Единичных мощностей

Атомная энергетика развивается на больших единичных мощностях основных агрегатов. Это, во-первых, ускоряет ввод мощностей в энергетических системах и, во-вторых, удешевляет вспомогательные системы и строительные расходы. Тем самым удешевляется стоимость установленного киловатта мощности, что для АЭС очень важно.

При больших единичных мощностях агрегатов осевые усилия, действующие на рабочие колеса, могут достигать десятков и даже сотен тонн. Поэтому определение фактических осевых усилий является весьма актуальным.

С целью сохранения тонкого распыла при больших единичных мощностях на Невском машиностроительном заводе применительно к газовым турбинам была разработана многосопловая форсунка [Л. 5-5]. Специальных исследований взаимодействия пересекающихся потоков не производилось, однако по мнению ряда авторов агломерация капелек мало вероятна.

Кривые на рис. 6-3 построены для крайних значений рассмотренных единичных мощностей блоков (15 и 30 Мет). Если в качестве первого приближения принять линейный характер зависимости суммарных затрат от единичной мощности, то можно найти область экономичности каждой из сравниваемых ТЭЦ в зависимости от единичной мощности и сочетания видов нагрузки. Такое исследование, проведенное для района Ленинграда, показало, например, что в случае чисто отопительной нагрузки уже при единичной мощности 15 Мет преимущество на стороне парогазовых ТЭЦ. При производственно-отопительной нагрузке парогазовые установки сохраняют свое преимущество только при единичных мощностях, близких к 30 Мет. При мощностях меньше 15 Мет преимущество заведомо переходит на сторону газопаровых ТЭЦ.

присоединениях к магистрали приводит к снижению мощности соответствующего агрегата и установки в целом, но не вызывает прекращения работы этого агрегата. В связи с этим схема является надежной и .может быть рекомендована к применению при весьма высоких единичных мощностях агрегатов, не позволяющих осуществить транспорт пара от котла или к турбине по одной линии.

В настоящее время в СССР и других странах мира наблюдаются тенденции к увеличению единичной мощности АЭС, т. е. к расположению все большего количества энергетических блоков на одной площадке. Эта тенденция объясняется теми экономическими преимуществами, которые приобретает ядерная энергетика при условии строительства АЭС большой единичной мощности. В связи с этим возникает вопрос о предельно допустимых единичных мощностях АЭС. К факторам, которые могут привести к ограничению единичной мощности АЭС, в первую очередь следует отнести факторы воздействия АЭС на человека и окружающую среду как радиационного, так и нерадиационного характера.

Исследования в области термоядерной энергетики ведутся широким фронтом применительно к различным типам реакторов. Вопрос о том, какой из них будет использован для первых термоядерных энергетических установок, во многом будет зависеть от прогресса в решении сложнейших инженерных задач, возникающих при создании того или иного типа реакторов. В настоящее время можно лишь сугубо ориентировочно говорить о предполагаемых единичных мощностях термоядерных энергетических установок и параметрах теплоносителя, выходящего из реактора, поскольку эти величины будут определяться применяемыми материалами и конструктивными решениями. Можно предполагать, что ввиду больших капитальных затрат на сооружение таких установок и больших затрат энергии на собственные их нужды термоядерные установки окажутся рентабельными лишь при очень больших единичных мощностях, измеряемых уже для первых установок миллионами киловатт.

Строительство АЭС в СССР в ближайшее время будет базироваться на реакторах двух типов — корпусного и канального. Корпусной реактор представляет собой стальной сосуд, внутри которого размещается активная зона, состоящая из объединенных в кассеты циркониевых трубок с двуокисью урана. Охлаждающая -вода, являющаяся одновременно замедлителем, прокачивается в двухконтурных схемах под давлением 120—180 кгс/см2, в кипящих одноконтурных — под давлением 60—80 кгс/см2. В канальных реакторах топливные элементы размещаются в трубах, через которые вода прокачивается под давлением. Большие мощности -свыше 1 тыс. кет) проще получить в реакторах канального тчпа. При меньших единичных мощностях корпусные реакторы требуют меньшим капитальных затрат. Их доля в ?Сщем строительстве АЭС е СССР з ближайшее пятилетие составит приблизительно треть, остальные две трети будут составлять АЭС с канальными реакторами [Л. 95].

(двух ЦНД). Выбор частоты вращения и оценка предельной мощности турбины на « = 3000 об/мин является довольно сложной задачей, решение которой зависит от многих факторов. Следует отметить, что прогресс турбостроения как в СССР, так и в других странах был связан со стремлением увеличивать частоту вращения. Это обеспечивало наиболее благоприятные весовые и габаритные характеристики турбин. Наблюдавшееся каждые 9—11 лет удвоение единичных мощностей одновальных агрегатов полностью удовлетворяло потребности в развитии энергетики большинства стран. Вопрос о снижении частоты вращения наиболее остро встал в последнее время из-за трудностей, возникших при создании турбин большой мощности на насыщенном паре. Основными недостатками турбин с частотой вращения п=1500 об!мин являются их весовые и габаритные характеристики. При равных единичных мощностях (до 500 Мет) вес турбин насыщенного пара на 1 500 об!мин оказывается в 1,5— 1.8 раз больше, чем на 3000 об/мин. Правда, с ростом единичных мощностей до 1 000 Мет и выше удельные весовые характеристики тихоходных турбин приближаются к лучшим показателям быстроходных. Значительные размеры роторов не позволяют выполнить их цельноковаными, т. е. требуется применение

Показатели применения электропривода для крупных ТК резко изменились после освоения регулирования ТК поворотными лопатками при п = const. ТК с электроприводом позволяют обеспечить потребителю нужное сочетание давлений и расходов в достаточно широких пределах с достаточно хорошими КПД {рис. 10.9) и имеют самый короткий срок запуска резервного агрегата по сравнению с другими приводными двигателями. Хотя при единичных мощностях электродвигателей 40—50 МВт запуск двигателя требует обычно специальных устройств, по удельным расходам топлива на дутье ТК с электроприводом имеют несколько лучшие показатели, чем ТК с паротурбинным приводом с конденсационными турбинами с начальными параметрами 9,0 МПа, 535° С. При оплате электроэнергии по действующему двухставочному тарифу электропривод доменных ТК, по отчетным данным, получается дороже паротурбинного. Здесь надо учесть и то, что заводские ПВС работают в значительной степени на сравнительно дешевом доменном газе, промпродукте и др.

Это оборудование действительно продемонстрировало выигрыш в КПД и массогабаритных показателях по сравнению с традиционным. И хотя были очевидны пути повышения его надежности до уровня требований энергетических стандартов, промышленного распространения оно не получило. Причин тому несколько. Из-за слишком большого значения фактора ру'2, или фактора омических потерь, конкурентоспособным сверхпроводниковое оборудование признавалось при больших единичных мощностях, например, генераторы при мощностях более 800... 1000 MB-А, линии электропередач при мощностях более 5 ГВ • А и дальностях в несколько тысяч километров. Большое сопротивление (и не только психологическое) по отношению к новому встречала перспектива использования сложного и на первых порах недостаточно надежного криогенного оборудования гелиевого уровня температур и самого хладагента — дорогого жидкого гелия.

торесурсом современных быстроходных дизелей. Объединением нескольких ГТД (рис. 6.8, г, д) можно создавать мощные энергоустановки для резервирования мощностей крупных электростанций, а также для покрытия наиболее острой пиковой части нагрузки. С укрупнением единичных мощностей существенно снижается удельная стоимость электростанции.

Отдаленные перспективы в отношении получения больших единичных мощностей имеют ядерно-электрические ПЭ. Как известно, 80% энергии деления ядер выделяется в виде кинетической энергии электрически заряженных осколков. В обычных условиях продукты деления разлетаются равномерно во все стороны, но если их движению придать определенную направленность, то они могут заряжать электроды электростатического генератора, создавая потенциал AU= 4 МэВ или несколько меньший. Это обусловлено кинетической энергией осколков, равной примерно 80 МэВ и их средним зарядом + 20 е. Одновременная разрядка такого генератора на внешнюю нагрузку позволит продолжить процесс переноса зарядов, а следовательно, использовать устройство в качестве источника электрической энергии очень большой удельной мощности.

Рис. 8.4. Рост единичных мощностей энергоблоков (1) и электростанций (,'.') с 1930 по 1970 г. (СССР)

11. Рост единичных мощностей агрегатов ГРЭС (1913—1965 гг.)

Второй путь развития энергосберегающих технологий состоит в укрупнении единичных мощностей технологических процессов и реализации других способов концентрации производства. Этот путь экономии конечной энергии может быть реализован практически во всех отраслях. Его эффективность характеризуют следующие примеры: замена мелких доменных печей наиболее современными (объемом 5000 м3) позволила бы сократить расход конечной энергии на 20—25%; использование в каталитическом риформинге (одном из прогрессивных процессов углубления переработки нефти) установок

Увеличение рабочих параметров современных машин и аппаратов (рост единичных мощностей, уровня температур, грузоспособ-ности, маневренности, а также работа изделий в условиях переходных и форсированных эксплуатационных режимов и т. д.) при одновременном снижении металлоемкости конструкций и использовании новых металлических материалов повышенной прочности приводит к возрастанию как общей, так и местной напряженности конструкции с выходом в зонах концентрации металла за пределы упругости. Эксплуатационная нестационарность (тепловая и механическая) нагружения изделий сопровождается работой материала в условиях циклического упругопластического деформирования. Такое нагружение характерно для конструкций энергетического, транспортного и химического машиностроения, авиации, ракетной техники, реакторостроения и т. д. [127, 170].

Для эксплуатации многих современных конструкций характерны тепловые потоки большой мощности, высокие уровни механических нагрузок, циклический характер режимов эксплуатации. Увеличение рабочих параметров таких конструкций (единичных -мощностей, уровня температур, маневренности и т. д.) при одновременном снижении металлоемкости конструкций приводит к возрастанию как общей, так и местной напряженности.

Существенно более высокие температуры нагрева характерны для элементов горячего тракта газовых турбин [13, 49, 52, 711: рабочие температуры лопаток достигают 950—1000° С, ди> ков:600—700° С. Повышение рабочих температур—одно из важнейших направлений увеличения единичных мощностей агрегатов; в перспективе для проточной части стационарных газовых турбин считают экономически обоснованной температуру порядка 1500° С [81].

С другой стороны, увеличение единичных мощностей агрегатов, станков и машин в технологических процессах сопровождается резким сокращением общей численности обслуживающего персонала и снижением численности рабочих, отнесенной к единице мощности.

Технический прогресс в энергетике на ближайшую перспективу 5—15 лет заключается в дальнейшем увеличении единичных мощностей агрегатов и электростанций, что обеспечит снижение удельных капитальных вложений, удельных расходов топлива на тепловых электростанциях, снижение численности эксплуатационного персонала.

Развитие теплоэлектроцентралей в перспективе также будет идти путем увеличения единичных мощностей энергооборудования. Получат более широкое распространение теплофикационные агрегаты мощностью 100—250 МВт.

Рекомендуем ознакомиться:

Единичные показатели

Единичного воздействия

Единовременные капитальные

Единственная возможность

Единственно правильным

Ежегодных отчислений

Емкостное оборудование

Естественные уравнения

Естественным обобщением

Меню:

Главная страница Термины