- •100400 ”Электроснабжение” Омск 2002
- •1. Первый принцип термодинамики
- •2. Тепловые конденсационные электрические станции
- •2.2. Схема преобразования теплоты в электрическую энергию на тепловой станции.
- •3. Газотурбинные установки
- •4. Парогазовые установки
- •5. Гидравлические электрические станции
- •6. Приливные электрические станции
- •7. Атомные электрические станции
- •8. Перспективы атомных электростанций
- •9. Магнитогидродинамическое преобразование энергии
- •10. Термоэлектрические генераторы
- •11. Радиоизотопные источники энергии
- •12. Термоэмиссионные генераторы
- •13. Электрохимические генераторы
- •14. Геотермальные электростанции
- •15. Использование водной энергии земли
- •16. Гидроэнергетика и водное хозяйство
- •17. Нетрадиционные источники получения электрической энергии и способы ее передачи
2. Тепловые конденсационные электрические станции
Тепловые конденсационные электрические станции преобразовывают энергию органического топлива вначале в механическую, а затем в электрическую. Механическую энергию упорядоченного вращения вала получают с помощью тепловых двигателей, преобразующих энергию неупорядоченного движения молекул пара или газа.
Все тепловые двигатели подразделяются:
по виду используемого рабочего тела— пар или газ;
по способу преобразования тепловой энергии в механическую—поршневой или роторный (табл. 2.1). В поршневом способе для преобразования используется потенциальная энергия рабочего тела,
Таблица 2.1.
-
Способ работы
Рабочее тело
пар
газ
Поршневой
Паровая машина
Двигатель внутреннего сгорания
Роторный
Паровая турбина
Газовая турбина
получаемая при его нагревании. В роторном способе используется кинетическая энергия движущихся с большой скоростью частиц рабочего тела.
Паровая машина была единственным двигателем, используемым в промышленности и на транспорте в XVIII и XIX вв. В настоящее время она практически не встречается, а широко применявшиеся в прошлом паровозы и пароходы почти полностью сняты с производства.
В настоящее время наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания, используемые на автомобильном транспорте.
В стационарной энергетике двигатели внутреннего сгорания находят ограниченное применение.
На современных мощных ТЭС устанавливают паровые турбины. Первая паровая турбина, предназначенная для вращения электрического трехфазного генератора, была установлена на Эльберфельдской
5
электростанции в 1899 г. С тех пор началось развитие мощных паротурбинных электростанций.
В качестве тепловых двигателей на электрических станциях используют также газовые турбины.
Для повышения эффективности работы тепловых двигателей стремятся максимально увеличить температуру рабочего тела и его давление до значений, приемлемых по условиям механической прочности конструкционных материалов.
В современных паровых установках, составляющих основу энергетики, используют пар при температуре около 600°С и давлении 30 МПа. Для охлаждения рабочего тела (пара) обычно применяют холодную воду, которая понижает его температуру до 30— 40°С. При этом давление пара резко падает.
На рис. 2.1. схематически показаны стадии преобразования первичной энергии органического топлива в электрическую.
Рис. 2.1. Схема преобразования энергии на тепловых станциях.
Основные процессы теплового цикла паровых установок, как было показано ранее, происходят в следующих элементах: в парогенераторах— подвод теплоты, в турбинах—расширение пара, в конденсаторах—отвод теплоты, в турбинах—расширение пара, в конденсаторах—охлаждение. С помощью насосов высокого давления производится сжатие, при котором конденсат нагнетается в парогенератор.
Схема тепловой станции, приведенная на рис. 2.2, более подробно показана на рис. 2.3. Работа станции происходит следующим образом. Из бункера 1 (рис. 2.3) уголь поступает в дробильную установку 2, где он превращается в пыль. Угольная пыль вместе с воздухом из воздуходувки 3' подается в топку 3. Теплота, получаемая при сжигании угля, используется для преобразования воды в пар в трубах 4. Вода по змеевику 5 накачивается насосом 14 в барабан котла 5'. Пар, нагретый потоком горячих газов, уходящих в трубу 6, при высокой температуре и высоком давлении поступает сначала в первую ступень турбины 7, а затем во вторую ступень 8. В турбине энергия пара преобразуется в механическую энергию вращения
6
ротора генератора 9, вырабатывающего электрическую энергию. Отработанный в турбине пар поступает в конденсатор 13, превращается в воду, которая насосом 14 подается в котел, и затем цикл превращения воды повторяется. Охлаждение пара в конденсаторе производится с помощью воды, забираемой из водоема (пруда или реки) 11, накачиваемой насосом 12 и вновь выбрасываемой в водоем. Продукты сгорания угля проходят через очистительные сооружения (не показанные на рис. 2.3), где выделяются зола, твердые частички несгоревшего угля и прочие примеси, а оставшиеся газы через трубу 6 выбрасываются в атмосферу. Электрическая энергия, получаемая от статора генератора, отдается в электрическую систему через выводы 10.