- •Введение в специальность. Основы экономики топливно-энергетического комплекса
- •Часть I
- •Москва Издательский дом мэи 2009
- •Введение
- •Глава 1. Роль топливно-энергетического комплекса в развитии национальной экономики
- •1.1. Основные характеристики энергетического хозяйства национальной экономики
- •Организационно-технологические особенности отраслей тэк
- •Экономические особенности отраслей тэк
- •1.2. Топливно-энергетические ресурсы. Количественная оценка запасов. Характеристики качества энергетических ресурсов мира
- •Прогнозируемая количественная оценка потенциальных мировых запасов энергетических ресурсов по данным съезда Мирового энергетического конгресса (мирэк)
- •Качественная оценка энергоресурсов
- •Низшая теплотворная способность топлива
- •Температура воспламенения тэр
- •1.3. Перспективный спрос и эволюция рынков энергетических ресурсов. Современное состояние и прогнозы развития мирового энергетического хозяйства
- •Мировое производство энергоресурсов
- •Вопросы для повторения
- •Глава 2. Технологические основы производства и распределения топливно-энергетических ресурсов
- •2.1. Основные элементы энергосистемы. Классификация энергогенерирующих установок
- •2.2. Физические основы преобразования энергии
- •2.3. Принципиальные схемы работы электростанций различных типов
- •Принципиальная схема газотурбинной установки
- •Рис 2.6. Принципиальная схема гту
- •Принципиальная схема парогазовых установок
- •Рис 2.7. Принципиальная схема пгу с впг
- •Рис 2.8. Принципиальная схема пгу (сбросная схема)
- •Принципиальная схема атомных электростанций
- •1―Активная зона; 2―тепловыделяющие элементы (твэлы); 3―отражатель; 4―защита; 5―теплоноситель; 6―теплообменник; 7―паровая турбина; 8―конденсатор; 9―электрический генератор
- •Электрооборудование тэс и принципиальная схема энергосистемы
- •2.4. Технологическая цепочка нефтегазовой промышленности. Разведка нефтегазовых месторождений
- •Поиск и разведка месторождений
- •2.5. Технологический цикл нефтяной отрасли Добыча нефти
- •Методы нефтедобычи
- •Нефтепроводы
- •Насосные станции
- •Система хранения нефти
- •Переработка нефти
- •Технологическая схема газовой отрасли
- •Технологическая цепочка угольной отрасли
- •Вопросы для повторения
- •Глава 3. История создания российских отраслей тэк
- •3.1. История электроэнергетической отрасли
- •3.2. Об истории российской нефти
- •3.3. История газовой отрасли
- •3.4. История угольной отрасли
- •Годовая добыча угля в ссср, млн т
- •3.5. Закономерности технологического развития
- •Характеристики технологических укладов
- •Вопросы для повторения
- •Глава 4. Энергетика XXI века
- •4.1. Системно-технологические основы энергетики будущего
- •4.2. Проблемы и перспективы развития энергосбережения
- •4.3. Водородная энергетика. Современное положение и перспективы развития
- •Сравнительная характеристика теплоты сгорания различных видов топлива
- •4.4. Использование высоких технологий в газовой отрасли
- •4.5. Инновационные технологии в угольной промышленности
- •4.6.Перспективы развития атомной энергетики
- •4.7. Экономические аспекты развития нетрадиционной энергетики
- •Состояние и перспективы использования возобновляемых
- •Годовая выработка электроэнергии на 1 кВт установленной мощности по видам нвиэ (источник мэа)
- •Вопросы для повторения
- •Библиографический список
- •Приложения
- •Этапы развития атомной энергетики России
- •Этапы развития гидроэнергетики России
- •Этапы развития теплоэнергетики России
- •Содержание
- •Часть I
Принципиальная схема парогазовых установок
Парогазовые электростанции представляют собой сочетание паровых и газовых турбин. Такое объединение позволяет снизить потери отработавшей теплоты газовых турбин или теплоты уходящих газов паровых котлов, что обеспечивает повышение КПД парогазовых установок (ПГУ) по сравнению с отдельно взятыми паротурбинными и газотурбинными установками.
В настоящее время различают парогазовые установки двух типов:
а) с высоконапорными котлами и со сбросом отработавших газов турбины в топочную камеру обычного котла;
б) с использованием теплоты отработавших газов турбины в котле.
Принципиальные схемы ПГУ этих двух типов представлены на рис. 2.7 и 2.8.
На рис. 2.7 представлена принципиальная схема ПГУ с высоконапорным паровым котлом (ВПГ) 1, в который подается вода и топливо, как и на обычной тепловой станции для производства пара. Пар высокого давления поступает в конденсационную турбину 5, на одном валу с которой находится генератор 8. Отработавший в турбине пар поступает сначала в конденсатор 6, а затем с помощью насоса 7 направляется снова в котел 1.
Рис 2.7. Принципиальная схема пгу с впг
В то же время образующиеся при сгорании топлива в котле газы, имеющие высокую температуру и давление, направляются в газовую турбину 2. На одном валу с ней находятся компрессор 3, как в обычной ГТУ, и другой электрический генератор 4. Компрессор предназначен для нагнетания воздуха в топочную камеру котла. Выхлопные газы турбины 2 подогревают также питательную воду котла.
Такая схема ПГУ обладает тем преимуществом, что в ней не требуется дымососа для удаления отходящих газов котла. Следует заметить, что функцию дутьевого вентилятора выполняет компрессор 3. КПД такой ПГУ может достигать 43 %.
На рис. 2.8 показана принципиальная схема другого типа ПГУ. В отличие от ПГУ, представленной на рис. 2.7, газ в турбину 2 поступает из камеры сгорания 9, а не из котла 1. Далее отработавшие в турбине 2 газы, насыщенные до 16―18 % кислородом благодаря наличию компрессора, поступают в котел 1.
Такая схема (рис. 2.8) обладает преимуществом перед рассмотренной выше ПГУ (рис. 2.7), так как в ней используется котел обычной конструкции с возможностью использования любого вида топлива, в том числе и твердого. В камере сгорания 3 при этом сжигается значительно меньше, чем в схеме ПГУ с высоконапорным паровым котлом, дорогостоящего в настоящее время газа или жидкого топлива.
Рис 2.8. Принципиальная схема пгу (сбросная схема)
Такое объединение двух установок (паровой и газовой) в общий парогазовый блок создает возможность получить также и более высокие маневренные качества по сравнению с обычной тепловой станцией.
Принципиальная схема атомных электростанций
По назначению и технологическому принципу действия атомные станции практически не отличаются от традиционных тепловых станций. Их существенное различие заключается, во-первых, в том, что на АЭС в отличие от ТЭС пар образуется не в котле, а в активной зоне реактора, а во-вторых, в том, что на АЭС используется ядерное топливо, в состав которого входят изотопы урана-235 (U-235) и урана-238 (U-238).
Особенностью технологического процесса на АЭС является также образование значительных количеств радиоактивных продуктов деления, в связи с чем атомные станции технически более сложны по сравнению с тепловыми станциями.
Схема АЭС может быть одноконтурной, двухконтурной и трехконтурной (рис. 2.9).
Рис. 2.9. Принципиальные схемы АЭС
Одноконтурная схема (рис. 2.9,а) наиболее проста. Выделившееся в ядерном реакторе 1 вследствие цепной реакции деления ядер тяжелых элементов тепло переносится теплоносителем. Часто в качестве теплоносителя служит пар, который далее используется как на обычных паротурбинных электростанциях. Однако образующийся в реакторе пар радиоактивен. Поэтому для защиты персонала АЭС и окружающей среды большая часть оборудования должна иметь защиту от излучения.
По двух- и трехконтурной схемам (рис. 2.9,б и 2.9,в) отвод тепла из реактора осуществляется теплоносителем, который затем передает это тепло рабочей среде непосредственно (например, как в двухконтурной схеме через парогенератор 3) или через теплоноситель промежуточного контура (например, как в трехконтурной схеме между промежуточным теплообменником 2 и парогенератором 3). На рис. 2.9 цифрами 5, 6 и 7 обозначены конденсатор и насосы, выполняющие те же функции, что и на обычной ТЭС.
Ядерный реактор часто называют «сердцем» атомной электростанции. В настоящее время существует довольно много видов реакторов.
В зависимости от энергетического уровня нейтронов, под воздействием которых происходит деление ядерного топлива, АЭС можно разделить на две группы:
АЭС с реакторами на тепловых нейтронах;
АЭС с реакторами на быстрых нейтронах.
Под воздействием тепловых нейтронов способны делиться лишь изотопы урана-235, содержание которых в природном уране составляет всего 0,7 %, остальные 99,3 % ― это изотопы урана-238. Под воздействием нейтронного потока более высокого энергетического уровня (быстрых нейтронов) из урана-238 образуется искусственное ядерное топливо плутоний-239, которое используется в реакторах на быстрых нейтронах. Подавляющее большинство эксплуатируемых в настоящее время энергетических реакторов относится к первому типу.
Принципиальная схема атомного энергетического реактора, используемого в двухконтурной схеме АЭС, представлена на рис. 2.10.
Ядерный реактор состоит из активной зоны, отражателя, системы охлаждения, системы управления, регулирования и контроля, корпуса и биологической защиты.
Активная зона реактора — область, где поддерживается цепная реакция деления. Она слагается из делящегося вещества, замедлителя и отражателя нейтронов теплоносителя, регулирующих стержней и конструкционных материалов. Основными элементами активной зоны реактора, обеспечивающими энерговыделение и самоподдерживающими реакцию, являются делящееся вещество и замедлитель. Активная зона отдалена от внешних устройств и работы персонала зоной защиты.
Рис. 2.10. Принципиальная схема энергетического атомного реактора: