Вопрос №11. Технологические процессы в энергетике.

Производство электрической и тепловой энергии:Электроэнергетика – часть энергетики, обеспечивающая электрификацию страны на основе производства и распределения электро и тепло энергии. Преимущества эл.энергетики, относительная легкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, преобразования в др. виды энергии.

Особенность эл.энергетики — комбинированное производство электро и тепло энергии ТЭЦ. Упрощенная схема энерго производства Эл. станция->Тр-р повышающий->ЛЭП->Тр-р понижающий->Потребитель. Основными параметрами эл.энергии являются U и I. Тепловая энергия измеряется в килокалориях, а его основные параметры — температура (t °С) и давление (Р).

Основное оборудование и аппараты: На ТЭЦ, ГРЭС тепло, полученное при сжигании топлива, преобразуется в тепловую энергию пара, который, в свою очередь, в турбине преобразуется в механическую энергию, которая в эл.генераторе преобразуется в эл.энергию. Газотурбинные установки приводятся в движение газом, полученным в процессе горения топлива. Газ, отработанный в турбине, используется для производства пара для паровых турбин. На дизельных электростанциях эл. генераторы приводятся в движение установками, в которых сжигается диз. топливо. ГЭС вырабатывают эл. энергию преобразуя энергию падения воды сначала в механическую, а потом и в эл.энергию. Гидроаккумулирующие станции (ГАЭС) работают аналогично ГЭС, но в отличие от них работают еще и в обратном режиме, потребляют эл. энергию из эл. сети, перекачивая воду из нижнего бассейна в верхний. АЭС источником энергии на АЭС служит ядерный реактор, где энергия выделяется в следствии деления ядер; тяжелых элементов. Геотермальная электростанция — паротурбинная электростанция, использующая глубинное тепло земли. Пароводяная смесь по скважинам поступает из глубины земли и используется для вращения турбин аналогично ТЭЦ и ГРЭС.

Принцип действия ГРЭС и ТЭЦ. В качестве основного сырья используется топливо: твердое,

жидкое, газы и вода. Воздух, обеспечивает необходимое условие горения топлива. Твердое топливо поступает на склад. Со склада подается в систему пылеприготовления. Подготовленное топливо смешивается с воздухом и подается в топочное устройство парогенераторов. Воздух нагнетается насосом 17, подогревается в теплообменнике 15 теплом газов, выходящих из парогенератора. Газообразные продукты горения отсасываются из парогенератора при помощи дымососа 16. В процессе горения топлива запасенная в нем энергия преобразуется и затрачивается на превращение воды в пар. Вода движется по трубам. Пар, образовавшийся в парогенераторе, по направляется в паровую турбину, где превращается в механическую энергию ее вращения. Турбина вращает эл. генератор, в котором механическая энергия турбины превращается в эл-ю. Пройдя турбину, «отработавший» пар попадает в конденсатор, где происходит его конденсация. Конденсатные насосы 9 отсасывают образовавшийся конденсат и направляют его через подогреватели низкого давления (ПНД) в деаэратор. Деаэратор предназначен для удаления из конденсата растворенных газов. Если нет деаэрации растворенные в воде газы, выделяясь вызывают коррозию металла. В деаэраторе также происходит восполнение потерянного в процессе циркуляции конденсата. Из деаэратора вода насосом 12 подается в парогенератор, проходя через теплообменники: подогреватель высокого давления (ПВД) и экономайзер. В ПВД вода подогревается паром, а в экономайзере — теплом газа парогенератора. ГРЭС предназначена только для выработки электрической энергии и располагается вдали от потребителя. ТЭЦ предназначены в первую очередь для выработки тепловой энергии и попутно электрической. Выходные параметры температура t °С и давление Р.

Эл. мощность ТЭЦ меньше эл. мощности ГРЭС.

Принцип действия АЭС.На АЭС ядерная энергия преобразуется в эл-ую. Генератором энергии на АЭС является атомный реактор. В качестве сырья используется уран или плутоний, вода (энергоноситель). Ядерное топливо вводится в активную зону реактора. Кроме того, в реактор вводятся замедлители нейтронов которые препятствуют выходу нейтронов из реактора. Через реактор пропускается теплоноситель. Вода, поступающая в реактор под высоким давлением, нагревается и превращается в реакторе в пар высокого давления и температуры. При делении выделяется большое кол-во тепловой энергии и дополнительные нейтроны. Цепная реакция будет управляемой, когда количество поглощаемых тепловых нейтронов будет равно количеству быстрых нейтронов.

АЭС подразделяются на: водо-водяные, энергоноситель и замедлитель вода; графитоводяные, замедлитель графит, а энергоноситель вода; графитогазовые.

Из реактора пар или газ высокой температуры поступает в парогенератор, где их тепло используется для нагрева воды 2 контура, превращения ее в пар. Этот пар второго контура поступает в турбину, вращая ее. Дальше схема работы аналогична схеме работы ТЭЦ. Необходимость многоконтурности обусловлена радиоактивностью энергоносителя 1 контура.

Принцип действия ГЭС и ГАЭС На ГЭС энергия падения воды а гидротурбинах превращается в механич. энергию вращения, которая, в свою очередь, в электрогенераторах, механически связанных с турбиной, превращается в электроэнергию В теле плотины проходят напорные водоводы, по которым воды поступает к гидротурбине, а затем через отсасывающую трубу в нижний бьеф. Поток воды регулируется затвором. Гидротурбина приводится в движение водой. Вал турбины приводит в движение гидрогенератор, где вырабатывает эл.энергию, которая повышается тр-ром с низкого напряжения до более высокого.

Технологическая схема гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС)Станция имеет два бассейна: верхний и нижний и водоводы, соединяющие их. Особенность в том, что на этой станции устанавливаются обратимые гидрогенераторы. В часы мин. нагрузок энергосистемы генераторы ГАЭС работают в двигательном режиме, а турбины - в насосном. Потребляя мощность из энергосистемы, гидроагрегаты перекачивают воду из нижнего бассейна в верхний. В период макс. нагрузок, когда в энергосистеме образуется дефицит генераторной мощности, ГАЭС вырабатывает электроэнергию за счет подачи воды из верхнего бассейна в нижний.

Треб. к системе автоматизации энергетических объектов:

1.Непрерывность производства: На случай аварийного выхода из строя генерирующего обор-ия на электростанциях предусмотрено резервное обор-ие.

2.Неравномерность потребления эл. энергии в течении суток, квартала, года

3. Параллельная работа электростанций всех типов на общую эл. сеть энергетической