reakcijah prehajajo nukleoni iz višjih v nižja diskretna stanja pri prehodu pa se izseva žarek katerega tipična energija je milijon elektronvoltov Ker jakost curka žarkov gama nikoli ne pade povsem na nic ni mogoce za njih definirati koncnega dosega kot pri ostalih vrstah sevanja Tako tudi po zelo dolgi poti v doloceni snovi pride skozi njo še zmeraj doloceno število fotonov Zaradi tega se z nobeno oviro ni mogoce popolnoma zavarovati pred njimi Debelina ovire pa po drugi strani eksponentno zmanjšuje jakost curka fotonov in s tem verjetnost da bodo preostali povzrocili škodo v tkivu Zaradi tega je koristno definirati razpolovno debelino snovi z12 pri kateri se jakost curka žarkov gama razpolovi Ta znaša na primer pri cloveškem tkivu 10 cm

Sproščeni nevtroni povzročajo nove cepitve in v reaktorju vzdržujejo verižno reakcijo

VRELNI REAKTOR (BWR boilingwater reactor)

Vrelni reaktor ima le en tokokrog ena in ista voda se uporablja kot hladilna snov v jedrskem reaktorju kot moderator in kot delovna snov v turbinskem krožnem procesu V zgornjem delu reaktorske sredice se voda upari Nastala para poganja turbino kjer se po opravljenem delu kondenzira in se vrne nazaj v reaktorsko posodo Proizvodnja pare v reaktorski sredici zahteva relativno velike in drage tlačne posode obenem pa je

količina pare omejena sicer postane delovanje moderatorja prešibko Vendar vse pomanjkljivosti odtehta zanesljivost in cenenost teh vrst reaktorjev

IZKORISTEK TE

AKUMULACIJA HE

opremljene so z zbiralniki vode - akumulacijami akumulacije so umetna jezera ki nastanejo z zajezitvijo redkeje naravna akumulacija Cilj akumulacije je zadržanje vode in jo uporabiti po potrebah (potrebe in vloga HE v EES) oziroma prenos iz mokrega v suho sezono z ustreznim upravljanjem akumulacije se preprecuje tudi ucinke katastrofalnih voda pomembna vloga v sušnih obdobjih zagotavljanje plovnosti delitev glede na velikost akumulacije HE z dnevno akumulacijo HE s tedensko akumulacijo HE z letno akumulacijo HE s sezonsko akumulacijo HE s pretocno akumulacijo HE s crpalno akumulacijo

HE z dnevno akumulacijo proizvodnja je vecja kot v primerjavi s pretocno elektrarnoNacin delovanja v casu nizkih obremenitev (ponoci) akumulira v casu višjih obremenitev prazni akumulacijo (podnevi) ustrezno vecji inštalirani pretok Qi HE= 13 - 16 Qsr_L namen elektrarne je pokrivanje osnovne obremenitve in dnevnih konic

HE s tedensko akumulacijopotreben vecji akumulacijski bazen vecji pomen za EES pokrivanje konicnih obremenitev zmanjšuje izgube vode

režim dela za vikend in nocne ure - akumulira preko dneva delovanje Inštalirani pretok Qi HE= 15 - 25 QsrL

HE z letno akumulacijozaradi velikosti akumulacije se izrabi celotni pretok na reki velika akumulacija - velike pregraderegulacija natoka in obvezni minimum funkcija v casu primanjkljaja vode pokrivanje predvsem konicnih obremenitev inštalirani pretok Qi= 2 - 35 QsrL

HE s sezonsko akumulacijoprenos vode iz mokre sezone v suho boljša koordinacija s termo sistemom in tako njegova manjšapotrebna inštalirana moc visok inštalirani pretok elektrarne Qi=3 - 6 QsrL

HE s pretocno akumulacijopogoj veriga pretocnih elektrarn od katerih je zgornja HE vsaj dnevna akumulacija akumulacijo ima tudi zadnja in služi za izravnavo pretokov in zagotavljanje biološkega minimuma posebni nacin obratovanja - ti pretocna akumulacija izraba padca celotne verige za akumulirano vodo prve elektrarne ceprav so nizvodne elektrarne brez akumulacije pogoji obratovanja celna akumulacija polna izravnalna akumulacija praznacelna akumulacija se prazni vse HE delujejo z Qi Najnižja HE v verigi deluje s praznim bazenom z najmanjšim padcem in spušca izravnalno vodo- bazen se polni moc narašca naloga pokrivanje dnevnih konic pravilno dimenzioniranje

Crpalne elektrarneodvecno nocno energijo iz TE in JE s pomocjo akumulacije vode pretvorijo v potrebno vecvredno vršno energijo preko dneva potrebnost spodnjega in zgornjega bazena potencialna energija vode je akumulatorel energija iz omrežja poganja crpalko (drugace turbino) in jo precrpava v zgornji bazen višja je višinska razlika bolj pomembna je elektrarna celotni izkoristek elektrarne h= 07 in 08 kar pomeni da se nocno energijo pretvori v 34 najkvalitetnejše dnevne energije (energetsko) financno pa raquo 25-3 bolj vrednoinvesticijsko zahtevne elektrarne obratovalno zelo elasticne pogojene z virom cenejše nocne energijepri nas CE Avce nacrtovana je tudi CE Kozjak

ODPRAŠEVANJE DIMNIH PLINOV

- prah ki ga kurilni plini nosijo je sestavljen iz letečega pepela (neizgoreli mineralni delci silikati železove spojine kalcij magnezij) leteče žlindre ( v času zgorevanja raztaljeni silikati) in iz drobnih delčkov koksa in saj (amorfni ogljik in smolnate sestavine)

- leteči prah sestavljajo delci različnih dimenzij najdebelejši so ostanki letečega koksa- od sestave letečega prahu je odvisna uporaba sistema odpraševanja- izvedba odpraševanja je ponavadi izvedena z

o mehanski sistem ndash s pomočjo cikonskih izločevalnikovo električni sitem ndash elektrostatični izločevalniko vlažni postopki izločevanja ndash redko

Mehanski odpraševalniki

- Prah se izločuje s pomočjogravitacijskih ali centrifugalnih sil- Gravitacijska metoda - v praksi nima širše uporabnosti zaradi nizke hitrosti plinov zgorevanja kar

zahteva veliko prostora takšen odpraševalnik se uporablja le za leteči pepel večjih dimenziij torej za kurjenje na rešetki

- Centrifugalni odpraševalnik deluje na principu ciklonskega delovanja in je sestavljen iz cilindričnega dela ki je navzdol zožen v lijak

- dimne pline dovajamo v ciklonsko komoro tangencialno kar povzroča krožno gibanje z relativno veliko hitrostjo pri čemer se pri strujanju iz cilindričnega v konusni del hitrosti povečujejo

- delci prahu so zaradi centrifugalne sile izrinjeni proti steni kjer se usedejo in padajo pod težo v lijak- zračno strujanje je izrazito turbulentno zaradi potrebnih velikih hitrosti se porabijo velike količine el

Energije za pogon naprav- izdelani so različnih velikosti za uspešno čiščenje pa se povezujejo v multiciklone (več skupaj s

skupnik dovodom in odvodom večja učinkovitost ccs 88-95)

Elektrostatični izločevalniki (elektrofiltri)

- elektrofilter je v bistvu kondenzator velikih dimenzij kjer med elektrodama vlada enosmerna napetost med 30 ndash 70 kV

- negativni pol je izveden iz tankih žic in z izvedbodosežemo visoko poljsko jakost kar omogoča velike pospeške elktronom pospešeni elektroni z medsebojnim delovanjem povzročijo sprožanje velikega št elektronov in ionov ki potujejo proti nasprotujočima elektrodama med procesom se nato usedejo tudi prašni delci in potujejo proti elektrodama prah se lepi na elektrode s posebnimi napravami z udarci na elektrode omogočimo mehansko otresanje prahu

- učinkovitost odpraševanja je odvisna od hitrosti plinov ki tečejo skozi filter dimenzije prahu nimajo pomembnega vpliva na kvaliteto odpraševanja čeprav se večji delci teže izločajo drobna zrna pa se lepijo na elektrode in jih je težko odstraniti

- elektrofilterski sistem je boljši pri kurjenju z premogovim prahom čeprav ob višji investiciji potrebna energija za delovanje pa manjša

- delce ki se usedejo na elektrode odstranimo z elektromagnetnim pnevmatskim ali mehaničnim stresanjem

- izvedeni so v več stopnjah

Vlažni postopki izločevanja

- redko se uporabljajo- so naprave ki omogočajo zmes plina z delci in tekočine pretvori v kapljevinasto suspenzijo ki jo laže

izločimo iz plinastega toka- dobre lastnosti

o poleg izločanja se znižuje tudi temperatura dimnih plinovo ponavadi manjši kot v primeru suhega odpraševanja

o tako zamnjšujemo tudi raquokisle plinelaquo ki povzročajo korozijoo zmanšujejo eksplozivnost nižja cena

- slabosti o nevarnost korozijeo večja količina kapljevineo zaščita pred zmrzovanjemo večji obratovalni stroški

RAŽVEPLEVANJE DIMNIH PLINOV

- izločanje škodljivih žveplovih oksidov iz dimnih plinov je v svetu poznano že več kot dvajset let- različni ukrepi za znižanje koncentracij SO2 ki temelje na

o izločanju žvepla iz goriva (uplinjanje premoga)o čiščenje dimnih plinov

- tem času so najbolj razširjeni postopki dosegli visoko stopnjo tehnološke zrelosti Poznani so kalcitni postopki za katere velja

CaCO3 + SO2 rarr CaSO4 + CO2

- najbolj je uveljavljen (najbolj učinkovit) mokri kalcitni postopek pri novejših premogovnih tehnologijah (FBC ndash zgorevanje v fluidni plasti) pa se vpihuje apnenec skupaj z gorivom v kotel kjer v fluidni plasti poteka poleg gorenja tudi zgoraj opisana reakcija (učinek čiščenja je nekoliko slabši) v enotah kjer ni ekonomsko upravičena prigradnja odžveplovalne naprave (draga investicija) se uporabljajo aditivni postopki ko se gorivu dodaja apnenec učinki reduciranja SO2 pa so slabi (od 40 naprej)

- tako se je v svetu za izločanje žveplovih oksidov iz dimnih plinov velikih termoenergetskih naprav močno uveljavil mokri kalcitni postopek Poglavitni prednosti omenjenega postopka sta visoka učinkovitost in uporaba cenenega absorpcijskega sredstva to je mletega apnenca (CaCO3) ki je v naravi dokaj razširjen Produkt procesa razžveplovanja dimnih plinov je sadra (gips) (CaSO4 x 2 H2O) ki jo je možno brez težav odlagati na ustrezno urejenem odlagališču Sadra je primerna tudi za uporabo v cementni po morebitni dodatni obdelavi pa tudi v gradbeni industriji

SESALNE CEVI

Služijo za odvajanje vode iz tekača v spodnji nivo z manjšimi izgubami omogočajo nam postavitev tekača iznad spodnje vode brez izgube padca

Sesalna cev omogoča izrabo kinetične energije na izhodu tekača tako da se zniža tlak v sesalni cevi s postopnim povečevanjem preseka

Dodatno se izrabi padec med tekačem in spodnjim nivojem vode izgube kinetične energije na izhodu so manjše (manjša hitrost) kot brez sesalne cevi

Razmerja površin prerezov so med 025 in 035 izgube skupne kinetične energije na izhodu znašajo le še med 6 in 12 to pomeni da večji del energije na izhodu izrabimo s pomočjo sesalne cevi ima pa sesalna cev svoj izkoristek

Oblike sesalnih cevi ravna kolenasta zvita Ravna najenostavnejša in najboljši izkoristek dolžina (boljši izkoristek vendar globlji izkop) potopitev min 05 (03)m drugače 06-1D

monoksid - CO dušikovi oksidi - NOx žveplovi oksidi - SOx hlapne organske snovi - HOS in leteci prah - PM

izpuste v zrak vodo in tla je potrebno znižati na minimalne možne oziroma na najmanj zakonsko dolocene - MVE (mejne vrednosti emisij)

današnji problemi cišcenja so povezani z omenjenimi plini in snovmi prah SO2 NOx CO2 saj škodujejo naravi preko formiranja kislega dežja smoga in globalnega segrevanja

cišcenje povecuje stroške v elektrarnah tako se stroški za izgradnjo povecajo ca 40 oziroma cišcenje v proizvedeni ceni kWh elektricne energije predstavlja kar 13 strošek ob tem pa se 2x povecajo kolicine suhih odpadkov iz elektrarn

cistilne naprave so drage dimenzionirane pa morajo biti na maksimalne pretoke dimnih plinov zahteva pa se tudi precejšnje kolicine apnenca in amoniaka

Zmanjševanje emisij temelji na dveh osnovnih principih Prvi obsega tako imenovane primarne ukrepe ki se osredotocajo na sam proces nastajanja nezaželenih snovi V tem okviru gre predvsem za ukrepe vezane na rabo okoljsko manj problematicnih goriv ter ukrepe ki neposredno posegajo v proces zgorevanja goriv in s tem zmanjšujejo emisije Drugi princip temelji na tako imenovanih sekundarnih ukrepih tu se z onesnaževali obremenjeni izpusti cistijo ob uporabi ustreznih tehnologij - naprav namešcene med kotel in dimnik

proces cišcenja v prašnih premogovih tehnologijah poteka po sledecemformalnem zaporedju_ denitrifikacijsko napravo - DeNOx_ napravo za zmanjšanje vsebnosti trdnih letecih delcev ndash npr elektrofilter in_ razžveplovalno napravo - DeSOx

Razporeditev naprav v elektrarni je odvisna od izbire nacina zmanjševanja koncentracije NOx v vrocih dimnih plinih

Najpogosteje je DeNOx naprava locirana takoj za kotlom to je na podrocju z visoko vsebnostjo letecih trdnih delcev in visoko temperaturo DeNOx napravi sledi naprava za odpraševanje in razžveplovalna naprava

V primeru da je DeNOx namešcen v podrocju z nizko koncentracijo prahu potem razporeditev sledi kot na sliki V tej konfiguraciji je grelnik zraka namešcen za elektrofiltrom in DeNOxnapravo Ta konfiguracija zahteva visokotemperaturni elektrofilter DeNOx-u pa se aktivnost podaljša zaradi manjše vsebnosti letecega prahu

Tretja razporeditev predvideva namestitev DeNOx pred izhodom plinov v dimnik v podrocju ki je ocišcen tako letecega prahu in žvepla Tu naprava izrablja tehnološko visoko ucinkovit in dražji katalizator ki pa deluje v podrocju nizkih temperatur Katalizator ni pod vplivom abrazije koroziji in izgubi aktivnosti

CEPITEV URANA

Cepitev jedra urana 235 se začne z absorbcijo nevtrona Novo nastalo jedro urana 236 je zaradi porušenega ravnotežja sil znotraj jedra v vzbujenem stanju Lahko si ga predstavljamo kot kapljico ki močno valovi na koncu pa se razleti v dve jedri Ta dogodek imenujemo cepitev jedra pri čemer se sprosti veliko energije Ob tem se sprosti tudi nekaj nevtronov ki lahko cepijo nadaljnja jedra urana 235 kar imenujemo verižna reakcija Pri cepitvi se sproščajo nevtroni in toplota Sproščeni nevtroni lahko sprožijo nove cepitve hellip tako steče verižna reakcija

delci alfa najmanj prodorni Njihova majhna prodornost je posledica velikega naboja +2e0 ter velikosti Delec alfa pri tem zelo redko zadene jedro atoma ampak v glavnem preko Coulombske sile interagira z elektroni okoliških atomov Tako je pot delca alfa z 1 MeV energije v zraku dolga 05 cm v organskem tkivu pa le 0003 cm Delce alfa je torej mogoce zlahka zaustaviti in se zašcititi pred njimi Bolj nevarni so ce izvor delcev alfa prihaja v telo (hrana voda kontaminirana okolica) in se v njem pocasi nabira Podobno so protoni

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Pri jedrskskih reakcijah prehajajo nukleoni iz višjih v nižja diskretna stanja pri prehodu pa se izseva žarek katerega tipična energija je milijon elektronvoltov Ker jakost curka žarkov gama nikoli ne pade povsem na nic ni mogoce za njih definirati koncnega dosega kot pri ostalih vrstah sevanja Tako tudi po zelo dolgi poti v doloceni snovi pride skozi njo še zmeraj doloceno število fotonov Zaradi tega se z nobeno oviro ni mogoce popolnoma zavarovati pred njimi Debelina ovire pa po drugi strani eksponentno zmanjšuje jakost curka fotonov in s tem verjetnost da bodo preostali povzrocili škodo v tkivu Zaradi tega je koristno definirati razpolovno debelino snovi z12 pri kateri se jakost curka žarkov gama razpolovi Ta znaša na primer pri cloveškem tkivu 10 cm

Sproščeni nevtroni povzročajo nove cepitve in v reaktorju vzdržujejo verižno reakcijo

VRELNI REAKTOR (BWR boilingwater reactor)

Vrelni reaktor ima le en tokokrog ena in ista voda se uporablja kot hladilna snov v jedrskem reaktorju kot moderator in kot delovna snov v turbinskem krožnem procesu V zgornjem delu reaktorske sredice se voda upari Nastala para poganja turbino kjer se po opravljenem delu kondenzira in se vrne nazaj v reaktorsko posodo Proizvodnja pare v reaktorski sredici zahteva relativno velike in drage tlačne posode obenem pa je

količina pare omejena sicer postane delovanje moderatorja prešibko Vendar vse pomanjkljivosti odtehta zanesljivost in cenenost teh vrst reaktorjev

IZKORISTEK TE

AKUMULACIJA HE

opremljene so z zbiralniki vode - akumulacijami akumulacije so umetna jezera ki nastanejo z zajezitvijo redkeje naravna akumulacija Cilj akumulacije je zadržanje vode in jo uporabiti po potrebah (potrebe in vloga HE v EES) oziroma prenos iz mokrega v suho sezono z ustreznim upravljanjem akumulacije se preprecuje tudi ucinke katastrofalnih voda pomembna vloga v sušnih obdobjih zagotavljanje plovnosti delitev glede na velikost akumulacije HE z dnevno akumulacijo HE s tedensko akumulacijo HE z letno akumulacijo HE s sezonsko akumulacijo HE s pretocno akumulacijo HE s crpalno akumulacijo

HE z dnevno akumulacijo proizvodnja je vecja kot v primerjavi s pretocno elektrarnoNacin delovanja v casu nizkih obremenitev (ponoci) akumulira v casu višjih obremenitev prazni akumulacijo (podnevi) ustrezno vecji inštalirani pretok Qi HE= 13 - 16 Qsr_L namen elektrarne je pokrivanje osnovne obremenitve in dnevnih konic

HE s tedensko akumulacijopotreben vecji akumulacijski bazen vecji pomen za EES pokrivanje konicnih obremenitev zmanjšuje izgube vode

režim dela za vikend in nocne ure - akumulira preko dneva delovanje Inštalirani pretok Qi HE= 15 - 25 QsrL

HE z letno akumulacijozaradi velikosti akumulacije se izrabi celotni pretok na reki velika akumulacija - velike pregraderegulacija natoka in obvezni minimum funkcija v casu primanjkljaja vode pokrivanje predvsem konicnih obremenitev inštalirani pretok Qi= 2 - 35 QsrL

HE s sezonsko akumulacijoprenos vode iz mokre sezone v suho boljša koordinacija s termo sistemom in tako njegova manjšapotrebna inštalirana moc visok inštalirani pretok elektrarne Qi=3 - 6 QsrL

HE s pretocno akumulacijopogoj veriga pretocnih elektrarn od katerih je zgornja HE vsaj dnevna akumulacija akumulacijo ima tudi zadnja in služi za izravnavo pretokov in zagotavljanje biološkega minimuma posebni nacin obratovanja - ti pretocna akumulacija izraba padca celotne verige za akumulirano vodo prve elektrarne ceprav so nizvodne elektrarne brez akumulacije pogoji obratovanja celna akumulacija polna izravnalna akumulacija praznacelna akumulacija se prazni vse HE delujejo z Qi Najnižja HE v verigi deluje s praznim bazenom z najmanjšim padcem in spušca izravnalno vodo- bazen se polni moc narašca naloga pokrivanje dnevnih konic pravilno dimenzioniranje

Crpalne elektrarneodvecno nocno energijo iz TE in JE s pomocjo akumulacije vode pretvorijo v potrebno vecvredno vršno energijo preko dneva potrebnost spodnjega in zgornjega bazena potencialna energija vode je akumulatorel energija iz omrežja poganja crpalko (drugace turbino) in jo precrpava v zgornji bazen višja je višinska razlika bolj pomembna je elektrarna celotni izkoristek elektrarne h= 07 in 08 kar pomeni da se nocno energijo pretvori v 34 najkvalitetnejše dnevne energije (energetsko) financno pa raquo 25-3 bolj vrednoinvesticijsko zahtevne elektrarne obratovalno zelo elasticne pogojene z virom cenejše nocne energijepri nas CE Avce nacrtovana je tudi CE Kozjak

ODPRAŠEVANJE DIMNIH PLINOV

- prah ki ga kurilni plini nosijo je sestavljen iz letečega pepela (neizgoreli mineralni delci silikati železove spojine kalcij magnezij) leteče žlindre ( v času zgorevanja raztaljeni silikati) in iz drobnih delčkov koksa in saj (amorfni ogljik in smolnate sestavine)

- leteči prah sestavljajo delci različnih dimenzij najdebelejši so ostanki letečega koksa- od sestave letečega prahu je odvisna uporaba sistema odpraševanja- izvedba odpraševanja je ponavadi izvedena z

o mehanski sistem ndash s pomočjo cikonskih izločevalnikovo električni sitem ndash elektrostatični izločevalniko vlažni postopki izločevanja ndash redko

Mehanski odpraševalniki

- Prah se izločuje s pomočjogravitacijskih ali centrifugalnih sil- Gravitacijska metoda - v praksi nima širše uporabnosti zaradi nizke hitrosti plinov zgorevanja kar

zahteva veliko prostora takšen odpraševalnik se uporablja le za leteči pepel večjih dimenziij torej za kurjenje na rešetki

- Centrifugalni odpraševalnik deluje na principu ciklonskega delovanja in je sestavljen iz cilindričnega dela ki je navzdol zožen v lijak

- dimne pline dovajamo v ciklonsko komoro tangencialno kar povzroča krožno gibanje z relativno veliko hitrostjo pri čemer se pri strujanju iz cilindričnega v konusni del hitrosti povečujejo

- delci prahu so zaradi centrifugalne sile izrinjeni proti steni kjer se usedejo in padajo pod težo v lijak- zračno strujanje je izrazito turbulentno zaradi potrebnih velikih hitrosti se porabijo velike količine el

Energije za pogon naprav- izdelani so različnih velikosti za uspešno čiščenje pa se povezujejo v multiciklone (več skupaj s

skupnik dovodom in odvodom večja učinkovitost ccs 88-95)

Elektrostatični izločevalniki (elektrofiltri)

- elektrofilter je v bistvu kondenzator velikih dimenzij kjer med elektrodama vlada enosmerna napetost med 30 ndash 70 kV

- negativni pol je izveden iz tankih žic in z izvedbodosežemo visoko poljsko jakost kar omogoča velike pospeške elktronom pospešeni elektroni z medsebojnim delovanjem povzročijo sprožanje velikega št elektronov in ionov ki potujejo proti nasprotujočima elektrodama med procesom se nato usedejo tudi prašni delci in potujejo proti elektrodama prah se lepi na elektrode s posebnimi napravami z udarci na elektrode omogočimo mehansko otresanje prahu

- učinkovitost odpraševanja je odvisna od hitrosti plinov ki tečejo skozi filter dimenzije prahu nimajo pomembnega vpliva na kvaliteto odpraševanja čeprav se večji delci teže izločajo drobna zrna pa se lepijo na elektrode in jih je težko odstraniti

- elektrofilterski sistem je boljši pri kurjenju z premogovim prahom čeprav ob višji investiciji potrebna energija za delovanje pa manjša

- delce ki se usedejo na elektrode odstranimo z elektromagnetnim pnevmatskim ali mehaničnim stresanjem

- izvedeni so v več stopnjah

Vlažni postopki izločevanja

- redko se uporabljajo- so naprave ki omogočajo zmes plina z delci in tekočine pretvori v kapljevinasto suspenzijo ki jo laže

izločimo iz plinastega toka- dobre lastnosti

o poleg izločanja se znižuje tudi temperatura dimnih plinovo ponavadi manjši kot v primeru suhega odpraševanja

o tako zamnjšujemo tudi raquokisle plinelaquo ki povzročajo korozijoo zmanšujejo eksplozivnost nižja cena

- slabosti o nevarnost korozijeo večja količina kapljevineo zaščita pred zmrzovanjemo večji obratovalni stroški

RAŽVEPLEVANJE DIMNIH PLINOV

- izločanje škodljivih žveplovih oksidov iz dimnih plinov je v svetu poznano že več kot dvajset let- različni ukrepi za znižanje koncentracij SO2 ki temelje na

o izločanju žvepla iz goriva (uplinjanje premoga)o čiščenje dimnih plinov

- tem času so najbolj razširjeni postopki dosegli visoko stopnjo tehnološke zrelosti Poznani so kalcitni postopki za katere velja

CaCO3 + SO2 rarr CaSO4 + CO2

- najbolj je uveljavljen (najbolj učinkovit) mokri kalcitni postopek pri novejših premogovnih tehnologijah (FBC ndash zgorevanje v fluidni plasti) pa se vpihuje apnenec skupaj z gorivom v kotel kjer v fluidni plasti poteka poleg gorenja tudi zgoraj opisana reakcija (učinek čiščenja je nekoliko slabši) v enotah kjer ni ekonomsko upravičena prigradnja odžveplovalne naprave (draga investicija) se uporabljajo aditivni postopki ko se gorivu dodaja apnenec učinki reduciranja SO2 pa so slabi (od 40 naprej)

- tako se je v svetu za izločanje žveplovih oksidov iz dimnih plinov velikih termoenergetskih naprav močno uveljavil mokri kalcitni postopek Poglavitni prednosti omenjenega postopka sta visoka učinkovitost in uporaba cenenega absorpcijskega sredstva to je mletega apnenca (CaCO3) ki je v naravi dokaj razširjen Produkt procesa razžveplovanja dimnih plinov je sadra (gips) (CaSO4 x 2 H2O) ki jo je možno brez težav odlagati na ustrezno urejenem odlagališču Sadra je primerna tudi za uporabo v cementni po morebitni dodatni obdelavi pa tudi v gradbeni industriji

SESALNE CEVI

Služijo za odvajanje vode iz tekača v spodnji nivo z manjšimi izgubami omogočajo nam postavitev tekača iznad spodnje vode brez izgube padca

Sesalna cev omogoča izrabo kinetične energije na izhodu tekača tako da se zniža tlak v sesalni cevi s postopnim povečevanjem preseka

Dodatno se izrabi padec med tekačem in spodnjim nivojem vode izgube kinetične energije na izhodu so manjše (manjša hitrost) kot brez sesalne cevi

Razmerja površin prerezov so med 025 in 035 izgube skupne kinetične energije na izhodu znašajo le še med 6 in 12 to pomeni da večji del energije na izhodu izrabimo s pomočjo sesalne cevi ima pa sesalna cev svoj izkoristek

Oblike sesalnih cevi ravna kolenasta zvita Ravna najenostavnejša in najboljši izkoristek dolžina (boljši izkoristek vendar globlji izkop) potopitev min 05 (03)m drugače 06-1D

Tretja razporeditev predvideva namestitev DeNOx pred izhodom plinov v dimnik v podrocju ki je ocišcen tako letecega prahu in žvepla Tu naprava izrablja tehnološko visoko ucinkovit in dražji katalizator ki pa deluje v podrocju nizkih temperatur Katalizator ni pod vplivom abrazije koroziji in izgubi aktivnosti

CEPITEV URANA

Cepitev jedra urana 235 se začne z absorbcijo nevtrona Novo nastalo jedro urana 236 je zaradi porušenega ravnotežja sil znotraj jedra v vzbujenem stanju Lahko si ga predstavljamo kot kapljico ki močno valovi na koncu pa se razleti v dve jedri Ta dogodek imenujemo cepitev jedra pri čemer se sprosti veliko energije Ob tem se sprosti tudi nekaj nevtronov ki lahko cepijo nadaljnja jedra urana 235 kar imenujemo verižna reakcija Pri cepitvi se sproščajo nevtroni in toplota Sproščeni nevtroni lahko sprožijo nove cepitve hellip tako steče verižna reakcija

delci alfa najmanj prodorni Njihova majhna prodornost je posledica velikega naboja +2e0 ter velikosti Delec alfa pri tem zelo redko zadene jedro atoma ampak v glavnem preko Coulombske sile interagira z elektroni okoliških atomov Tako je pot delca alfa z 1 MeV energije v zraku dolga 05 cm v organskem tkivu pa le 0003 cm Delce alfa je torej mogoce zlahka zaustaviti in se zašcititi pred njimi Bolj nevarni so ce izvor delcev alfa prihaja v telo (hrana voda kontaminirana okolica) in se v njem pocasi nabira Podobno so protoni

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Delci beta (elektroni pozitroni) imajo dosti manjšo maso in dvakrat manjši naboj kot delci alfa zato manj ionizirajo na svoji poti in jih je tako tudi težje zaustaviti vendar se zaradi manjše mase dosti lažje sipajo in nimajo ravne poti Njihov doseg pri energiji 1 MeV znaša v zraku približno 5 m

Pri jedrskskih reakcijah prehajajo nukleoni iz višjih v nižja diskretna stanja pri prehodu pa se izseva žarek katerega tipična energija je milijon elektronvoltov Ker jakost curka žarkov gama nikoli ne pade povsem na nic ni mogoce za njih definirati koncnega dosega kot pri ostalih vrstah sevanja Tako tudi po zelo dolgi poti v doloceni snovi pride skozi njo še zmeraj doloceno število fotonov Zaradi tega se z nobeno oviro ni mogoce popolnoma zavarovati pred njimi Debelina ovire pa po drugi strani eksponentno zmanjšuje jakost curka fotonov in s tem verjetnost da bodo preostali povzrocili škodo v tkivu Zaradi tega je koristno definirati razpolovno debelino snovi z12 pri kateri se jakost curka žarkov gama razpolovi Ta znaša na primer pri cloveškem tkivu 10 cm

Sproščeni nevtroni povzročajo nove cepitve in v reaktorju vzdržujejo verižno reakcijo

VRELNI REAKTOR (BWR boilingwater reactor)

Vrelni reaktor ima le en tokokrog ena in ista voda se uporablja kot hladilna snov v jedrskem reaktorju kot moderator in kot delovna snov v turbinskem krožnem procesu V zgornjem delu reaktorske sredice se voda upari Nastala para poganja turbino kjer se po opravljenem delu kondenzira in se vrne nazaj v reaktorsko posodo Proizvodnja pare v reaktorski sredici zahteva relativno velike in drage tlačne posode obenem pa je

količina pare omejena sicer postane delovanje moderatorja prešibko Vendar vse pomanjkljivosti odtehta zanesljivost in cenenost teh vrst reaktorjev

IZKORISTEK TE

AKUMULACIJA HE

opremljene so z zbiralniki vode - akumulacijami akumulacije so umetna jezera ki nastanejo z zajezitvijo redkeje naravna akumulacija Cilj akumulacije je zadržanje vode in jo uporabiti po potrebah (potrebe in vloga HE v EES) oziroma prenos iz mokrega v suho sezono z ustreznim upravljanjem akumulacije se preprecuje tudi ucinke katastrofalnih voda pomembna vloga v sušnih obdobjih zagotavljanje plovnosti delitev glede na velikost akumulacije HE z dnevno akumulacijo HE s tedensko akumulacijo HE z letno akumulacijo HE s sezonsko akumulacijo HE s pretocno akumulacijo HE s crpalno akumulacijo

HE z dnevno akumulacijo proizvodnja je vecja kot v primerjavi s pretocno elektrarnoNacin delovanja v casu nizkih obremenitev (ponoci) akumulira v casu višjih obremenitev prazni akumulacijo (podnevi) ustrezno vecji inštalirani pretok Qi HE= 13 - 16 Qsr_L namen elektrarne je pokrivanje osnovne obremenitve in dnevnih konic

HE s tedensko akumulacijopotreben vecji akumulacijski bazen vecji pomen za EES pokrivanje konicnih obremenitev zmanjšuje izgube vode

režim dela za vikend in nocne ure - akumulira preko dneva delovanje Inštalirani pretok Qi HE= 15 - 25 QsrL

HE z letno akumulacijozaradi velikosti akumulacije se izrabi celotni pretok na reki velika akumulacija - velike pregraderegulacija natoka in obvezni minimum funkcija v casu primanjkljaja vode pokrivanje predvsem konicnih obremenitev inštalirani pretok Qi= 2 - 35 QsrL

HE s sezonsko akumulacijoprenos vode iz mokre sezone v suho boljša koordinacija s termo sistemom in tako njegova manjšapotrebna inštalirana moc visok inštalirani pretok elektrarne Qi=3 - 6 QsrL

HE s pretocno akumulacijopogoj veriga pretocnih elektrarn od katerih je zgornja HE vsaj dnevna akumulacija akumulacijo ima tudi zadnja in služi za izravnavo pretokov in zagotavljanje biološkega minimuma posebni nacin obratovanja - ti pretocna akumulacija izraba padca celotne verige za akumulirano vodo prve elektrarne ceprav so nizvodne elektrarne brez akumulacije pogoji obratovanja celna akumulacija polna izravnalna akumulacija praznacelna akumulacija se prazni vse HE delujejo z Qi Najnižja HE v verigi deluje s praznim bazenom z najmanjšim padcem in spušca izravnalno vodo- bazen se polni moc narašca naloga pokrivanje dnevnih konic pravilno dimenzioniranje

Crpalne elektrarneodvecno nocno energijo iz TE in JE s pomocjo akumulacije vode pretvorijo v potrebno vecvredno vršno energijo preko dneva potrebnost spodnjega in zgornjega bazena potencialna energija vode je akumulatorel energija iz omrežja poganja crpalko (drugace turbino) in jo precrpava v zgornji bazen višja je višinska razlika bolj pomembna je elektrarna celotni izkoristek elektrarne h= 07 in 08 kar pomeni da se nocno energijo pretvori v 34 najkvalitetnejše dnevne energije (energetsko) financno pa raquo 25-3 bolj vrednoinvesticijsko zahtevne elektrarne obratovalno zelo elasticne pogojene z virom cenejše nocne energijepri nas CE Avce nacrtovana je tudi CE Kozjak

ODPRAŠEVANJE DIMNIH PLINOV

- prah ki ga kurilni plini nosijo je sestavljen iz letečega pepela (neizgoreli mineralni delci silikati železove spojine kalcij magnezij) leteče žlindre ( v času zgorevanja raztaljeni silikati) in iz drobnih delčkov koksa in saj (amorfni ogljik in smolnate sestavine)

- leteči prah sestavljajo delci različnih dimenzij najdebelejši so ostanki letečega koksa- od sestave letečega prahu je odvisna uporaba sistema odpraševanja- izvedba odpraševanja je ponavadi izvedena z

o mehanski sistem ndash s pomočjo cikonskih izločevalnikovo električni sitem ndash elektrostatični izločevalniko vlažni postopki izločevanja ndash redko

Mehanski odpraševalniki

- Prah se izločuje s pomočjogravitacijskih ali centrifugalnih sil- Gravitacijska metoda - v praksi nima širše uporabnosti zaradi nizke hitrosti plinov zgorevanja kar

zahteva veliko prostora takšen odpraševalnik se uporablja le za leteči pepel večjih dimenziij torej za kurjenje na rešetki

- Centrifugalni odpraševalnik deluje na principu ciklonskega delovanja in je sestavljen iz cilindričnega dela ki je navzdol zožen v lijak

- dimne pline dovajamo v ciklonsko komoro tangencialno kar povzroča krožno gibanje z relativno veliko hitrostjo pri čemer se pri strujanju iz cilindričnega v konusni del hitrosti povečujejo

- delci prahu so zaradi centrifugalne sile izrinjeni proti steni kjer se usedejo in padajo pod težo v lijak- zračno strujanje je izrazito turbulentno zaradi potrebnih velikih hitrosti se porabijo velike količine el

Energije za pogon naprav- izdelani so različnih velikosti za uspešno čiščenje pa se povezujejo v multiciklone (več skupaj s

skupnik dovodom in odvodom večja učinkovitost ccs 88-95)

Elektrostatični izločevalniki (elektrofiltri)

- elektrofilter je v bistvu kondenzator velikih dimenzij kjer med elektrodama vlada enosmerna napetost med 30 ndash 70 kV

- negativni pol je izveden iz tankih žic in z izvedbodosežemo visoko poljsko jakost kar omogoča velike pospeške elktronom pospešeni elektroni z medsebojnim delovanjem povzročijo sprožanje velikega št elektronov in ionov ki potujejo proti nasprotujočima elektrodama med procesom se nato usedejo tudi prašni delci in potujejo proti elektrodama prah se lepi na elektrode s posebnimi napravami z udarci na elektrode omogočimo mehansko otresanje prahu

- učinkovitost odpraševanja je odvisna od hitrosti plinov ki tečejo skozi filter dimenzije prahu nimajo pomembnega vpliva na kvaliteto odpraševanja čeprav se večji delci teže izločajo drobna zrna pa se lepijo na elektrode in jih je težko odstraniti

- elektrofilterski sistem je boljši pri kurjenju z premogovim prahom čeprav ob višji investiciji potrebna energija za delovanje pa manjša

- delce ki se usedejo na elektrode odstranimo z elektromagnetnim pnevmatskim ali mehaničnim stresanjem

- izvedeni so v več stopnjah

Vlažni postopki izločevanja

- redko se uporabljajo- so naprave ki omogočajo zmes plina z delci in tekočine pretvori v kapljevinasto suspenzijo ki jo laže

izločimo iz plinastega toka- dobre lastnosti

o poleg izločanja se znižuje tudi temperatura dimnih plinovo ponavadi manjši kot v primeru suhega odpraševanja

o tako zamnjšujemo tudi raquokisle plinelaquo ki povzročajo korozijoo zmanšujejo eksplozivnost nižja cena

- slabosti o nevarnost korozijeo večja količina kapljevineo zaščita pred zmrzovanjemo večji obratovalni stroški

RAŽVEPLEVANJE DIMNIH PLINOV

- izločanje škodljivih žveplovih oksidov iz dimnih plinov je v svetu poznano že več kot dvajset let- različni ukrepi za znižanje koncentracij SO2 ki temelje na

o izločanju žvepla iz goriva (uplinjanje premoga)o čiščenje dimnih plinov

- tem času so najbolj razširjeni postopki dosegli visoko stopnjo tehnološke zrelosti Poznani so kalcitni postopki za katere velja

CaCO3 + SO2 rarr CaSO4 + CO2

- najbolj je uveljavljen (najbolj učinkovit) mokri kalcitni postopek pri novejših premogovnih tehnologijah (FBC ndash zgorevanje v fluidni plasti) pa se vpihuje apnenec skupaj z gorivom v kotel kjer v fluidni plasti poteka poleg gorenja tudi zgoraj opisana reakcija (učinek čiščenja je nekoliko slabši) v enotah kjer ni ekonomsko upravičena prigradnja odžveplovalne naprave (draga investicija) se uporabljajo aditivni postopki ko se gorivu dodaja apnenec učinki reduciranja SO2 pa so slabi (od 40 naprej)

- tako se je v svetu za izločanje žveplovih oksidov iz dimnih plinov velikih termoenergetskih naprav močno uveljavil mokri kalcitni postopek Poglavitni prednosti omenjenega postopka sta visoka učinkovitost in uporaba cenenega absorpcijskega sredstva to je mletega apnenca (CaCO3) ki je v naravi dokaj razširjen Produkt procesa razžveplovanja dimnih plinov je sadra (gips) (CaSO4 x 2 H2O) ki jo je možno brez težav odlagati na ustrezno urejenem odlagališču Sadra je primerna tudi za uporabo v cementni po morebitni dodatni obdelavi pa tudi v gradbeni industriji

SESALNE CEVI

Služijo za odvajanje vode iz tekača v spodnji nivo z manjšimi izgubami omogočajo nam postavitev tekača iznad spodnje vode brez izgube padca

Sesalna cev omogoča izrabo kinetične energije na izhodu tekača tako da se zniža tlak v sesalni cevi s postopnim povečevanjem preseka

Dodatno se izrabi padec med tekačem in spodnjim nivojem vode izgube kinetične energije na izhodu so manjše (manjša hitrost) kot brez sesalne cevi

Razmerja površin prerezov so med 025 in 035 izgube skupne kinetične energije na izhodu znašajo le še med 6 in 12 to pomeni da večji del energije na izhodu izrabimo s pomočjo sesalne cevi ima pa sesalna cev svoj izkoristek

Oblike sesalnih cevi ravna kolenasta zvita Ravna najenostavnejša in najboljši izkoristek dolžina (boljši izkoristek vendar globlji izkop) potopitev min 05 (03)m drugače 06-1D

količina pare omejena sicer postane delovanje moderatorja prešibko Vendar vse pomanjkljivosti odtehta zanesljivost in cenenost teh vrst reaktorjev

IZKORISTEK TE

AKUMULACIJA HE

opremljene so z zbiralniki vode - akumulacijami akumulacije so umetna jezera ki nastanejo z zajezitvijo redkeje naravna akumulacija Cilj akumulacije je zadržanje vode in jo uporabiti po potrebah (potrebe in vloga HE v EES) oziroma prenos iz mokrega v suho sezono z ustreznim upravljanjem akumulacije se preprecuje tudi ucinke katastrofalnih voda pomembna vloga v sušnih obdobjih zagotavljanje plovnosti delitev glede na velikost akumulacije HE z dnevno akumulacijo HE s tedensko akumulacijo HE z letno akumulacijo HE s sezonsko akumulacijo HE s pretocno akumulacijo HE s crpalno akumulacijo

HE z dnevno akumulacijo proizvodnja je vecja kot v primerjavi s pretocno elektrarnoNacin delovanja v casu nizkih obremenitev (ponoci) akumulira v casu višjih obremenitev prazni akumulacijo (podnevi) ustrezno vecji inštalirani pretok Qi HE= 13 - 16 Qsr_L namen elektrarne je pokrivanje osnovne obremenitve in dnevnih konic

HE s tedensko akumulacijopotreben vecji akumulacijski bazen vecji pomen za EES pokrivanje konicnih obremenitev zmanjšuje izgube vode

režim dela za vikend in nocne ure - akumulira preko dneva delovanje Inštalirani pretok Qi HE= 15 - 25 QsrL

HE z letno akumulacijozaradi velikosti akumulacije se izrabi celotni pretok na reki velika akumulacija - velike pregraderegulacija natoka in obvezni minimum funkcija v casu primanjkljaja vode pokrivanje predvsem konicnih obremenitev inštalirani pretok Qi= 2 - 35 QsrL

HE s sezonsko akumulacijoprenos vode iz mokre sezone v suho boljša koordinacija s termo sistemom in tako njegova manjšapotrebna inštalirana moc visok inštalirani pretok elektrarne Qi=3 - 6 QsrL

HE s pretocno akumulacijopogoj veriga pretocnih elektrarn od katerih je zgornja HE vsaj dnevna akumulacija akumulacijo ima tudi zadnja in služi za izravnavo pretokov in zagotavljanje biološkega minimuma posebni nacin obratovanja - ti pretocna akumulacija izraba padca celotne verige za akumulirano vodo prve elektrarne ceprav so nizvodne elektrarne brez akumulacije pogoji obratovanja celna akumulacija polna izravnalna akumulacija praznacelna akumulacija se prazni vse HE delujejo z Qi Najnižja HE v verigi deluje s praznim bazenom z najmanjšim padcem in spušca izravnalno vodo- bazen se polni moc narašca naloga pokrivanje dnevnih konic pravilno dimenzioniranje

Crpalne elektrarneodvecno nocno energijo iz TE in JE s pomocjo akumulacije vode pretvorijo v potrebno vecvredno vršno energijo preko dneva potrebnost spodnjega in zgornjega bazena potencialna energija vode je akumulatorel energija iz omrežja poganja crpalko (drugace turbino) in jo precrpava v zgornji bazen višja je višinska razlika bolj pomembna je elektrarna celotni izkoristek elektrarne h= 07 in 08 kar pomeni da se nocno energijo pretvori v 34 najkvalitetnejše dnevne energije (energetsko) financno pa raquo 25-3 bolj vrednoinvesticijsko zahtevne elektrarne obratovalno zelo elasticne pogojene z virom cenejše nocne energijepri nas CE Avce nacrtovana je tudi CE Kozjak

ODPRAŠEVANJE DIMNIH PLINOV

- prah ki ga kurilni plini nosijo je sestavljen iz letečega pepela (neizgoreli mineralni delci silikati železove spojine kalcij magnezij) leteče žlindre ( v času zgorevanja raztaljeni silikati) in iz drobnih delčkov koksa in saj (amorfni ogljik in smolnate sestavine)

- leteči prah sestavljajo delci različnih dimenzij najdebelejši so ostanki letečega koksa- od sestave letečega prahu je odvisna uporaba sistema odpraševanja- izvedba odpraševanja je ponavadi izvedena z

o mehanski sistem ndash s pomočjo cikonskih izločevalnikovo električni sitem ndash elektrostatični izločevalniko vlažni postopki izločevanja ndash redko

Mehanski odpraševalniki

- Prah se izločuje s pomočjogravitacijskih ali centrifugalnih sil- Gravitacijska metoda - v praksi nima širše uporabnosti zaradi nizke hitrosti plinov zgorevanja kar

zahteva veliko prostora takšen odpraševalnik se uporablja le za leteči pepel večjih dimenziij torej za kurjenje na rešetki

- Centrifugalni odpraševalnik deluje na principu ciklonskega delovanja in je sestavljen iz cilindričnega dela ki je navzdol zožen v lijak

- dimne pline dovajamo v ciklonsko komoro tangencialno kar povzroča krožno gibanje z relativno veliko hitrostjo pri čemer se pri strujanju iz cilindričnega v konusni del hitrosti povečujejo

- delci prahu so zaradi centrifugalne sile izrinjeni proti steni kjer se usedejo in padajo pod težo v lijak- zračno strujanje je izrazito turbulentno zaradi potrebnih velikih hitrosti se porabijo velike količine el

Energije za pogon naprav- izdelani so različnih velikosti za uspešno čiščenje pa se povezujejo v multiciklone (več skupaj s

skupnik dovodom in odvodom večja učinkovitost ccs 88-95)

Elektrostatični izločevalniki (elektrofiltri)

- elektrofilter je v bistvu kondenzator velikih dimenzij kjer med elektrodama vlada enosmerna napetost med 30 ndash 70 kV

- negativni pol je izveden iz tankih žic in z izvedbodosežemo visoko poljsko jakost kar omogoča velike pospeške elktronom pospešeni elektroni z medsebojnim delovanjem povzročijo sprožanje velikega št elektronov in ionov ki potujejo proti nasprotujočima elektrodama med procesom se nato usedejo tudi prašni delci in potujejo proti elektrodama prah se lepi na elektrode s posebnimi napravami z udarci na elektrode omogočimo mehansko otresanje prahu

- učinkovitost odpraševanja je odvisna od hitrosti plinov ki tečejo skozi filter dimenzije prahu nimajo pomembnega vpliva na kvaliteto odpraševanja čeprav se večji delci teže izločajo drobna zrna pa se lepijo na elektrode in jih je težko odstraniti

- elektrofilterski sistem je boljši pri kurjenju z premogovim prahom čeprav ob višji investiciji potrebna energija za delovanje pa manjša

- delce ki se usedejo na elektrode odstranimo z elektromagnetnim pnevmatskim ali mehaničnim stresanjem

- izvedeni so v več stopnjah

Vlažni postopki izločevanja

- redko se uporabljajo- so naprave ki omogočajo zmes plina z delci in tekočine pretvori v kapljevinasto suspenzijo ki jo laže

izločimo iz plinastega toka- dobre lastnosti

o poleg izločanja se znižuje tudi temperatura dimnih plinovo ponavadi manjši kot v primeru suhega odpraševanja

o tako zamnjšujemo tudi raquokisle plinelaquo ki povzročajo korozijoo zmanšujejo eksplozivnost nižja cena

- slabosti o nevarnost korozijeo večja količina kapljevineo zaščita pred zmrzovanjemo večji obratovalni stroški

RAŽVEPLEVANJE DIMNIH PLINOV

- izločanje škodljivih žveplovih oksidov iz dimnih plinov je v svetu poznano že več kot dvajset let- različni ukrepi za znižanje koncentracij SO2 ki temelje na

o izločanju žvepla iz goriva (uplinjanje premoga)o čiščenje dimnih plinov

- tem času so najbolj razširjeni postopki dosegli visoko stopnjo tehnološke zrelosti Poznani so kalcitni postopki za katere velja

CaCO3 + SO2 rarr CaSO4 + CO2

- najbolj je uveljavljen (najbolj učinkovit) mokri kalcitni postopek pri novejših premogovnih tehnologijah (FBC ndash zgorevanje v fluidni plasti) pa se vpihuje apnenec skupaj z gorivom v kotel kjer v fluidni plasti poteka poleg gorenja tudi zgoraj opisana reakcija (učinek čiščenja je nekoliko slabši) v enotah kjer ni ekonomsko upravičena prigradnja odžveplovalne naprave (draga investicija) se uporabljajo aditivni postopki ko se gorivu dodaja apnenec učinki reduciranja SO2 pa so slabi (od 40 naprej)

- tako se je v svetu za izločanje žveplovih oksidov iz dimnih plinov velikih termoenergetskih naprav močno uveljavil mokri kalcitni postopek Poglavitni prednosti omenjenega postopka sta visoka učinkovitost in uporaba cenenega absorpcijskega sredstva to je mletega apnenca (CaCO3) ki je v naravi dokaj razširjen Produkt procesa razžveplovanja dimnih plinov je sadra (gips) (CaSO4 x 2 H2O) ki jo je možno brez težav odlagati na ustrezno urejenem odlagališču Sadra je primerna tudi za uporabo v cementni po morebitni dodatni obdelavi pa tudi v gradbeni industriji

SESALNE CEVI

Služijo za odvajanje vode iz tekača v spodnji nivo z manjšimi izgubami omogočajo nam postavitev tekača iznad spodnje vode brez izgube padca

Sesalna cev omogoča izrabo kinetične energije na izhodu tekača tako da se zniža tlak v sesalni cevi s postopnim povečevanjem preseka

Dodatno se izrabi padec med tekačem in spodnjim nivojem vode izgube kinetične energije na izhodu so manjše (manjša hitrost) kot brez sesalne cevi

Razmerja površin prerezov so med 025 in 035 izgube skupne kinetične energije na izhodu znašajo le še med 6 in 12 to pomeni da večji del energije na izhodu izrabimo s pomočjo sesalne cevi ima pa sesalna cev svoj izkoristek

Oblike sesalnih cevi ravna kolenasta zvita Ravna najenostavnejša in najboljši izkoristek dolžina (boljši izkoristek vendar globlji izkop) potopitev min 05 (03)m drugače 06-1D

IZKORISTEK TE

AKUMULACIJA HE

opremljene so z zbiralniki vode - akumulacijami akumulacije so umetna jezera ki nastanejo z zajezitvijo redkeje naravna akumulacija Cilj akumulacije je zadržanje vode in jo uporabiti po potrebah (potrebe in vloga HE v EES) oziroma prenos iz mokrega v suho sezono z ustreznim upravljanjem akumulacije se preprecuje tudi ucinke katastrofalnih voda pomembna vloga v sušnih obdobjih zagotavljanje plovnosti delitev glede na velikost akumulacije HE z dnevno akumulacijo HE s tedensko akumulacijo HE z letno akumulacijo HE s sezonsko akumulacijo HE s pretocno akumulacijo HE s crpalno akumulacijo

HE z dnevno akumulacijo proizvodnja je vecja kot v primerjavi s pretocno elektrarnoNacin delovanja v casu nizkih obremenitev (ponoci) akumulira v casu višjih obremenitev prazni akumulacijo (podnevi) ustrezno vecji inštalirani pretok Qi HE= 13 - 16 Qsr_L namen elektrarne je pokrivanje osnovne obremenitve in dnevnih konic

HE s tedensko akumulacijopotreben vecji akumulacijski bazen vecji pomen za EES pokrivanje konicnih obremenitev zmanjšuje izgube vode

režim dela za vikend in nocne ure - akumulira preko dneva delovanje Inštalirani pretok Qi HE= 15 - 25 QsrL

HE z letno akumulacijozaradi velikosti akumulacije se izrabi celotni pretok na reki velika akumulacija - velike pregraderegulacija natoka in obvezni minimum funkcija v casu primanjkljaja vode pokrivanje predvsem konicnih obremenitev inštalirani pretok Qi= 2 - 35 QsrL

HE s sezonsko akumulacijoprenos vode iz mokre sezone v suho boljša koordinacija s termo sistemom in tako njegova manjšapotrebna inštalirana moc visok inštalirani pretok elektrarne Qi=3 - 6 QsrL

HE s pretocno akumulacijopogoj veriga pretocnih elektrarn od katerih je zgornja HE vsaj dnevna akumulacija akumulacijo ima tudi zadnja in služi za izravnavo pretokov in zagotavljanje biološkega minimuma posebni nacin obratovanja - ti pretocna akumulacija izraba padca celotne verige za akumulirano vodo prve elektrarne ceprav so nizvodne elektrarne brez akumulacije pogoji obratovanja celna akumulacija polna izravnalna akumulacija praznacelna akumulacija se prazni vse HE delujejo z Qi Najnižja HE v verigi deluje s praznim bazenom z najmanjšim padcem in spušca izravnalno vodo- bazen se polni moc narašca naloga pokrivanje dnevnih konic pravilno dimenzioniranje

Crpalne elektrarneodvecno nocno energijo iz TE in JE s pomocjo akumulacije vode pretvorijo v potrebno vecvredno vršno energijo preko dneva potrebnost spodnjega in zgornjega bazena potencialna energija vode je akumulatorel energija iz omrežja poganja crpalko (drugace turbino) in jo precrpava v zgornji bazen višja je višinska razlika bolj pomembna je elektrarna celotni izkoristek elektrarne h= 07 in 08 kar pomeni da se nocno energijo pretvori v 34 najkvalitetnejše dnevne energije (energetsko) financno pa raquo 25-3 bolj vrednoinvesticijsko zahtevne elektrarne obratovalno zelo elasticne pogojene z virom cenejše nocne energijepri nas CE Avce nacrtovana je tudi CE Kozjak

ODPRAŠEVANJE DIMNIH PLINOV

- prah ki ga kurilni plini nosijo je sestavljen iz letečega pepela (neizgoreli mineralni delci silikati železove spojine kalcij magnezij) leteče žlindre ( v času zgorevanja raztaljeni silikati) in iz drobnih delčkov koksa in saj (amorfni ogljik in smolnate sestavine)

- leteči prah sestavljajo delci različnih dimenzij najdebelejši so ostanki letečega koksa- od sestave letečega prahu je odvisna uporaba sistema odpraševanja- izvedba odpraševanja je ponavadi izvedena z

o mehanski sistem ndash s pomočjo cikonskih izločevalnikovo električni sitem ndash elektrostatični izločevalniko vlažni postopki izločevanja ndash redko

Mehanski odpraševalniki

- Prah se izločuje s pomočjogravitacijskih ali centrifugalnih sil- Gravitacijska metoda - v praksi nima širše uporabnosti zaradi nizke hitrosti plinov zgorevanja kar

zahteva veliko prostora takšen odpraševalnik se uporablja le za leteči pepel večjih dimenziij torej za kurjenje na rešetki

- Centrifugalni odpraševalnik deluje na principu ciklonskega delovanja in je sestavljen iz cilindričnega dela ki je navzdol zožen v lijak

- dimne pline dovajamo v ciklonsko komoro tangencialno kar povzroča krožno gibanje z relativno veliko hitrostjo pri čemer se pri strujanju iz cilindričnega v konusni del hitrosti povečujejo

- delci prahu so zaradi centrifugalne sile izrinjeni proti steni kjer se usedejo in padajo pod težo v lijak- zračno strujanje je izrazito turbulentno zaradi potrebnih velikih hitrosti se porabijo velike količine el

Energije za pogon naprav- izdelani so različnih velikosti za uspešno čiščenje pa se povezujejo v multiciklone (več skupaj s

skupnik dovodom in odvodom večja učinkovitost ccs 88-95)

Elektrostatični izločevalniki (elektrofiltri)

- elektrofilter je v bistvu kondenzator velikih dimenzij kjer med elektrodama vlada enosmerna napetost med 30 ndash 70 kV

- negativni pol je izveden iz tankih žic in z izvedbodosežemo visoko poljsko jakost kar omogoča velike pospeške elktronom pospešeni elektroni z medsebojnim delovanjem povzročijo sprožanje velikega št elektronov in ionov ki potujejo proti nasprotujočima elektrodama med procesom se nato usedejo tudi prašni delci in potujejo proti elektrodama prah se lepi na elektrode s posebnimi napravami z udarci na elektrode omogočimo mehansko otresanje prahu

- učinkovitost odpraševanja je odvisna od hitrosti plinov ki tečejo skozi filter dimenzije prahu nimajo pomembnega vpliva na kvaliteto odpraševanja čeprav se večji delci teže izločajo drobna zrna pa se lepijo na elektrode in jih je težko odstraniti

- elektrofilterski sistem je boljši pri kurjenju z premogovim prahom čeprav ob višji investiciji potrebna energija za delovanje pa manjša

- delce ki se usedejo na elektrode odstranimo z elektromagnetnim pnevmatskim ali mehaničnim stresanjem

- izvedeni so v več stopnjah

Vlažni postopki izločevanja

- redko se uporabljajo- so naprave ki omogočajo zmes plina z delci in tekočine pretvori v kapljevinasto suspenzijo ki jo laže

izločimo iz plinastega toka- dobre lastnosti

o poleg izločanja se znižuje tudi temperatura dimnih plinovo ponavadi manjši kot v primeru suhega odpraševanja

o tako zamnjšujemo tudi raquokisle plinelaquo ki povzročajo korozijoo zmanšujejo eksplozivnost nižja cena

- slabosti o nevarnost korozijeo večja količina kapljevineo zaščita pred zmrzovanjemo večji obratovalni stroški

RAŽVEPLEVANJE DIMNIH PLINOV

- izločanje škodljivih žveplovih oksidov iz dimnih plinov je v svetu poznano že več kot dvajset let- različni ukrepi za znižanje koncentracij SO2 ki temelje na

o izločanju žvepla iz goriva (uplinjanje premoga)o čiščenje dimnih plinov

- tem času so najbolj razširjeni postopki dosegli visoko stopnjo tehnološke zrelosti Poznani so kalcitni postopki za katere velja

CaCO3 + SO2 rarr CaSO4 + CO2

- najbolj je uveljavljen (najbolj učinkovit) mokri kalcitni postopek pri novejših premogovnih tehnologijah (FBC ndash zgorevanje v fluidni plasti) pa se vpihuje apnenec skupaj z gorivom v kotel kjer v fluidni plasti poteka poleg gorenja tudi zgoraj opisana reakcija (učinek čiščenja je nekoliko slabši) v enotah kjer ni ekonomsko upravičena prigradnja odžveplovalne naprave (draga investicija) se uporabljajo aditivni postopki ko se gorivu dodaja apnenec učinki reduciranja SO2 pa so slabi (od 40 naprej)

- tako se je v svetu za izločanje žveplovih oksidov iz dimnih plinov velikih termoenergetskih naprav močno uveljavil mokri kalcitni postopek Poglavitni prednosti omenjenega postopka sta visoka učinkovitost in uporaba cenenega absorpcijskega sredstva to je mletega apnenca (CaCO3) ki je v naravi dokaj razširjen Produkt procesa razžveplovanja dimnih plinov je sadra (gips) (CaSO4 x 2 H2O) ki jo je možno brez težav odlagati na ustrezno urejenem odlagališču Sadra je primerna tudi za uporabo v cementni po morebitni dodatni obdelavi pa tudi v gradbeni industriji

SESALNE CEVI

Služijo za odvajanje vode iz tekača v spodnji nivo z manjšimi izgubami omogočajo nam postavitev tekača iznad spodnje vode brez izgube padca

Sesalna cev omogoča izrabo kinetične energije na izhodu tekača tako da se zniža tlak v sesalni cevi s postopnim povečevanjem preseka

Dodatno se izrabi padec med tekačem in spodnjim nivojem vode izgube kinetične energije na izhodu so manjše (manjša hitrost) kot brez sesalne cevi

Razmerja površin prerezov so med 025 in 035 izgube skupne kinetične energije na izhodu znašajo le še med 6 in 12 to pomeni da večji del energije na izhodu izrabimo s pomočjo sesalne cevi ima pa sesalna cev svoj izkoristek

Oblike sesalnih cevi ravna kolenasta zvita Ravna najenostavnejša in najboljši izkoristek dolžina (boljši izkoristek vendar globlji izkop) potopitev min 05 (03)m drugače 06-1D

režim dela za vikend in nocne ure - akumulira preko dneva delovanje Inštalirani pretok Qi HE= 15 - 25 QsrL

HE z letno akumulacijozaradi velikosti akumulacije se izrabi celotni pretok na reki velika akumulacija - velike pregraderegulacija natoka in obvezni minimum funkcija v casu primanjkljaja vode pokrivanje predvsem konicnih obremenitev inštalirani pretok Qi= 2 - 35 QsrL

HE s sezonsko akumulacijoprenos vode iz mokre sezone v suho boljša koordinacija s termo sistemom in tako njegova manjšapotrebna inštalirana moc visok inštalirani pretok elektrarne Qi=3 - 6 QsrL

HE s pretocno akumulacijopogoj veriga pretocnih elektrarn od katerih je zgornja HE vsaj dnevna akumulacija akumulacijo ima tudi zadnja in služi za izravnavo pretokov in zagotavljanje biološkega minimuma posebni nacin obratovanja - ti pretocna akumulacija izraba padca celotne verige za akumulirano vodo prve elektrarne ceprav so nizvodne elektrarne brez akumulacije pogoji obratovanja celna akumulacija polna izravnalna akumulacija praznacelna akumulacija se prazni vse HE delujejo z Qi Najnižja HE v verigi deluje s praznim bazenom z najmanjšim padcem in spušca izravnalno vodo- bazen se polni moc narašca naloga pokrivanje dnevnih konic pravilno dimenzioniranje

Crpalne elektrarneodvecno nocno energijo iz TE in JE s pomocjo akumulacije vode pretvorijo v potrebno vecvredno vršno energijo preko dneva potrebnost spodnjega in zgornjega bazena potencialna energija vode je akumulatorel energija iz omrežja poganja crpalko (drugace turbino) in jo precrpava v zgornji bazen višja je višinska razlika bolj pomembna je elektrarna celotni izkoristek elektrarne h= 07 in 08 kar pomeni da se nocno energijo pretvori v 34 najkvalitetnejše dnevne energije (energetsko) financno pa raquo 25-3 bolj vrednoinvesticijsko zahtevne elektrarne obratovalno zelo elasticne pogojene z virom cenejše nocne energijepri nas CE Avce nacrtovana je tudi CE Kozjak

ODPRAŠEVANJE DIMNIH PLINOV

- prah ki ga kurilni plini nosijo je sestavljen iz letečega pepela (neizgoreli mineralni delci silikati železove spojine kalcij magnezij) leteče žlindre ( v času zgorevanja raztaljeni silikati) in iz drobnih delčkov koksa in saj (amorfni ogljik in smolnate sestavine)

- leteči prah sestavljajo delci različnih dimenzij najdebelejši so ostanki letečega koksa- od sestave letečega prahu je odvisna uporaba sistema odpraševanja- izvedba odpraševanja je ponavadi izvedena z

o mehanski sistem ndash s pomočjo cikonskih izločevalnikovo električni sitem ndash elektrostatični izločevalniko vlažni postopki izločevanja ndash redko

Mehanski odpraševalniki

- Prah se izločuje s pomočjogravitacijskih ali centrifugalnih sil- Gravitacijska metoda - v praksi nima širše uporabnosti zaradi nizke hitrosti plinov zgorevanja kar

zahteva veliko prostora takšen odpraševalnik se uporablja le za leteči pepel večjih dimenziij torej za kurjenje na rešetki

- Centrifugalni odpraševalnik deluje na principu ciklonskega delovanja in je sestavljen iz cilindričnega dela ki je navzdol zožen v lijak

- dimne pline dovajamo v ciklonsko komoro tangencialno kar povzroča krožno gibanje z relativno veliko hitrostjo pri čemer se pri strujanju iz cilindričnega v konusni del hitrosti povečujejo

- delci prahu so zaradi centrifugalne sile izrinjeni proti steni kjer se usedejo in padajo pod težo v lijak- zračno strujanje je izrazito turbulentno zaradi potrebnih velikih hitrosti se porabijo velike količine el

Energije za pogon naprav- izdelani so različnih velikosti za uspešno čiščenje pa se povezujejo v multiciklone (več skupaj s

skupnik dovodom in odvodom večja učinkovitost ccs 88-95)

Elektrostatični izločevalniki (elektrofiltri)

- elektrofilter je v bistvu kondenzator velikih dimenzij kjer med elektrodama vlada enosmerna napetost med 30 ndash 70 kV

- negativni pol je izveden iz tankih žic in z izvedbodosežemo visoko poljsko jakost kar omogoča velike pospeške elktronom pospešeni elektroni z medsebojnim delovanjem povzročijo sprožanje velikega št elektronov in ionov ki potujejo proti nasprotujočima elektrodama med procesom se nato usedejo tudi prašni delci in potujejo proti elektrodama prah se lepi na elektrode s posebnimi napravami z udarci na elektrode omogočimo mehansko otresanje prahu

- učinkovitost odpraševanja je odvisna od hitrosti plinov ki tečejo skozi filter dimenzije prahu nimajo pomembnega vpliva na kvaliteto odpraševanja čeprav se večji delci teže izločajo drobna zrna pa se lepijo na elektrode in jih je težko odstraniti

- elektrofilterski sistem je boljši pri kurjenju z premogovim prahom čeprav ob višji investiciji potrebna energija za delovanje pa manjša

- delce ki se usedejo na elektrode odstranimo z elektromagnetnim pnevmatskim ali mehaničnim stresanjem

- izvedeni so v več stopnjah

Vlažni postopki izločevanja

- redko se uporabljajo- so naprave ki omogočajo zmes plina z delci in tekočine pretvori v kapljevinasto suspenzijo ki jo laže

izločimo iz plinastega toka- dobre lastnosti

o poleg izločanja se znižuje tudi temperatura dimnih plinovo ponavadi manjši kot v primeru suhega odpraševanja

o tako zamnjšujemo tudi raquokisle plinelaquo ki povzročajo korozijoo zmanšujejo eksplozivnost nižja cena

- slabosti o nevarnost korozijeo večja količina kapljevineo zaščita pred zmrzovanjemo večji obratovalni stroški

RAŽVEPLEVANJE DIMNIH PLINOV

- izločanje škodljivih žveplovih oksidov iz dimnih plinov je v svetu poznano že več kot dvajset let- različni ukrepi za znižanje koncentracij SO2 ki temelje na

o izločanju žvepla iz goriva (uplinjanje premoga)o čiščenje dimnih plinov

- tem času so najbolj razširjeni postopki dosegli visoko stopnjo tehnološke zrelosti Poznani so kalcitni postopki za katere velja

CaCO3 + SO2 rarr CaSO4 + CO2

- najbolj je uveljavljen (najbolj učinkovit) mokri kalcitni postopek pri novejših premogovnih tehnologijah (FBC ndash zgorevanje v fluidni plasti) pa se vpihuje apnenec skupaj z gorivom v kotel kjer v fluidni plasti poteka poleg gorenja tudi zgoraj opisana reakcija (učinek čiščenja je nekoliko slabši) v enotah kjer ni ekonomsko upravičena prigradnja odžveplovalne naprave (draga investicija) se uporabljajo aditivni postopki ko se gorivu dodaja apnenec učinki reduciranja SO2 pa so slabi (od 40 naprej)

- tako se je v svetu za izločanje žveplovih oksidov iz dimnih plinov velikih termoenergetskih naprav močno uveljavil mokri kalcitni postopek Poglavitni prednosti omenjenega postopka sta visoka učinkovitost in uporaba cenenega absorpcijskega sredstva to je mletega apnenca (CaCO3) ki je v naravi dokaj razširjen Produkt procesa razžveplovanja dimnih plinov je sadra (gips) (CaSO4 x 2 H2O) ki jo je možno brez težav odlagati na ustrezno urejenem odlagališču Sadra je primerna tudi za uporabo v cementni po morebitni dodatni obdelavi pa tudi v gradbeni industriji

SESALNE CEVI

Služijo za odvajanje vode iz tekača v spodnji nivo z manjšimi izgubami omogočajo nam postavitev tekača iznad spodnje vode brez izgube padca

Sesalna cev omogoča izrabo kinetične energije na izhodu tekača tako da se zniža tlak v sesalni cevi s postopnim povečevanjem preseka

Dodatno se izrabi padec med tekačem in spodnjim nivojem vode izgube kinetične energije na izhodu so manjše (manjša hitrost) kot brez sesalne cevi

Razmerja površin prerezov so med 025 in 035 izgube skupne kinetične energije na izhodu znašajo le še med 6 in 12 to pomeni da večji del energije na izhodu izrabimo s pomočjo sesalne cevi ima pa sesalna cev svoj izkoristek

Oblike sesalnih cevi ravna kolenasta zvita Ravna najenostavnejša in najboljši izkoristek dolžina (boljši izkoristek vendar globlji izkop) potopitev min 05 (03)m drugače 06-1D

o mehanski sistem ndash s pomočjo cikonskih izločevalnikovo električni sitem ndash elektrostatični izločevalniko vlažni postopki izločevanja ndash redko

Mehanski odpraševalniki

- Prah se izločuje s pomočjogravitacijskih ali centrifugalnih sil- Gravitacijska metoda - v praksi nima širše uporabnosti zaradi nizke hitrosti plinov zgorevanja kar

zahteva veliko prostora takšen odpraševalnik se uporablja le za leteči pepel večjih dimenziij torej za kurjenje na rešetki

- Centrifugalni odpraševalnik deluje na principu ciklonskega delovanja in je sestavljen iz cilindričnega dela ki je navzdol zožen v lijak

- dimne pline dovajamo v ciklonsko komoro tangencialno kar povzroča krožno gibanje z relativno veliko hitrostjo pri čemer se pri strujanju iz cilindričnega v konusni del hitrosti povečujejo

- delci prahu so zaradi centrifugalne sile izrinjeni proti steni kjer se usedejo in padajo pod težo v lijak- zračno strujanje je izrazito turbulentno zaradi potrebnih velikih hitrosti se porabijo velike količine el

Energije za pogon naprav- izdelani so različnih velikosti za uspešno čiščenje pa se povezujejo v multiciklone (več skupaj s

skupnik dovodom in odvodom večja učinkovitost ccs 88-95)

Elektrostatični izločevalniki (elektrofiltri)

- elektrofilter je v bistvu kondenzator velikih dimenzij kjer med elektrodama vlada enosmerna napetost med 30 ndash 70 kV

- negativni pol je izveden iz tankih žic in z izvedbodosežemo visoko poljsko jakost kar omogoča velike pospeške elktronom pospešeni elektroni z medsebojnim delovanjem povzročijo sprožanje velikega št elektronov in ionov ki potujejo proti nasprotujočima elektrodama med procesom se nato usedejo tudi prašni delci in potujejo proti elektrodama prah se lepi na elektrode s posebnimi napravami z udarci na elektrode omogočimo mehansko otresanje prahu

- učinkovitost odpraševanja je odvisna od hitrosti plinov ki tečejo skozi filter dimenzije prahu nimajo pomembnega vpliva na kvaliteto odpraševanja čeprav se večji delci teže izločajo drobna zrna pa se lepijo na elektrode in jih je težko odstraniti

- elektrofilterski sistem je boljši pri kurjenju z premogovim prahom čeprav ob višji investiciji potrebna energija za delovanje pa manjša

- delce ki se usedejo na elektrode odstranimo z elektromagnetnim pnevmatskim ali mehaničnim stresanjem

- izvedeni so v več stopnjah

Vlažni postopki izločevanja

- redko se uporabljajo- so naprave ki omogočajo zmes plina z delci in tekočine pretvori v kapljevinasto suspenzijo ki jo laže

izločimo iz plinastega toka- dobre lastnosti

o poleg izločanja se znižuje tudi temperatura dimnih plinovo ponavadi manjši kot v primeru suhega odpraševanja

o tako zamnjšujemo tudi raquokisle plinelaquo ki povzročajo korozijoo zmanšujejo eksplozivnost nižja cena

- slabosti o nevarnost korozijeo večja količina kapljevineo zaščita pred zmrzovanjemo večji obratovalni stroški

RAŽVEPLEVANJE DIMNIH PLINOV

- izločanje škodljivih žveplovih oksidov iz dimnih plinov je v svetu poznano že več kot dvajset let- različni ukrepi za znižanje koncentracij SO2 ki temelje na

o izločanju žvepla iz goriva (uplinjanje premoga)o čiščenje dimnih plinov

- tem času so najbolj razširjeni postopki dosegli visoko stopnjo tehnološke zrelosti Poznani so kalcitni postopki za katere velja

CaCO3 + SO2 rarr CaSO4 + CO2

- najbolj je uveljavljen (najbolj učinkovit) mokri kalcitni postopek pri novejših premogovnih tehnologijah (FBC ndash zgorevanje v fluidni plasti) pa se vpihuje apnenec skupaj z gorivom v kotel kjer v fluidni plasti poteka poleg gorenja tudi zgoraj opisana reakcija (učinek čiščenja je nekoliko slabši) v enotah kjer ni ekonomsko upravičena prigradnja odžveplovalne naprave (draga investicija) se uporabljajo aditivni postopki ko se gorivu dodaja apnenec učinki reduciranja SO2 pa so slabi (od 40 naprej)

- tako se je v svetu za izločanje žveplovih oksidov iz dimnih plinov velikih termoenergetskih naprav močno uveljavil mokri kalcitni postopek Poglavitni prednosti omenjenega postopka sta visoka učinkovitost in uporaba cenenega absorpcijskega sredstva to je mletega apnenca (CaCO3) ki je v naravi dokaj razširjen Produkt procesa razžveplovanja dimnih plinov je sadra (gips) (CaSO4 x 2 H2O) ki jo je možno brez težav odlagati na ustrezno urejenem odlagališču Sadra je primerna tudi za uporabo v cementni po morebitni dodatni obdelavi pa tudi v gradbeni industriji

SESALNE CEVI

Služijo za odvajanje vode iz tekača v spodnji nivo z manjšimi izgubami omogočajo nam postavitev tekača iznad spodnje vode brez izgube padca

Sesalna cev omogoča izrabo kinetične energije na izhodu tekača tako da se zniža tlak v sesalni cevi s postopnim povečevanjem preseka

Dodatno se izrabi padec med tekačem in spodnjim nivojem vode izgube kinetične energije na izhodu so manjše (manjša hitrost) kot brez sesalne cevi

Razmerja površin prerezov so med 025 in 035 izgube skupne kinetične energije na izhodu znašajo le še med 6 in 12 to pomeni da večji del energije na izhodu izrabimo s pomočjo sesalne cevi ima pa sesalna cev svoj izkoristek

Oblike sesalnih cevi ravna kolenasta zvita Ravna najenostavnejša in najboljši izkoristek dolžina (boljši izkoristek vendar globlji izkop) potopitev min 05 (03)m drugače 06-1D

o tako zamnjšujemo tudi raquokisle plinelaquo ki povzročajo korozijoo zmanšujejo eksplozivnost nižja cena

- slabosti o nevarnost korozijeo večja količina kapljevineo zaščita pred zmrzovanjemo večji obratovalni stroški

RAŽVEPLEVANJE DIMNIH PLINOV

- izločanje škodljivih žveplovih oksidov iz dimnih plinov je v svetu poznano že več kot dvajset let- različni ukrepi za znižanje koncentracij SO2 ki temelje na

o izločanju žvepla iz goriva (uplinjanje premoga)o čiščenje dimnih plinov

- tem času so najbolj razširjeni postopki dosegli visoko stopnjo tehnološke zrelosti Poznani so kalcitni postopki za katere velja

CaCO3 + SO2 rarr CaSO4 + CO2

- najbolj je uveljavljen (najbolj učinkovit) mokri kalcitni postopek pri novejših premogovnih tehnologijah (FBC ndash zgorevanje v fluidni plasti) pa se vpihuje apnenec skupaj z gorivom v kotel kjer v fluidni plasti poteka poleg gorenja tudi zgoraj opisana reakcija (učinek čiščenja je nekoliko slabši) v enotah kjer ni ekonomsko upravičena prigradnja odžveplovalne naprave (draga investicija) se uporabljajo aditivni postopki ko se gorivu dodaja apnenec učinki reduciranja SO2 pa so slabi (od 40 naprej)

- tako se je v svetu za izločanje žveplovih oksidov iz dimnih plinov velikih termoenergetskih naprav močno uveljavil mokri kalcitni postopek Poglavitni prednosti omenjenega postopka sta visoka učinkovitost in uporaba cenenega absorpcijskega sredstva to je mletega apnenca (CaCO3) ki je v naravi dokaj razširjen Produkt procesa razžveplovanja dimnih plinov je sadra (gips) (CaSO4 x 2 H2O) ki jo je možno brez težav odlagati na ustrezno urejenem odlagališču Sadra je primerna tudi za uporabo v cementni po morebitni dodatni obdelavi pa tudi v gradbeni industriji

SESALNE CEVI

Služijo za odvajanje vode iz tekača v spodnji nivo z manjšimi izgubami omogočajo nam postavitev tekača iznad spodnje vode brez izgube padca

Sesalna cev omogoča izrabo kinetične energije na izhodu tekača tako da se zniža tlak v sesalni cevi s postopnim povečevanjem preseka

Dodatno se izrabi padec med tekačem in spodnjim nivojem vode izgube kinetične energije na izhodu so manjše (manjša hitrost) kot brez sesalne cevi

Razmerja površin prerezov so med 025 in 035 izgube skupne kinetične energije na izhodu znašajo le še med 6 in 12 to pomeni da večji del energije na izhodu izrabimo s pomočjo sesalne cevi ima pa sesalna cev svoj izkoristek

Oblike sesalnih cevi ravna kolenasta zvita Ravna najenostavnejša in najboljši izkoristek dolžina (boljši izkoristek vendar globlji izkop) potopitev min 05 (03)m drugače 06-1D