Главная Обратная связь

Дисциплины:






Способы получения электроэнергии. Характеристика электроэнергии



Электроэнергия вырабатывается на электростанциях, которые представляют собой комплекс установок, оборудования и аппаратуры, необходимых для выработки электро­энергии, а также сооружения и здания, расположенные на отведённой территории. В зави­симости от того, какая энергия используется виде первичной для производства. Электро­станции, работающие на традиционных источниках энергии, подразделяют на:

- тепловые, где электроэнергия получается в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигания органического топлива;

- гидроэлектростанции, в которых механическая энергия воды преобразуется в элек­трическую;

- гидроаккумулирующие электростанции, здесь механическая энергия движения предварительно накопленной в искусственном водоеме воды преобразуется в электриче­скую;

- атомные электростанции, основанные на преобразовании тепловой энергии, выде­ляющейся при делении ядер тяжёлых элементов.

Ведущее место в производстве электроэнергии занимают тепловые электростанции. В зависимости от используемого энергетического оборудования эти электростанции быва­ют паротурбинные, газотурбинные и дизельные.

  Основное оборудование теплоэлектростанций состоит из котла-парогенератора ПГ, турбины Т и генератора Г. При сжигании топлива в котле выделяется тепловая энергия, ко­торая преобразуется в энергию водяного пара. В турбине Т водяной пар превращается в ме­ханическую энергию вращения. Генератор Г превращает энергию вращения в электриче­скую. Тепловая энергия для нужд потребления может быть взята в виде пара из турбины либо котла.

В конденсаторе К отработанный пар, отдавая скрытую теплоту парообразования ох­лаждающей его воде, циркуляционным насосом Н вновь подается в котел-парогенератор в виде конденсата.

Технология преобразований энергии на ТЭС может быть представлена в виде цепи следующих превращений (см. рисунок 14.5):

Рисунок 14.5 — Превращение энергии на ТЭС

 

При работе тепловых электростанций топливо и окислитель, которым обычно явля­ется воздух, непрерывно поступает в топку котла. В качестве топлива используются уголь, сланцы, природный газ и мазут. Однако использование природного газа и особенно мазута должно сокращаться, так как это слишком ценные вещества, чтобы их использовать в каче­стве котельного топлива. За счет тепла, образующегося в результате сжигания топлива, в паровом котле вода превращается в пар с температурой около 550 °С.

Коэффициентом полезного действия ТЭС является отношение количества получен­ной электрической энергии к тепловой энергии, образовавшейся при сжигании топлива. КПД растет при увеличении начальной температуры пара, однако одновременно значи­тельно возрастают механические и температурные нагрузки на основные узлы турбоагрега­тов. Выигрыш в КПД не компенсирует повышенных затрат на изготовление более прочных узлов и обеспечение безопасной работы агрегатов.



Процесс производства электроэнергии на ТЭС условно можно разделить на три цик­ла:

- химический — горение, в результате которого внутренняя химическая энергия топ­лива превращается в тепловую и передается пару;

- механический — тепловая энергия пара превращается в энергию вращения турби­ны и ротора турбогенератора;

- электрический — механическая энергия превращается в электрическую.

Принципиальная схема АЭС с ядерным реактором, имеющим водяное охлаждение, приведена на рисунке 14.11. Тепло выделяется в активной зоне реактора теплоносителем, вбирается водой (теплоносителем 1-го контура), которая прокачивается через реактор цир­куляционным насосом 2. Нагретая вода из реактора поступает в теплообменник (парогене­ратор) 3, где передаёт тепло, полученное в реакторе, воде 2-го контура. Вода 2-го контура испаряется в парогенераторе, и образованный пар поступает в турбину 4.

Наиболее часто на АЭС применяют 4 типа реакторов на тепловых нейтронах: 1) во- водные с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя; 2) графито-водные с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем; 3) тяжеловодные с водяным тепло­носителем и тяжёлой водой в качестве замедлителя; 4) графито-газовые с газовым теплоно­сителем и графитовым замедлителем.

К реактору и обслуживающим его системам относятся: собственно реактор с биоло­гической защитой, теплообменники, насосы или газодувные установки, осуществляющие циркуляцию теплоносителя; трубопроводы и арматура циркуляции контура; устройства для перезагрузки ядерного горючего; системы специальной вентиляции, аварийного расхола­живания и др.

В зависимости от конструктивного исполнения реакторы имеют отличительные осо­бенности: в корпусных реакторах топливо и замедлитель расположены внутри корпуса, не­сущего полное давление теплоносителя; в канальных реакторах топливо, охлаждаемые теп­лоносителем, устанавливаются в специальных трубах-каналах, пронизывающих замедли­тель, заключённый в тонкостенный кожух. Для предохранения персонала АЭС от радиаци­онного облучения реактор изолируется специальными защитными конструкциями. Обору­дование реакторного контура должно быть полностью герметичным, его обычно устанавли­вают в герметичных боксах, которые отделены от остальных помещений АЭС биологиче­ской защитой и при работе реактора не обслуживаются. Радиоактивный воздух и небольшое количество паров теплоносителя, обусловленное наличием протечек из контура, удаляют из необслуживаемых помещений АЭС специальной системой вентиляции, в которой для ис­ключения возможности загрязнения атмосферы предусмотрены очистные фильтры и газ­гольдеры выдержки. При авариях в системе охлаждения реактора для исключения перегре­ва и нарушения герметичности оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) предусмат­ривают быстрое (в течение несколько секунд) глушение ядерной реакции; аварийная систе­ма расхолаживания имеет автономные источники питания.


 

1 — ядерный реактор; 2 — циркуляционный насос; 3 — теплообменник; 4 - турбина; 5

- электрогенератор Рисунок 14.11 — Принципиальная схема атомной электростанции

В зависимости от вида и агрегатного состояния теплоносителя создается тот или иной термодинамический цикл АЭС. Выбор верхней температурной границы термодина­мического цикла определяется максимально допустимой температурой оболочек ТВЭЛов,

содержащих ядерное горючее, допустимой температурой собственно ядерного горючего, а также свойствами теплоносителя, принятого для данного типа реактора. На АЭС, тепловой реактор которой охлаждается водой, обычно используются низкотемпературные паровые циклы. Реакторы с газовым теплоносителем позволяют применять относительно более эко­номичные циклы водяного пара с повышенными начальными давлением и температурой. Тепловая схема АЭС в этих двух случаях выполняется двухконтурной: в переменном кон­туре циркулирует теплоноситель, второй контур — пароводяной. При реакторах с кипящим водяным или высокотемпературным газовым теплоносителем возможна одноконтурная те­пловая АЭС. В кипящих реакторах вода кипит в активной зоне, полученная пароводяная смесь сепарируется и насыщенный пар направляется или непосредственно в турбину, или предварительно возвращается в активную зону для перегрева

Обор-е машинного зала АЭС аналогично оборудованию машинного зала ТЭС. Отличительная особенность большинства АЭС — использование пара сравнительно низких параметров, насыщенного или слабоперегретого. При этом для исключения эрози­онного повреждения лопаток последних ступеней турбины частицами влаги, содержащейся в паре, в турбине устанавливают сепарирующие устройства. Иногда применяются вынос­ные сепараторы и промежуточных перегревателей пара. В связи с тем, что теплоноситель и содержащиеся в нём примеси при прохождении через активную зону реактора активируют­ся, конструктивное решение оборудования машинного зала и системы охлаждения конден­сатора турбины одноконтурных АЭС необходимо полностью исключать возможность утеч­ки теплоносителя. На двухконтурных АЭС с высокими параметрами пара подобные требо­вания к оборудованию машинного зала не предъявляются.

В число специфичных требований к компоновке оборудования АЭС входят: мини­мальная протяжённость коммуникаций, связанных с радиоактивными средами; повышен­ная надёжность несущих конструкций реактора; надёжная организация вентиляции поме­щений.





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...