Общяя Энергетика. 1. Принцип работы тэс 5 Применение зол тэс 8

• Название: 1. Принцип работы тэс 5 Применение зол тэс 8
• Дата: 31.03.2019
• Размер: 29.99 Kb.
• Имя файла: Общяя Энергетика.docx
• Тип: Реферат; #72115

Содержание

Введение 2

1. Принцип работы ТЭС 5

2. Применение зол ТЭС 8

3.Проблемы экологии 10

Заключение 12

Список литературы 13

Введение

С конца 19 в. основным типом двигателя для привода электрогенератора становится паровая турбина, благодаря ее специфическим особенностям: большой агрегатной мощности при незначительных габаритах и большой равномерности хода при высоком числе оборотов в минуту. В 1906 году инженер М.К. Поливанов построил в Москве центральную ТЭС с паровыми турбогенераторами, мощность которых к тому времени достигла 5 тыс. квт (кпд 7-8%). По общей выработки электроэнергии Россия в 1913 году занимала 7-е место в Европе. Однако по техническому уровню ТЭС России не уступали зарубежным. Мощность отдельных ТЭС достигала 10 тыс. квт и более; кпд составлял 11-12%. В 1912-14 под Москвой сооружается первая в мире районная ТЭС на торфе (15 тыс. квт). Широкое развитие ТЭС получили после первой мировой войны 1914-1918. В эти годы сооружаются электрические станции с паровыми турбогенераторами мощностью в несколько десятков тысяч киловатт, появляются первые котельные агрегаты высокого давления. В 1929-30 создаются одновальные турбогенераторы мощностью по 100 тыс. квт, в 50-х мощность отдельных агрегатов составляет 150-200 тыс. квт. Сейчас она достигает в среднем 300-500 тыс. квт.

Паротурбинная ТЭС, вырабатывающая электроэнергию, оборудуется конденсационными турбинами и называется конденсационной электростанцией. ТЭС, отпускающая электроэнергию и использующая отработавшее в двигатели тепло для внешних тепловых потребителей, называется теплоэлектроцентралью. Конденсационные паротурбинные электростанции сооружаются около места добычи топлива и водных источников; теплоэлектроцентрали- вблизи от тепловых промышленных коммунальных потребителей. ТЭС используют преимущественно твердое топливо, главным образом уголь, сжигаемый в пылевидном состоянии, так же и газовое топливо.

ТЭС разделяются по району обслуживания и количеству потребителей на районные, центральные, городские, коммунальные, промышленные, сельские. Они работают обычно параллейно с другими электростанциями (как тепловыми, так и гидроэлектростанциями) в общей энергосистеме; реже встречаются изолированные ТЭС. Различаются также по общей величине установленной мощности, значениям начальных параметров пара(давлению, температуре) и др. В зависимости от степени загрузки ТЭС бывают базовые (несущую основную равномерную нагрузку) и пиковые (покрывающие колеблющую часть энергосистемы). Современная паротурбинная ТЭС оборудуется основными агрегатами: котельными, турбогенератором и электрическими устройствами, а также рядом вспомогательных механических устройств. Важными элементами ТЭС являются топливоподача, газоочистка, золоудаление, техническое водоснабжение.

К ТЭС предъявляются требования надежности, высокой экономичности сооружения и эксплуатации. Основными направлениями технической политики в области ТЭС являются: объединение ТЭС (вместе с гидростанциями) в мощную энергосистему. Широкое использование местных, низкосортных энергетических топлив, применение мощных, надежных и экономичных турбин и котельных агрегатов с высокими начальными параметрами и промежуточным перегревом пара, осуществление ТЭС по балочной схеме, комбинированная выработка электрической и тепловой энергии (на электроцентралях) и др.

Энергетическая мощность современной районной ТЭС составляет несколько сот тысяч киловатт. В США проектируются и сооружаются ТЭС мощностью 1,2-1,5 млн. квт и более. Единичная мощность турбогенератора крупной электростанции превышает 300 тыс. квт, двухвальные- до 500 тыс. квт. Производительность котла составляет 240-420 т/час, достигая 800 т/час. Начальное давление пара составляет до 225 ата, с повышением до 300-350 ата, начальная температура 500⁰-610⁰ с повышением до 650⁰ вакуум в конденсаторах турбин достигает 97⁰ С.

В крупных энергосистемах России сооружаются ТЭС с агрегатами большой мощности балочного типа, с давлением пара 130 кг/см² при температуре 565⁰ с промежуточным перегревом пара; освоены в эксплуатации турбинные блоки мощностью 200 тыс. квт и более, с параметрами пара 220 кг/см², 600⁰ введен в действие турбинный блок 300 тыс. квт с параметрами пара 300 кг/см², 650⁰.повышению культуры эксплуатации и производительности труда персонала, облегчению условий труда и улучшению технико-экономических показателей ТЭС в целом- способствует автоматизация электрической и тепловой энергии. Работа турбогенераторов автоматизирована в большей степени, но еще не полностью. Широко применяется автоматизация процессов горения в топках котельных агрегатов, питания котлов и перегрева пара, пылеприготовления и др. Комплексная автоматизация ТЭС охватывает также вспомогательные операции топливоподачи, водоснабжения, золовыделения и т.д. автоматизация работы ТЭС производится с централизацией ее управления. На ТЭС балочного типа управление блоком осуществляется с общего теплового и электрического щита.

Энергетическими показателями ТЭС служат кпд, удельные расходы тепла и топлива. По производству электроэнергии современной конденсационной электростанции составляют 35-40% с тенденцией к повышению до 40-50%, при большом тепловом потребление- до 70-75%. Экономическими показателями ТЭС являются удельная стоимость установленного киловатта и себестоимость энергии; на теплоэлектроцентрали- себестоимость отпускаемрой тепловой энергии. При повышении мощности с 300 тыс. квт до 600 тыс. квт удельные затраты снижаются на 10-20%, при повышении до 1200 тыс. квт- 20-30%. Показателем производительности труда служит количество персонала на единицу мощности ТЭС (обычно на 1 тыс. квт).

Первая ТЭС с газовой турбиной сооружена в Невшателе ( Швейцария). В 1955 установленная мощность газовых турбин на ТЭС составила около 1 млн. квт. Наиболее крупная газотурбинная ТЭС Бенцау (Швейцария) имеет мощность 27 и 18 тыс. квт. Газовые турбины работают в основном на жидком топливе, реже- на естественном газе или газе подземной газификации. Большинство газовых турбин работает по разомкнутой схеме т.е. использует в качестве рабочего тела продукты сгорания топлива (жидкого). Незначительное число газовых турбин по замкнутой схеме, т.е. рабочим телом служит сжатый воздух (или другой газ), нагреваемый в подогревателе, в котором можно использовать любое топливо (в том числе и твердое). Осуществлена полузамкнутая схема, при которой основной турбоагрегат (с электрогенератором) работает на газовых продуктах сгорания топлива, а вспомогательныйт урбоагрегат (с компрессорами)- на сжатом воздухе. Замкнутая и полузамкнутая схемы позволяют повысить агрегатную мощность. Начальная температура газа перед турбиной составляет 600⁰-815⁰; в связи с повышением кпд по мере увеличения этой температуры наблюдается тенденция к переходу до температуры 925⁰. ТЭС вырабатывают более 70% от мирового производства электроэнергии. В России на ТЭС вырабатывается около 80% электроэнергии.

1.Принцип работы ТЭС

Топливо и окислитель, которым обычно служит подогретый воздух, непрерывно поступают в топку котла. В качестве топлива чаще всего используют уголь и дешевый вид топлива, как сланцы. Широко используют природный газ и мазут- продукт переработки нефти, остаток, образующийся после отгонки нефти, бензина и других легких фракций.

За счет тепла образующегося в результате сжигания топлива в паровом котле, вода превращается в пар с температурой около 550⁰С. он из котла поступает в паровую турбину, назначение которой превращать тепловую энергию в механическую. Все движущиеся части турбины жестко связаны с валом и вращаются вместе с ним.Вал турбины и вал электрического генератора соединены между собой. Электрический генератор превращает механическую энергию в электрическую. От туда она поступает в распределительное устройство генераторного напряжения. Потом по линиям электропередачи к потребителям.

Методы очищения выходящих газов

1.Бурное развитие энергетики в нашей стране осуществляется в тесном единстве с мероприятиями по охране окружающей среды. Последние необходимы потому, что в энергетических установках, например на электрических тепловых станциях, широко используют твердое, жидкое, газообразное топливо. Однако прежде чем сжигать топливо, нужно извлечь из него ценную промышленную продукцию. Поэтому разрабатывают и применяют такие энергетические процессы, которые позволяют комплексно перерабатывать и использовать топливо. Например, газ перед сжиганием подвергают термическому разложению, получая при этом ацетилен, этилен, водород, сажу, графит. Эти продукты используют в различных отраслях промышленности ( например, графит- в электротехнической промышленности) для получения полезных изделий, а водород в качестве топлива, которое при сжигании не загрязняет природу.

2.При работе тепловых электрических станциях выделяется дым, образующийся в процессе сжигания топлива. В дыме содержатся продукты сгорания топлива (оксиды серы, углерода, сажа, углеводороды и т.п.), которые загрязняют атмосферу. Чтобы уменьшить степень загрязнения атмосферы, на электростанциях устанавливают золоуловители, а так же используют крупные агрегаты, в которых достигается практически полное сгорание топлива (КПД работы современных агрегатов достигает 95-99%).

Для примера на рисунке 2 показана схема переработки топлива в энергетическом комплексе на базе ТЭС. В данном случае совершается комплексная задача: использование топлива для получения пара, приводящего в действие турбогенератор (производство электрической энергии); получение водорода, серы и изделий из плавленого шлака; исключение выброса в атмосферу оксида серы и других вредных продуктов сгорания топлива. Достигается это следующим образом.

Конвертор и парогенератор связаны общими газо-, воздухо- и паропроводами и образуют единый энерготехнологический комплекс. Твердое топливо после дробления и разлома поступает одновременно в две камеры конвертора. Одна из них служит для сжигание топлива с целью нагревания воды и получения пара; продукты сгорания топлива в виде газов при температуре выше 1500 градусов из этой камеры поступают в парогенератор, где при сгорании выделяют в меньшим количестве продукты отхода. Такой двухступенчатый режим сжигания топлива снижает количество загрязняющих атмосферу оксидов азота. В другую камеру конвертора поступает пылевидное топливо путем его вдувание паром и горячим воздухом; в ней происходит конверсия (изменение, переработка) твердого топлива; из него получается газообразное топливо (газ конверсии), из которого в последующем выделяют водород (топливо, не дающие вредных отходов) и серу. Необходимая для этого процесса энергия выделяется горячей водой, нагреваемой в камере конвертора, в которой сжигается твердое топливо.

3.Для уменьшения степени загрязнения окружающей среды отходами различных промышленных предприятий широко применяют электрофильтры. Они служат главным образом для газов и воздуха от пыли. Рассмотрим устройство и принцип действия одного из электрофильтров. В камере располагают коронирующие и осадительные электроды. Коронирующие электроды сделаны из проволоки или металлической ленты, а осадительные – в виде металлических пластин или цилиндров.

На коронирующие электроды подают отрицательный потенциал до 100 кВ, а осадительные соединяют с положительным полюсом источника тока. При этом возникает коронный заряд, вследствие чего происходит направленное движение электронов и отрицательных ионов от коронирующих к осадительным электродам. Взвешенные в газе (воздухе) частицы пыли, двигаясь с небольшой скоростью в камере электрофильтра, адсорбируют ионы, заряжаются и начинают двигаться по направлению к осадительным электродам. Осевшая на осадительных электродах пыль удаляется путем встряхивание электродов или смыванием с помощью специальных приспособлений. Для питания электрофильтров используют специальную выпрямительную подстанцию, оборудованную средствами автоматической защиты от коротких замыканий.

4.В работе на основе модельных экспериментальных исследований проведена оценка эффективности работы новой экологически более чистой технологии удаления дымовых газов на ТЭС через комбинированное высотное сооружение (КВС),объединяющее дымовую трубу и башенную градирню. показано, что при схеме КВС с центральным расположением газовыхлопа и поперечно-точном расположении теплообменников, как при штиле, так и при слабом ветре в результате взаимодействия двух газодинамических потоков во внутреннем объеме КВС происходит увеличение расхода воздуха через теплообменники за счет эжектирующего эффекта струи "дымовых газов". Такое взаимодействие должно приводить в реальных условиях к повышению работы КВС как охладителя.

Обнаружено быстрое падение концентрации дымовых газов по мере удаления от среза сооружения.

5.На ТЭС, а также на многих предприятиях машиностроения, металлообработки, химической промышленности и других в большом количестве применяют воду для охлаждения оборудования, сырья, готовой продукции. В результате вода загрязняется механическими примесями и растворимыми химическими веществами. Сток такой воды в водоемы загрязняет их. Наиболее радикальный путь предотвращения загрязнения водоемов сточными водами - применение безотходной технологии, т.е. таких технологических процессов и мер, которые позволяют получать не только готовую продукцию, но и перерабатывать отходы производства и исключать сток загрязненной воды. Более успешно эта проблема решается при создании территориально-производственных комплексов.

2.Применение зол ТЭС

Золы и золошаковые отходы, объем которых в золоотвалах постоянно увеличивается, являются ценным сырьевым компонентом для производства строительных растворов, бетона и железобетона, так как их применение при определенных условиях обеспечивает значимое повышение качества многокомпонентной матрицы и улучшение строительно-технических свойств (СТС) готовой продукции.

Однако нестабильность зол ТЭС по свойствам — дисперсности, химическому и минеральному составам, содержанию оксидов щелочных металлов и несгоревшего топлива, пуццоланической активности и другим факторам сдерживает их применение в производстве бетона, поскольку приводит к значительным колебаниям его свойств. Не способствует применению зол ТЭС и отсутствие конкретных рекомендаций по оптимальному их содержанию в бетонах и растворах, особенно высоких классов.

1.Эффективным направлением использования зол ТЭС с оптимальной дисперсностью являются ячеистые бетоны автоклавного твердения. Применение зол ТЭС обеспечивает их высокие и стабильные строительно-технические свойства за счет получения плотного и прочного известково-цементно-зольного камня, а также более высокой пуццоланической активности золы относительно кварцевого песка. При этом целесообразно осуществлять более тонкое измельчение известково-зольной составляющей ячеистого бетона.

2.Использование зол ТЭС взамен песка в производстве ячеистого бетона будет способствовать значимому улучшению экологического со. стояния окружающей среды. Это связано с тем, что применение песка в ячеистом бетоне наносит двойной экологический ущерб окружающей среде — зола ТЭС занимает значительные (от сотен до десятков тыс. га) площади под золоотвалы, а изъятие песка из земли нарушает естественный земной покров и ухудшает экологическую обстановку.

3.Введение золы ТЭС в пенобетон в количестве 20—30% повышает его прочность на 30—40%, а также обеспечивает возможность его применения в виде теплоизоляционного, жаростойкого и огнезащитного материала с температурой применения до 1200°С и класса пожарной опасности К 0(45).

4.Перспективным направлением использования зол ТЭС является высокопрочный шлакосиликатный суперклей прочностью до 90—120 МПа и маркой по морозостойкости F800-F1000, который позволяет приклеивать плитку при отделке фасадов, а также полов, морозильных камер, бассейнов и др. Суперклей выпускается в виде сухих смесей и специального затворителя. Срок эксплуатации плиточных покрытий, приклеенных с помощью высокопрочного суперклея, в 3—5 раз и более превышает срок эксплуатации аналогичных покрытий, выполненных с использованием портландце-ментных и других клеевых композиций. Применение суперклея с золой ТЭС плотностью 600-800 кг/м3 может быть эффективным для склеивания стеновых блоков, в том числе из ячеистого бетона, в жилищном и промышленном строительстве. Минимальная температура применения такого клея составляет-15°С.

5.Эффективным направлением, как показали совместные с «Ирмаст-Холдинг» испытания, является использование зол ТЭС в шлакосиликатных бетонах, применяемых для ремонта аэродромов, дорог, мостов, а также для устройства щелоче- и кислотостойких полов в животноводческих комплексах, цехах химических, металлургических и других производств, работающих с агрессивными средами. Устройство полов может осуществляться путем их заливки или из плиток, приготовленных из шлакосиликатного бетона.

6.Кроме того, означенный вид бетона позволяет производить щелочи кислотостойкий бортовой камень, тротуарные и дорожные плиты прочностью 900—1200 МПа и маркой по морозостойкости F600—F1000, то есть со строительно-техническими свойствами на уровне свойств аналогичных изделий из гранита.

Таким образом, применение зол ТЭС в строительных материалах является важной экологической и научно-технической проблемой, требующей своего развития, для решения которой, очевидно, необходимо создать специализированный государственный унитарный научно-технический центр с опытно-промышленной базой и территориальными филиалами.

3.Проблемы экологии

Примерно ¾ антропогенных выбросов СО в последнее 20-летие связано с сжиганием органического топлива: нефти, газа и угля. На долю тепловых станций, транспорта и муниципального хозяйства приходится примерно по третьей части всего углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Остальную часть вносит уничтожение лесов на земном шаре. Деревья поглощают двуокись углерода в процессе фотосинтеза при образовании зеленой массы. Хотя, конечно, чем меньше деревьев, тем меньше поглощается двуокиси углерода. Можно предположить, что эффект от уничтожения лесов незначителен по сравнению с сжиганием ископаемого топлива. Углекислый газ и метан относятся к парниковым газам. Они поглощают инфракрасные (тепловые) лучи, которые излучает нагретая поверхность Земли. Это поглощение тепла препятствует охлаждению Земли и приводит к увеличению температуры воздуха. Основную роль в формировании тепловой ловушки в верхних слоях атмосферы играет углекислый газ. Излишки углекислого газа накапливаются в атмосфере и приводят к глобальному потеплению и изменению климата на планете.

Можно технически уменьшить выбросы парниковых газов. Существует несколько путей снижения выбросов парниковых газов. Во-первых, можно изменить структуру топливного баланса, путем перехода от сжигания угля к сжиганию газа. Во-вторых, возможно широкое внедрение в промышленности энергосберегающих технологий. Однако, эти процессы перехода к экономному использованию энергии отличаются очень высокими издержками. Новые энергосберегающие технологии стоят очень дорого.

В 1997 году в Киото было подписано важнейшее международное соглашение о сокращении выброса парниковых газов в атмосферу. Страны-участницы должны будут уменьшить выбросы парниковых газов в среднем на 5% от уровня 1990 г. Киотский протокол определил три рыночных механизма, которые помогут странам-участницам снизить их уровни эмиссии до требуемого уровня на период 2008-2012 гг. Каждой стране выделяется квота на эмиссию углекислого газа. Страна, которая выбрасывает меньшее количество углекислого газа, может продать излишки другой стране, которая получает право выбрасывать большее количество углекислого газа в атмосферу.Россия добилась на конференции очень важного решения - квота на выбросы парниковых газов на период 2008-2012 гг. сохраняются на уровне 1990 г. Снижение уровня производства в стране по сравнению с 1990 годом позволяет снизить уровень эмиссии парниковых газов без внедрения энергосбережения, а излишки квоты углекислого газа продать развитым странам за твердую валюту. По расчетам излишки России составят около 2 млрд. тонн углекислого газа за 2008-2012 гг. По оценкам экономистов цена углекислого газа на мировом углеродном рынке может составить около 10 долларов США за тонну. Следовательно, страна за первые пять лет может получить около 20 млрд. долларов США.

Но абсолютно чистых, безотходных технологий не бывает, - говорит Николай Печуркин. - Можно создать производство, при котором выбросы будут в десятки, в сотни раз меньше. Но они все же будут. Мало того, что такие технологии очень дороги и экономически ложатся тяжким бременем на тот же жизненный уровень, ради которого и создаются. Но с течением времени выбросы все равно накопятся в биосфере в угрожающем количестве. Так что человечеству надо переходить на принципиально иной вид развития. Не революционный с его непредвиденными катаклизмами, а эволюционный. Как уприроды.Природа умеет обороняться. Способность к самоочищению у нее огромна. Землетрясения, во время которых в атмосферу вырывается огромное количество подземных газов, вулканические выбросы тех же газов и пепла, насыщение рек ядовитыми минералами во время прокладки новых русел, - все это постепенно рассасывается, нейтрализуется, не принося глобального урона всему живому. Даже падение гигантского метеорита 65 миллионов лет назад, на годы затмившее солнце поднявшейся в атмосферу пылью, от чего вымерли динозавры и многие другие живые виды, не прекратило жизни на планете. Но для самоочищения природе нужно время - сотни и тысячи лет, чтобы медленно, буквально по капле в минуту, выдавливать из себя все ненужное, наносное. Быстро самоочищаться она не может. Человечество же бомбардирует ее вредными выбросами со скоростью, против которой она бессильна.
- Между тем есть действенный, практически проверенный способ чистить природу, созданный, кстати, самой природой, - говорит профессор Печуркин, - использовать растения и микроорганизмы, нейтрализующие техногенные яды. Их еще называют ксенобиотики. Именно с их помощью природа самоочищается. Наша задача - ускорить этот процесс, сделать его контролируемым. А для этого необходимо разработать международную программу по биоочищению планеты. Говоря специальным языком, программу по биоремедиации - восстановлению окружающей среды до нормального уровня. У себя в институте мы начали работу в этом направлении, наметили основные вехи этой программы.

Заключение

Основу электроэнергетики составляют тепловые электростанции (ТЭС). На них вырабатывается около 70% общего объема электроэнергии. Эта отрасль стоит на одном из первых мест по воздействию на окружающую среду. День и ночь работают множество тепловых электростанций, сжигая миллионы тонн органического топлива, на их долю приходится четвертая часть всех выбросов поступающих в атмосферу от промышленных предприятий. До половины общего количества вредных веществ приходится на диоксид серы, треть- оксиды азота и четверть га летучую золу. Так же и оксид углерода влияет на состояние атмосферы Земли, который может привести к глобальному потеплению климата. Поэтому нужно следить за количеством выбросов в атмосферу и развивать способы ее очистки. Необходимо ставить электрофильтры, использовать крупные агрегаты, в которых достигается практически полное сгорание топлива или вторично применять несгоревшее топливо. Так же для отчистки воздуха надо сажать леса, выводить виды бактерий, которые питаются вредными веществами.

Список литературы

1.Кокубу М., Ямада Д. Цементы с добавкой золы-уноса. В сб. трудов VI Международного конгресса по химии цементов. М., 1974, т. 4. С. 73-98.

2.В.А. Поляков Электротехника М. «Просвещение» 1986