3.2.3. Электростанции с магнитогидродинамическими генераторами

Рассмотрим электростанции с магнитогидродинамическими (МГД) генераторами, в которых электроэнергия вырабатывается в неподвижном сильном магнитном поле благодаря пересечению его силовых линий с быстро перемещающейся струей ионизированного газа или жидкости. Сильное неподвижное магнитное поле создается электромагнитами, обмотки которых работают при температуре жидкого гелия, т. е. в условиях сверхпроводимости. На рис. 3.5 представлена принципиальная схема одного из возможных вариантов газового МГД-генератора. B камере сгорания создается газ сверхвысокой температуры, а в газовом канале с электромагнитами МГД генератора вырабатывается постоянный ток, который инверторным агрегатом преобразуется в переменный.

Рис. 3.5. Принципиальная схема МГД – генератора: 1 – камера сгорания; 2 – газовый канал с электромагнитами МГД генератора; 3 – первая газовая турбина: 4 – вторая газовая турбина; 5 – генератор газовых тур­бин; 6 – инверторный преобразователь; 7 – трансформатор; 8 – генератор па­ровых турбин; 9, 10 и 11 – паровые тур­бины; 12 – конденсатор пара; 13 – па­роперегреватель; 14 – парогазовый теп­лообменник

Поток горячего газа при этой схеме (рис. 3.5) далее полностью используют для работы газовых и паровых турбогенераторов. Несколько остывший газ при температуре 1400 °С из канала МГД-генератора поступает в первую газовую турбину и далее в парогазовый теплообменник, где осуществляется двукратный перегрев пара до температуры 750 °С. Затем из теплообменника газ, с относительно еще высокой температурой, поступает во вторую газовую турбину, а после отработки в ней – в пароперегреватель. Эта турбина совместно с первой вращает генератор переменного тока.

В пароперегревателе газ отдает свое тепло конденсату, поступившему в него из конденсатора после отработки в третьей паровой турбине. Конденсат, превратившись в пароперегревателе опять в перегретый пар, является источником для питания первой паровой турбины; так повторяется замкнутый цикл движения пара в паровых турбинах. Все три паровые турбины, находящиеся на одном валу, вращают второй генератор, который, как и первый, присоединен к шинам распределительного устройства переменного тока подстанции. В соответствии со схемой (рис. 3.5) на шипы подстанции поступает электроэнергия от МГД-генератора через инверторный преобразователь и от двух турбогенераторов – газового и парового. На электростанциях с МГД-генератора в перспективе может быть использовано не только органическое топливо, но и ядерное горючее. Однако, несмотря на простоту схемы работы МГД-генератора, предстоит еще решить ряд сложных научно-техни­чес­ких проблем, с тем, чтобы добиться высокой экономической эффективности производства электроэнергии.

3.2.4. Геотермальные электростанции

Геотермальные электростанции основаны на принципе использования тепла земли, полученного с больших ее глубин. Буровыми скважинами вода, нагретая в недрах земли выше точки кипения, выводится на поверхность и используется для работы паровых турбин невысокого давления и горячего водоснабжения населения и промышленных предприятий. На Южной Камчатке построена геотермальная электростанция, получающая пароводяную смесь с глубины примерно 400 м. Ее энергетический коэффициент полезного действия выше, чем у тепловых электростанций, использующих органическое топливо. Конструктивно геотермическая станция значительно проще тепловой, так как не требует расхода органического топлива и не имеет громоздкого котельного оборудования с топливоподачей и другими сложными устройствами. На электростанции сепарационными устройствами обеспечивается разделение полученной из скважины паросмеси на пар и горячую воду, передача пара в турбину при давлении порядка 2 кгс/см², а горячей воды при температуре 120 °С – в теплофикационную сеть.

Представляют определенный интерес эксперименты, проводимые на опытных установках с топливными элементами. Топливный элемент – это устройство, способное на реакции газов водорода и кислорода получать электрическую энергию постоянного тока. Энергоблоки с агрегатами на топливных элементах имеют небольшие габариты, не нуждаются в специальном охлаж­дении, не выделяют вредных газов при работе и имеют высокий коэффициент полезного действия (60–70 %). Однако из-за сложности решении ряда технических проблем пока не удалось создать энергоблоки с топливными элементами большой мощности.