33. Устройство и принцип работы топливных элементов. Основные характеристики топливных элементов. Основные типы топливных элементов. Особенности их работы.

35. Простейшие схемы гибридных тэс с топливными элементами. Показатели тепловой экономичности ГибЭс. Основные требования к гту в ГибЭс.

Гибридные энергоустановки, полученные объединением высокотемпературных топливных элементов и газотурбинной установки или парогазовой установки. Сейчас э/э вырабатывается за счёт преобразования тепла после сжигания топлива - не очень эффективно, не очень экологично. Использование гибридных электростанций с топливными элементами способны и повысить КПД, и улучшить экологические параметры, сэкономить топливо. В гибридной энергоуст. теплота отработавших газов топливного элемента исп. в цикле газотурбинной или парогазовой установок.

Более высокая температура работы ТОТЭ позволяет утилизировать высокопотенциальное тепло в газотурбинном цикле с большей эффективностью.

Тепловые электростанции рассчитаны на равномерную сезонную и суточную нагрузки, что в реальности неосуществимо и ведет к энергопотерям и сокращению срока службы электростанций. Добавляя в цепь производства энергии такой электростанции ТОТЭ, получаем электрическую энергию в результате работы топливного элемента, а кроме того, горячие продукты реакции возвращаются на турбину, увеличивая тем самым еѐ производительность.

ГибЭС обладают следующими достоинствами: экологической безопасностью, поскольку удельные выбросы вредных компонентов при их работе на 1.5 - 2.5 порядка ниже выбросов от традиционных энергоустановок: • бесшумностью и меньшим потреблением воды; высоким КПД (от 60 до 80 %). который относительно мало зависит от установленной мощности и нагрузки; возможностью использования различных видов топлива; модульной конструкцией установок и соответственно их быстрой сборкой, простотой обслуживания; когенерацией тепла и воды.

1 -компрессор: 2 -рекуператор: 3 -ЭХГ: 4 - газовая турбина; 5 -инвертор: б -камера сгорания: 7 -подогреватель: 8 - электрогенератор

Требования к ГТУ: 1. ркк не высокое (πк=2.5-5) 2. tкт=600-750С 3. подогрев воздуха перед ЭХГ 4. непрореагировавшее топливо в ТЭ 15-50% 5. диапазон Nгту 5 МВт

Qгту=Qреак (ЭХ реак)+Qнепрореагир.топл+Qкс

36. Принцип действия термотрансформатора. Что такое коэффициент преобразования и холодильный коэффициент термотрансформатора? Достоинства и недостатки применения тну на тэс.

Тепловые насосы (ТН) или термотрансформаторы, -энергетические установки, позволяющие получать тепло для отопления и горячего водоснабжения за счет использования переноса энергии тепла низко- потенциального источника к теплоносителю с более высокой температурой.

Источник низкопотенциального тепла - промышленные и очищенные бытовые стоки, окружающий воздух, вода технологических циклов, тепло грунтовых, артезианских, термальных вод, воды рек, озер, морей, систем водо- и теплоснабжения, тепло, получаемое при очистке дымовых газов и др. В тепловых насосах используемых для бытовых нужд наиболее распространенными источниками тепла служат грунт, грунтовые (или иные источники) воды или воздух. Основными элементами теплового насоса: испаритель, компрессор, конденсатор и дроссель (терморегулирующий вентиль) — по ним циркулирует т.н. рабочее тело (обычно фреон). Схематично тепловой насос можно представить в виде системы из трех замкнутых контуров: 1)Внешний контур - циркулирует теплоотдатчик (теплоноситель, собирающий теплоту источника низкопотенциального тепла), 2) Хладагент (вещество, которое испаряется, отбирая теплоту теплоотдатчика, и конденсируется, отдавая теплоту теплоприемнику), 3) Внутренний теплообменник (вода в системах отопления и горячего водоснабжения здания). К испарителю (наружному теплообменнику ) подводится теплота от низкопотенц. источника тепла, снаружи отапливаемого помещения. В теплообменнике испарителя теплота передается рабочему телу, например фреону, который находится под низким давлением и при данной t закипает. Образовавшийся пар втягивается в компрессор и там сжимается. При сжатии t пара повышается от +90°С до +100°С. Горячий фреон под давлением поступает в конденсатор, по внешнему контуру которого циркулируют вода, являющаяся теплоносителем для системы отопления. В конденсаторе пары фреона конденсируются на холодных поверхностях, передают свою теплоту теплоносителю системы отопления, а сами, охлаждаясь, переходят в жидкую фазу. Далее жидкий фреон проходит через дросселирующий вентиль, после которого его давление резко уменьшается, а t становится ниже t источника низкопотенциального тепла. Завершая цикл, фреон снова попадает в испаритель и далее цикл повторяется снова — кипение, испарение, охлаждение и т.д.

Принцип действия теплового насоса Основной пар-р теплового насоса - мощность, т.е. кол-во теплоты отдаваемое прибором теплоносителю системы отопления и коэффициент производительности СОР, т.е. отношение тепловой мощности к мощности потребляемой из электрической сети. Тепловой насос, подключенный к тепловой сети, позволяет увеличить выработку тепловой энергии на ТЭЦ, благодаря снижению tос, сэкономить топливо в результате снижения кол-ва вырабат. тепловой энергии или увеличить отпуск тепло- и электроэнергии на нужды города. Применение ТНУ на ТЭЦ выгодно не только технологически (улучш. вакуум в конденсаторе и повышается выработка электроэнергии), но и экономически (экономия топлива или повышение тепловой мощности ТЭЦ без доп. расходов на топливо и излишних капитальных затрат). Парокомпрессионный тепловой насос:

Удельная теплопроизвод. Удельная холодопроизвод. Удельная работа цикла Тепловой баланс Холодильный коэф-т >1; коэф-т преобраз. (отопительный коэф-т) Коэффициент теплофикации для оценки достоверности вычислений Тепловые насосы: 1. парокомпрессионные (“-” – требуется э/э) 2. сорбционные ((“-” – меньше коэф. преобразов.) (бывают абсорбционные и адсорбционные)

36. Основные мероприятия и их влияние по повышению экономичности паросиловых энергоблоков. Перечислите и объясните условия перехода к сверхкритическим и супер- сверхкритическим параметрам пара.

Применение пара высокого давления

Понижение давлении на выпуске (в конденсаторе)

Повышение температуры перегрева пара и применение промежуточного перегрева.

Регенерация тепла

Теплофикационные турбины

Бинарные циклы (ГТУ+ПТУ)

Но по версии Дудолина имеется ввиду:

• оптимизация зазоров в проточной части

• меридиальное профилирование ступеней паровой турбины

• применение модернизированных конструкций лабиринтных и концевых уплотнений

• организация оптимизации схемы влагоудаления последних ступеней паровых турбин

• переход к новому типу облопачивания с цельно-фрезерованными бандажами

Перечислите и объясните условия перехода к сверхкритическим и супер- сверхкритическим параметрам пара.

38. Особенности компоновок основного оборудования блоков УСКП. С чем они связаны? Основные технические решения. Технические ограничения при разработке блоков на УСКП параметры.

Особенности компоновок и технические решения:

1. При повышении начальных параметров в структуре металлов начинают преобладать аустенитные стали и сплавы на основе никеля.

Однако, материалы, работающие при температуре порядка 700 ºС на данный момент существенно дороже применяемых в уже освоенных блоках со сверхкритическими параметрами теплоносителя.

2. Общей структуре стоимости энергоблока УСКП на долю паропроводов приходится порядка

20 %. Технические решения, которые позволят сократить общую протяженность этих линий, существенно удешевят строительство энергоблоков с УСКП. Протяженность паропроводов острого пара и пара промежуточного перегрева определяется конструктивным исполнением основного оборудования – котла и турбины – и их взаимным расположением.

Технические решения по сокращению длины высокотемпературных паропроводов:

Изменение конструкции котельного агрегата и его расположения относительно паровой турбины – основной способ снижения длины высокотемпературных паропроводов.

Результатом пересмотра Т-образной компоновки котла является М-образная компоновка, которая позволяет расположить выходные коллекторы пароперегревателей основного и вторичного пара значительно ниже, чем в традиционных котлах, из-за более низкого расположения наклонных газоходов.

Преим: 1. Возможность снизить высоту установки выходных коллекторов пароперегревателей с 70 м до 20 м приводит к уменьшению общей длины паропроводов в 2,5-3 раза по сравнению с П- образной компоновкой котла той же мощности. 2. Расчетный КПД котла брутто составил 93,07 %. 3.Высокая степень сепарации золы в холодную воронку. Недост: Наличие двух поворотов на 135° повышает аэродинамическое сопротивление и тепловую разверку.