2. Partea principală.
2.1. Centrale termice
2.2. Centrale hidroelectrice
2.3. Centrale nucleare
Centrala termică (TPP), o centrală electrică care generează electricitate ca urmare a transformării energiei termice eliberată prin arderea combustibililor fosili. Primele CTP-uri au apărut la sfârșit. 19 în (1882 - în New York, 1883 - în Petersburg, 1884 - în Berlin) și a primit o distribuție predominantă. În ser. '70. 20 de cenți. CTE este principalul tip de centrale electrice. Cota de energie electrică pe care au produs-o a fost: în Rusia și SUA, în St .. 80% (1975), în lume aproximativ 76% (1973).
Aproximativ 75% din toată energia electrică din Rusia este produsă de centrale termice. Cele mai multe orașe din Rusia sunt alimentate cu CTE. Deseori în orașe se folosesc CHP - centrale termice și centrale electrice care produc nu numai electricitate, ci și căldură sub formă de apă fierbinte. Un astfel de sistem este destul de nepractic pentru că spre deosebire de cablul electric, fiabilitatea rețelei de încălzire este extrem de scăzută la distanțe mari, eficiența încălzirii centralizate este, de asemenea, mult redusă în timpul transmisiei. Se estimează că, cu lungimea conductei de încălzire mai mult de 20 km (situația tipică pentru majoritatea orașelor), instalarea unui cazan electric într-o casă în picioare adecvată devine avantajoasă din punct de vedere economic.
La centralele termice, energia chimică a combustibilului este transformată mai întâi într-una mecanică și apoi într-una electrică.
Combustibilul pentru o astfel de centrală electrică poate servi drept cărbune, turbă, gaz, șist de petrol, combustibil lichid. Centrale termice sunt împărțite în condensare (IES), destinat să producă numai electricitate și instalații de căldură și electricitate (CHP), pe lângă producerea de o energie termică electrică sub formă de apă caldă și abur. IES mari de importanță regională au fost denumite centrale electrice regionale de stat (GRES).
Cea mai simplă diagramă schematică a unui IES care funcționează pe cărbune este prezentată în Fig. Cărbunele este alimentat în rezervorul de combustibil 1 și din acesta în instalația de concasare 2, unde se transformă în praf. Praful de cărbune intră în cuptorul generatorului de abur (cazanul cu abur) 3, care are un sistem de tuburi în care circulă apă purificată chimic, numită apă nutritivă. Apa din cazan se încălzește, se evaporă, iar aburul saturat format este adus la o temperatură de 400-650 ° C și o presiune de 3-24 MPa este alimentat prin conducta de abur cu abur turbinei 4. abur parametri depind de unitățile de putere.
Metoda de conversie a energiei termice în energie mecanică într-o turbină cu abur.
Centralele termice de condensare au o eficiență scăzută (30-40%), deoarece cea mai mare parte a energiei este pierdută cu gazele de ardere și cu apa de răcire a condensatorului.
A construi IES este avantajoasă în imediata vecinătate a siturilor de extracție a combustibilului. În același timp, consumatorii de energie electrică pot fi amplasați la o distanță considerabilă față de stație.
Centrala de cogenerare diferă de stația de condensare instalată pe aceasta de o turbină de încălzire specială cu extracție de abur. Transatlantice o parte a aburului este utilizată în întregime turbina pentru a genera electricitate generator 5, iar apoi intră în condensatorul 6, iar celălalt având o temperatură mai ridicată și presiune (Fig. Linie întreruptă), prezentată încă din faza intermediară a turbinei și este folosită pentru încălzire. Pompa de condensare 7 prin deaeratorul 8 și apoi pompa de alimentare 9 este alimentată la generatorul de abur. Cantitatea de abur retrasă depinde de nevoile întreprinderilor pentru energia termică.
Coeficientul de eficiență al CHP atinge 60-70%.
Aceste stații sunt construite de obicei în apropierea consumatorilor - întreprinderi industriale sau zone rezidențiale. Cel mai adesea lucrează la combustibil importat.
Centralele termice considerate de tipul unității termice principale - turbina cu abur - se referă la stațiile de turbine cu abur. Centralele de căldură cu turbine cu gaz (GTU), cu ciclu combinat (CCGT) și cu centrale diesel au primit o distribuție semnificativ mai mică.
Cele mai economice sunt centralele termoelectrice cu abur turbine (abreviate CET). Cele mai multe dintre CTE din țara noastră folosesc praful de cărbune drept combustibil. Pentru a produce 1 kWh de energie electrică, se consumă câteva sute de grame de cărbune. În cazanul cu abur, mai mult de 90% din energia eliberată de combustibil este transferată în abur. În turbină, energia cinetică a jeturilor de abur este transferată pe rotor. Arborele turbinei este racordat rigid la arborele generatorului.
Turbinele cu abur moderne pentru CET-uri sunt mașini foarte avansate, de mare viteză, de înaltă eficiență, cu o durată lungă de viață. Capacitatea lor într-o performanță cu un singur ax ajunge la 1 milion 200 mii kW, iar aceasta nu este limita. Astfel de mașini sunt întotdeauna în mai multe etape, adică au de obicei zeci de discuri cu lame și aceleași
Unitatea de putere cu o capacitate de 1 milion 200 mii.
kW de la Kostroma GRES.
numărul, în fața fiecărui disc, a grupurilor de duze prin care curge un curent de abur. Presiunea și temperatura aburului scad treptat.
Din cursul fizicii se știe că eficiența motoarelor termice crește odată cu creșterea temperaturii inițiale a fluidului de lucru. Prin urmare, aburul care intră în turbină este adus la parametrii mari: temperatura este aproape până la 550 ° C, iar presiunea este de până la 25 MPa. Coeficientul de eficiență al centralelor termice atinge 40%. Majoritatea energiei se pierde împreună cu aburul uzat.
Potrivit oamenilor de știință, ingineria energiei termice pe resurse neregenerabile va rămâne în centrul energiei viitorului apropiat. Dar structura sa se va schimba. Utilizarea uleiului ar trebui să scadă. Producția de energie electrică la centralele nucleare va crește substanțial. Utilizarea unor stocuri uriașe de cărbune ieftin, încă neatins, va începe, de exemplu, în bazinele Kuznetsk, Kansk-Achinsk, Ekibastuz. Gazul natural va fi utilizat pe scară largă, rezervele sale în țară depășesc cu mult cele din alte țări.
Din păcate, rezervele de petrol, gaze, cărbune nu sunt în niciun caz infinite. Natura, pentru a crea aceste rezerve, a durat milioane de ani, se vor petrece sute de ani. Astăzi, lumea a început să se gândească serios la modul de a preveni jafurile de pradă a bogățiilor pământești. La urma urmei, doar cu această condiție, rezervele de combustibil pot dura pentru secole. Din păcate, multe țări producătoare de petrol trăiesc astăzi. Ei cheltuiesc fără milă rezervele de petrol pe care i le-au dat. Acum, multe dintre aceste țări, în special în zona Golfului Persic, se scaldă cu aur, fără să se gândească că în câteva decenii aceste rezerve se vor epuiza. Ce se va întâmpla apoi - și care se va întâmpla mai devreme sau mai târziu - când câmpurile de petrol și gaze sunt epuizate? Creșterea prețurilor petrolului, care este necesară nu numai pentru energie, ci și pentru transport și chimie, ne-a făcut să ne gândim la alte tipuri de combustibil adecvat pentru înlocuirea petrolului și gazului. Mai ales grijulii în acele țări în care nu există rezerve proprii de petrol și gaze și care trebuie să le cumpere.
Centrala hidroelectrică, centrala hidroelectrică (HPP), un complex de instalații și echipamente, prin care energia fluxului de apă este transformată în energie electrică. Centrala hidroelectrică constă dintr-o serie de structuri hidraulice care asigură concentrația necesară a debitului de apă și crearea presiunii și a energiei. echipamente care transformă energia care se deplasează sub presiunea apei în energie mecanică de rotație, care, la rândul ei, este transformată în energie electrică.
Capul HPP este creat de concentrația căderii râului pe locul utilizat de baraj (Fig.1), sau prin derivare sau prin baraj și derivare împreună (Figura 3). Echipamentul principal al centralei electrice este amplasat în clădirea centralei termice: în hala centralei - hidrotehnice, echipamente auxiliare, dispozitive de comandă automată și monitorizare; în camera de comandă centrală - consola operator-dispecer sau operatorul stației hidroelectrice. Stația de transformare în trepte este situată atât în interiorul clădirii HPP, cât și în clădiri separate sau în zone deschise. Dispozitivele de distribuție sunt adesea situate într-o zonă deschisă. Cladirea HPP poate fi împărțită în secțiuni cu una sau mai multe unități și echipamente auxiliare, separate de părțile adiacente ale clădirii. La construirea unei centrale hidroelectrice sau în interiorul acesteia se creează un amplasament de montaj pentru asamblarea și reparația diferitelor echipamente și pentru operațiunile auxiliare pentru deservirea centralei termice.
În funcție de capacitatea instalată (în MW), centralele electrice sunt puternice (peste 250), medii (până la 25) și mici (până la 5). hidroelectrică depinde de presiunea (diferența dintre nivelurile de sus și în aval) fluxul utilizat în turbinele hidraulice, iar eficiența unității hidraulice. Din mai multe motive (datorită, modificări de exemplu sezoniere ale nivelului apei în lacurile de acumulare, variabilitatea sarcinii sistemului de alimentare, unitățile hidraulice sau repararea structurilor hidraulice și altele asemenea. P.) La presiunea apei și viteza de curgere sunt în continuă schimbare, și, în plus, modificările în reglarea consumului de energie HPP. Distingeți ciclurile anuale, săptămânale și zilnice ale modului de funcționare al HPP.
Așa cum se utilizează presiune maximă de HPP împărțit în presiune înaltă (peste 60 m), srednenapornye (25 până la 60 m) și joasă presiune (3 până la 25 m). Pe râuri de câmpie capul rareori depășește 100 m, în condiții montane pot fi create de către capetele barajului până la 300 m și mai mult, și cu o derivație - 1500 clasificare m corespunde aproximativ presiunii aplicate echipamentelor tipurilor de energie utilizate la presiune ridicată găleată HPS și radial. Turbine axiale cu spirală metalică; pe srednenapornyh - cupă de rotație și turbine Francis cu camere din beton si spirale metalice la presiune joasă - rotație a turbinei găleată volută turbină de beton și, uneori, pe orizontală, în capsule sau camere deschise. Subdiviziunea HPP cu privire la presiunea utilizată are un caracter aproximativ, condițional.
În cadrul regimului de utilizare a apei și concentrația presiunilor HPS sunt de obicei împărțite în albie, baraj, derivațional cu presiune și deviere presiune, amestecat depozitare, prin pompare și mareelor. În albia râului și hidroelectrică, presiunea apei este creată de un baraj care blochează râul și ridică nivelul apei în piscina superioară. În același timp, unele inundații ale văii râului sunt inevitabile. În cazul construirii a două baraje pe aceeași parte a râului, zona de inundare este redusă. Pe raurile plate, cea mai mare suprafață inundabilă din punct de vedere economic limitează înălțimea barajului. Stațiile de canal și barajul barajului sunt construite pe rauri plate, înalte de apă și pe râuri de munte, în văi înguste, comprimate.
Structura platformei hidrografice, pe lângă baraj, include o clădire a centralelor hidroelectrice și a structurilor de scurgere (Fig.4). Compoziția structurilor hidraulice depinde de înălțimea capului și de capacitatea instalată. La hidrocentrala hidrografică, clădirea cu unități hidroelectrice așezate în ea servește ca o continuare a barajului și, împreună cu acesta, creează un front de presiune. În același timp, pe de o parte, piscina superioară se învecinează cu clădirea HPP, iar pe de altă parte - coada inferioară. Furnizarea de turbine hidraulice pentru secțiunea spirala de admisie de camera sunt așezate sub nivelul amonte, secțiunea de ieșire a conductei de aspirație scufundat sub nivelul fuga.
În conformitate cu desemnarea hidrosistemului, acesta poate include încuietori navigabile sau ascensoare de nave, structuri de trecere a peștilor, instalații de admisie a apei pentru irigare și alimentare cu apă. În hidrocentrale hidrocentrale, uneori singura clădire care trece prin apă este construirea unei stații hidroelectrice. În aceste cazuri, apa uzată este trecută în mod constant prin secțiunea de admisie cu grătare de reținere a deșeurilor,
măsurați, o hidroturbină, o conductă de aspirație și pe spec. căile navigabile interioare între camerele vecine ale turbinelor reprezintă costuri de inundare ale râului. Pentru centralele termice de canalizare se caracterizează o presiune de până la 30-40 m la cele mai simple centrale hidroelectrice sunt de asemenea construite HPP rurale de capacitate mică. În râurile de șes mari de masă se suprapune peste baraj de lut, cu un baraj deversor adiacent de beton și centru de putere în construcție. Acest aranjament este tipic pentru multe centrale hidroelectrice interne pe râurile mari plate. Volzhskaya HPP-le. Congresul al XXII-lea al CPSU este cel mai mare dintre posturile de tip canal.
Cu titluri mai înalte, se dovedește a fi inoportună transferarea presiunii hidrostatice a apei în clădirea HPP. În acest caz, un tip de baraje hidroelectrice, în care frontul de presiune este acoperit de-a lungul barajului și casa de putere este situată în spatele barajului, adiacente fuga (Fig. 5). Structura traseului hidraulic între CHE piscina superioară și inferioară acest tip sunt mai profunde cu musorozaderzhivayuschey, grila de admisie, stăvilar, camera spirală, turbina, conducta de aspirație. Ca o completare, structuri în ansamblul poate include facilități de transport maritim și scara de pește, precum și de exemplu suplimentar al acestui râu stații deversoare tip sporiți serveste Bratskaya HPS pe Angara.
Până la începutul Marelui Război Patriotic, războiul din 1941-45, au fost comandate 37 de centrale termice cu o capacitate totală de peste 1500 de megawați. În timpul războiului, a fost suspendată construirea unui număr de HPP cu o capacitate totală de aproximativ 1.000 de megawați (1 milion kilowați). În anii '60. a existat o tendință spre scăderea ponderii centralelor hidroelectrice în producția totală de energie electrică din lume și utilizarea tot mai mare a centralelor hidroelectrice pentru a acoperi încărcăturile de vârf. In 1970, toata lumea HPP a produs aproximativ 1.000 de miliarde. Kilowatt-oră de electricitate pe an, începând cu anul 1960, cu ponderea centralelor hidroelectrice din producția mondială a fost redusă, în medie, pentru anul cu aproximativ 0,7%. Mai ales în declin rapid cota de centrale hidroelectrice în producția totală de energie electrică în țările în curs de anterior considerate în mod tradițional „hydro“ (Elveția, Austria, Finlanda, Japonia, Canada, Franța și parțial), t. Pentru a. Potențialul lor hidroenergetic economic este aproape epuizat.
În ciuda scăderii ponderii HPP în producția totală, valorile absolute ale producției de energie electrică și a capacității centralelor hidroelectrice continuă să crească datorită construcției noilor centrale electrice mari. În 1969, au fost mai mult de 50 de centrale electrice existente și în construcție, cu o capacitate unitară de 1.000 megawați și mai mari, dintre care 16 pe teritoriul fostei Uniuni Sovietice.
Cea mai importantă caracteristică a resurselor hidroenergetice în comparație cu resursele de combustibil și de energie este rentabilitatea lor continuă. Lipsa unei necesități de combustibil pentru centralele electrice de încălzire determină costul scăzut al energiei electrice generate la centralele electrice de încălzire. Prin urmare, construcția de centrale hidroelectrice, în ciuda investițiilor semnificative, specifice pentru fiecare 1 kW de capacitate instalată și timpul de construcție de lungă, și atașat este de mare importanță, mai ales atunci când este asociat cu plasarea de producții elektroomkih.
Centralele nucleare, care sunt cele mai moderne tip de centrale electrice au o serie de avantaje semnificative față de alte tipuri de centrale electrice: în timpul funcționării normale ei srl nu poluează mediul înconjurător, nu necesită o referire la sursa de materii prime și, prin urmare, pot fi plasate aproape oriunde, noile unități au o capacitate de medie prakticheki CHE putere egală , cu toate acestea, raportul dintre utilizarea capacității instalate la centralele nucleare (80%) este mult mai mare decât cel al centralelor electrice sau termocentrale. Economia și eficiența centralelor nucleare se poate spune prin faptul că 1 kg de uraniu poate produce atât de multă căldură ca atunci când ard aproximativ 3000 de tone de cărbune.
Deficiențele semnificative în centralele nucleare în condiții normale de funcționare nu au practic niciun efect. Cu toate acestea, nu se poate ignora pericolul centralelor nucleare în cazuri posibile de forță majoră: .. Cutremure, uragane, etc. - aici vechile modele de unități de putere reprezintă un pericol potențial de contaminare a zonelor radioactive din cauza supraîncălzirii reactorului necontrolat.
Mai mult de lucru pe electrofizică
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: