Вопрос № 50 Назначение и роль парогенерирующих аппаратов в схемах тэс и аэс

ТЭС. Основными тепловыми агрегатами паротурбинной ТЭС является паровая турбина и паровой котел.

Паровой котел представляет собой системы поверхностей нагрева для производства пара из непрерывно поступающей в него воды путем использования теплоты, выделяющейся при сжигании топлива, которое подается в топку вместе с необходимым для горения воздухом.

При сжигании топлива образуются продукты сгорания – теплоноситель, который в поверхностях нагрева отдает теплоту воде и пару, называемый рабочим телом. После поверхностей нагрева продукты сгорания при относительно низкой температуре удаляются из котла через дымовую трубу. В результате горения твердого топлива остаются зола и шлак, кот. также удаляются из агрегата. Полученный в котле пар поступает в турбину, где его тепловая энергия превращается в механическую передаваемую валу турбины, а он связан с эл. генератором, в кот. мех. энергия преобразуется в э/э.

На современных КЭС 200 МВт и выше применяют пром. перегрев пара (одноступенчатый, для более мощных двухступенчатый), что увеличивает к.п.д. ТУ и уменьшает удельный расход пара на выработку эл. энергии, а также влажность пара на ступенях низкого давления турбины и уменьшает эрозионный износ лопаток. На КЭС котел питается конденсатом производимого им пара (за минусом утечек 0,5–1 % КЭС, для ТЭЦ – 30–50 %). Нужно ВПУ для подготовки доб. воды.

Работу котла обеспечивают: тл. приготовительные устройства, ПН, ДВ, ДС и др.

АЭС: устройство, в котором осуществляется регулирующая цепная реакция деления ядер тяжелых элементов, называется ядерным реактором. В качестве ядерного топлива используют как природные изотопы ²³⁵U, так и искусственные ²³³U и ²³⁹Pu и др. Ядерная энергия, освободившаяся в результате цепной реакции деления, превращается в теплоту, которое теплоносителем отводится из реактора. В зависимости от схемы АЭС бывают: одно-, двух- и трехконтурные.

В одноконтурной пар образуется непосредственно а реакторе, т.е. реактор одновременно явл. и парогенератором.

В 2–х и 3–х контурных схемах используется парогенератор.

Вопрос № 51

Технологические схемы ТЭС (КЭС, ТЭЦ, ПГУ, МГД, АЭС).

Вопрос № 52

Элементарный состав органического топлива и основные характеристики горючей смеси

Органическим топливом называют горю­чие вещества, способные активно вступать в реакцию с кислородом и обладающие зна­чительным удельным тепловыделением (на единицу массы или объема).

В качестве энерге­тических топлив электростанций наибольшее, значение имеют: твердое — каменные и бурые угли и отходы их переработки, антрацит и полуантрацит; жидкое — мазут; газовое — при­родный газ.

Органическая часть твердых и жидких топ­лив состоит из большого количества сложных химических соединений, в состав которых в основном входят пять химических элемен­тов: углерод С, водород Н, кислород О, сера S и азот N. Кроме того, топливо содержит минеральные примеси А, попавшие в исход­ную залежь в основном извне, и влагу W. Поэтому химический состав твердых и жид­ких топлив определяют не по количеству со­единений, а по суммарной массе химических элементов в топливе в процентах от 1 кг, т. е. устанавливают элементарный состав топлива.

Различают следующие пять основных эле­ментарных масс топлива:

1. рабочая масса: С^Р + Н^Р + О^Р + N^P + S^P + А^Р + W^P =100%

2. аналитическая масса: С^а + Н^а + О^а + N^а + S^а_л + А^а + W^а =100%

3. сухая масса: С^с + Н^с + О^с + N^с + S^с_л + А^с =100%

4. условно горючая масса: С^г + Н^г + О^г + N^г + S^г_л =100%

5. органическая масса: С^о + Н^о + О^о + N^о =100%

Рабочей считается масса топлива в том виде, в каком она поступает на ТЭС. Расчет расхода топлива и полученных объемов про­дуктов сгорания производится по составу ра­бочей массы. Рабочее топливо, измельченное до порошкообразного состояния и доведенное в лабораторных условиях до воздушно-сухого состояния, теряет внешнюю влагу, и масса его называется аналитической. Оставшуюся влагу W^a топлива, связанную с его исходным веще­ством, называют чаще гигроскопической, т. е. если топливо нагреть до 102—105°С, то испарится вся влага и тогда получится сухая масса топлива. В горючую массу топлива вхо­дят химические элементы исходного органиче­ского вещества; кроме того, сюда причисляют серу минеральных горючих соединений (на­пример, серного колчедана FeS2), поэтому она называется условной горючей массой.

В уравнениях через S_л обо­значена летучая сера, представляющая собой сумму колчеданной и органической серы, спо­собной к окислению в топке: S_л =S_K+S°.

Органическая масса отличается от горючей только отсутствием колчеданной серы. Кроме указанных двух видов серы, существует еще сульфатная сера S_c, которая входит в состав высших окислов (например, CaS0₄) и даль­нейшему окислению не подвергается.

В составе топлива различают внешний балласт, состоя­щий из влаги и минеральной части, и внутренний балласт, входящий в исходное орга­ническое вещество топлива. К нему относятся кислород и азот.

Горючими элементами топлива являются углерод, водород и сера.

Углерод является основным горючим элементом топлива. Он имеет высокую теплоту сгорания (34,1 МДж/кг) и составляет большую часть рабочей массы топлива (50—75% в твердых топливах и 83 — 85% в мазутах).

Водород имеет высокую теп­лоту сгорания (120,5 МДж/кг), но его коли­чество в твердых топливах невелико (№= =2-4%) и несколько больше в жидких (10— 11%).

Сера имеет невысокую теплоту сгора­ния (9,3 МДж/кг) и содержится в топливах в малых количествах (Sp=0,3^-4%), поэтому не представляет ценности как горючий эле­мент.

В отличие от твердого и жидкого топлива газовое топливо представляет собой механи­ческую смесь горючих и негорючих газов. Природные газы преимущественно (до 90 — 96%) содержат метан СН₄ в небольшом ко­личестве тяжелые углеводороды (этан С₂Н₂, пропан С₃Н₈, бутан С4Н10 и др.), которые ча­сто записываются в виде общей формулы C_mH_n (1—6%). Кроме того, природный газ содержит негорючие компоненты: немного азо­та N₂ (1—4%) и двуокись углерода С0₂ (0,1-0,2%).