Общая энергетика

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа по дисциплине "Общая энергетика"

Выполнил студент 2 курса

Лутков Андрей Геннадьевич

1. Отличие технологического процесса получения электрической энергии на станциях типа ТЭЦ от КЭС

ТЭЦ предназначен для централизованного снабжения предприятий и городов электроэнергией и теплом.

Являясь как и КЭС тепловыми станциями, ТЭЦ отличается от последних использованием тепла отработавшего в турбинах пара, который отправляется для отопления и горячего водоснабжения, а также на промышленное производство.

При такой комбинированной выработке электроэнергии и тепла достигается значительная экономия топлива по сравнению с раздельным электроснабжением от КЭС и выработкой тепла от местных котельных. На ТЭЦ производится около 25% электроэнергии, их КПД достигает 70%.

Особенности ТЭЦ показаны на схеме рис. 1.2.

Рисунок 1 Особенности технологической схемы ТЭЦ

Основное отличие ТЭЦ от КЭС заключается в специфике пароводяного контура и способе выдачи электроэнергии.

Специфика электрической части заключается в расположении рядом с электростанцией центров электрических нагрузок. В этих условиях часть мощности выдаётся в местную сеть на генераторном напряжении. С этой целью на станции имеется генераторное распределительное устройство ГРУ. Часть мощности идёт на собственные нужды, а остальная доля мощности выдаётся в энергосистему на высоком напряжении.

Следует отметить, что расход на СН ТЭЦ выше, чем у КЭС, что определяется большей долей теплового оборудования.

Повышенная мощность теплового оборудования также оказывает влияние на экологию района её размещения.

Современные ТЭЦ выполняются в блочном варианте.

На КЭС электростанциях химическая энергия сжигаемого топлива преобразуется в котле в энергию водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат. Механическая энергия вращения турбины преобразуется генератором в электрическую.

Топливом для электростанций служат уголь, торф, сланцы, газ, мазут.

Основными особенностями КЭС являются:

удалённость от потребителей электроэнергии, что определяет в основном выдачу электроэнергии на высоких и сверхвысоких параметрах;

блочный принцип построения электростанций.

Мощность КЭС обычно такова, что каждая из них может обеспечивать электроэнергией крупный район страны. Поэтому существует еще одно название этих электростанций - государственная районная электростанция (ГРЭС).

Рассмотрим упрощенную принципиальную технологическую схему энергоблока КЭС. Энергоблок представляет собой по сути дела как бы отдельную электростанцию со своим вспомогательным оборудованием и центром управления. Связи между блоками по технологическим линиям обычно не предусматривается.

Построение КЭС по блочному принципу дает следующие преимущества:

облегчается применение пара высоких и сверхвысоких давлений вследствие более простой системы трубопроводов;

упрощается технологическая схема и повышается надёжность;

уменьшается количество резервного технологического оборудования;

сокращается объём строительных и монтажных работ;

обеспечивается удобное расширение электростанций, причём новые блоки при необходимости могут отличаться от предыдущих.

Технологическая схема КЭС (блока) (рис.1.1) состоит из нескольких подсистем:

топливоподачи (со складами его хранения) -1;

топливоприготовления - 2;

основного пароводяного контура: (котёл 3 с горелками 4; турбина 5, конденсатор 6; конденсатный насос 9; подогреватель низкого давления 16; деаэратор 15; питательный насос 12; подогреватель высокого давления 11; водяного экономайзера 8;)

воздушного экономайзера 10;

циркуляционного водоснабжения (циркуляц. насос 7);

золоулавливания и золоудаления (дымосос 14);

электрической части станции.(G, Т, ОРУ)

Механизмы и установки, обслуживающие функционирование

элементов технологической схемы образуют систему собственных нужд блока ( СН ).

КЭС имеют КПД = 40 - 42%, который в основном определяется тепловыми потерями в пароводяном контуре.

Энергия, вырабатываемая электрической частью КЭС, выдаётся на напряжении 110 - 750 кВ и лишь часть её отбирается для питания потребителей собственных нужд.

Генераторы ЭС через повышающие трансформаторы подключают к общему распределительному устройству станции ОРУ (открытое распределительное устройство).

Рисунок 2 Технологическая схема КЭС

Современные КЭС оснащаются энергоблоками 200 … 1200 МВт. Применение крупных агрегатов позволяет обеспечить быстрое наращивание мощности станции, приемлемую себестоимость электроэнергии. Однако КЭС обладают и рядом существенных недостатков:

тепловое загрязнение атмосферы;

электромагнитное загрязнение, обусловленное влиянием линий высокого и сверхвысокого напряжения;

загрязнение гидросферы (тёплая вода, охлаждающая конденсатор);

влияние на литосферу, сказывающееся в извлечении больших масс топлива из земли, захоронение продуктов сгорания (зола и шлаки).

2. Паровые турбины, их назначение, типы и принципы

электростанция сланец турбина

Паровые турбины работают следующим образом: пар, образующийся в паровом котле, под высоким давлением, поступает на лопатки турбины. Турбина совершает обороты и вырабатывает механическую энергию, используемую генератором. Генератор производит электричество. Электрическая мощность паровых турбин зависит от перепада давления пара на входе и выходе установки. Мощность паровых турбин единичной установки достигает 1000 МВт. Назначением паровых турбин является :

-создание и поддержание определенного давления (разрежения) в выхлопном патрубке турбины;

-превращение в конденсат отработавшего в турбине пара для питания им котла или парогенератора реакторной установки энергоблоков АЭС;

-удаление неконденсирующихся газов из всех пароводяных потоков, поступающих в конденсатор.

В зависимости от характера теплового процесса паровые турбины подразделяются на три группы: конденсационные, теплофикационные и турбины специального назначения. По типу ступеней турбин они классифицируются как активные и реактивные.

Конденсационные паровые турбины.

Конденсационные паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу. Они работают с выпуском (выхлопом) отработавшего пара в конденсатор, в котором поддерживается вакуум (отсюда возникло наименование).

Конденсационные турбины бывают стационарными и транспортными. Стационарные турбины изготавливаются на одном валу с генераторами переменного тока. Такие агрегаты называют турбогенераторами. Тепловые электростанции, на которых установлены конденсационные турбины, называются конденсационными электрическими станциями (КЭС). Основной конечный продукт таких электростанций -- электроэнергия. В зависимости от назначения паровые турбины электростанций могут быть базовыми, несущими постоянную основную нагрузку; пиковыми, кратковременно работающими для покрытия пиков нагрузки; турбинами собственных нужд, обеспечивающими потребность электростанции в электроэнергии. От базовых требуется высокая экономичность на нагрузках, близких к полной (около 80 %), от пиковых -- возможность быстрого пуска и включения в работу, от турбин собственных нужд -- особая надёжность в работе. Все паровые турбины для электростанций рассчитываются на 100 тыс. ч работы (до капитального ремонта).

Теплофикационные паровые турбины.

Теплофикационные паровые турбины служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. Но основной конечный продукт таких турбин -- тепло. Тепловые электростанции, на которых установлены теплофикационные паровые турбины, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). К теплофикационным паровым турбинам относятся турбины с противодавлением, с регулируемым отбором пара, а также с отбором и противодавлением.

Паровые турбины специального назначения.

Паровые турбины специального назначения обычно работают на технологическом тепле металлургических, машиностроительных, и химических предприятий. К ним относятся турбины мятого (дросселированного) пара, турбины двух давлений и предвключённые (форшальт).

Турбины мятого пара используют отработавший пар поршневых машин, паровых молотов и прессов, имеющих давление немного выше атмосферного.

Турбины двух давлений работают как на свежем, так и на отработавшем паре паровых механизмов, подводимом в одну из промежуточных ступеней.

Предвключённые турбины представляют собой агрегаты с высоким начальным давлением и высоким противодавлением; весь отработавший пар этих турбин направляют в другие с более низким начальным давлением пара. Необходимость в предвключённых турбинах возникает при модернизации электростанций, связанной с установкой паровых котлов более высокого давления, на которое не рассчитаны ранее установленные на электростанции турбоагрегаты.

Также к турбинам специального назначения относятся и приводные турбины различных агрегатов, требующих высокой мощности привода. Например, питательные насосы мощных энергоблоков электростанций, нагнетатели и компрессоры газокомпрессорных станций и т. д.

Обычно стационарные паровые турбины имеют нерегулируемые отборы пара из ступеней давления для регенеративного подогрева питательной воды. Паровые турбины специального назначения не строят сериями, как конденсационные и теплофикационные, а в большинстве случаев изготовляют по отдельным заказам.

Устройство и принцип действия паровой турбины.

Паровую турбину относят к типу лопаточного двигателя. Рабочим органом ее является насаженный на вал диск с венцом изогнутых рабочих лопаток. Перед лопатками расположен ряд простых или комбинированных сопл. Сопла являются неподвижной частью турбины; их крепят к корпусу или диафрагме. Совокупность вращающихся частей турбины -- вал, диски с рабочими лопатками -- это ее ротор, а неподвижных частей -- статор. Статор турбины состоит из фундаментной рамы, разъемного стального или чугунного корпуса, лабиринтовых уплотнений в местах прохода вала через корпус, диафрагм с сопловой решеткой, разделяющих пространство внутри корпуса на отдельные камеры -- ступени давления. Принцип действия турбины объясним двумя процессами, происходящими в сопловых решетках и каналах, образованных рабочими лопатками, при прохождении через них рабочего тела -- пара или газа. В соплах потенциальная энергия пара преобразуется в кинетическую; в лопаточном канале под воздействием струи пара возникает центробежная сила, воздействующая на лопатки и вызывающая вращение ротора турбины. При соединении вала с генератором тока механическая энергия преобразуется в электрическую. В однодисковой турбине не удается достаточно полно использовать кинетическую энергию струи пара. Значительная часть ее теряется с выходной скоростью пара, покидающего турбину, что снижает КПД турбины. Кроме этого, для генераторов тока чрезмерно высокая частота вращения не требуется. В целях снижения угловой скорости и повышения экономичности работы турбины их выполняют многоступенчатыми -- со ступенями скорости и давления. По принципу действия в зависимости от характера сил, вызывающих вращение вала, турбины подразделяют на активные и реактивные. Особенностью реактивных турбин является несимметричная форма лопаток, образующих криволинейные суживающиеся каналы. При движении по таким каналам пар на выходе из сопла продолжает расширяться, повышая свою относительную скорость. В дополнение к центробежной силе это вызывает действующую на лопатки реактивную силу давления. Турбины, работающие по активному принципу, имеют симметричную форму лопаток и лопаточный канал почти постоянного сечения. Поэтому падение давления и увеличение скорости пара в них происходят только в соплах, на рабочих лопатках используется только кинетическая энергия пара. Турбина на одном диске имеет два параллельных венца лопаток. Между ними расположены неподвижные направляющие лопатки для плавного перехода струи пара с одного венца на другой с целью сохранения одного направления силы, действующей на лопатки каждого ряда. Давление от р0 до р\ падает только в соплах, на рабочих лопатках оно остается постоянным. С падением давления в соплах увеличивается кинетическая энергия, которая поровну распределяется между двумя рядами рабочих лопаток, превращаясь в работу на- валу турбины. Изменение скорости на направляющих лопатках весьма незначительно за счет некоторой потери энергии на трение. Турбины имеют низкий КПД и небольшую мощность; их применяют для привода машин небольшой мощности (центробежных насосов и пр.).

3. Влияние ГЭС на окружающую среду

Гидроэлектростамнция (ГЭС) -- электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.

Гидроэнергетические объекты оказывают существенное влияние на окружающую природную среду.

На этапе строительства:

При образовании водохранилищ происходит прямое затопление и уничтожение обширных площадей земель (в т.ч. особо плодородных), населенных пунктов, промышленных объектов. Также в зону затопления могут попадать неразведанные месторождения полезных ископаемых.

Происходит полное уничтожение наземных экосистем в зоне будущего затопления и прилегающих районов в процессе строительных работ, подготовки ложа водохранилища, прокладки дорог и т.д.

Появление больших коллективов строителей неизбежно ведет к расширению зон негативного антропогенного воздействия, в частности браконьерства. Уничтожение растительного покрова, прокладка дорог и других линейных сооружений, подрезка склонов приводит к активизации негативных геоморфологических процессов: склоновых (обвалы, оползни), нивальных (лавины), эрозии, деградации многолетней мерзлоты.

Переселение местного населения из зоны затопления на новые места ведет к аналогичным воздействиям в этих новых местах. Изменение условий жизни коренных малочисленных народов Севера, которые в некоторые периоды сезонного цикла плотно привязаны к речным поймам, представляет большую самостоятельную проблему. В районах потенциального строительства в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке никакая электрофикация не компенсирует разрушения традиционного образа жизни особенно «рыболовных» народов.

В период строительства происходит, как правило, наибольшее загрязнение реки, в том числе нефтепродуктами, тяжелыми металлами в результате усиления эрозионных процессов, смыва различных отходов.

В период функционирования водохранилищ:

Зафиксировано усиление частоты и силы землетрясений при возведении высоконапорных плотин.

Создание плотин приводит к появлению новых границ воды и суши с новыми активными/неравновесными процессами. Формирование зоны подтопления вдоль берегов водохранилища приводит к заболачиванию территории. В результате из оборота выводятся или ухудшается качество земель сельскохозяйственного назначения.

Водохранилище оказывает существенное влияние на микроклимат - увеличение осадков в прибрежной части, количества дней с туманами, отепляющее влияние осенью и охлаждающее весной. Дополнительное испарение с акватории водохранилищ уменьшают общие ресурсы речного стока. Полностью перестраивается система местообитаний рыб. Блокируется возможность сезонных миграций проходных и полупроходных рыб. Рыбопропускные сооружения на гидроузлах показали свою крайне низкую эффективность. На обилии оседлых стад рыб сказывается отчуждение традиционных мест нереста, перестройка условий нереста, нагула и зимовок, трансформация основных нерестовых участков и зимовальных ям.

При аварийных ситуациях:

Может произойти полное разрушение экосистем, населенных пунктов, гибель людей и животных в зоне воздействия волны прорыва и сопутствующего ему затопления. Одновременно этот процесс будет сопровождаться загрязнением реки и затапливаемой местности.

Осушившиеся части водохранилища вплоть до вторичного заполнения водохранилища после восстановления гидроузла или дорогостоящей рекультивации земель будет представлять собой бесплодную пустыню.

Производство работ по строительству ГЭС следует проектировать с минимальным экологическим ущербом природе. При разработке необходимо рационально выбирать карьер, месторасположение дорог и т.д. По завершения строительства должны быть проведены работы по рекультивации нарушения земель и озеленение территории. Наиболее эффективным природоохранным мероприятием является инженерная защита. Строительство дамб сокращает территорию затопления земель, сохраняя её для сельскохозяйственного использования; уменьшает площадь мелководий; сохраняет естественные природные комплексы; улучшает санитарные условия водохранилища. Если строительство дамбы экономически не оправдалось, то мелководья можно использовать для разведения птиц или других хозяйственных нужд.

Размещено на Allbest.ru