Электростанции

Установка, в которой происходит управляемая цепная ядерная реакция, называется ядерным реактором. В него загружается ядерное топливо, например — уран -238. Ядерный реактор служит для нагрева теплоносителя и представляет из себя, в принципе, котёл.

Биологическая защита выполняет функции изолятора реактора от окружающего пространства для того, чтобы в него не проникли мощные потоки нейтронов, альфа-, бета-, гамма- лучи и осколки деления. Биологическая защита предназначена для создания безопасных условий работы обслуживающего персонала.

Турбина предназначена для преобразования энергии пара в механическую энергию вращения ротора электрического генератора. Генератор вырабатывает электрическую энергию, которая поступает на повышающий трансформатор, где преобразуется до необходимых величин для дальнейшей передачи в линии электропередач. Часть энергии также передаётся на понижающий трансформатор собственных нужд.

Отработанный в турбине пар поступает в конденсатор. Конденсатор служит для охлаждения пара, который, конденсируясь, затем подаётся циркуляционным насосом через регенеративный обменник в парогенератор. В регенеративном обменнике вода охлаждается до исходной величины.

Разогретый в реакторе теплоноситель первого контура отдаёт тепло в промежуточном теплообменнике теплоносителю второго контура. А тот, в свою очередь, отдаёт тепло рабочему телу в парогенераторе.

Циркуляционные насосы служат для движения теплоносителя в контурах схемы, а также для подачи охлаждающей воды в конденсатор из резервуара.

Таким образом, принципиально АЭС отличаются от ТЭС только тем, что рабочее тело на них получает тепло в парогенераторе при сжигании ядерного топлива в ядерном реакторе, а не органического топлива в котлах, как это имеет место на ТЭС.

Многоконтурная схема АЭС обеспечивает радиационную безопасность и создаёт 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.

Особенности АЭС:

  1. Атомные электрические станции не зависят от месторасположения источника сырья, а потому могут сооружаться в любом географическом месте, в том числе и труднодоступном.
  2. Для работы АЭС требуется небольшое количество топлива (100−150 т. в год).
  3. Атомные станции не загрязняют атмосферу. Выбросы радиоактивных газов и аэрозолей не превышают величин, разрешённых санитарными нормами.
  4. АЭС могут работать по свободному графику нагрузки.
  5. Коэффициент полезного действия атомных станций 35−38%.

Конденсатор — устройство, предназначенное для охлаждения и конденсации пара, выходящего из турбины.

Экономичность работы паровой турбины в большой степени зависит от конечного давления пара, с понижением которого увеличивается используемый тепловой перепад и возрастает КПД турбоустановки.

Из трёх параметров пара, определяющих экономичность турбины — начальное давление, начальная температура и конечное давление, последний параметр оказывает наибольшее влияние на коэффициент полезного действия турбины. Снижение давления пара после выхода из турбины производится в конденсаторе, в котором поддерживается давление 0,005 — 0,0035 МПа.

Конденсатор представляет из себя цилиндрический корпус, внутри которого имеется большое количество латунных трубок, по которым подаётся через патрубок охлаждающая вода. Вода, поступающая в конденсатор имеет температуру 10 — 20oС, проходя по трубкам нагревается до температуры 25 — 30oС и выходит через патрубок.

Пар из турбины поступает в конденсатор через патрубок, соприкасается с холодными трубками, конденсируется и насосом откачивается через патрубок.

Если воду для охлаждения пара забирают из реки, подают в конденсатор, а затем сбрасывают в реку, то такую систему водоснабжения называют прямоточной.

Если воды в реке не хватает, то сооружают искусственный водоём. С одной стороны пруда вода подаётся в конденсатор, а в другую сторону пруда сбрасывается нагретая в конденсаторе вода.

В замкнутых системах водоснабжения для охлаждения воды, нагретой в конденсаторе, сооружают градирни — специальные устройства, высотой около 50 метров. Вода вытекает струйками из отверстий лотков, разбрызгивается и стекая вниз, охлаждается. Внизу расположен резервуар, где вода собирается и затем циркуляционными насосами опять подаётся в конденсатор.

Схема снабжения котлов газом. Подготовка к сжиганию газообразного топлива.

Природный газ — высокоэффективный вид топлива. Высокая теплота сгорания, практическое отсутствие в нём серы и золы предопределяет его использование прежде всего бытовыми потребителями, отопительными котельными, а также промышленными предприятиями, расположенными вблизи городов и на городских ТЭЦ.

Поступающий по трубопроводам газ дросселируется с помощью клапанов до давления 0,2 — 0,3 МПа.

В случае резкого сужения сечения трубопровода происходит увеличение скорости за счёт падения давления, как при истечении через сопло. Если затем сечение трубопровода резко увеличить, то в результате трения и завихрения потока скорость гасится и переходит в тепло, а начальное давление не восстанавливается. Этот процесс называется дросселированием.

Дросселирование применяется для регулирования и для снижения давления.

Затем газ поступает в газовые магистрали котельной, от которых подводится к парогенератору. На подводящих к котлу трубопроводах помимо отключающей задвижки устанавливают клапан, регулирующий подачу газа к котлу и диафрагма для замера расхода газа. В пределах парогенератора имеется разводка газа к каждой горелке.

На тепловых электрических станциях устанавливаются котлы большой паропроизводительности, оборудованные камерными топками.

В камерных топках сжигают газообразное топливо без всякой подготовки.

При сжигании газообразного топлива имеют место лишь две стадии — подогрев и сгорание. Первичное смесеобразование газа и воздуха осуществляется с помощью горелок, в которых организуется закручивание потока воздуха. Воспламенение газа происходит на поверхности газовой струи и затем распространяется на весь поток.