Тип паротурбинных ТЭС на органическом топливе определяется след признаками
1.
Эл. станцией наз. энергетическая установка, служащая для преобразования прир энергии в электрическую. Наиболее распространены ТЭС, исп-е тепловую энергию при сжигании орг топлива. На ТЭС используют паровые и газотурбинные установки. КПД ТЭС с паровыми турбинами = 40%, с газовыми турбинами- 34%. На ТЭС с паротурбинными установками можно использовать любое топливо; с газотурбинными- только жидкое и газообразное. В наст время осваиваются парогазовые установки, КПД которых достигает 43%. В системе ПГУ топка парогенератора работает под давлением, а уходящий газ направляется в газовую турбину.
Тип паротурбинных ТЭС на органическом топливе определяется след признаками.
1. Видом отпускаемой энергии. Это КЭС и ТЭЦ. На КЭС установлены турбоагрегаты конденсационного типа, они производят только электроэнергию. ТЭЦ отпускает электроэнергию и тепловую энергию с паром или горячей водой. ТЭЦ находится вблизи от потребителя, а КЭС может находиться вдали от потребителя. КЭС районного назначения наз ГРЭС.
2. Видом используемых топлив- угольные, мазутные, газовые, газомазутные.
3. Начальными параметрами пара. Различают ЭС с докритическим (ниже 16МПа) и сверхкритическим (выше 22МПа) давлением. До 200МВТ- докритическое давл(13МПа); 250-300МВт- сверхкритическое(24МПа). КЭС при сверхкритическом, ТЭЦ- при докритическом.
4. Типом котельных агрегатов. С докритическим давлением исп барабанные котлы с естественной циркуляцией( типа Е); с критическим и сверхкритическим – прямоточные котлы (типа П).
5. Технологической структурой. различают ТЭС блочные и неблочные. При блочной схеме турбина питается паром только от «своего» парогенератора. КЭС с нач давл 9МПа и ТЭЦ с 13МПа и ниже исп неблочную стр-ру. Турбины питаются паром также из общей магистрали.
4.
Условное топливо. Теплота сгорания 29,35МДж/кг. Под приведенным понимают содержание данного компонента в граммах, отнесенное к одному МДж теплоты, выделяющейся при сгорании топлива. Чаще всего исп приведенные зольность, влажность, а иногда приведенное содержание серы.
Wп =10Wp/Qpн;; (1)
Ап=10Ар/Qрн;(2)
Sп =10Spл/Qрн (3).
Приведенная зола доходит до 30г/МДж, влажность до 60г/МДж, содержание серы до 3г/МДж. Исп-е приведенных характеристик упрощает некоторые расчеты.
3.
Твердое топливо.
Торф- плотная масса, образовавшаяся из перегнивших остатков болотных растений. Бурые угли- землистая или черная однородная масса, которая при длительном хранении на воздухе частично окисляется и рассыпается в порошок. Каменные угли обладают повышенной прочностью и меньшей пористостью. Антрацит отличается высокой твердостью. Св-ва топлива характеризуют составом его горючей смеси, в кот включаются элементы, составляющие органическую массу топлива, и колчеданная сера, сгорающая вместе с органической массой. Хим состав ха-ют массовым содержанием образующих ее элементов,%:
Cг+Нг+Ог+Nг+Sгл= =100% .
Сжигаемое топливо ха-ся его рабочей массой. Кроме горючей массы в ее состав входят зола А и влага W, составляющие балласт топлива:
Ср+Нр+Ор+Nр+Sp+Ap+Wp=-100%.
Содержание любого элемента Эг в горючей массе легко подсчитывается по содержанию Эр в рабочей массе:
Эг(100-Wp-Ap)=100Эз.
Влажность топлива опр-ся высушиванием навески при 105-110С. Состав топлива, высушенного при этой температуре, ха-ся его сухой массой:
Сс+Нс+Ос+Nc+Sc+Ac=100%.
Эс(100-Wp)=100Эр.
Зола включает в себя минеральные примеси, занесенные водой и ветром в период образования пластов топлива, и просто частицы породы, захватываемые при добыче.
Жидкое топливо.
Жидкое топливо получают при переработке нефти. Фракции: сжиженный газ(1%), бензиновая(15%), керосиновая(17%), дизельная(18%). Жидкий остаток с температурой начала кипения 330-350С наз мазутом. В состав мазута в основном входят углерод (Ср=84-86%) и водород (Нр=10-12%). Зольность мазута не должна превышать 0,14%, а содержание воды не более 1,5%.
Газообразное топливо. Основным компонентом прир газа является метан, иногда содержатся водород , азот, высшие углеродводороды, СО и СО2.
7.
1. Топливный тракт пылеугольных ТЭС.
Состав:
а) устр-во для приемки и разгрузки топлива;
б) склад топлива(на 30 суток);
в) устр-во для дробления топлива до размера =20мм;
г) транспортные средства, обеспечивающие до бункеров котельной- бункеров сырого топлива;
д) оборудование с-мы размола топлива и подачи угольной пыли в топки паровых котлов. совокупность оборудования, необходимого для размола топлива, сушки и подачи его в топочные устр-ва наз с-мой пылеприготовления. Различают центральную и индивидуальную с-мы. При индивидуальной пыль получают в оборуд, расположенного у котла, прямое вдувание пыли. Качество пыли ха-ся тонкостью размола.
Рис.
2. Топливный тракт газомазутных ТЭС.
Тракт подготовки мазута включает:
1) приемно - сливное устр-во (сливные эстакады с желобами);
2) основной резервуар для хранения постоянного кол-ва мазута;
3) мазутонасосная:
а) удаление примесей;
б) повышение давления;
в) подогрев в теплообменниках, подогревателях(до 80-120С).
Природный газ поступает по газопроводу. Подготовка газа заключается в его фильтрации от мех примесей и поддержание давления.
8.
Котлы делятся на паровые и водогрейные. Котел – это конструктивно объединенные в одно целое комплекс устройств для нагрева пара и поддержания давления. Котлы, предназначены для получения газа с требуемыми параметрами, наз парогенераторы. Осн элементы котла – топка, теплообменник и теплообменная пов-ть. Пов-ти теплообмена делятся на испарительные, нагревательные и пароперегревательные.
Котельный агрегат:
1) топливный тракт – комплекс оборудования для подготовки ТВ топлива к сжиганию и подачи его в котел( дробилки, бункера, питатели, углеразмольные мельницы, сепаратор, транспортеры и пылепроводы).
2) пароводяной тракт – с-ма послед включ оборудования , по кот движется пар, пит вода, пароводяная смесь( экономайзер, топочные краны, паоперегреватель).
3) газовоздушный тракт : воздушный тракт – барабан, воздухоподогреватели, горелки… Газовый – для отвода отходов в атмосферу( топка, гориз газоход, коньюктив шахта, аппараты серо- и азотоочистки, дымососы, дымовая труба, золоудалители).
Классификация паровых котлов. По виду проектного топлива делят на: для сжигания ТВ топлива, жидкого, газообразного. По виду газовоздушного тракта: с естественной тягой, с уравновешенной тягой и с надувом. По виду пароводяного: барабанные с естественной циркуляцией, барабанные с принужденной циркуляцией, прямоточные. По давлению пара: котлы низкого, среднего(4МПа), высокого(9МПа), сверхвысокого(13-14МПа), сверхкритического(24-25МПа) давления.
Схемы:
9.
Осн схемы компоновок котлов: П-образная, Т-образная, И - образная.
* Инвекторная топка.
* Башенная топка.
Наиболее распр П и Т- образные.
Х-ка осн элементов котлов.
1. Пароперегреватели делят на конвективные( в области низких температур) и радиационные( в гориз газоходе в виде настенных экранов или ширм). конвективные изготавливают в виде змеевиков из труб диаметром 28-42мм. Обычно в змеевиках схема течения смешанная.
2. Экономайзеры могут быть некипящего и кипящего видов. В паровых котлах ТЭС применяют некипящие. Кипящие применяют в паровых котлах котельных, кот работают при низком давлении. Бывают чугунные и стальные экономайзеры. Темп воды на входе в экономайзер должна быть выше темп росы дымовых газов, чтобы исключить возможность конденсации водяных паров из уходящих газов и предотвратить низкотемпературную коррозию трубок.
3. воздухоподогреватели бывают рекуперативные и регенеративные.
4. Обмуровка – с-ма огнеупорных и теплоизоляционных ограждений или конструкций, предназначенных для уменьшения тепловых потерь и обеспечения газовой плотности. Она обеспечивает аэродинамическую изоляцию котла от окр среды. Т-ра на наруж пов-ти не ниже 55С. Часть обмуровки состоит из огнеупорного кирпича, снизу – теплоизоляционные мат-лы, а также металлич скрепляемых м/у собой плит и наружная тонкая мет обшивка. Обмуровку делят на тяжелую( толщина> 500мм), облегченную( закрепляется на мет каркасе), легкую( диам до 200мм, закркпл на трубах котла.) .
21.
Паровые и газовые турбины – это тепл двигатели, в кот кинетическая энергия потока пара или газа, имеющего высокие давление и темп, преобразуется в мех эн-ю вращения ротораа. Преобр-е энергии происходит последовательно по ступеням, причем каждая ступень состоит из двух элементов :
а) неподвижные отн-но земли сопловые каналы, кот образуются кольцевыми сопловыми лопатками. Совокупность сопловых лопаток наз сопловой решеткой;
б) вращающиеся вместе с валом рабочие решетки, кот образованы рабочими лопатками, закрепленными по окр-ти дисков, связанных с валом турбины или установлены в пазах ротора барабанной конструкции. В криволинейных каналах, образованных лопатками рабочего колеса под воздействием поворота раб тела и изменения его скорости возникают усилия, кот приводят рабочее колесо вместе со всем ротором во вращение с частотой , определяемой моментом сопротивления нагрузки. Если нагрузкой является синхронный Эл генератор, то такая турбина наз энергетической, предназначена для выработки электроэнергии. Быстроходные (п=50, одна пара полюсов), тихоходные( п=25, две пары полюсов). Ротором наз вращ часть турбины, кот включает вал, диски, раб колеса и вспомог детали. Проточной частью турбины наз совокупность ступеней турбины. (ЦВД, ЦСД, ЦНД)
Если преобр-е потенц энергии раб тела в кинетич происходит в сопловых решетках, то такую ступень наз активной. Если преобр происходит в равной доле как в сопл решетках так и в раб решетках, то такую ступень наз реактивной.
Классификация паровых турбин.
По хар-ру тепловых процессов подразделяются:
а) конденсационные- отработавший пар при давлении ниже атмосферного направляется в конденсатор и выделяющаяся при конденсации теплота полностью теряется;
б) конденсационные турбины с регулируемыми отборами пара для производственных и отопительных целей при частичном пропуске пара в конденсатор;
в) турбины с противодавлением- тепло отработавшего пара , имеющего давление выше атмосферного, исп для произв и отопительных целей.
К-конденсационная; Т-конд с отопител отбором пара; П- с производственным отбором; ПТ-с двумя регулируемыми отборами; Р-с противодавлением; ПР- с произв отборм и противодавлением. ПТ-60-130/13: номинальная мощность 60МВт, начальное давление 130 атмосфер, с двумя регулируемыми отборами пара-производственным 13 атмосфер и теплофикационным.
19.
Теплообменные аппараты.
Устр-во, предназнач для передачи теплоты теплоносителю. Теплоносители бывают нагреваемые и греющие.
4 типа теплообменников:
1) смесительные: подогрев нагреваемой среды происходит при непосредственном контакте с греющим агентом(деаэраторы, просто смешивающие подогреватели, расширители).
2) рекуперативные: передача теплоты происходит через стенку( сетевые подогреватели, экономайзеры, воздухоподогреватели).
3) регенеративные
4) с промеж теплоносителем.
14.
Перенос теплоты может осуществляться 3 способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением, или радиацией. Перенос теплоты теплопроводностью происходит м/у непосредственно соприкасающимися телами или частицами тел с различной температурой. Этот перенос зависит от физических свойств тела, от его геометр размеров, а также от разности температур м/у различными частями тела.
Конвекция происходит только в газах и жидкостях. Осуществл при перемещении и перемешивании всей массы неравномерно нагретых ж-ти или газа. Конвекционный перенос теплоты зависит от ск-ти течения ж-ти или газа. Одновременный перенос теплоты конвекцией и теплопроводностью наз конвективным теплообменом, он может быть вынужденным и свободным. Если движение раб тела вызвано искусственно, то вынужденный; если движение раб тела возникает под влиянием разности плотностей отдельных частей ж-ти от нагревания, то свободный.
Процесс передачи теплоты излучением происходит в 3 стадии: превращение части внутр энергии одного из тел в энергию электромаг волн, распространение волн в пр-ве, поглощение энергии излучения другим телом.
Градиент температуры.
Град т-ры есть вектор, направленный по нормали к изотермической пов-ти в сторону возрастания температуры и численно равный частной производной от температуры по этому направлению.
Отношение кол-ва теплоты , проходящего через заданную поверзность, ко времени называют тепловым потоком. Тепловой поток обозначают Ф и выражают в ваттах. отношение теплового потока к площади пов-ти наз поверхностной плотностью теплового потока(или вектором плотности тепл потока), обозначают q
и выражают в Вт/м2.
Вектор плотности теплового потока направлен по нормали к изотермической пов-ти в сторону убывания темп.
15.
Для распр теплоты в любом теле или пространстве необходимо наличие разности температур в различных точках тела. Это условие относится и к передаче теплоты теплоты теплопроводностью, при которой градиент темп в различ точках тела не должен быть равен 0. Закон Фурье
Минус в правой части показывает , что в направлении теплового потока темп убывает и градиент темп явл величиной отрицательной.
Теплопроводность есть физич параметр в-ва, характеризующий его способность проводить теплоту.
16.
Ламинарным наз движение ж-ти, в котором ж-ть движется спокойно, без пульсаций, образуя струи, следующие очертаниям канала. При турбулентном движении происходит перемешивание всех слоев ж-ти. Характер движении ж-ти в круглой трубе определяется числом Рейнольдса.
Число Рейнольдса величина безразмерная. До 2000-ламинарное движение, при больших - турбулентное. При ламинарном движении и отсутствии ест конвекции теплота передается только теплопроводностью. При турбулентном движении перенос теплоты наряду с теплопроводностью осуществляется перпендикулярным поверхности канала перемещением частиц.
Физ св-ва ж-тей.
На теплообмен оказывают влияние следующие величины: теплопроводность, удельная теплоемкость, плотность, температуропроводность и динамическая вязкость. Чем больше вязкость тем меньше текучесть ж-ти.
Тонкий слой ж-ти вблизи пов-ти телаа, в котором происходит изменение ск-ти ж-ти от значении ск-ти невозмущенного потока вдали от стенки до нуля непосредственно на стенке , наз динамическим пограничным слоем. Толщина этого слоя возрастает вдоль по потоку. С увеличением ск-ти потока толщина динамического пограничного слоя уменьшается вследствие сдувания его потоком. С увеличением вязкости толщина слоя увеличивается.
Если температура стенки и жидкости неодинаковы, то вблизи сстенкки образуется тепловой пограничный слой, в кот происходит все изменение температуры ж-ти. Соотношение толщин теплового и динамического слоев определяется число Прандтля.
Для вязких ж-тей с низкой теплопроводностью число>1 и толщина дин слоя больше толщины теплового. Для газов число приблизительно=1 и толщины слоев приблизительно одинаковы. Для жидких металлов число меньше 1 и тепловой слой проникает в область динамического невозмещенного потока. Е сли движение внутри тепл слоя ламинарное, то теплота передается теплопроводностью. У внеш границы слоя, где темп по нормали к стенке меняется незначителььно, преобладает перенос теплоты конвекцией вдоль стенки. притурбулентном течении в тепл слое перенос теплоты обусловлен турбулентным перемешиванием ж-ти. Интенсивность теплообмена м/у ж-тью и стенкой зависит от температуры.
17.
Теория подобия позволяет делать из диф ур-ий и из условий однозначности существенные выводы , не прибегая к интегрированию, т.е. дает базу для оптимальной постановки опытов и наиболее одекватной обработке эксперим данных. Группа явлений – сов-ть процессов, кот описываются одинак по форме и содержанию диф уравнениями и условиями однозначности. Критериальное Ур-е будет справедливо для всех процессов группы. Явления, кот входят в группу, наз подобными.
Для явлений заданной группы выделяют безразмерные комплексы величин,кот у подобных явлений будут иметь численно одинаковые значения. При исследовании теплоотдачи используют 5 чисел подобия:
1) число Нуссельта;
2) число Рейнольдса;
3) число Прандля;
4) число Грасгофа;(ха-ет отношение подъемной силы к силам вязкости)
5) число Эйлера.
Теоремы подобия:
1. теорема Ньютона: у подобных явлений все одноименные числа подобия равны м/у собой.
2. теорема Бекингема: если физ явления или процесс описываются с-мой диф Ур-ий, то ее решение можно представить как ф-ю чисел подобия, составленных из величин, входящих в эту с-му ур-ий.
3. теорема Кирпичева-гухмана: подобны те явления, у кот условия однозначности подобны и определяющие числа подобия равны.
20.
1. Конструктивный расчет:
исх параметры:
а) нач и конеч т-ры обоих теплоносителей;
б) схема движения;
в) уд теплоемкости теплоносителей;
г) расход одного из теплоносителей.
Задача расчета:
а) определить пов-ть теплообмена F;
б) опр-ть осн конструктивные размеры, а именно: проходное сечение, кол-во трубок и их диаметр, длина аппарата.
Порядок проведения расчета:
1) задавшись КПД аппарата определяют изур-я теплового баланса тепл мощность, кот нада передать теплоносителю;
2)
3) пользуясь справочником задают ск-ти течения теплоносителей и диаметры трубок, после чего рассчитывают проходное сечение для каждого теплоносителя;
4) рассчитывают по соотв критериальным Ур-ям( справочник) коэф-ты теплоотдачи греющий и нагреваемый. определяют коэффициент теплопередачи k;
5) определяют значение среднелогарифмического напора ;
6) находим F;
7) зная площадь, а также диаметры и кол-во трубок определяют длину аппарата.
Системы парораспределения и регулирования пар. Турбин. Дроссельное, сопловое и обводное парораспределение. Работа на скользящем начальном давлении.
Изменение расхода пара, проходящего ч/з турбину в зав-ти от её нагрузки (мощности), осуществляется системами парораспределения и регулирования… Система парораспределения состоит из клапанов и связанных с ними трубопроводов… Обычно различают 3 метода парораспределения: др, обводное (байпасное) и сопловое. При дроссельном парораспределении…АЭС, а. реакторы, особенности паротурбинного цикла АЭС.
В с-ме любой АЭС различают теплоноситель и рабочее тело. Назначение теплоносителя – отвод теплоты из реактора. Рабочее тело предназначено для… Если контуры теплоносителя и раб тела разделены, то такую АЭС наз… В состав реакторной установки АЭС в зав-ти от её типа входят различные агрегаты. Однако важнейшим и основным элементом…Классификация ядерных реакторов
Ядерные реакторы делятся на несколько групп:
· в зависимости от средней энергии спектра нейтронов - на быстрые, промежуточные и тепловые;
· по конструктивным особенностям активной зоны - на корпусные и канальные;
· по типу теплоносителя - водяные, тяжеловодные, натриевые;
· по типу замедлителя - на водяные, графитовые, тяжеловодные и др.
Для энергетических целей, для производства электроэнергии применяются:
· водоводяные реакторы с некипящей или кипящей водой под давлением,
· уран-графитовые реакторы с кипящей водой или охлаждаемые углекислым газом,
· тяжеловодные канальные реакторы и др .
В будущем будут широко применяться реакторы на быстрых нейтронах, охлаждаемые жидкими металлами (натрий и др.); в которых принципиально реализуем режим воспроизводства топлива, т.е. создания количества делящихся изотопов плутония Pu-239 превышающего колич ество расходуемых излотопов урана U-235. Параметр, характеризующий воспроизводство топлива называется плутониевым коэффициентом. Он показывает, сколько актов атомов Pu-239 создается при реакциях захвата нейтронов в U-238 на одмин атом U-235, захва тившег о нейтрон и претерпевшего деление или радиационное превращение в U-235.
Усл осуществления основных типов термояд реакций. Основные типы термояд энергетических установок.
Для организации основного процесса, протекающего в реакторе, - процесса деления ядер топлива необходимо обеспечить определённые условия. Прежде… Вероятность протекания реакции зависит от ряда факторов и прежде всего от… На ядрах указанных материалов эффективно протекает реакция упругого рассеяния нейтронов, в рез-те которой и происходит…Основные понятия гидростатики и гидродинамики. Ур-е Бернулли. Гидравлические сопротивления. Гидравлический уклон.
Гидростатикой наз. раздел гидравлики, в котором изучаются законы равновесия неподвижных жидкостей и рассматриваются практические приложения этих законов. В каждой точке некоторого объема жидкости, находящейся в равновесии, будет наблюдаться определенное давление, называемое гидростатическим. Оно обл. двумя св-вами: давление направлено по внутренней нормали к площадке, на которую действует, и давление не зависит от ориентировки в пространстве этой площадки.
Полное гидростатическое давление р, Па опр по основному Ур-ю гидростатики:
, где p0 – внешнее давление, действующее на свободную поверхность жидкости, Па; 
- плотность жидкости, кг/м3; h – глубина погружения, м; g – ускорение свободного падения, м/с2. Произведение 
есть избыточное (по отн к р0) или давление столба жидкости. В случае, если внешнее давление равно атмосферному, то избыточное давление наз. также манометрическим.
Гидродинамикой наз раздел гидравлики, изучающий законы движения жидкости. Состояние жидкости, находящейся в движении, опр не т-ко давлением, но и скоростями отдельных частиц. Картина скоростей в каждый данный момент времени в пространстве, заполненном движущейся жидкостью, наз полем скоростей, а картина давлений – полем давлений. (под давлением понимается гидродинамическое). Площадью живого сечения (живым сечением) наз площадь сечения потока 
, расположенная перпендикулярно продольным стенкам русла, т.е. общему направлению движения жидкости. Длина части периметра, по которой поток соприкасается с ограничивающими его стенками, наз смоченным периметром и обозначается 
. Отношение живого сечения к смоченному периметру наз гидравлическим радиусом 
. Расход потока Q- кол-во жидкости, протекающее ч/з поперечное сечение потока в единицу времени. Различают движение установившееся и неустановившееся. Установившееся движение м.б. равномерным и неравномерным.
Это ур-е наз. уравнением неразрывности потока и явл первым основным ур-ем гидродинамики. Из ур-я следует, 
Вторым основным уранением гидродинамики явл Ур-е, устанавливающее зависимость м/у скоростью и давлением в различных сечениях потока жидкости. Это Ур-е можно получить из основного Ур-я гидростатики, определяющего гидростатический напор Hc относительно уровней 1-2 над плоскостью сравнения. 
. При движении жидкости часть потенциальной энергии для любого i-го уровня 
превращается в кинетическую mv^2/2, но при этом сумма обоих видов энергии (потенциальной и кинетической) согласно закону сохранения энергии остаётся неизменной. Тогда можно записать так:
- Ур-е Бернулли.
z1, z2 – высоты расположения над плоскостью сравнения тех точек, которым соответствуют давления p1,p2. Они выражают удельную энергию положения жидкости. P1/(ро)g и p2/(ро)g – пьезометрические высоты или соответственно энергии давления. V12/2g и V22/2g – удельные кинетические энергии жидкости в рассматриваемых сечениях. Нд-гидродинамический напор. Гидравлический уклон х-зует относительное изм полного напора на единицу длины потока.
Iгидр=(Н1-Н2)/l.
Местные сопротивления обусловлены различного рода препятствиями, устанавливаемыми в потоке (затвор, решетка). Они приводят к изменению величины или направления скорости течения жидкости.
Сопр. По длине потока проявляются по всей длине потока и обусловлены силами трения частиц жидкости друг с другом и о стенки водовода, они пропорциональны длине потока и обозн hд.