- •1. Назначение промышленных печей. Общая схема устройства печи. Классификация промышленных печей.
- •2. Актуальность энергосбережения в России и мире.
- •1. Принципиальные схемы промышленных печей.
- •2. Общие понятия энергосбережения. Государственная политика в области повышения эффективности использования энергии.
- •Энерготехнологическое комбинирование.
- •2. Энергетическая безопасность.
- •1. Варианты использования топлива в промышленных печах.
- •2. Активные и пассивные методы экономии энергии. Интенсивное энергосбережение. Прямое и косвенное энергосбережение.
- •1. Особенности сжигания газообразного топлива в печах.
- •2. Первичные и вторичные энергоресурсы. Традиционная и нетрадиционная энергетика.
- •1. Классификация и устройство газовых горелок.
- •2. Невозобновляемые и возобновляемые источники энергии.
- •1. Особенности сжигания мазута в печах.
- •2. Производство теплоты традиционными методами. Энергосбережение при производстве тепловой энергии.
- •1. Особенности сжигания кускового твердого топлива в печах.
- •2. Котельные установки. Энергосбережение в промышленных котельных.
- •1. Особенности пылеугольного отопления печей.
- •1. Расчет полного горения топлива.
- •2. Производство электрической энергии. Энергосбережение при производстве электрической энергии.
- •1. Расчет неполного горения топлива.
- •2. Автономное энергоснабжение.
- •1. Расчет двухступенчатого горения топлива.
- •2. Потребление энергии и эффективность энергоустановок.
- •1. Режимы теплообмена в нагревательных и плавильных печах.
- •2. Энергосбережение при производстве энергии на основе возобновляемых источников.
- •1. Рециркуляция газов как средство регулирования температуры и повышения тепловой эффективности печей.
- •2. Потенциал возобновляемых источников энергии.
- •1. Геометрический напор газов. Движение газов в каналах.
- •2. Биомасса.
- •1. Расчет тяго-дутьевой установки.
- •1. Типичные тепловые балансы печей.
- •2. Ветроэнергетика.
- •1. Удельные расходы топлива и способы их уменьшения.
- •2. Комбинированные системы тепло- и энергоснабжения.
- •1. Материальные балансы печей.
- •2. Энергосбережение при распределении энергии.
- •1. Способы нагрева компонентов горения (воздуха и газообразного топлива).
- •1. Экономия топлива от применения горячего воздуха.
- •2. Транспортировка первичных энергоресурсов. Энергосбережение при транспортировке первичных энергоресурсов.
- •1. Автономный высокотемпературный нагрев воздуха. Эффективность автономного нагрева воздуха.
- •Транспортировка теплоты. Энергосбережение при транспортировке и распределении тепловой энергии.
- •1. Регенераторы и рекуператоры для нагрева воздуха и газа.
- •2. Системы теплоснабжения.
- •1. Котлы-утилизаторы.
- •2. Транспортировка электрической энергии.
- •Энергосбережение при электроснабжении промышленных предприятий, объектов аграрно-промышленного комплекса, жилищно-коммунального хозяйства.
- •2. Экологические аспекты энергосбережения. Парниковый эффект. Взаимосвязь экологии и энергосбережения.
- •2. Невозобновляемые источники энергии и окружающая среда.
- •Основные вещества, выбрасываемые в атмосферу энергетическими объектами
- •1. Рециркуляция газов как средство регулирования температуры и повышения тепловой эффективности печей.
- •2. Возобновляемые источники энергии и окружающая среда.
- •1. Назначение промышленных печей. Общая схема устройства печи. Классификация промышленных печей.
- •2. Задачи и методы энергетического обследования промышленного предприятия.
- •1. Энергетическая безопасность.
- •Энергетический баланс предприятия.
- •1. Активные и пассивные методы экономии энергии. Интенсивное энергосбережение. Прямое и косвенное энергосбережение.
- •Эффективное использование электроэнергии.
- •1. Производство теплоты традиционными методами. Энергосбережение при производстве тепловой энергии.
- •2. Энергосбережение в зданиях и сооружениях.
- •1. Котельные установки. Энергосбережение в промышленных котельных.
- •2. Учет и регулирование потребления энергии.
Энергосбережение при электроснабжении промышленных предприятий, объектов аграрно-промышленного комплекса, жилищно-коммунального хозяйства.
Электрическая энергия является наиболее удобным видом энергии как для транспортировки, так и для конечного потребления. В традиционной энергетике для производства электроэнергии используют теплоту, которая вначале преобразуется в механическую работу, а затем в электрическую энергию. Преобразование теплоты в механическую работу осуществляется с помощью тепловых машин: паросиловых установок, ДВС и ГТУ. Эффективность тепловых машин определяет их КПД. Максимальный термический КПД достигается в идеальной тепловой машине, работающей без трения:
(2.8)
где Тг - температура источника теплоты, К; Тх - температура приемника теплоты (холодильника), К.
Эффективность реальных тепловых машин определяется также значением КПД, который зависит как от совершенства термодинамического цикла, так и от качества изготовления машины. Термический КПД цикла увеличивается с ростом разности температур Тг - Тх. Здесь ограничением обычно является температура источника, которая определяется свойствами конструкционных материалов. Например, в паровых турбинах на сегодняшний день максимальная температура пара составляет 560 С. Качество изготовления тепловой машины влияет на КПД из-за потерь при прохождении рабочего вещества по ее тракту, когда имеются дополнительные потери энергии на преодоление сопротивления трения и местных сопротивлений. Кроме того, на эффективность использования энергии первичного источника теплоты в тепловых машинах влияет также трение в перемещающихся сопряженных деталях машин. Для снижения этой отрицательной составляющей применяются смазка и специальные устройства - подшипники.
В состав технологических схем ТЭС и ТЭЦ (рис. 2.6) входит паросиловая установка с турбиной.
По принципу работы турбины делятся на активные и реактивные.
В активных турбинах кинетическая энергия потока пара преобразуется в механическую работу.
В реактивных турбинах теплота преобразуется в работу за счет расширения пара.
В соответствии со вторым законом термодинамики в механическую работу может быть преобразовано до 45 -46 % теплоты, так как часть ее необходимо отдавать холодильнику, которым служит окружающая среда. Поэтому при производстве на ТЭС только электроэнергии КПД использования первичного топлива не превышает 45 %. Оставшаяся часть энергии не используется, отводится от конденсатора и передается окружающей среде с помощью системы охлаждения водой (47%), дымовыми газами (5,5 %), через ограждающие стенки котлов и трубопроводы (2,5%). Такая схема позволяет достичь максимума выработки электроэнергии за счет приближения температуры рабочего вещества в холодильнике (конденсаторе) к температуре окружающей среды.
Рис. 2.6. Принципиальные схемы ТЭС (а) и ТЭЦ с противодавленческой турбиной(б)
Если повысить температуру рабочего вещества в охладителе выше 100 °С, то охлаждающая вода будет иметь температуру, которая позволит использовать отработанную теплоту в тепловой машине для нужд теплоснабжения. При этом КПД использования энергии первичного топлива может достигать 92 % в ТЭЦ с противодавленчес-кими турбинами (рис. 2.6, б). Из них 36 % приходится на электроэнергию, а 56 % - на теплоту. Причем это соотношение остается постоянным, что не всегда является оптимальным, так как потребности в электричестве и теплоте изменяются в течение суток, недель и сезонов.
Недостаток ТЭЦ с противодавленческими турбинами может быть преодолен на экстракционных ТЭЦ с турбинами, оснащенными устройствами отбора пара. На экстракционных ТЭЦ отпуск теплоты потребителям может изменяться в широких пределах - от его прекращения до максимального значения, соответствующего ТЭЦ с противодав-ленческой турбиной. Таким образом, экстракционная ТЭЦ занимает промежуточное положение между ТЭС и ТЭЦ с противодавленческой турбиной, что позволяет гибко удовлетворять нужды потребителей в соответствии с графиками тепловой и электрической нагрузок и в то же время добиваться энергосберегающего эффекта за счет более эффективного использования энергии первичного топлива.
Схема получения теплоты и электроэнергии на атомных электрических станциях (АЭС) и теплоэлектроцентралях (АТЭЦ) отличается лишь способом генерирования теплоты, которая высвобождается в ядерном реакторе, а затем передается рабочему веществу паротурбинной установки. В зависимости от теплоносителя, используемого в реакторе, конструкции ядерных энергоустановок могут быть одно-, двух- или трехконтурными.
Одноконтурные схемы ядерных энергоустановок применяются в АЭС с газовыми и водяными реакторами, двухкон-турные - в АЭС с водо-водяными реакторами, а трех-контурные - в АЭС с жидкометаллическим теплоносителем. Пример одно- и двухконтурной схемы АЭС дан на рис. 2.7. Дополнительные контуры ядерных энергетических установок требуются для предотвращения выноса радионуклидов в последний контур с теплосиловым оборудованием. Они обеспечивают безопасную работу АЭС.
Рис. 2.7. Принципиальная схема одноконтурной (а) и двухконтурной (б) АЭС: 1 - реактор; 2 - турбогенератор; 3 - конденсатор; 4 - циркуляционный насос; 5- парогенератор
Рис. 2.8. Схема работы ПГУ
В настоящее время на ТЭС и ТЭЦ наряду с паротурбинными установками (ПТУ) получают распространение парогазовые установки (ПГУ), работающие по комбинированной схеме (рис. 2.8). В первой ступени ПГУ с газовой турбиной в качестве первичного источника энергии и рабочего тела используется природный газ, а вторичным рабочим телом являются продукты сгорания. Во второй ступени схемы на ТЭЦ увеличивается средняя температура подвода и уменьшается средняя источником энергии служат выхлопные газы турбины, а рабочим телом -пар генерирует мый в парогенераторе с их помощью. За счет реализации такой схемы на ТЭЦ увеличивается средняя температура подвода и уменьшается средняя температура отвода теплоты, что приводит к росту производимой полезной работы L = L1 +L2и доли выработки электроэнергии с 36-45 до 38-55 %. Парогазовая установка, работающая по аналогичной схеме, построена и эксплуатируется на Оршанской ТЭЦ.
Билет 28.1. Расчет двухступенчатого горения топлива.