Размещено на http://www.allbest.ru/

Принципиальные тепловые и функциональные схемы ТЭС и АЭС

Электрическая станция любого типа представляет собой совокупность энергетических установок, объединенных вспомогательными технологическими связями.

Принципиальная тепловая схема станции разрабатывается в соответствии с термодинамическими циклами энергетических установок и служит для выбора и оптимизации основных параметров и расходов рабочих тел устанавливаемого оборудования. Примером сложной технической системы, которой является современная тепловая электростанция, может служить хотя бы перечень основного оборудования только одного блока: генератор рабочего тела (паровой котел или ядерный реактор с парогенератором); паровая турбина; конденсационное устройство; система регенеративного подогрева питательной воды; система вторичного охлаждения; бойлерные установки, предназначенные для отпуска теплоты потребителям; система топливо приготовления; питательные, сетевые, циркуляционные и конденсатные насосы; дымососы; воздуходувные машины и пр.

На одной ТЭС размещается, как правило, 4-6 таких блоков. На принципиальной тепловой схеме показываются только основные элементы, без дублирующих и резервных агрегатов.

На рис.1 приведена принципиальная тепловая схема паротурбинного энергетического блока на органическом топливе.

Рис.1. Принципиальная тепловая схема паротурбинного энергетического блока на органическом топливе

1 - котел;

2, 3 - цилиндры высокого и низкого давления турбины;

4 - конденсатор;

5 - конденсатный насос;

6 - регенеративный

подогреватель низкого давления;

7 - деаэратор;

8 - питательный насос;

9 - регенеративный подогреватель высокого давления

В отличие от принципиальной тепловой схемы функциональная (полная или развернутая) схема ТЭС и АЭС содержит все основное и вспомогательное оборудование, все агрегаты и системы - рабочие, резервные и вспомогательные, а также трубопроводы с арматурой и устройствами, обеспечивающими превращение тепловой энергии в электрическую. Здесь в соответствии с технологическим процессом и функциональным назначением указываются все возможные подключения и переключения однотипного (основного, вспомогательного и резервного) оборудования.

Функциональная схема определяет количество основного и вспомогательного оборудования, арматуры, байпасных линий, пусковых и аварийных систем, их типоразмеры и сопровождается соответствующей спецификацией.

Полная схема и ее спецификация характеризуют надежность и уровень технического совершенства ТЭС и АЭС и предусматривают возможность работы на всех режимах, включая операции пуска, останова и перехода с одного режима на другой.

Для обеспечения надежности ТЭС и АЭС отдельные виды оборудования, включая паропроводы, насосы и т.п. дублируются. Например, при установке одного питательного насоса с турбоприводом, рассчитанного на номинальный расход питательной воды, устанавливается резервный электроприводный питательный насос 50-% подачи.

По функциональному назначению и влиянию на надежность работы энергоблока или электростанции в целом все элементы и системы функциональной схемы можно разделить на четыре группы.

К 1-ой группе относятся элементы и системы, отказ которых приводит к полному останову основного блока. Такими элементами являются: реактор, котел, турбина, главные паропроводы с их арматурой, конденсационное устройство и др.

Во 2-ю группу включают элементы и системы, отказ которых приводит к частичному отказу энергоблока, т.е. пропорциональному уменьшению электрической мощности и отпускаемой теплоты. К таким элементам относятся тягодутьевые машины, питательные и конденсатные насосы, котлы в дубль-блочных схемах и др.

В 3-ю группу включают элементы, отказ которых приводит к понижению экономичности энергоблока или электростанции без ущерба выработки электрической и тепловой энергии, например, регенеративные воздухоподогреватели.

К 4-ой группе относятся элементы и системы, обеспечивающие предотвращение и локализацию аварий и радиационную безопасность на АЭС. Сюда относится оборудование системы циркуляции теплоносителя для отвода остаточного тепловыделения в реакторе после его остановки, оборудование систем управления и аварийной защиты.

Надежность работы всех указанных групп оказывается взаимосвязанной.

Расчет количественных показателей надежности сложных технических систем, таких как ТЭС и АЭС, требует составления структурных (логических) схем, которые, в отличие от функциональных, отражают не физические, а логические связи.

Рис.2. Функциональная схема паротурбинного блока

Структурные схемы позволяют определить такое количество или такую комбинацию отказавших элементов схемы, которые приводят к отказу всей системы. Для функциональной схемы паротурбинного блока:

1 - котел;

2 - паровая турбина;

3 - электрогенератор;

4 - конденсатные насосы;

5 - деаэратор;

6 - питательные насосы

Структурная схема выглядит следующим образом:

Рис.3. Структурная схема паротурбинного блока

Отказ котла, турбины, электрогенератора и деаэратора приводит к останову всего энергоблока, отказ же питательного насоса приводит к уменьшению мощности блока на 50%, а аварийный останов конденсатного насоса приводит к уменьшению мощности на 30%.

Степень детализации структурной схемы определяется характером решаемых задач. В качестве элементов структурной схемы необходимо выбирать такое оборудование или систему, которые имеют определенное функциональное назначение и рассматриваются как неразложимое целое, имеющее данные по надежности. Например, такой элемент структурной схемы как паровая турбина или паровой котел может быть представлен в качестве системы.

Достоинства и Недостатки АЭС

Главное преимущество - практическая независимость от источников топлива из-за небольшого объёма используемого топлива, например 54 тепловыделяющих сборки общей массой 41 тонна на один энергоблок с реактором ВВЭР-1000 в 1-1,5 года. Расходы на перевозку ядерного топлива, в отличие от традиционного, ничтожны. В России это особенно важно в европейской части, так как доставка угля из Сибири слишком дорога.

Огромным преимуществом АЭС является её относительная экологическая чистота. На ТЭС суммарные годовые выбросы вредных веществ, в которые входят сернистый газ, оксиды азота, оксиды углерода, углеводороды, альдегиды и золовая пыль, на 1000 МВт установленной мощности составляют от примерно 13 000 тонн в год на газовых до 165 000 на пылеугольных ТЭС. Подобные выбросы на АЭС полностью отсутствуют. ТЭС мощностью 1000 МВт потребляет 8 миллионов тонн кислорода в год для окисления топлива, АЭС же не потребляют кислорода вообще. Кроме того, больший удельный выброс радиоактивных веществ даёт угольная станция. В угле всегда содержатся природные радиоактивные вещества, при сжигании угля они практически полностью попадают во внешнюю среду. При этом удельная активность выбросов ТЭС в несколько раз выше, чем для АЭС. Единственный фактор, в котором АЭС уступают в экологическом плане традиционным КЭС - тепловое загрязнение, вызванное большими расходами технической воды для охлаждения конденсаторов турбин, которое у АЭС несколько выше из-за более низкого КПД, однако этот фактор важен для водных экосистем, а современные АЭС в основном имеют собственные искусственно созданные водохранилища-охладители или вовсе охлаждаются градирнями. Также некоторые АЭС отводят часть тепла на нужды отопления и горячего водоснабжения городов, что снижает непродуктивные тепловые потери, существуют действующие и перспективные проекты по использованию "лишнего" тепла в энергобиологических комплексах. Кроме того, в перспективе возможно осуществление проектов комбинирования АЭС с ГТУ, в том числе в качестве "надстроек" на существующих АЭС, которые могут позволить добиться аналогичного с тепловыми станциями КПД.

Для большинства стран, в том числе и России, производство электроэнергии на АЭС не дороже, чем на пылеугольных и тем более газомазутных ТЭС. Особенно заметно преимущество АЭС в стоимости производимой электроэнергии во время так называемых энергетических кризисов, начавшихся с начала 70-х годов. Падение цен на нефть автоматически снижает конкурентоспособность АЭС.

Затраты на строительство АЭС находятся примерно на таком же уровне, как и строительство ТЭС, или несколько выше.

тепловая атомная электростанция схема

Главный недостаток АЭС - тяжелые последствия аварий, для исключения которых АЭС оборудуются сложнейшими системами безопасности с многократными запасами и резервированием, обеспечивающими исключение расплавления активной зоны даже в случае максимальной проектной аварии.

Серьёзной проблемой для АЭС является их ликвидация после выработки ресурса, по оценкам она может составить до 20 % от стоимости их строительства.

По ряду технических причин для АЭС крайне нежелательна работа в манёвренных режимах, то есть покрытие переменной части графика электрической нагрузки.

Достоинства и Недостатки ТЭС

1. Используемое топливо достаточно дешево.

2. Требуют меньших капиталовложений по сравнению с другими электростанциями.

3. Могут быть построены в любом месте независимо от наличия топлива. Топливо может транспортироваться к месту расположения электростанции железнодорожным или автомобильным транспортом.

4. Занимают меньшую площадь по сравнению с гидроэлектростанциями.

5. Стоимость выработки электроэнергии меньше, чем у дизельных электростанций.

Недостатки

1. Загрязняют атмосферу, выбрасывая в воздух большое количество дыма и копоти.

2. Более высокие эксплуатационные расходы по сравнению с гидроэлектростанциями.

Размещено на Allbest.ru