Тепловые и атомные электрические станции ТИПЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Тепловые и атомные электрические станции

ТИПЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ 1. Электростанции на органическом топливе: v 1. 1. С конденсационными турбоустановками - КЭС Ø рис. (а) Ø v 1. 1. 1. без промежуточного перегрева пара 1. 1. 2. с промежуточным перегревом пара рис. (б) 1. 2. С теплофикационными турбоустановками - ТЭЦ Ø 1. 2. 1. турбоустановка с противодавлением (типа Р) Ø 1. 2. 2. турбоустановки с регулируемым отбором пара типов (Т, П, ПТ)

ТИПЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ 2. Электростанции на ядерном топливе: v 2. 1. С конденсационными турбоустановками Ø 2. 1. 1. одноконтурная (РБМК) Ø 2. 1. 2. двухконтурная (ВВЭР) Ø v - АКЭС 2. 1. 3. трехконтурная (БН) 2. 1. С теплофикационными турбоустановками - АТЭЦ

Схема КЭС без промперегрева пара 2 3 1 4 5 1 - паровой котел; 2 - паровая турбина; 3 - электрогенератор; 4 - конденсатор ; 5 - конденсатный насос

Процесс расширения пара в турбине на КЭС без промперегрева в h, s - диаграмме h 0 t 0 Hi h p 0 pк hкt hк s

Работа пара Удельная (на 1 кг) внутренняя работа пара в турбине, к. Дж/кг Внутренняя мощность, к. Вт - расход пара на турбину, кг/c

Схема КЭС с промперегревом пара D 0, p 0, t 0 t. ПП 2 1 3 4 p. ПП 5 6 1 - паровой котел; 2 - ЧВД; 3 – ЧНД; 4 - ЭГ; 5 - конденсатор ; 6 - конденсатный насос

Процесс расширения пара в турбине на КЭС с промперегревом в h, s- диаграмме h. ПП. Г h 0 t 0 H 0 ЧНД h p 0 H 0 ЧВД p. ПП h. ПП. Х h. К h. ПП. Х. t s h. Кt pк

Работа пара Удельная работа (1 кг), к. Дж/кг Внутренняя мощность, к. Вт

Схема ТЭЦ с ТУ типа РD 0, p 0, t 0 1 – паровой котел; 2 – РОУ; 3 – турбогенератор; 4 – тепловой потребитель; 5 – насос; 6 – регенеративные подогреватели; 7 – питательный насос; 8 – пар из отборов 3 2 1 8 DП, p. П 8 7 5 6 4

Процесс расширения пара в турбине Рh 0 p 0 t 0 Hi h p. П h. Пt p. К s

Работа пара Удельная (на 1 кг) внутренняя работа пара в турбине, к. Дж/кг Внутренняя мощность, к. Вт - расход пара, кг/c

Если максимальные тепловые нагрузки не удается покрыть с помощью противодавления турбины, то пар потребителю отпускается также через РОУ. Т. к. Р-турбина работает по тепловому графику нагрузок, то для обеспечения электрического потребителя обязательно имеется К-турбина.

Схема турбоустановки типа ПD 0, p 0, t 0 1 2 3 4 5 10 Dк pк 7 9 Dп pп 8 6 1, 2 – стопорный и регулирующий клапаны ЧВД; 3 – часть высокого давления; 4 – регулирующий клапан ЧНД; 5 – часть низкого давления; 6 – конденсатор; 7, 8 – отсечной и обратный клапаны; 9 – тепловой потребитель; 10 – редукционноохладительная установка

Процесс расширения пара в турбоустановке типа П- в h-s диаграмме h p 0 h 0 Удельная работа пара в ЧВД t 0 Удельная работа пара в ЧНД Расход пара на турбину p'п hп pп Внутренняя мощность х=1 hк pк s

Схема турбоустановки типа ТD 0, p 0, t 0 1 2 3 Двухступенчатый подогрев сетевой воды 1, 3 – ЧВД и ЧНД, 2 – регулирующий клапан ЧНД; DТ 1 p 1 DТ 2 p 2 Dк pк Gсв, tпс 5 4 tос 4, 5 – нижняя и верхняя ступени подогревателя сетевой воды (НСП, ВСП)

Процесс расширения пара в турбине типа Т - в h, s - диаграмме h 0 t 0 h h 1 p 2 Внутренняя мощность турбины: p'2 х=1 h 2 hк pк s Расход пара на турбину:

Схема турбоустановки типа ПТD 0, p 0, t 0 2 1 3 1, 2, 3 – ЧВД, ЧСД и ЧНД; 4– Dп , pп 6 5 Dт, pт Dк, pк 4 конденсатор; 5, 6 – тепловые потребители

Процесс расширения пара в турбине типа ПТ- в h, s- диаграмме h 0 t 0 h h 1 p 2 Внутренняя мощность турбины p'2 х=1 h 2 hк pк s Расход пара на турбину

Достоинства турбоустановок типа П- , Т-, ПТ- по сравнению с К- кроме электроэнергии, потребителю отпускается еще и тепло - по сравнению с Р- в схеме присутствует конденсатор - возможна работа турбины без отпуска тепла потребителю ( «К» - режим) -для Т (по сравнению с П-)- отпуск тепла потребителю при относительно невысоком давлении пара, следовательно при небольшом «коэффициенте недовыработки мощности» (в турбине пар срабатывает большой теплоперепад, прежде чем уйти к потребителю) - по сравнению с К- КПД значительно выше за счет уменьшения потерь тепла в конденсаторе (расход пара в конденсатор меньше)

Недостатки турбоустановок типа П- , Т-, ПТ- повышенные затраты на оборудование (подогреватели, система регулирования и т. д. ) - сложность эксплуатации (поддержание заданного давления в регулируемых отборах) - Для П (по сравнению с Т-)- отпуск тепла потребителю при высоком давлении пара, следовательно при высоком «коэффициенте недовыработки мощности» (в турбине пар срабатывает небольшой теплоперепад, прежде чем уйти к потребителю) - КПД такой установки ниже чем противодавленческой, за счет наличия потерь тепла в конденсаторе (присутствие «вентиляционного» расхода пара в конденсатор)

Типы электростанций на ядерном топливе основная классификация – по количеству контуров 2. 1. одноконтурные АЭС 2. 2. двухконтурные АЭС 2. 3. трехконтурные АЭС В системе любой АЭС различают теплоноситель и рабочее тело. Рабочее тело - среда, совершающая работу (преобразующую тепловую энергию в механическую). Для АЭС рабочим телом является водяной пар. Теплоноситель – среда, которая отводит тепло, выделившееся в реакторе при высвобождении внутриядерной энергии. Требования к чистоте рабочего тела и теплоносителя очень высоки (для предотвращения любых отложений на тепловыделяющих элементах и другом оборудовании АЭС). Поэтому контуры рабочего тела и теплоносителя для АЭС всегда замкнуты.

Схема одноконтурной АЭС

Схема двухконтурной АЭС

Схема трехконтурной АЭС

Условные обозначения в схемах АЭС 1 - реактор; 2 - промежуточный теплообменник; 3 - парогенератор; 4 - турбогенератор; 5 - конденсатор; б - конденсатный насос; 7 - пар от отборов; 8 - пар на регенеративный подогреватель; 9, 13 - регенеративные подогреватели низкого и высокого давления; 10 - деаэратор; 11 - пар на деаэратор; 12 - питательный насос

Достоинства и недостатки одноконтурной схемы На АЭС, работающей по одноконтурной схеме пар образуется в активной зоне реактора и оттуда направляется в турбину. Достоинства: Одноконтурная схема наиболее проста и экономична по сравнению с двух- и трех- контурными, (параметры пара перед турбиной и в реакторе отличаются лишь на величину потерь в паропроводах). Недостатки: • Образующийся в реакторе пар радиоактивен (большая часть оборудования АЭС имеет защиту от излучений). • В процессе работы электростанции в паропроводах, турбине и др. скапливаются выносимые из реактора с паром твердые вещества (содержащиеся в воде примеси, продукты коррозии), обладающие наведенной активностью. Это затрудняет контроль за оборудованием и его ремонт.

Классификация АЭС по другим признакам в зависимости от: Ø типа реактора: - на тепловых нейтронах; - на быстрых нейтронах; Ø параметров и типа паровых турбин: - на насыщенном паре; - или перегретом паре (одного или двух давлений) и др. ; способа перегрева пара: - с паровым перегревом ; - с ядерным, - с «огневым» Ø параметров и типа теплоносителя: - газовый теплоноситель, - «вода под давлением» , - жидкометаллический; - органический. Ø конструктивных особенностей реактора: - канального или корпусного типа, - кипящий с естественной или принудительной циркуляцией и др. ; Ø типа замедлителя реактора: - с уран-графитовым реактором, -тяжеловодным замедлителем и др.