Принципиальная схема тэц

Схема повышает эффективность использования химической энергии топлива при производстве электроэнергии за счет более использования тепловой энергии пара.

Органическое топливо сжигается в топочной части котла (1). Образовавшийся водяной пар перегревается в пароперегревателе (12) до t=520-540°С и направляется в паровую турбину (3), в которой пар преобразуется в механическую энергию вращения турбины, а затем в электрогенераторе (13) в электрическую. Паровая турбина (3) многоступенчатая. Водяной пар из пароперегревателя не весь поступает в турбину, часть его поступает в редукционно-охладительную установку (2), где понижается его давление и температура до заданного уровня и направляется потребителю тепловой энергии (4). Введенный в паровую турбину пар частично отбирается на регенеративный подогрев (11) и направляется потребителю (4). Отработанный водяной пар направляется в конденсатор (10), с помощью насоса (9) поступает в регенеративный подогреватель (6), куда направляется также конденсат отработанного пара от потребителя (4).

Таким образом на выработку электроэнергии направляется часть пара (20 – 40%), а на теплоснабжение 60 – 80% соответственно. Эффективность использования химической энергии топлива 70 – 80%, КПД ТЭЦ – 35 – 40%.

Принципиальная схема аст

Производство тепловой энергии из ядерного горючего для систем централизованного теплоснабжения возможно тремя способами:

• Нерегулируемым отбором пара от конденсационных паровых турбин АС;

• Получением тепловой энергии совместно с электрической на АТЭЦ;

• Получение тепловой энергии на АСТ.

Первый способ позволяет повысить экономичность использования ядерного топлива, так как не меняет технологическую схему производства электрической энергии а АС. АС мощностью 400 МВт (электрическая мощность) с реактором ВВЭР -1000 дает тепловую нагрузку 1340 – 1650 ГДж. С реактором РБМК – 1000 до 2520 ГДж, при снижении электрической мощности турбогенератора всего на 2 – 4%.

Принципиальная схема атэц

Более эффективно используется ядерное горючее на АТЭЦ. Схема АТЭЦ аналогична схеме ТЭЦ на органическом топливе. Она имеет три контура:

• 1 контур. Из атомного реактора (1) теплоноситель направляется в парогенератор (2), где охлаждается, а затем возвращается в реактор. (теплоноситель – жидкий металл К, Na).

• 2 контур. Рабочее тело – вода вводится в парогенератор(2), где испаряется и далее в виде пара направляется в турбогенератор (3). Для получения электрической энергии отработанный пар из турбогенератора (3) направляется в конденсатор (4) и далее вода насосом (8) возвращается в парогенератор (2). Часть пара отбирается из турбины парогенератора (3) и направляется в сетевой теплообменник (5), откуда после охлаждения и конденсации насосами (8) возвращается.

• 3 контур. Вода нагревается в сетевом теплообменнике (5) и подается потребителю теплоты (6), откуда насосом (8) возвращается в теплообменник (5).

Возможна схема, в которой теплофикационный контур включен в контр реактора через второй парогенератор (7). Эта схема также трехконтурная.

Пар образуется в парогенераторе (7) и направляется в сетевой теплообменник (5), где теплота передается воде третьего контура, подающей тепловую энергию потребителю (6).

Применение АТЭЦ целесообразно при больших единичных мощностях (более 1500 МВт). При меньших мощностях более рационально одноцелевое преобразование ядерной энергии в тепловую на АСТ.

5. Горение органического топлива (принцип Ле-Шателье, схема развития цепной реакции H2+O2).

Горением называется быстрый процесс экзотермического окисления горючего вещества, сопровождающееся выделением значительного количества тепловой энергии.

Основой процесса горения является химическая реакция между окисляемым горючим веществом и окислителем – кислород или активные его соединения. В результате реакции образуются окислы.

Горючее вещество:

- органическое топливо;

- металлы;

- углеводородные соединения.

Окислители:

- кислород;

- воздух (N₂ – 79%, О₂ – 21%);

- перекись водорода Н₂О₂;

- азотная кислота HNO₃.

Процесс горения происходит на молекулярном уровне. Отличием горения от родственного ему процесса окисления является:

1. высокая температура

2. быстротечность во времени

3. неизотермичность и переменность концентраций компонентов по мере их взаимодействия.

4. изменение структуры и формы реагирования во времени.

Таким образом, горение – это процесс, протекающий всегда при непрерывном подводе горючего и окислителя в зоне горения и отводе газообразных продуктов из нее.

В основе процесса горения лежат химические реакции горючего с окислителем:

Первичные экзотермические химические реакции полного горения:

С+О₂↔СО₂+408,8 кДж/кмоль

2Н₂+О₂↔2Н₂О+241,6 кДж/кмоль

СН₄+2О₂↔СО₂+2Н₂О+830,4 кДж/кмоль

Первичные эндотермические реакции полного горения:

С+2Н₂О↔СО₂+2Н₂-75,2 кДж/кмоль

Первичные экзотермические химические реакции неполного горения:

2С+О₂↔2СО+246,4 кДж/кмоль

СН₄+0,5О₂↔СО+2Н₂+36,4 кДж/кмоль

Первичные эндотермические реакции неполного горения:

С+Н₂О↔СО+Н₂-118,8 кДж/кмоль

Вторичные реакции полного и неполного горения:

СО+0,5О₂↔СО₂+285,6 кДж/кмоль

С+Н₂О↔СО₂+Н₂+43,5 кДж/кмоль

СО₂+С↔2СО-162,4 кДж/кмоль

Эти реакции обратимы и подчинены принципу Ле-Шателье:

Если на систему, находящуюся в химическом равновесии воздействовать извне, то в ней возникнут самопроизвольные процессы, стремящиеся ослабить это воздействие.

Температура, при которой топливо начинает гореть называется температурой воспламенения топлива.

Торф - 250°С;

Дрова – 300°С;

Каменный уголь – 350°С;

Бурый уголь – 400°С;

Антрацит – 500°С;

Жидкое топливо – 500-600°С;

Газ - 600°С.

Процессы горения в топке котельного агрегата бывают гомогенные и гетерогенные.

Гомогенный – процесс горения, происходящий в однородной по агрегатному состоянию среде (природный газ + воздух, пары жидкого топлива + воздух ).

Гетерогенное – горение, при котором горюче вещество и окислитель находятся в различных агрегатных состояниях (горение твердого топлива).

1. Область диффузии окислителя и продуктов горения

2. Поверхность реагирования раздела фаз

3. Твердое горючее

4. Жидкость

5. Пары топлива

6. Зона горения.

От величины поверхности горения зависит скорость горения, а величина поверхности горения зависит от степени распыления жидкого топлива (диспергирования). То есть, чем меньше распыление, тем больше скорость и полнота сгорания.

Реакция горения является цепной реакцией, которую впервые открыл Семенов Н.Н.

Отличительной особенностью реакций горения является то, что цепной механизм их протекания характеризуется тем, что реакция протекает не непосредственно между молекулами исходных веществ, а через промежуточные стадии, что позволяет обойти большой энергетический барьер, который необходимо преодолеть для осуществления прямой реакции между исходными компонентами

В цепных реакциях различают:

- зарождение цепей – образование активного продукта;

- разветвление цепей – увеличение концентрации активного продукта в результате реакции с исходным веществом;

- обрыв цепи – процесс, при котором молекулы активного продукта уничтожаются.

Реакция, при которой концентрация активно промышленного продукта остается постоянной и равной равновесному значению называется неразветвленной цепной реакцией.

Если в процессе реакции происходит увеличение активного промышленного продукта, то суммарная скорость реакции непрерывно возрастает. такая реакция называется разветвленной цепной реакцией. Разветвленной цепной реакцией является окисление водорода: