| 8695912 9216 5224 943 1ло - продукты сгорания топлива).
Тепловые электростанции. Основу совр. Т. (1975) составляют теплосиловые установки паротурбинных электростанций, к-рые состоят из котлоагрегата и паровой турбины (т. н. паросиловые установки). В СССР на таких электростанциях в 1975 было выработано более 80% всей электроэнергии. В крупных городах чаще всего строятся теплофикационные электростанции (ТЭЦ), а в районах с дешёвым топливом - конденсационные электростанции (КЭС).
Отличие ТЭЦ от КЭС состоит в том, что ТЭЦ отдаёт потребителю не только электроэнергию, но и теплоту с сетевой водой, нагретой в бойлерах до 150-170 "С. Сетевая вода по магистральным теплопроводам подаётся в жилые массивы и далее либо непосредственно, либо через промежуточные1 теплообменники направляется на отопление и горячее водоснабжение. Турбины ТЭЦ помимо регенеративных отборов пара имеют один или неск. регулируемых теплофикационных отборов. Такая турбина работает по графику теплового потребления, и в наиболее холодное время года пропуск пара в конденсатор практически равен нулю. Отопление от ТЭЦ экономичнее, чем от индивидуальных и даже центр, котельных, т. к. на ТЭЦ сетевая вода подогревается отработавшим паром, темп-ра (а значит, и эксергия) к-рого лишь немногим выше темп-ры сетевой воды. В котельных для повышения экономичности используется теплота при макс, темп-ре горения топлива.
Упрощённая принципиальная схема конденсационной паротурбинной электростанции изображена на рис. В топке котлоагрегата сжигается топливо (уголь, мазут или природный газ). Необходимый для сгорания воздух, предварительно нагретый уходящими из котлоагрегата газами в рекуперативном воздухоподогревателе, подаётся в топку дутьевым вентилятором. Продукты сгорания отдают свою теплоту также воде и водяному пару в различных элементах котлоагрегата и с темп-рой 130-150 °С через золоуловитель поступают в дымосос, к-рый выбрасывает их в дымовую трубу. Рабочее тело, преобразующее теплоту в механич. работу,- водяной пар. Перегретый водяной пар поступает из пароперегревателя и направляется в паровую турбину. Давление пара перед турбиной на крупных электростанциях достигает 35 Мк/м2 при темп-ре 650 °С. В турбине пар поступает через неподвижные сопла в каналы, образованные криволинейными лопатками, закреплёнными по окружности ротора, и, отдавая свою энергию, приводит ротор во вращение. Механич. энергия ротора турбины преобразуется в электроэнергию в электромеханич. генераторе. Паровая турбина чаще всего выполняется в двух или трёх корпусах. Пар, поступающий из первого корпуса турбины во второй, иногда вновь направляется в парогенератор для промежуточного перегрева в пароперегревателе. Отработав в турбине, пар конденсируется в конденсаторе, в к-ром поддерживается давление 0,003-0,005 Ми/м2 и темп-ра 25-29 °С. Полученный конденсат насосом подаётся в систему регенеративных подогревателей (где подогревается до 230-260 °С за счёт теплоты пара, отбираемого из турбины), а затем насосом -в экономайзер. После экономайзера вода поступает в барабан котла, а из него в размещённые на стенах топки экранные трубы,в к-рых происходит частичное испарение воды и из к-рых образовавшаяся пароводяная смесь возвращается в барабан, где насыщенный пар отделяется от воды и направляется в пароперегреватель и далее в турбину, а вода возвращается в экранные трубы. Для генерации пара сверхкритич. параметров (давлением свыше 24 Мн/м2) используют прямоточные котлы.
Охлаждающая вода подаётся в конденсатор из естеств. или искусств, водоёмов и, нагревшись в конденсаторе на неск. градусов, сбрасывается в этот же водоём. В конечном итоге темп-pa охлаждающей воды возвращается к прежнему уровню за счёт испарения нек-рой её части. При отсутствии достаточно больших водоёмов охлаждающая вода циркулирует в замкнутом контуре, отдавая теплоту воздуху в испарит, охладителях башенного типа - градирнях.В районах с недостатком воды применяют т. н. сухие градирни (градирни Геллерта), в к-рых охлаждающая вода отдаёт теплоту воздуху через стенку теплообменника.
Одна из осн. тенденций развития тепловых электростанций - увеличение мощности единичных агрегатов (парогенераторов и паровых турбин), что позволяет быстрыми темпами наращивать энерговооружённость нар. х-ва. В СССР (1976) на КЭС осваиваются энергетич. блоки мощностью 800 Мет (сооружается блок мощностью 1200 Мет), а на ТЭЦ - 250 Мет.
На газотурбинных электростанциях теплосиловая установка представляет собой газотурбинный двигатель (ГТД). В камеру сгорания ГДТ подаётся топливо (природный газ или мазут) и сжатый в компрессоре до неск. Мн/м2 воздух. Сгорание топлива ведётся при больших коэфф. избытка воздуха (2-4), что снижает темп-ру продуктов сгорания, к-рые направляются в газовую турбину. После турбины продукты сгорания либо отдают в регенераторе часть своей теплоты воздуху, направляемому в камеру сгорания, либо (в упрощённых схемах) сбрасываются в дымовую трубу. Механич. энергия ротора турбины в электромеханич. генераторе превращается в электрич. энергию и частично расходуется на привод компрессора. Газотурбинные электростанции применяются для энергоснабжения магистральных газопроводов (где есть горючий газ под давлением) и в качестве пиковых электростанций для покрытия нагрузок в часы "пик". К сер. 70-х гг. суммарная мощность газотурбинных электростанций в мире превысила 2,5 Гвт.
Перспективны парогазотурбинные установки (ПГУ), в к-рых осуществляется комбинированный цикл газо- и паротурбинной установок. В зависимости от тепловой схемы различают: ПГУ, в к-рых пар давлением 0,6 - 0,7 Мн/м2 из высоконапорного парогенератора направляется в паровую турбину, а продукты сгорания - в газовую турбину, служащую для привода возд. компрессора и электромеханич. генератора; ПГУ, у к-рых горячие отходящие газы газотурбинной установки поступают в топку парового котла для повышения в ней темп-ры или же к-рые служат для подогрева питат. воды в экономайзере котла. В ПГУ по сравнению с паротурбинными установками (тех же мощности и параметров) удельный расход теплоты на 4-6% меньше.
Схема конденсационной паротурбинной электростанции: 1 - топка котлоагрегата; 2 - экранные трубы; 3 - пароперегреватель; 4 - барабан котлоагрегата; 5 - пароперегреватель для промежуточного перегрева; 6 - экономайзер; 7 -воздухоподогреватель; 8 - паровая турбина; 9 - генератор; 10 - конденсатор; 11 - конденсатный насос; 12 - регенеративный подогреватель; 13 - питательный насос; 14 - вентилятор; 15 - золоуловитель; 16 - дымосос; 17 - дымовая труба.
На дизельных электростанциях (ДЭС), в отличие от тепловых и атомных электростанций, электромеханич. генераторы приводятся во вращение не турбинами, а двигателями внутр. сгорания - дизелями. ДЭС служат для снабжения электроэнергией районов, к-рые удалены от линии электропередачи и где невозможно сооружение тепловых или гидроэлектрич. станций. Мощность отд. стационарных дизельных электростанций превышает 2,2 Мет.
Атомные электростанции (АЭС). В подавляющем большинстве АЭС паротурбинные. От тепловых электростанций они отличаются тем, что вместо парогенератора с топкой они имеют ядерный реактор, в к-ром энергия деления ядер урана превращается в теплоту, отдаваемую теплоносителю первого контура, чаще всего воде. В теплообменнике (парогенераторе) этот теплоноситель передаёт теплоту рабочему телу (воде) второго энергопроизводящего контура, в результате чего рабочее тело (вода) испаряется, а полученный водяной пар направляется в паровую турбину. В нек-рых случаях, в частности когда реактор охлаждается жидким металлом, между первым и вторым контуром из соображений безопасности вводится ещё один промежуточный контур с к.-л. теплоносителем.
Первая в мире АЭС (мощность 5000 кет) была построена в СССР в 1954. В 1964 суммарная мощность АЭС в мире составила 5 Гвт, a. в 1974 - ок. 40 Гвт. По прогнозам к 1980 в мире на АЭС будет вырабатываться ок. 10% всей электроэнергии. Изменение структуры энергетич. баланса в пользу АЭС определяется тем, что, хотя стоимость установленного кет на АЭС примерно на 80% выше, чем на др. тепловых электростанциях, расчётные затраты на произ-во электроэнергии примерно одинаковы. В дальнейшем следует ожидать повышения стоимости хим. топлива, что сделает АЭС экономически более выгодными.
Транспортные теплосиловые установки. На автомобильном транспорте в качестве двигателей применяются гл. обр. теплосиловые установки - поршневые двигатели внутр. сгорания (ПДВС) с внеш. смесеобразованием (карбюраторные двигатели) и с внутр. смесеобразованием (дизели). В ПДВС рабочим телом служат продукты сгорания топлива. В рабочем цилиндре ПДВС осуществляются все процессы, необходимые для преобразования теплоты в механич. энергию: в цилиндр засасывается топливовоздушная смесь; здесь же эта смесь сгорает; образовавшиеся продукты сгорания, расширяясь, совершают полезную работу, отдаваемую через поршень внеш. механич. устройствам; продукты сгорания поршнем же выталкиваются из цилиндра в атмосферу. Различие ПДВС прежде всего определяется разными термодинамич. циклами и, как следствие, проявляется в различном конструктивном оформлении. На железнодорожном транспорте до сер. 20 в. осн. двигат |
