Вопросы к главе 4

1. Дайте классификацию котельных установок.

2. Какие циклы входят в технологический процесс котельной установки?

3. Приведите тепловую схему котельной установки.

4. Назовите основные элементы котлоагрегата.

5. Как рассчитать тепловой баланс котлоагрегата?

6. Какие факторы влияют на коэффициент полезного действия котельной установки?

7. Для чего необходимы энергетические характеристики котлоагрегатов?

8. Как производится выбор типа и мощность котлоагрегатов?

9. Как определить эффективность работы котельной?

10. Какие факторы определяют себестоимость производства теплоты в котельной?

Глава 5. Электрические станции

5.1. Назначение и классификация

Электрическими станциями называют комплекс взаимосвязанных инженерных сооружений, оборудования и коммуникаций, предназначенный для превращения природных энергоресурсов в электроэнергию. Процесс производства электроэнергии отличается однородностью и массовостью продукции. Однородность продукции открывает путь к типизации основных видов электростанций и серийности выпуска небольших типоразмеров унифицированного оборудования: котлоагрегатов, турбин, генераторов и трансформаторов. Важной особенностью современных электростанций является установка небольшого количества (4-6) очень крупных агрегатов - энергетических блоков единичной мощностью от 200 до 1200 МВт. Концентрация энергопроизводства ведет к снижению единовременных затрат и ежегодных расходов на электростанциях. Массовость, огромные масштабы производства электроэнергии, делает особенно важным повышение эффективности использования первичных энергоресурсов. При массовом производстве даже очень небольшие изменения экономичности дают существенную экономию народно-хозяйственных затрат.

Для электростанций является неизбежным переменный режим работы, так как процесс производства электроэнергии должен непрерывно и точно следовать за процессом ее потребления. Эта особенность условий работы электростанций существенно отличает их от предприятий других отраслей промышленности.

Отмеченные особенности электрических станций определяют основные требования, которые сводятся к требованиям высокой надежности и экономичности энергопроизводства. Эти требования должны рассматриваться неразрывно, но при этом надежность энергообеспечения потребителей имеет приоритет. Прежде всего, потому, что перерыв в подаче электроэнергии ведет к прекращению работы ее потребителей, уменьшению выпуска и к массовому браку продукции, а в некоторых случаях и к аварии основного оборудования потребителей. По этим причинам среди всех мер обеспечения надежности специфическими для энергетики является обязательное требование наличия резервов мощности, дублирование основных агрегатов и коммуникаций, а также объединение электростанций в энергосистемы.

Районные энергетические системы представляют собой совокупность электростанций, повысительных и понизительных подстанций, взаимосвязанных линиями электропередачи. Дальнейшая централизация достигается объединением при помощи межсистемных линий электропередачи районных энергосистем в объединенную энергосистему, на базе которых формируется единая энергетическая система страны.

По назначению электростанции разделяются на городские, снабжающие энергией города и населенные пункты, промышленные, обеспечивающие энергией технологические нужды производства, и районные, снабжающие электроэнергией всех потребителей, расположенных на больших территориях. В настоящее время основным видом электростанций являются государственные районные электростанции (ГРЭС).

В зависимости от вида используемого природного энергоресурса различают следующие типы электростанций:

Тепловые (ТЭС), использующие химически связанную энергию органического топлива, которая высвобождается в процессе горения топлива, а полученная теплота используется для превращения в механическую работу и далее в электрическую энергию.

Атомные (АЭС), на которых в качестве источника энергии используется процесс деления ядер атомов изотопов урана-235, плутония-239, сопровождающийся выделением большого числа теплоты. Полученная теплота отводится через систему охлаждения реактора, а затем используется так же, как и на обычных тепловых электростанциях.

Гидравлические (ГЭС), использующие потенциальную энергию напора воды речных стоков или приливов и отливов.

Ветровые (ВЭС), использующие в качестве источника кинетическую энергию движения воздушного потока. Особенностями ВЭС является малая мощность агрегатов и зависимость выработки электроэнергии от наличия и скорости ветра.

Солнечные (ГелиоЭС), использующие энергию излучения солнца для прямого преобразования в электроэнергию с помощью фотоэлектрических элементов, а также для получения теплоты, которая затем превращается в электроэнергию по схеме обычных тепловых электростанций.

Геотермические электростанции, использующие теплоту земной коры в районах активного проявления вулканической деятельности с последующим преобразованием в электроэнергию по технологии тепловых электростанций.

В настоящее время основным типом электростанций является ТЭС, на долю которых приходится около 80% общей выработки электроэнергии в нашей стране. Тепловые электростанции подразделяются на конденсационные (КЭС), вырабатывающие только электроэнергию, и теплофикационные (ТЭЦ), на которых осуществляется комбинированное производство электрической и тепловой энергии в виде пара или горячей воды для теплоснабжения потребителей. Тепловые электростанции различаются и по первичному двигателю, используемому для привода электрического генератора. В настоящее время в качестве первичных двигателей на тепловых электростанциях используют: 1) двигатели внутреннего сгорания бензиновые, дизельные или газовые, мощностью от нескольких киловатт до 50 МВт, с КПД выработки электроэнергии от 30 до 50%, а при утилизации теплоты - до 85%; 2) газовые турбины, использующие смесь продуктов сгорания топлива и воздуха, мощностью от 200 кВт до 200 МВт, а КПД от 20 до 40%, а при утилизации теплоты - до 80-85%; 3) паровые турбины, рабочим телом в которых является пар под давлением до 240 бар и температурой до 560 0С, мощностью от 0,75 до 1200 МВт, с КПД до 40%, а при утилизации теплоты отработанного пара - до 80-85%. На современных ТЭС основным видом первичного двигателя являются паровые турбины.