- •Основные термины и понятия
- •Понятие энергетического аудита
- •1.1 Задачи энергоаудита
- •Правовые основы энергоаудита
- •Энергоаудитор должен отвечать следующим требованиям:
- •6. Для аккредитации необходимо предоставить:
- •Общие этапы энергоаудита и их содержание
- •Виды энергетических ресурсов и направления их использования
- •Органическое топливо
- •Образование ископаемого топлива
- •Классификация и характеристики органического топлива
- •Природный газ
- •Состав и применение природных газов показан на рисунке 2.1.
- •Ядерное топливо
- •Ядерное деление
- •Реакторы - размножители на быстрых нейтронах
- •Нейтронах
- •Термоядерный синтез
- •Геофизическая энергия
- •Гидроэнергия
- •Ветровая энергия
- •Геотермальная энергия
- •Солнечная энергия
- •Топливно-энергетическая промышленность России
- •Топливно-энергетический комплекс
- •Нефтяная промышленность
- •Газовая промышленность
- •Транспорт газа
- •Угольная промышленность
- •Электроэнергетика
- •Общие сведения
- •Тепловые электростанции
- •Тепловые конденсационные электрические станции
- •Теплоэлектроцентрали
- •Атомные электростанции
- •Гидроэлектростанции (гэс, гаэс, пэс)
- •Самая большая в Европе Волжская гидроэлектростанция, построена в 1962 году Самая мощная электростанция в мире – Итайпу (Бразилия) - гэс 12600 мВт.
- •Альтернативные источники электроэнергии
- •Геотермальная электростанция
- •Солнечная электростанция
- •Ветровая электростанция
- •Мини и микро гэс
- •Электрические сети
- •Тепловая энергетика
- •Котельные Принципиальная схема котельной установки
- •Тепловой баланс и кпд котла
- •Системы теплоснабжения
- •Тепловые сети
- •Характеристика потребителей топливно-энергетических ресурсов
- •Промышленные предприятия
- •Характеристика систем энергоснабжения промышленных предприятий
- •Предприятия черной металлургии
- •Предприятия цветной металлургии
- •Предприятия химической промышленности
- •Предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности
- •Предприятия машиностроительной промышленности
- •Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности
- •Предприятия текстильной и легкой промышленности
- •Предприятия строительной промышленности
- •Предприятия пищевой промышленности
- •Б юджетные учреждения
- •Транспорт
- •Сельское хозяйство
- •Коммунально-бытовое хозяйство
- •Энергетические балансы предприятий
- •Понятие и назначение энергетических балансов
- •Виды энергетических балансов
- •Методы составления электробалансов
- •Электробалансы электроприводов и энергетических установок
- •Цеховые и общезаводские электробалансы
- •Основные направления энергосбережения
- •Энергосбережение в промышленности
- •Показатели эффективности использования энергетических ресурсов в энергопотребляющих установках
- •Электротермические установки
- •8.1.3 Электросварочные установки
- •8.1.4 Электролизные установки
- •8.1.5 Системы снабжения потребителей сжатым воздухом
- •Насосные установки
- •Вентиляционные установки
- •Станочное оборудование
- •Кузнечно-прессовое оборудование
- •Энергосбережение в бюджетной сфере
- •Системы освещения
- •Системы отопления
- •Снижение тепловых потерь через ограждающие конструкции
- •Оптимизация системы отопления здания
- •8.2.3 Системы холодного и горячего водоснабжения
- •Использование вторичных энергетических ресурсов
- •Классификация и основные направления использования вэр
- •Использование тепловых вэр
- •Способы и оборудование для утилизации сбросной теплоты
- •Упрощенная модель использования тепловых вэр
- •Потенциальные возможности утилизации сбросной теплоты
- •Основные утилизационные установки, использующие вэр
- •Котлы утилизаторы
- •Экономайзеры и воздухоподогреватели
- •Рекуператоры
- •Регенераторы
- •Тепловые насосы
- •Оценка эффективности использования вэр
- •Расчет эффективности энергосберегающих мероприятий
- •Основные теоретические положения по оценке эффективностиинвестиционных проектов
- •Определение ценности проекта
- •Понятие дисконтирования
- •Расчет показателей достоинства проекта
- •Технико-экономическая оценка энергосберегающих
- •Примеры технико-экономической оценки энергосберегающих мероприятий
Теплоэлектроцентрали
Д ля многих отраслей промышленности, таких, как автомобилестроение, химическая, нефтеперерабатывающая, металлургическая, целлюлозно-бумажная, текстильная, пищевая и др., наряду с электроэнергией требуется большое количество тепловой энергии. Для отопления жилых зданий также необходима тепловая энергия. В этих условиях естественно использовать пар, получаемый в парогенераторах на тепловых станциях, как для выработки электроэнергии, так и для теплофикации потребителей. Электростанции, выполняющие такие функции, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Для получения пара с необходимыми для потребителей параметрами на ТЭЦ используют специальные турбины с промежуточным отбором пара. В таких турбинах, после того как часть энергии пара израсходуется на приведение в движение турбины и параметры его понизятся, производится отбор некоторой доли пара для потребителей. Оставшаяся доля пара далее обычным порядком используется в турбине и затем поступает в конденсатор. Структурная схема ТЭЦ приведена на рисунке 4.5. Коммунально-бытовые потребители обычно получают тепло от сетевых подогревателей (бойлеров) СП.
Рисунок 4.5 – Структурная схема ТЭЦ
ТС - тепловая сеть; ПП - пар для потребителей: ДГ - дымовые газы; РОУ - редукционно-охладительная установка
Особенности ТЭЦ следующие:
строятся вблизи потребителей тепла;
обычно работают на привозном топливе;
большую часть выработанной электроэнергии выдают потребителям ближайшего района (на генераторном или повышенном напряжении);
работают по частично вынужденному графику выработки электроэнергии (т.е. график зависит от теплового потребления):
низкоманевренны (так же, как и КЭС);
имеют относительно высокий суммарный КПД (до 50-70%).
На ТЭЦ энергия топлива используется сначала для производства электроэнергии, а затем менее ценная теплота применяется для нужд теплофикации. Показателем тепловой экономичности для ТЭЦ служит КПД по выработке электроэнергии ηэс и теплоты ηтс:
(4.7)
где Qот - количество теплоты, отпущенной потребителю, кДж; Bэ и Вт - соответственно расход топлива на производство электроэнергии и теплоты, кг. На рисунке 4.6 приведен тепловой баланс ТЭЦ. (ОТТ - отбор тепла на теплофикацию).
Рисунок 4.6 – Тепловой баланс ТЭЦ
Удельный расход условного топлива на выработку 1 кВт·ч электроэнергии вэу определяется:
(4.8)
Средний расход условного топлива на ТЭЦ составляет 265 г/(кВт·ч), что на 35% ниже, чем в среднем по КЭС.
Удельный расход условного топлива на выработку единицы теплоты для внешнего потребителя, кг/МДж, равен:
(4.9)
Мощность современных ТЭЦ достигает 1000 МВт, на них устанавливаются энергоблоки мощностью 60, 100, 135 и 250 МВт.
Атомные электростанции
В России доля электроэнергии, вырабатываемой АЭС, составляет 10% . Для сравнения: Франция 75%, Бельгия 61%, Республика Корея 54%, Германия 32%, США 18%.
В настоящее время в РФ действуют 11 АЭС: Обнинская (5 МВт) (построена первая в мире), Кольская (1760 МВт), Петербургская (4000 МВт), Тверская, Смоленская, Курская (4000 МВт), Нововоронежская (2455 МВт), Балаковская, Димитровградская, Белоярская (900 МВт), Билибинская.
Основной элемент АЭС - ядерный реактор - состоит из активной зоны, отражателя, системы охлаждения, системы управления, регулирования и контроля, корпуса и биологической защиты. В рабочие каналы активной зоны помещают ядерное топливо в виде урановых или плутониевых стержней, покрытых герметичной металлической оболочкой. В этих стержнях и происходит ядерная реакция, сопровождаемая выделением большого количества тепла. Поэтому стержни с ядерным топливом называют тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ). Количество ТВЭЛ в активной зоне может доходить до нескольких тысяч. В активную зону помещают замедлитель нейтронов, через нее также проходит теплоноситель, под которым понимают вещество, служащее для отвода тепла. В качестве теплоносителя используется обычная вода, тяжелая вода, водяной пар, жидкие металлы, некоторые инертные газы (углекислый газ, гелий). Теплоноситель с помощью принудительной циркуляции омывает в рабочих каналах поверхности ТВЭЛ, нагревается и уносит с собой тепло для дальнейшего использования. Активная зона окружена отражателем, который возвращает в нее вылетающие нейтроны. Управление реактором производится с помощью специальных стержней, поглощающих нейтроны. Стержни вводятся в активную иону и изменяют поток нейтронов, а следовательно, и интенсивность ядерной реакции.
Тепло, выделяющееся в реакторе, может передаваться рабочему телу тепловой турбины по одноконтурной (рисунок 4.7.а), двухконтурной (рисунок 4.7.б) и трехконтурной (рисунок 4.7,в) схемам. Каждый контур представляет собой замкнутую систему. Многоконтурная схема обеспечивает радиационную безопасность и создает удобства для обслуживания оборудования Выбор числа контуров определяется в зависимости от типа реактора и свойств теплоносителя, характеризующих его пригодность для использования в качестве рабочего тела в турбине.
Рисунок 4.7 – Структурная схема АЭС
Одноконтурная схема наиболее проста и экономична. Образующийся в реакторе Р пар поступает в турбину Т. Однако этот пар радиоактивен. Поэтому, кроме реакторного отделения, часть оборудования машинного отделения должна иметь биологическую защиту БЗ. По такой схеме работают Петербургская, Курская, Чернобыльская и другие АЭС с канальными реакторами.
В двухконтурной схеме в основном используют более надежные водо-водяные реакторы (ВВЭР). В данном реакторе активная зона помещается внутри толстостенного стального корпуса, заполненного обычной водой, которая выполняет как роль замедлителя, так и теплоносителя. Для предотвращения закипания воды она находится под давлением, на которое и рассчитана прочность корпуса реактора. Разработаны две модификации таких реакторов: ВВЭР-440 на мощность 440 МВт и ВВЭР-1000 на мощность 1000 МВт. Такие реакторы в РФ успешно работают на Нововоронежской АЭС. В двухконтурной схеме отвод тепла от реактора Р осуществляется теплоносителем, который передает это тепло рабочему телу в парогенераторе ПГ. Отдельный первый контур позволяет свести к минимуму количество аппаратов и коммуникаций с радиоактивной средой. Второй контур не радиоактивный, что упрощает эксплуатацию АЭС. Однако КПД двухконтурных станций меньше, чем одноконтурных ввиду потерь в ПГ.
Трехконтурные схемы применяются, когда в качестве теплоносителя используются активные металлы, например, натрий. Жидкий натрий бурно реагирует с водой и водяным паром. В данной схеме теплообмен между контурами осуществляется в промежуточном теплообменнике ПТ и в парогенераторе ПГ. Регенеративные теплообменники РТ служат для подогрева питательной воды.
АЭС с реакторами на тепловых нейтронах, несомненно, еще достаточно долго будут доминировать в ядерной энергетике. Вместе с тем, эти реакторы в долгосрочной перспективе могут рассматриваться как источники энергии только с осуществлением в широком промышленном масштабе расширенного воспроизводства ядерного топлива. В связи с этим в настоящее время в РФ активно ведутся работы по разработке АЭС нового поколения, которые должны соответствовать мировому уровню и обладать совершенными техническими и экологическими характеристиками.
Огромным преимуществом АЭС является малые объемы топлива: 1 г урана при делении дает столько же теплоты, сколько выделяется при сгорании 2 т условного топлива.
АЭС строят там, где нет достаточной энергетической базы и топливо дорогое, а потребность в электроэнергии высока.
Однако наряду с этими преимуществами АЭС имеет главный недостаток - она несет в себе постоянную и страшную угрозу окружающей среде.