Типы и виды электростанций. Общая Энергетика - Учебное Пособие. В. П. Казанцев Общая энергетика Нарисуйте различные схемы размещения тепловых электростанций

Технологическая схема тепловой электростанции отражает состав и взаимосвязь ее технологических систем, общую последовательность проте­кающих в них процессов. На рис. 11 показана принципиальная схема конденсационной тепловой электростанции на твердом топливе .

В состав тепловой электростанции входят: топливное хозяйство и система подготовки топлива к сжиганию; котельная установка – совокупность котла и вспомогательного оборудования (состоит из собственно котла, топочного устройства, пароперегревателя, водяного экономайзера, воздухоподогревателя, каркаса, обмуровки, арматуры, котельно-вспомогательного оборудования и трубопроводов); турбинная установка – совокупность турбины и вспомогательного оборудования; установки водоподготовки и конденсатоочистки; система технического водоснабжения, система золошлакоудаления; электротехническое хозяйство; система управления энергооборудованием.

Топливное хозяйство включает приемно-разгрузочные устройства, транспортные механизмы, топливные склады твердого и жидкого топлива, устройства для предварительной подготовки топлива (дробильные установки для угля). В состав мазутного хозяйства входят также насосы для перекачки мазута и подогреватели.

Подготовка твердого топлива к сжиганию состоит в размоле и сушке его в пылеприготовительной установке, а подготовка мазута заключается в его подогреве, очистке от механических примесей, иногда – в обработке спе­циальными присадками. Подготовка газового топлива сводится в основном к регулированию давления газа перед поступлением его в котел.

Необходимый для горения топлива воздух подается в котел дутьевыми вентиляторами. Продукты сгорания топлива – дымовые газы отсасываются дымососами и выводятся через дымовые трубы в атмосферу. Совокупность каналов (воздуховодов и газоходов) и различных элементов оборудования, по которым проходят воздух и дымовые газы, образуют газо-

воздушный тракт тепловой электростанции. Входящие в его состав дымососы, дымовая труба и дутьевые вентиляторы составляют тягодутьевую установку. В зоне горения топлива входящие в его состав негорючие (минеральные) примеси претерпевают физико-химические превращения и удаляются из котла частично в виде шлака, а значительная их часть уносится дымовыми газами в виде мелких частиц золы. Для защиты атмосферного воздуха от выбросов золы перед дымососами (для предотвращения их золового износа) устанавливают золоуловители.

Шлак и уловленная зола удаляются обычно гидравлическим способом за пределы территории электростанции на золоотвалы. При сжигании мазута и газа золоуловители не устанавливаются.

При сжигании топлива химически связанная энергия превращается в тепловую, образуются продукты сгорания, которые в по­верхностях нагрева котла отдают теплоту воде и образующемуся из нее пару.

Совокупность оборудования, его отдельных элементов, трубопроводов, по которым движутся вода и пар, образует водопаровой тракт станции .

В котле вода нагревается до температуры насыщения, испаряется, а образовавшийся из кипящей (котловой) воды насыщенный пар перегревается. Далее перегретый пар направляется по трубопроводам в турбину, где его тепловая энергия превращается в механическую, передаваемую валу турбины. Отработанный в турбине пар поступает в конденсатор, отдает теплоту охлаждающей воде и конденсируется.

Из конденсатора преобразовавшийся в воду пар откачивается конденсатным насосом и, пройдя через подогреватели низкого давления (ПНД), поступает в деаэра­тор. Здесь вода нагревается паром до температуры насыщения, при этом происходит удаление в атмосферу кислорода и других газов для предотвращения коррозии оборудования. Из деаэратора вода, называемая питательной , питательным насосом прокачивается через подогреватели высокого давления (ПВД) и подается в котел.

Конденсат в ПНД и деаэраторе, а также питательная вода в ПВД по­догреваются паром, отбираемым из турбины. Такой способ подогрева озна­чает возврат (регенерацию) теплоты в цикл и называется регенеративным подогревом . Благодаря ему сокращается поступление пара в конденсатор, а следовательно, и количество теплоты, передаваемой охлаждающей воде, что приводит к повышению КПД паротурбинной установки.

Совокупность элементов, обеспечивающих конденсаторы охлаждаю­щей водой, называют системой технического водоснабжения . К ней относятся источник водоснабжения (река, водохранилище, башенный охладитель – градирня), циркуляционный насос, подводящие и отводящие водоводы. В конденсаторе охлаждающей воде передается около 55 % теплоты пара, поступающего турбину; эта часть теплоты не используется для выработки электроэнергии и бесполезно теряется.

Данные потери значительно уменьшатся, если отбирать из турбины час­тично отработанный пар и его тепло использовать для технологических нужд промышленных предприятий или для подогрева воды на отопление. Таким образом, станция становится теплоэлектроцентралью (ТЭЦ), обеспечивающей комбинированную выработку электрической и тепловой энергии. На ТЭЦ устанавливаются специальные турбины с отборами пара – так называемые теплофикационные. Конденсат пара, отданного тепловому потребителю, подается на ТЭЦ насосом обратного конденсата.

На ТЭЦ могут быть и внешние потери пара и конденсата , связанные с отпуском теплоты промышленным потребителям. В среднем они равны 35 – 50 %. Внутренние и внешние потери пара и конденсата восполняются предварительно обработанной в водоподготовительной установке добавочной водой.

На ТЭС происходят внутренние потери конденсата и пара , обуслов­ленные неполной герметичностью водопарового тракта, а также безвозвратным расходом пара и конденсата на технические нужды станции. Они составляют небольшую долю общего расхода пара на турбины (около 1 – 1,5 %).

Таким образом, питательная вода котлов представляет собой смесь турбинного конденсата и добавочной воды.

Электротехническое хозяйство станции включает электрический генератор, трансформатор связи, главное распределительное устройство, систему электроснабжения собственных механизмов электростанции через трансформатор собственных нужд.

Система управления энергооборудованием на тепловых электростан­циях осуществляет сбор и обработку информации о ходе технологического процесса и состояния оборудования, автоматическое и дистанционное управление механизмами и регулирование основных процессов, автоматическую защиту оборудования.

Контрольные вопросы к главе 3

1. Какие типы электростанций вы знаете?

2. В чем отличие тепловых электрических станций от атомных?

3. Какие вы знаете способы преобразования тепловой энергии в механическую?

4. В чем отличие котельной установки от турбинной?

5. Дайте определения тягодутьевой установки и водопарового тракта станции.

6. Что такое питательная вода котлов?

7. Что такое система технического водоснабжения?

8. В чем отличие внешних потерь от внутренние потерь конденсата и пара?

ПОДГОТОВКА ВОДЫ

ТЭС — это предприятие по выработки электроэнергии и тепла. Когда строят электростанцию, то руководствуются следующим, что важнее: расположение рядом источника топлива или расположение рядом источника потребления энергии.

Размещение ТЭС в зависимости от источника топлива.

Давайте представим, что, допустим, мы имеем большое местророждения угля. Если мы здесь построим ТЭС, то снизим издержки на транспортировку топлива. Если учесть, что в стоимости топлива транспортная составляющая довольно большая, то имеет смысл строить ТЭС рядом с местами добычи полезных ископаемых. Но что мы будем делать с полученным электричеством? Хорошо, если есть куда его поблизости сбывать, существует дефицит электричества в районе.

А что делать, если нет потребности в новых электрических мощностях? Тогда мы получавшуюся электроэнергию будем вынуждены передавать по проводам на дальние расстояния. А для того, чтобы передать электричество на дальние расстояния без больших потерь, нужно передавать по высоковольтным проводам. Если их нет, то их нужно будет тянуть. В дальнейшем линии электропередач потребуют обслуживания. Всё это будет также требовать денег.

Размещение ТЭС в зависимости от потребителя.

Большинство новых ТЭС у нас в стране размещают в непосредственной близости от потребителя.

Это связано с тем, что выгоду от размещения ТЭС в непосредственной близости от источника топлива съедает стоимость транспортировки на дальние расстояния по линиям электропередач. К тому же, в таком случае, присутствуют большие потери.

При размещении электростанции непосредственно рядом с потребителем можно выиграть и еще в том случае, если построить ТЭЦ. Вы можете подробней прочитать, . В таком случае существенно снижается себестоимость отпускаемого тепла.

В случае размещения непосредственно рядом с потребителем отпадает надобность строить высоковольтные линии электропередач, достаточно будет напряжения 110 кВ.

Из всего выше написанного можно сделать вывод. Если источник топлива находится далеко, то в настоящей обстановке ТЭС строить лучше, все же, рядом с потребителем. Большая выгода получается, если источник топлива и источник потребления электроэнергии находятся рядом.

Уважаемые посетители! Теперь у Вас появилась возможность посмотреть России.

Процесс преобразования тепловой энергии в электрическую энергию отражается на упрощенных (принципиальных) или полных тепловых схемах.

Принципиальная тепловая схема ТЭС показывает основные потоки теплоносителей, связанные с основ­ным и вспомогательным оборудова­нием в процессах преобразования теплоты сжигаемого топлива для выработки и отпуска электроэнергии и теплоты потребителям. Практически принципиальная тепловая схема сводится к схеме пароводяного тракта ТЭС (энергоблока), эле­менты которого обычно представляют в условных изображениях.

Упрощенная (принципиальная) тепловая схема теплоэнергетической установки, работающей на угле, представлена на рис. 3.1.

Уголь подается в топливный бункер 1 , а из него - в дробильную установку 2 , где превраща­ется в пыль. Угольная пыль поступает в топку парогенератора (парового котла) 3 , имеющего систему трубок, в которых цир­кулирует химически очищенная вода, называемая питательной. В котле вода

Рис. 3.1. Упрощенная тепловая схема паротурбинной

пылеугольной ТЭС и внешний вид колеса паровой турбины

нагревается, испаряется, а образовавшийся насы­щенный пар доводится в пароперегревателе до температуры 400-650 °С и под дав­лением 3…25 МПа поступает по паропроводу в паровую турби­ну 4 . Параметры перегретого пара T 0 , P 0 (температура и давление на входе в турбину) зависят от мощности агрегатов. На КЭС весь пар идет на выработку электроэнергии. На ТЭЦ одна часть пара полностью используется в турбине для выработки электроэнергии в генераторе 5 и затем поступает в конденсатор 6 , а другая, имеющая большую температуру и давление, отбирается от промежуточной ступени турбины и исполь­зуется для теплоснабжения (на рис. 3.1 штриховая ли­ния). Конденсат насосом 7 через деаэра­тор 8 и далее питательным насосом 9 подается в парогенератор. Количество отбираемого пара зависит от потребности предприя­тий в тепловой энергии.

Полная тепловая схема (ПТС) отличается от принципиальной тем, что на ней полностью отображаются оборудование, трубопроводы, запорная, регулирующая и защитная арматура. Полная тепловая схема энергоблока состоит из схем отдельных узлов, в том числе дается общестанционный узел (баки запасного конденсата с перекачивающими насосами, подпитка тепловой сети, подогрев сырой воды и т.п.). К вспомогательным трубопроводам относятся трубопроводы обводные, дренажные, сливные, вспомогательные, отсосов паровоздушной смеси. Обозначения линий и арматуры ПТС следующие:

3.1.1.1. Тепловые схемы кэс

Большинство КЭС нашей страны используют в ка­честве топлива угольную пыль. Для выработки 1 кВт∙ч электроэнергии затрачивается несколько сот грам­мов угля. В паровом котле свыше 90 % выделяемой топливом энергии передается пару. В турбине кине­тическая энергия струй пара пере­дается ротору (см. рис. 3.1). Вал турбины жестко соединен с валом генератора. Современные паровые турбины для ТЭС являются быстроходными (3000 об/мин) высокоэкономичными машинами с большим ресурсом работы.

КЭС большой мощности на органическом топливе строятся в настоящее время в основном на высокие начальные параметры пара и низкое конечное давление (глубокий вакуум). Это дает возможность уменьшить расход теплоты на единицу выработанной электроэнергии, так как, чем выше начальные параметры P 0 и T 0 перед турбиной и ниже конечное давление пара P к, тем выше КПД установки. Поэтому поступающий в турбину пар доводят до высоких параметров: температуру – до 650 °С и давление – до 25 МПа.

На рисунке 3.2 представлены типичные упрощенные тепловые схемы КЭС на органическом топливе. По схеме рисунка 3.2, а подвод теплоты к циклу осуществляется только при генерации пара и подогреве его до выбранной температуры перегрева t пер; по схеме рисунка 3.2, б наряду с передачей теплоты при этих условиях, теплота подводится к пару и после того, как он отработал в части высокого давлении турбины.

Первую схему называют схемой без промежуточного перегрева, вторую – схемой с промежуточным перегревом пара . Как известно из курса термодинамики, тепловая экономичность второй схемы при одних и тех же начальных и конечных параметрах и правильном выборе параметров промежуточного перегрева выше.

По обеим схемам пар из парового котла 1 направляется в турбину 2 , находящуюся на одном валу с электрогенератором 3 . Отработавший пар конденсируется в конденсаторе 4 , охлаждаемом циркулирующей в трубках технической водой. Конденсат турбины конденсатным насосом 5 через регенеративные подогреватели 6 подается в деаэратор 8 .

Деаэратор служит для удаления из воды растворенных в ней газов; одновременно в нем, так же как в регенеративных подогревателях, питательная вода подогревается паром, отбираемым для этого из отбора турбины. Деаэрация воды проводится для того, чтобы довести до допустимых значений содержание кислорода и углекислого газа в ней и тем самым понизить скорость коррозии металла в трактах воды и пара. В то же время, деаэратор в ряде тепловых схем КЭС может отсутствовать. При этом так называемом нейтрально–кислородном водном режиме в питательную воду подаются в определенном количестве кислород, пероксид водорода или воздух; деаэратор в схеме при этом не нужен.

Р
ис. 3.1. Типичные тепловые схемы паротурбинных

конденсационных установок на органическом топливе без

промежуточного перегрева пара (а ) и с промежуточным

перегревом (б )

Деаэрированная вода питательным насосом 9 через подогреватели 10 подается в котельную установку. Конденсат греющего пара, образующийся в подогревателях 10 , перепускает каскадно в деаэратор 8 , а конденсат греющего пара подогревателей 6 подается дренажным насосом 7 в линию, по которой протекает конденсат из конденсатора 4 .

Описанные тепловые схемы являются в значительной мере типовыми и незначительно меняются с ростом единичной мощности и начальных параметров пара.

Деаэратор и питательный насос делят схему регенеративного подогрева на группы ПВД (подогреватель высокого давления) и ПНД (подогреватель низкого давления). Группа ПВД состоит, как правило, из 2–3 подогревателей с каскадным сливом дренажей вплоть до деаэратора. Деаэратор питается паром того же отбора, что и предвключенный ПВД. Такая схема включения деаэратора по пару широко распространена. Поскольку в деаэраторе поддерживается постоянное давление пара, а давление в отборе снижается пропорционально снижению расхода пара на турбину, такая схема создает для отбора запас по давлению, который реализуется в предвключенном ПВД. Группа ПНД состоит из 3–5 регенеративных и 2–3 вспомогательных подогревателей. При наличии испарительной установки (градирни) конденсатор испарителя включается между ПНД.

КЭС, производящие только электричество, име­ют невысокий КПД (30 – 40 %), так как большое количество выработанного тепла сбрасывается в атмосферу через конденсаторы пара, градирни, теряется с отходящими топочными газами и охлаждающей водой конденсатора.

Класс: 9

Цели : сформировать у учащихся представление об электроэнергетике России как об авангардной отрасли народного хозяйства страны.

Задачи:

• Обучающая : углубить знания учащихся по топливно-энергетическому комплексу России; разъяснить понятия «электроэнергетика» и «энергосистема»; дать представление о роли и значении электроэнергетики для промышленности и населения страны;
• Развивающая : развивать у учащихся умения и навыки работы с картой и текстом; способствовать развитию аналитического и логического мышления;
• Воспитательная : воспитывать интерес к географии родной страны, её экономике и экологии.

Тип урока: комбинированный.

Технические средства обучения и материальное обеспечение: Компьютер в комплекте – 1 компл., Видеопроектор – 1 шт., Интерактивная доска – 1 шт., Компьютерные программы и носители – 1 компл, карта «электроэнергетика России», атласы учащихся, презентация (Приложение 1 ) фотографии различных электростанций, схемы, видеофрагмент.

Терминологический аппарат: электростанция, ТЭС, ГЭС, АЭС, альтернативные источники энергии, энергосистема.

Время: 45 минут.

Ход урока

I. Организационный момент (1 мин.)

II. Опрос домашнего задания (8 мин.)

Тест. Работа с текстом презентации.

Самые крупные запасы угля (общегеологические) сосредоточены в: (слайд 3)
А) Кузнецком бассейне
Б) Печорском бассейне
В) Тунгусском бассейне
Г) Донецком бассейне

Первое место в России по запасам угля занимает бассейн (слайд 4)
А) Кузнецкий
Б) Печорский
В) Южно-Якутский

Самый дешёвый уголь (в 2-3 раза дешевле кузнецкого) в бассейне (слайд 5)
А) Печорском
Б) Донецком
В) Канско-Ачинском

Крупнейшая нефтегазовая база России – это (слайд 6)
А) Западная Сибирь
Б) Поволжье
В) Баренцево море

На территории России насчитывается (слайд 7)
А) 26 НПЗ
Б) 22 НПЗ
В) 30 НПЗ
Г) 40 НПЗ

Общая протяжённость газопроводов России составляет (слайд 8)
А) 140 тыс. км
Б) 150 тыс. км
В) 170 тыс. км
Г) 120 тыс. км

По запасам газа Россия занимает в мире (слайд 9)
А) 1-е место
Б) 2-е место
В) 3-е место

Нарисовать схему «Состав топливно-энергетического комплекса»

Работа с текстом (учащиеся получают карточки с текстом, выявляют ошибки в нём и исправляют их). Ответы: 1) В; 2) А; 3) В; 4) А; 5) А; 6) Б; 7) А.(слайд 10). Взаимопроверка работ в парах. Приложение 2

III. Изучение новой темы (слайд 12) (30 мин.)

План.

1. Значение электроэнергетики для страны.
2. Альтернативные источники энергии.

1. Значение электроэнергетики для страны.

Записать определение в тетрадь (слайд 13)

Электроэнергетика – отрасль, которая производит электроэнергию на электростанциях и передаёт её на расстояние по линиям электропередач.

Работа со статистическим материалом таблицы учебника (стр. 125) «Динамика производства электроэнергии в России за последние 20 лет». Наблюдается спад в производстве в конце 1990-х годов, рост производства в настоящее время.

Потребители энергии (слайд 14)

Главное требование – надежность энергоснабжения. Для этого все электростанции стараются соединить линиями электропередач (ЛЭП), чтобы внезапный выход из строя одной из них мог быть компенсирован другими. Так образуется Единая энергетическая система (ЕЭС) страны (слайд 15).

ЕЭС страны в электроэнергетике объединяет производство, передачу и распределение электроэнергии между потребителями. В энергосистеме каждая электростанция имеет возможность выбрать наиболее экономичный режим работы. ЕЭС России объединяет более 700 крупных электростанций, в которых сосредоточено более 84% мощности всех электростанций страны (слайд 16). Карта слайд (слайд 17).

Производство электроэнергии на станциях разного типа показано на диаграмме(слайд 18).

Факторы размещения электростанций разных типов: (слайд 19).

Каждая из электростанций имеет свои особенности. Рассмотрим их.

Виды электростанций:

2. ТЭС – тепловые. Работают на традиционном топливе: уголь, мазут, газ, торф, горючие сланцы.

КПД -30-70% (слайд 20, 21).

Факторы размещения ТЭС (слайд 22).

ТЭЦ – разновидность тепловых электростанций (слайд 23).

Достоинства и недостатки ТЭС (слайд 24).

Крупнейшей ТЭС в нашей стране является Сургутская ТЭС (небольшое сообщение ученика – опережающее задание) (слайд 25).

Следующий тип - это

Гидроэлекторостанции

3. ГЭС – гидравлические. Используют энергию падающей или передвигающейся воды КПД – 80% (слайд 26).

Размещение ГЭС определяем по карте «Гидроэнергетические ресурсы России» (слайд 27).

На крупнейших реках построены каскады ГЭС (слайд 28).

Достоинства и недостатки ГЭС (слайд 29).

Крупнейшая ГЭС в России - Саяно-Шушенская (6,4 МВт), где в 2009 году произошла техногенная катастрофа (слайд 30).

Чебоксарская ГЭС является ближайшей к Республике Марий Эл (слайд 31).

Атомные электростанции.

4. АЭС – атомные электростанции. Используют энергию ядерного распада.

• КПД -30-35% (слайд 32).

Принцип действия АЭС можно посмотреть в видеофрагменте (слайд 33) (Приложение 3 , Приложение 4 ). Размещение АЭС мы видим на карте (слайд 34).

Достоинства и недостатки АЭС (слайд 35).

Рассмотренные типы электростанций работают на сжигании минерального топлива, которое через определенный промежуток времени неизбежно закончится. Для обеспечения потребностей в электроэнергии в будущем потребуются альтернативные источники энергии.

5. Альтернативные источники энергии

Альтернативные электростанции (слайд 36). Рассмотрим типы альтернативных видов энергии.

1. Солнечная энергия. Строится завод солнечных батарей в Чувашии (слайд 37). (38) Панели солнечных батарей уже находят практическое применение в столице республике. В Ботаническом саду Йошкар-Олы теплица освещается и обогревается с помощью энергии Солнца (слайд 39).
2. Энергия ветра. На слайде (40) изображены ветровые двигатели и ветряная мельница музея под открытым небом г. Козьмодемьянска Республики Марий Эл. Такие мельницы использовались во многих населенных пунктах страны.
3. Внутренняя энергия Земли. (слайд 41). В каком регионе страны распологаются ГТЭС? (слайд 42).
4. Энергия приливов и отливов используется на Кислогубской ПЭС (слайд 43)

IV. Рефлексия (4 мин.)

Что нового вы для себя узнали?

1. Какой тип электростанций в России преобладает?
2. Чем отличается электроцентрали от станций?
3. Где лучше строить ГЭС?
4. Где их строят АЭС?
5. Что такое энергосистема?

V. Домашнее задание (2 мин).

(слайд 44, 45) Учебник параграф 23 прочитать. На контурную карту нанести: Балаковская, Белоярская, Билибинская, Браткая, Волжская, Зейская, Кольская, Конаковская, Курская, Ленинградская, Обнинская, Рефтинская, Смоленская, Сургутская, Чебоксарская. Написать проблемы электроэнергетики и попытаться найти решение проблемы.

Для желающих:

• посмотреть цикл передач «Энергетика: как это работает»
• myenergy.ru

Оценки учащимся.

Спасибо за урок!

Литература.

1. География России. Население и хозяйство 9 класс. Учебник В.П. Дронов, В.Я. Ром.
2. Поурочные разработки по географии “Население и хозяйство России” 9 класс. Е.А. Жижина.
3. Атлас и контурные карты по географии для 9 класса.
4. Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Уроки географии 9 класс.
5. Карта Электроэнергетика России Мультимедийный диск.
6. Презентация к уроку “Электроэнергетика. Типы электростанций”.

Наиболее часто в современной энергетике выделяют традиционную и нетрадиционную энергетики.

Традиционную энергетику главным образом разделяют на электроэнергетику и теплоэнергетику.

Наиболее удобный вид энергии - электрическая, которая может считаться основой цивилизации. Преобразование первичной энергии в электрическую производится на электростанциях.

В нашей стране производится и потребляется огромное количество электроэнергии. Она почти полностью вырабатывается тремя основными типами электростанций: тепловыми, атомными и гидроэлектростанциями.

Примерно 70% мировой электроэнергии вырабатывают на ТЭС. Они делятся на конденсационные тепловые электростанции (КЭС), вырабатывающие только электроэнергию, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), которые производят электроэнергию и теплоту.

В России около 75% энергии производится на тепловых электростанциях. ТЭС строят в районах добычи топлива или в районах потребления энергии. ГЭС выгодно строить на полноводных горных реках. Поэтому наиболее крупные ГЭС построены на сибирских реках. Енисее, Ангаре. Но также построены каскады ГЭС и на равнинных реках: Волге, Каме.

АЭС построены в районах, где потребляется много энергии, а других энергоресурсов не хватает (в западной части страны).

Основным типом электростанций в России являются тепловые (ТЭС). Эти установки вырабатывают примерно 67% электроэнергии России. На их размещение влияют топливный и потребительский факторы. Наиболее мощные электростанции располагаются в местах добычи топлива. ТЭС, использующие калорийное, транспортабельное топливо, ориентированы на потребителей.

Рис.1. Принципиальная схема тепловой электростанции

Принципиальная схема тепловой электростанции представлена на рис.1. Стоит иметь в виду, что в ее конструкции может быть предусмотрено несколько контуров - теплоноситель от тепловыделяющего реактора может не идти сразу на турбину, а отдать свое тепло в теплообменнике теплоносителю следующего контура, который уже может поступать на турбину, а может дальше передавать свою энергию следующему контуру. Также в любой электростанции предусмотрена система охлаждения отработавшего теплоносителя, чтобы довести температуру теплоносителя до необходимого для повторного цикла значения. Если поблизости от электростанции есть населенный пункт, то это достигается путем использования тепла отработавшего теплоносителя для нагрева воды для отопления домов или горячего водоснабжения, а если нет, то излишнее тепло отработавшего теплоносителя просто сбрасывается в атмосферу в градирнях. Конденсатором отработавшего пара на неатомных электростанциях чаще всего служат именно градирни.

Основное оборудование ТЭС - котел-парогенератор, турбина, генератор, конденсатор пара, циркуляционный насос.

В котле парогенератора при сжигании топлива выделяется тепловая энергия, которая преобразуется в энергию водяного пара. В турбине энергия водяного пара превращается в механическую энергию вращения. Генератор превращает механическую энергию вращения в электрическую. Схема ТЭЦ отличается тем, что по ней, помимо электрической энергии, вырабатывается и тепловая путем отвода части пара и нагрева с его помощью воды, подаваемой в тепловые магистрали.

Есть ТЭС с газотурбинными установками. Рабочее тело и них - газ с воздухом. Газ выделяется при сгорании органического топлива и смешивается с нагретым воздухом. Газовоздушная смесь при 750-770°С подается в турбину, которая вращает генератор. ТЭС с газотурбинными установками более маневренна, легко пускается, останавливается, регулируется. Но их мощность в 5-8 раз меньше паровых.

Процесс производства электроэнергии на ТЭС можно разделить на три цикла: химический - процесс горения, в результате которого теплота передается пару; механический - тепловая энергия пара превращается в энергию вращения; электрический - механическая энергия превращается в электрическую.

Общий КПД ТЭС состоит из произведения КПД (η) циклов:

КПД идеального механического цикла определяется так называемым циклом Карно:

где T 1 и Т 2 - температура пара на входе и выходе паровой турбины.

На современных ТЭС Т 1 =550°С (823°К), Т 2 =23°С (296°К).

Практически с учетом потерь η тэс =36-39%. Из-за более полного использования тепловой энергии КПД ТЭЦ = 60-65%.

Атомная электростанция отличается от ТЭС тем, что котел заменен ядерным реактором. Теплота ядерной реакции используется для получения пара.

Первичной энергией на АЭС является внутренняя ядерная энергия, которая при делении ядра выделяется в виде колоссальной кинетической энергии, которая, в свою очередь, превращается в тепловую. Установка, где идут эти превращения, называется реактором.

Через активную зону реактора проходит вещество теплоноситель, которое служит для отвода тепла (вода, инертные газы и т.д.). Теплоноситель уносит тепло в парогенератор, отдавая его воде. Образующийся водяной пар поступает в турбину. Регулирование мощности реактора производится с помощью специальных стержней. Они вводятся в активную зону и изменяют поток нейтронов, а значит, и интенсивность ядерной реакции.

Природное ядерное горючее атомной электрической станции - уран. Для биологической защиты от радиации используется слой бетона в несколько метров толщиной.

При сжигании 1 кг каменного угля можно получить 8 кВт-ч электроэнергии, а при расходе 1 кг ядерного топлива вырабатывается 23 млн. кВтч электроэнергии.

Более 2000 лет человечество использует водную энергию Земли. Теперь энергия воды используется на гидроэнергетических установках (ГЭУ) трех видов:

• гидравлические электростанции (ГЭС);
• приливные электростанции (ПЭС), использующие энергию приливов и отливов морей и океанов;
• гидроаккумулирующие станции (ГАЭС), накапливающие и использующие энергию водоемов и озер.

Гидроэнергетические ресурсы в турбине ГЭУ преобразуются в механическую энергию, которая в генераторе превращается в электрическую.

Таким образом, основными источниками энергии являются твердое топливо, нефть, газ, вода, энергия распада ядер урана и других радиоактивных веществ.