Реферат: Общая энергетика
Вопросы.
Нарисовать принципиальную технологическую схему трёхконтурной АЭС и объяснить назначение всех элементов схемы. Основные особенности АЭС. Нарисовать схему конденсатора турбины и объяснить назначение и устройство. Схема снабжения котлов газом. Подготовка к сжиганию газообразного топлива Влияние ТЭЦ на окружающую среду. Технологическая схема КЭС. Назначение каждого элемента схемы. Основные особенности КЭС./>
Нарисовать принципиальную технологическую схему трёхконтурной АЭС и объяснить назначение всех элементов схемы.
3
Принципиальная технологическая схема трёхконтурной АЭС выглядит следующимобразом:/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />Т
/> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> <td/> /> /> /> /> <td/> <td/> <td/> /> /> /> /> <td/> <td/> />ТСН
/> /> /> /> />РУ СН
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> <td/> /> /> /> /> />/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>
/>
/>
На схеме обозначены:
Ядерный реактор с первичной биологической защитой. Вторичная биологическая защита. Турбина. Генератор. Конденсатор. Циркуляционные насосы. Регенеративный теплообменник. Резервуар с водой. Парогенератор. Промежуточный теплообменник.Т – повышающий трансформатор.ТСН – трансформаторсобственных нужд.
РУ ВН – распределительное устройствовысокого напряжения (110 кВ и выше).РУ СН – распределительное устройствособственных нужд.I;II; III – контуры АЭС.
Установка, в которой происходит управляемаяцепная ядерная реакция, называется ядерным реактором 1. В негозагружается ядерное топливо, например – уран –238. Ядерный реактор служит длянагрева теплоносителя и представляет из себя, в принципе, котёл.
Биологическая защита 2 выполняет функцииизолятора реактора от окружающего пространства для того, чтобы в него непроникли мощные потоки нейтронов, альфа-, бета-, гамма- лучи и осколки деления.Биологическая защита предназначена для создания безопасных условий работыобслуживающего персонала.
Турбина 3 предназначена дляпреобразования энергии пара в механическую энергию вращения ротораэлектрического генератора. Генератор 4 вырабатывает электрическуюэнергию, которая поступает на повышающий трансформатор Т, гдепреобразуется до необходимых величин для дальнейшей передачи в линии электропередач.Часть энергии также передаётся на ТСН – понижающий трансформатор собственныхнужд.
Отработанный в турбине пар поступает вконденсатор. Конденсатор 5 служит для охлаждения пара, который,конденсируясь, затем подаётся циркуляционным насосом 6 черезрегенеративный обменник 7 в парогенератор 9. В регенеративномобменнике вода охлаждается до исходной величины.
Разогретый в реакторе теплоноситель первогоконтура (Na) отдаёт тепло в промежуточном теплообменнике10 теплоносителю второго контура (Na). Атот, в свою очередь, отдаёт тепло рабочему телу(H2O)в парогенераторе.
Циркуляционные насосы служат для движениятеплоносителя в контурах схемы, а также для подачи охлаждающей воды вконденсатор из резервуара 8.
Таким образом, принципиально АЭС отличаются отТЭС только тем, что рабочее тело на них получает тепло в парогенераторе присжигании ядерного топлива в ядерном реакторе, а не органического топлива вкотлах, как это имеет место на ТЭС.
Многоконтурная схема АЭС обеспечивает радиационнуюбезопасность и создаёт удобства для обслуживания оборудования. Выбор числаконтуров определяется в зависимости от типа реактора и свойств теплоносителя,характеризующих его пригодность для использования в качестве рабочего тела втурбине.
Особенности АЭС:
1. Атомныеэлектрические станции не зависят от месторасположения источника сырья, а потомумогут сооружаться в любом географическом месте, в том числе и труднодоступном.
2. Дляработы АЭС требуется небольшое количество топлива (100-150 т. в год).
3. Атомныестанции не загрязняют атмосферу. Выбросы радиоактивных газов и аэрозолей непревышают величин, разрешённых санитарными нормами.
4. АЭСмогут работать по свободному графику нагрузки.
5. Коэффициентполезного действия атомных станций 35-38 %.
2. Нарисовать схему конденсаторатурбины и объяснить назначение и устройство.
/>
Конденсатор – устройство, предназначенное для охлаждения и конденсации пара,выходящего из турбины.
Экономичностьработы паровой турбины в большой степени зависит от конечного давления пара, спонижением которого увеличивается используемый тепловой перепад и возрастаетКПД турбоустановки.
Из трёхпараметров пара, определяющих экономичность турбины – начальное давление,начальная температура и конечное давление, последний параметр оказываетнаибольшее влияние на коэффициент полезного действия турбины. Снижение давленияпара после выхода из турбины производится в конденсаторе, в которомподдерживается давление 0,005 – 0,0035 МПа.
Конденсаторпредставляет из себя цилиндрический корпус, внутри которого имеется большое количестволатунных трубок 2, по которым подаётсячерез патрубок 1 охлаждающая вода.Вода, поступающая в конденсатор имеет температуру 10 – 20 oС, проходя по трубкам нагревается до температуры 25 – 30 oС и выходит через патрубок 5.
Пар изтурбины поступает в конденсатор через патрубок 4, соприкасается с холодными трубками, конденсируется и насосом КН откачивается через патрубок 3
Если воду дляохлаждения пара забирают из реки, подают в конденсатор, а затем сбрасывают вреку, то такую систему водоснабжения называют прямоточной.
Если воды вреке не хватает, то сооружают искусственный водоём. С одной стороны пруда водаподаётся в конденсатор, а в другую сторону пруда сбрасывается нагретая вконденсаторе вода.
В замкнутыхсистемах водоснабжения для охлаждения воды, нагретой в конденсаторе, сооружаютградирни – специальные устройства, высотой около 50 метров. Вода вытекаетструйками из отверстий лотков, разбрызгивается и стекая вниз, охлаждается.Внизу расположен резервуар, где вода собирается и затем циркуляционными насосамиЦН опять подаётся в конденсатор.
3. Схема снабжения котлов газом.Подготовка к сжиганию газообразного топлива.
Природный газ –высокоэффективный вид топлива. Высокая теплота сгорания, практическое отсутствиев нём серы и золы предопределяет его использование прежде всего бытовымипотребителями, отопительными котельными, а также промышленными предприятиями,расположенными вблизи городов и на городских ТЭЦ.
Схема снабжения котлов (парогенератора) газом
/>
Насхеме обозначены:
1.Трубопровод;
2.Дросселирующий клапан;
3. Газовыемагистрали;
4. Клапан;
5. Диафрагма;
6. Горелки;
Поступающий по трубопроводам 1 газдросселируется с помощью клапанов 2 до давления 0,2 – 0,3 МПа.
В случае резкого сужения сечениятрубопровода происходит увеличение скорости за счёт падения давления, как приистечении через сопло. Если затем сечение трубопровода резко увеличить, то врезультате трения и завихрения потока скорость гасится и переходит в тепло, аначальное давление не восстанавливается. Этот процесс называется дросселированием.
Дросселирование применяется для регулирования и дляснижения давления.
Затем газ поступает в газовые магистрали котельной 3,от которых подводится к парогенератору. На подводящих к котлу трубопроводахпомимо отключающей задвижки устанавливают клапан 4, регулирующий подачу газак котлу и диафрагма 5 для замера расхода газа. В пределах парогенератораимеется разводка газа к каждой горелке 6.
На тепловых электрических станциях устанавливаютсякотлы большой паропроизводительности, оборудованные камерными топками.
В камерных топках сжигают газообразное топливо безвсякой подготовки.
При сжигании газообразного топлива имеют место лишьдве стадии – подогрев и сгорание. Первичное смесеобразование газа и воздухаосуществляется с помощью горелок, в которых организуется закручивание потокавоздуха. Воспламенение газа происходит на поверхности газовой струи и затемраспространяется на весь поток.
Влияние ТЭЦ на окружающую среду.
Из всех, существующих на нынешний день видовэлектростанций тепловые станции, работающие на органическом топливе, болеевсего загрязняют атмосферу. Объёмы загрязнения окружающей среды и видзагрязнения зависят от типа и мощности станций.
Результатом работы тепловых станций являетсязагрязнение атмосферы углекислотой, выделяющейся при сжигании топлива, окисьюуглерода, окислами серы, углеводородами, окислами азота, огромными количествамитвёрдых частиц (зола) и другими вредными веществами. Кроме того происходитзначительное тепловое загрязнение водоёмов при сбрасывании в них тёплой воды.
Увеличение количества углекислоты в атмосфереЗемли ведёт к возникновению так называемого «парникового эффекта». Углекислыйгаз поглощает длинноволновое излучение нагретой поверхности Земли, нагреваетсяи тем самым способствует сохранению на ней тепла. Увеличение доли углекислогогаза в атмосфере может привести к повышению на несколько градусов температурынизких слоёв атмосферы, а это в свою очередь, может привести к таянию ледниковГренландии и Антарктиды и затоплению части суши.
Наряду с увеличением содержания углекислогогаза, происходит уменьшение доли кислорода в атмосфере, который расходуется насжигание топлива на тепловых станциях.
Вредное воздействие на животный и растительныймир оказывает загрязнение атмосферы окисью серы. Наибольшее загрязнениеатмосферы серой приходится как раз на долю электростанций и отопительныхустановок.
Вредное воздействие окиси углерода на человека иживотных состоит в том, что она, соединяясь с гемоглобином крови, очень быстролишает организм кислорода.
Станции, работающие на угле потребляют его вбольших количествах и больше всего выбрасывают загрязняющих атмосферу веществ.Выбросы в атмосферу зависят от качества сжигаемого угля.
Сбросы горячей воды в водоёмы и повышениевследствие этого их температуры приводят к нарушению экологического равновесия,установившегося в естественных условиях, что неблагоприятно влияет на флору ифауну. Тепловое загрязнение водоёмов может быть уменьшено с переходом назамкнутые циклы использования воды.
Таким образом мы видим, что влияние ТЭЦ набиосферу огромно и неблагоприятно. Но несмотря на это пока тепловыеэлектростанции и теплоэлектроцентрали остаются преобладающими при производствеэлектроэнергии и тепла для нужд человека.
/>Технологическая схема КЭС. Назначение каждого элемента схемы. Основные особенности КЭС.
/>
К – котёл (парогенератор) предназначен для полученияпара из питательной воды;
ПН – питательный насос – для подачи питательной водыв котёл;
ДВ – дутьевой вентилятор – для подачи воздуха в топкукотла, для поддерживания процесса горения;
Д – дымосос – для удаления дымовых газов из котла;
БН – багерный насос – для удаления золы и шлака изкотла;
ПП – пароперегреватель – для получения пара высокихпараметров;
Т – паровая турбина;
Г – электрический генератор – для выработкиэлектроэнергии;
Кр – конденсатор для охлаждения пара;
ЦН – циркуляционный насос – для подачи воды вконденсатор;
КН – конденсатный насос – для удаления конденсата изконденсатора;
Да – деаэратор – для удаления газов из конденсата;для восполнения потерь туда же подаётся химически очищенная вода;
Т – повышающий трансформатор;
РУ ВН – распределительное устройство высокогонапряжения (110 кВ и выше)
ТСН – трансформатор собственных нужд;
РУ СН – распределительное устройство собственных нужд– для электропитания двигателей и освещения;
Конденсационные электрические станции КЭС – этотепловые паротурбинные электростанции, в которых теплота, выделяющаяся присжигании органического топлива превращается сначала в механическую энергию, азатем в электрическую.
Характерный признак КЭС –отработанный в турбине пар не используется для нестанционных нужд, аподвергается охлаждению (конденсации) в специальных устройствах –конденсаторах, после чего направляется обратно в котёл. Для работы КЭСтребуется большое количество воды. Поэтому строят их вблизи водоёмов. Вкачестве топлива на конденсационных электрических станциях используется уголь,нефть или природный газ.
Твёрдое топливо (уголь) сначала дробитсяспециальными дробилками, затем подсушивается и размельчается до пылевидногосостояния специальными мельницами. Угольная пыль вместе с воздушным потокомподаётся в топку котла дутьевым вентилятором ДВ для лучшего сгораниятоплива.
Продукты сгорания топлива (дымовые газы) пройдязолоуловители с помощью дымососа Д выбрасываются в атмосферу черездымовую трубу.
Теплота, получаемая при сжигании топлива,используется для получения пара. Пар из котла (парогенератора) подаётся впароперегреватель ПП, где его параметры (температура и давление)доводятся до необходимых величин, а затем по паропроводу поступает на рабочиелопатки паровой турбины Т.
Если между рабочими лопатками турбины непроисходит расширения пара, то есть давление пара не меняется, то такая турбинаназывается активной.
У реактивной турбины происходитрасширение пара, проходящего через каналы рабочих лопаток. В зависимости отпоказателей расширения пара турбины характеризуются степенями реактивности. Сейчастурбины выполняют многоступенчатыми, причём в одной турбине могут быть какактивные, так и реактивные (с разной степенью реактивности) ступени.
В турбине энергия пара преобразуется вмеханическую энергию вращения ротора генератора Г, вырабатывающегоэлектрическую энергию.
Отработавший в турбине пар послесвоего расширения от начального давления на входе турбины – 30 МПа до конечногона выходе 0,0035 МПа поступает в конденсатор турбины Кр, гдепревращается в воду – конденсат, который конденсатным насосом КНоткачивается и проходит через деаэратор Да. Там из воды удаляются газы ик ней добавляется химически очищенная вода, чтобы восполнить потери. После чеговода вновь подаётся в котёл, и затем цикл превращения воды повторяется.
Система технического водоснабженияКЭС включает в себя источник водоснабжения (водоём), циркуляционныенасосы ЦН, которыми охлаждающая вода из водоёма подаётся в конденсатор,а также подводящие и отводящие водоводы.
Основныеособенности КЭС:
Строится по возможности ближе к месторождениям топлива. Работает по свободному графику выработки электроэнергии (график выработки не зависит от теплового потребления). Низкоманёвренные – разворот турбин и набор нагрузки из холодного состояния требует 3-10 часов). Выработанная электроэнергия отдаётся в электрические сети повышенных напряжений 110 – 750 кВ. Имеют сравнительно низкий КПД: 30 – 40 %, максимум 42 %.ЛИТЕРАТУРА:
Гиршфельд В.Я., Кароль Л.А. «Общий курс электростанций». М. Энергия 1976 г. Поярков К.М. «Электрические станции, подстанции, линии и сети». М. Высшая школа 1983 г. Веников В.А., Путятин Е.В. «Введение в специальность» Электроэнергетика. Высшая школа 1988 г.