КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Электростанции с газотурбинными и комбинированными парогазовыми установками
Рассмотренная схема ТЭС является основной, в ней используется парогенератор, в котором водяной пар служит носителем энергии. На ТЭС могут использоваться газотурбинные установки (ГТУ). Широкое распространение газовые турбины получили на транспорте в качестве основных элементов авиационных двигателей, на железнодорожном транспорте — газо-турболокомотивы. В ГТУ в качестве рабочего тела служит смесь продуктов сгорания топлива с воздухом или нагретый воздух при большом давлении и высокой температуре. По конструктивному исполнению и принципу преобразования энергии газовые турбины не отличаются от паровых. Экономичность работы газовых турбин примерно такая же, как и двигателей внутреннего сгорания, а при очень высоких температурах рабочего тела их экономичность выше. Газовые турбины более компактны, чем паровые турбины и двигатели внутреннего сгорания аналогичной мощности. КПДсовременных конструкций ГТУ достигает 40%, а мощность 500 МВт. Важнейшим преимуществом газовой турбины является ее высокая маневренность: время запуска составляет 1-1,5 мин. ТЭС с газотурбинными установками более маневренна, чем паротурбинная, легко пускается, останавливается, регулируется. Это очень ценно, для экономичного и надежного функционирования энергетических систем. Пока мощность имеющихся газовых турбин в 5-8 раз меньше, чем паровых. Недостаток ГТУ заключается в том, что газовые турбины работают, в основном, на жидком высокосортном топливе или на газообразном (природный газ; искусственный газ, получаемый при особом сжигании твердых топлив). Тем не менее, аналитические исследования перспективных направлений развития мировой энергетики называют ГТУ в числе наиболее прогрессивных преобразователей энергии XXI века. На рис. 6 представлена принципиальная схема ТЭС с газотурбинной установкой. В камеру сгорания 1 подается жидкое или газообразное топливо и воздух. Образующиеся в ней газы 2 высокого давления при температуре 750-770°С направляются на рабочие лопатки турбины 3. Турбина 3 вращает электрический генератор 4, вырабатывающий электрическую энергию, и компрессор 5, служащий для подачи под давлением воздуха 6 в камеру сгорания. Сжатый в компрессоре 5 воздух 6 перед подачей в камеру сгорания 1 подогревается в регенераторе 7 отработанными в турбине горючими газами 8. Подогрев воздуха позволяет повысить эффективность сжигания топлива в камере сгорания. Рис.6 принципиальная схема ТЭС с газотурбинной установкой
Для повышения экономической эффективности использования ГТУ на ТЭС применяют парогазовые установки - совмещение газотурбинных и паротурбинных агрегатов. Они также являются высокоманевренными и служат для покрытия пиковых нагрузок в энергосистеме. Дело в том, что отработанные в ГТУ газы имеют высокую температуру, что неблагоприятно сказывается на КПД термодинамического цикла. Совмещение газо- и паротурбинных агрегатов так, что в них происходит совместное использование тепловой энергии, получаемой при сжигании топлива, позволяет повысить кпд установки до 58-62% и снизить её стоимость на 25%. Парогазовая установка является бинарной, так как в ней используются два рабочих тела: пар и газ. Принципиальная схема ТЭС с парогазовой установкой приведена на рис. 7. На ней обозначены: 1 - парогенератор, 2 - компрессор, 3 - газовая турбина, 4 - генератор, 5 - паровая турбина, 6 - конденсатор, 7 - насос, 8 - экономайзер. Экономайзер позволяет отработанные в турбине газы использовать для подогрева питательной воды, что дает возможность уменьшить расход топлива и повысить КПД. Рис. 7 Принципиальная схема ТЭС с парогазовой установкой.
На рис. 8 представлена еще одна возможная схема ТЭС с парогазовой установкой - с выбросом отработанных газов в паровой котел. Здесь 8 - камера сгорания. Рис. 8 Принципиальная схема ТЭС с парогазовой установкой (с выбросом отработанных газов в паровой котел).
Полный КПД парогазовой установки с учетом выработки тепла для нужд теплоснабжения составляет порядка 80-85%. Атомные электростанции. АЭС по своей сути также является тепловой электростанцией и имеет ту же принципиальную схему. Только вместо котла-парогенератора, в котором сжигается органическое топливо, используется ядерный реактор. Внутриядерная энергия превращается в тепловую энергию пара, которая затем – в механическую энергию вращения турбогенератора и в электрическую энергию. В качестве топлива используется обогащенный уран (основной компонент U235). Он помещается в топливные стержни. Между ними расположены графитовые стержни, с помощью которых контролируется интенсивность распада (коэффициент размножения). Всё это помещено в толстостенную стальную оболочку (затем свинцовая, бетонная защита и т.д.). Водяной пар могут получать непосредственно в реакторе, когда вода омывает топливные элементы и испаряется. Но сейчас обычно используют расплавы щелочных и щелочноземельных металлов, которые циркулируют через реактор и через специальные теплообменные аппараты, в которых вырабатывается водяной пар. При этом снижается уровень радиоактивного заражения используемого оборудования. Наличие термодинамического цикла на АЭС ограничивает кпд этой станции, как и обычных тепловых станций. Недостаток АЭС заключается также в отсутствии маневренности: пуск и остановка блоков и агрегатов этих станций требует значительных затрат времени и труда.
Рис.9 Принципиальная схема АЭС.
Гидроэлектростанции. На ГЭС для выработки электроэнергии используется энергия падающей воды. Для создания достаточного перепада уровней воды (скорости движения воды) сооружаются плотины. Вода перетекает с верхнего уровня на нижний либо по специальным трубам (турбинным трубопроводам), либо по выполненным в теле плотины каналам, приобретает большую скорость и поступает на лопасти гидротурбины. Ротор гидротурбины приводится во вращение под действием центробежной силы струи воды. Таким образом, на ГЭС осуществляется преобразование механической энергии воды непосредственно в электрическую (то есть на них, в отличие от рассмотренных выше типов электростанций, отсутствует термодинамический цикл – преобразование тепловой энергии в механическую). Поэтому теоретически их кпд может достигать 90%. Кроме того, ГЭС являются высокоманевренными станциями, время пуска их агрегатов исчисляется минутами. Энергия ГЭС преимущественно используется для покрытия пиковой части графика нагрузки энергосистем с целью улучшения работы основных электростанций (ТЭС, АЭС).
Дата добавления: 2015-06-27; Просмотров: 1440; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |