Общая энергетика
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
?азовой турбины 3. Турбина вращает вал электрического генератора 4 и компрессора 5. Компрессор необходим для подачи под давлением воздуха 6 в камеру сгорания. Этот воздух подогревается в регенераторе 7 отработавшими в турбине газами 8, что повышает эффективность сжигания, топлива в камере сгорания.
Практическое использование мощных ГТУ связано с увеличением их КПД, который пока составляет 30…35%, и с увеличением ресурса их работы.
Рис.1.12. Схема ГТУ.
Парогазовые установки. Отработанные газы ГТУ имеют высокую температуру, что и снижает КПД термодинамического цикла. Повысить экономичность установки можно, используя парогазовый цикл. ПГУ (рис.1.13) представляют собой технологическое соединение паротурбинной и газотурбинной установок, объединенных общим тепловым циклом.
Рис.1.13. Схема ПГУ.
Газовая турбина 1 обеспечивает работу генератора 2. Рабочее тело подается в турбину компрессором 3 через камеру сгорания 4. Отработавший в ГТУ газ с достаточно высокой температурой поступает в топку парового котла 5, вытесняя соответствующее количество сжигаемого топлива. Котел снабжает паром паровую турбину 6, обеспечивающую работу генератора 7. Из турбины конденсат возвращается в паровой котел. В такой схеме используется низконапорный котел с давлением газа в топке около 0,1 МПа, что лишь немного повышает КПД цикла в целом. Используя схемы ПГУ с высоконапорным котлом (давление до 1,0 МПа), можно получить КПД 42...43%. Такие системы предполагается широко использовать в ближайшие годы: до 2010 года должно быть введено 20…25 МВт мощности.
.6 Распределение электрических нагрузок между электрическими станциями различных типов
Электростанции связаны друг с другом и отдают электроэнергию в энергосистему региона или страны. Из этой системы получают электроэнергию разнообразные по составу, мощности, режиму работы и другим показателям потребители. Такое объединение в энергосистему позволяет: уменьшить суммарную установленную мощность электростанций; резервировать мощность за счет возможного маневрирования станций разного типа; уменьшить общий расход топлива; увеличить надёжность электроснабжения потребителей за счет дополнительных взаимных связей; повысить экономичность выработки электроэнергии путём оптимального распределения электрических нагрузок между станциями различных типов.
Рис.1.14. Суточный график нагрузки.
Суммарная электрическая нагрузка группы потребителей, подключенных к электроэнергетической системе, зависит от многих факторов: состав потребителей, их мощность, режим работы, используемая технология и оборудование, время суток и года, климатические условия и т.д. Примерный суточный график электрической нагрузки промышленного района представлен на рис.1.14. Для него характерны неизменная за сутки (базисная) нагрузка Р3; слабопеременная (полупиковая) нагрузка от Р3 до Р2; пиковая нагрузка Р1. В каждый момент времени в электроэнергетической системе должен существовать баланс вырабатываемой и потребляемой мощности (с учетом потерь). В противном случае режим работы энергосистемы в целом и отдельных ее элементов может стать аварийным вплоть до "развала", т.е. полного отключения друг от друга всех источников и потребителей электроэнергии. Для поддержания баланса мощности необходимо регулировать, изменять мощность, генерируемую на электростанциях. Разная мощность и инерционность энергоблоков обусловливают определенные закономерности их использования, как с технической, так и с экономической точки зрения. Базисную нагрузку несут наиболее мощные и инерционные электростанции - АЭС и крупные ТЭС, ГРЭС. Полупиковую нагрузку покрывают маневренные агрегаты ГЭС, ГАЭС и ТЭЦ. Пиковую нагрузку обеспечивают гидрогенераторы, ГТУ, ПГУ.
Конкретный состав электростанций в регионе может частично менять рассмотренный вариант распределения нагрузок, но общие принципы остаются неизменными.
.7 Использование альтернативных источников энергии
Рост народонаселения, промышленное и социальное развитие общества требуют значительного увеличения производства энергии. При этом к середине двадцать первого века станет вполне реальной острая нехватка органических энергоносителей, которые дают сегодня около 80% всей востребованной энергии. Стоимость добычи и транспортировки топлива постоянно растет, и процесс этот будет продолжаться, т.к. новые месторождения зачастую находятся в удалённых, труднодоступных районах, на значительной глубине залегания. Удорожание топлива связано и с тем, что нефть, газ, уголь являются важным сырьем для многих, отраслей промышленности, и утверждение топить нефтью всё равно, что топить ассигнациями не теряет своей актуальности.
Все более приходится считаться с влиянием энергетики на окружающую среду и необходимостью существенно уменьшить это влияние.
Поэтому проводятся работы по поиску новых, альтернативных видов источников энергии, в том числе возобновляемых и экологически чистых. Некоторые из этих разработок рассмотрены ниже.
Магнитогидродинамические (МГД) установки. Принцип работы этих установок позволяет непосредственно преобразовывать тепловую энергию в электрическую (рис.1.15). Между металлическими пластинами 1, расположенными в сильном магнитном поле, пропускается струя 2 ионизированного газа. В соответствии с законом электромагнитной индукции наводится ЭДС, вызывающая протекание электрического тока ме