![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
Такими источниками являются установки и устройства, использующие энергию ветра, солнца, биомасс, геотермальную энергию, а также тепловые насосы, использующие низкопотенциальное тепло, содержащееся в приземных слоях воздуха, воды, верхних слоях Земли и промышленных выбросах.
Нетрадиционная энергетика в России может эффективно использоваться для энергоснабжения потребителей, прежде всего в районах, не охваченных централизованным энергоснабжением. К этим зонам относятся обширные территории окраин России, в которых проживает около 20 млн чел., а также отдельные районы Крайнего Севера, Сибири, Дальнего Востока и сельские районы в центральной части страны (Архангельская, Вологодская, Кировская, Ярославская и некоторые другие области).
Геотермальная энергетика. Запасы геотермальной энергии представляют собой запасы термальных вод и пароводяной смеси (ПВС), которые могут быть использованы соответственно для отопления и сооружения геотермальных электростанций. В настоящее время в России разведано 56 месторождений и участков термальных вод с подачей в сутки до 300 тыс. м3 горячей воды и девять месторождений с возможной подачей 112 тыс.т в сутки пароводяной смеси.
В настоящее время в мире действует около 20 геотермальных электростанций мощностью от нескольких МВт до 500 МВт каждая. Их общая мощность около 1,5 ГВт. В среднем одна буровая скважина, пробуренная на нужную глубину (от сотен метров до километра в зависимости от характера земной коры), может дать около 5 MВт, и срок ее действия составляет 10-20 лет.
Запасы пароводяной смеси, сосредоточенные в основном в Курильско-Камчатской зоне, могут обеспечить работу геотермальной электростанции (ГеоТЭС) мощностью до 1000 МВт. Перспективные месторождения имеются также в Западной Сибири и на Дальнем Востоке.
Энергия биомассы.Биомасса – это отходы животноводства, сельскохозяйственного, целлюлозно-бумажного и лесозаготовительного производств, осадки городских сточных вод. В качестве источника энергии она имеет следующие преимущества: ее использование заметно улучшает экологическую обстановку в регионе; при ее сжигании выделяется менее ОД % серы и всего от 3 до 5 % золы; сельскохозяйственное производство получает ценное органическое удобрение. Экономический потенциал биомассы в России ориентировочно оценивается в 35 млн. т у.т. в год.
Приливные волны Мирового океана несут около 3 ТВт энергии (1 ТВт = 1012Вт). Однако ее получение рентабельно лишь в нескольких районах планеты, где приливы особенно высоки, например, в некоторых районах Ла-Манша и Ирландского моря вдоль побережья Северной Америки и Австралии и на отдельных участках Белого и Баренцева морей.
По техническим причинам приливные станции работают лишь на 25 % своей нормативной мощности. Несколько лет действует одна из самых крупных приливных электростанций близ Ла-Ранс (Франция) проектной мощностью 240 МВт, которая при довольно небольших затратах производит 60 МВт.
Энергия ветра. Один из основных факторов, определяющих потенциал энергии ветра, — его среднегодовая скорость. Положительный экономический эффект от работы ветроэнергоустановок следует ожидать при скорости ветра более 5 м/с и использовании установленной мощности в течение 2000 ч в год и более. Такая возможность наиболее характерна для побережья наших северных и восточных морей. Экономический потенциал ветроэнергоустановок в настоящее время оценивается приблизительно в 10 млн. т у.т. в год.
Солнечная энергия. В качестве критерия оценки солнечного потенциала используется средняя месячная сумма солнечной радиации и плотность солнечного излучения на 1 м2 площади. Технический потенциал преобразования солнечной энергии достаточно велик, однако экономически оправданный потенциал оценивается приблизительно в 12,5 млн. т у.т. в год. Один из методов получения солнечной энергии заключается в нагреве парового котла турбины с помощью системы зеркал, собирающих солнечный свет. Солнечная электростанция мощностью 10 МВт потребует около 2000 рефлекторов площадью по 25 м2 каждый. Другой путь — использование фотоэлементов, которые непосредственно преобразуют солнечную энергию в электричество, обычно с КПД 10—15 %. Небольшие установки мощностью 250—1000 кВт существуют, однако они дороги из-за высокой стоимости фотоэлементов. При массовом производстве таких установок есть надежда сократить затраты до уровня, при котором станет осуществимой электрификация изолированных поселений с помощью фотоэлементных установок.
Низкопотенциальное тепло. Использование низкопотенциального тепла станций аэрации, незамерзающих источников, грунта, систем оборотного водоснабжения осуществляется с помощью тепловых насосов. Целесообразными областями применения тепловых насосов являются районы с повышенными требованиями к охране окружающей среды (санаторно-курортные зоны), а также для тепло-, холодоснабжения общественных зданий (школы, магазины, плавательные бассейны и т.д.), промышленных предприятий и на молочно-товарных фермах для охлаждения молока с одновременным подогревом технологической воды. Экономический потенциал этого вида нетрадиционного источника энергии оценивается приблизительно в 35 млн. т у. т. в год.
Энергетические характеристики оборудования электростанций.
Энергетические характеристики оборудования отображают зависимость между входными, выходными параметрами и потерями. Существует три вида характеристик: абсолютные (расходные), относительные и дифференциальные.
Абсолютные (расходные) характеристики отображают зависимость между количеством энергии, подводимой к агрегату (первичной), и получаемой от него (вторичной). Они используются для определения абсолютных значений расхода топлива и необходимой производственной мощности (соответствия производственной мощности котла и турбины).
Относительные характеристики используют для расчета первичной энергии при заданных нагрузках. К ним относятся удельные расходы топлива и теплоты, характеризующие экономичность работы оборудования, а также коэффициента полезного действия (КПД).
Дифференциальные характеристики применяют для определения оптимальных режимов работы агрегатов.
Расходная характеристика парогенератора — это зависимость часового расхода топлива котлом от его полезной часовой тепловой нагрузки:
Расходные характеристики паровых котлов строятся на основе их тепловых балансов. Тепловой баланс может быть представлен в следующем виде, ГДж/ч:
где Q — полезно используемое тепло;
Здесь ∆Q1 — потери тепла с уходящими газами; ∆Q2 — потери от химической неполноты сгорания; ∆Q3 — потери от механической неполноты сгорания; ∆Q4 — потери в окружающую среду; ∆Q5 — потери с физической теплотой шлаков.
Зависимость отдельных видов потерь от полезной нагрузки устанавливается на основе испытаний парового котла и строится в пределах от минимальной нагрузки до максимальной.
Минимальная нагрузка — это наименьшая нагрузка Qmin, с которой котел может работать в течение длительного периода времени без нарушения циркуляции или процесса горения. Обычно она зависит от вида топлива и типа котла. Максимальная нагрузка — это наибольшая нагрузка Qmax, при которой котел может длительно работать без вредных последствий.
Характеристика относительных приростов расхода топлива котлом (дифференциальная характеристика) отображает изменение часового расхода топлива при увеличении тепловой нагрузки на 1 ГДж/ч:
Расходные характеристики паровых турбоагрегатов зависят от системы их регулирования и представляют собой выпуклые кривые или их сочетание.
Расходные характеристики паровых турбоагрегатов: а — дроссельное регулирование; б — сопловое или клапанное регулирование; в — обводное регулирование; I, II, III — клапаны
Использование в практических расчетах криволинейных характеристик весьма сложно, поэтому их заменяют прямолинейными. Обычно проводят прямую через точки характеристики, соответствующие нагрузкам 50 и 100 %.
Расходные характеристики паровых турбоагрегатов при замене криволинейных зависимостей прямолинейными: а — для одного турбоагрегата; б — для нескольких турбоагрегатов.
Согласно упрощенной (спрямленной) расходной характеристике турбины с дроссельным и сопловым регулированием часовой расход тепла:
где qxx — часовой расход тепла на холостой ход агрегата, ГДж/ч (имеется в виду условный, получающийся в результате спрямленной характеристики часовой расход тепла на холостой ход); r т – относительный прирост расхода тепла, т. е. отношение приращения расхода тепла ∆Q к приращению нагрузки ∆Р или (для спрямленной характеристики) тангенс угла наклона характеристики к оси абсцисс, ГДж/МВт∙ч); Р – текущая электрическая нагрузка турбоагрегата, МВт.
Таким образом, при любой нагрузке турбоагрегата часовой расход тепла складывается из постоянного не зависящего от нагрузки расхода тепла на холостой ход и нагрузочного расхода тепла, зависящего от нагрузки (возрастающего с ее увеличением и наоборот).
Для увеличения пропуска пара через проточную часть турбин большой мощности применяется обводное регулирование, когда пар в обвод первых ступеней пропускается непосредственно в одну из промежуточных ступеней. В этом случае расходная характеристика представляет собой сочетание двух выпуклых кривых, из которых последняя имеет больший угол наклона.
В зоне действия клапана I:
а клапанов I и II:
где Qкр — расход тепла, соответствующий критической нагрузке; Ркр — критическая, или экономическая, нагрузка турбины, т.е. нагрузка при которой удельный расход тепла является наименьшим, МВт; r т1, r т2 – относительные приросты расхода теплоты турбоагрегата в зоне до критической нагрузки и перегрузочной зоне, ГДж/МВт∙ч.
При обводном регулировании часовой расход тепла на турбину:
Часовой расход тепла при нагрузке, превышающей критическую, состоит: из расхода тепла на холостой ход qxx; расхода тепла на выработку электроэнергии, если вся она получается по характеристике, не имеющей излома, с относительным приростом г.,; дополнительного расхода тепла из-за выработки части электроэнергии при нагрузке, превышающей экономическую, т.е. в зоне нагрузки с большим относительным приростом (rт2 >rт1). Коэффициенты характеристики qxx, r тl и r т 2 являются величинами постоянными для данных типов мощности и состояния агрегата. Они либо известны по данным завода-изготовителя, либо определяются проведением соответствующих испытаний.
Показателем, характеризующим экономичность турбины, является удельный расход тепла, ГДж/(МВт-ч):
Эта формула состоит из трех частей: гиперболической уменьшающейся, постоянной и гиперболической увеличивающейся. Коэффициент полезного действия:
В зоне нагрузок до Ркр удельный расход тепла снижается за счет уменьшения доли расхода пара на холостой ход (qmin = qкр), затем увеличивается за счет перегрузочного расхода тепла.
Так как в точке Р = Ркр удельный расход топлива минимальный, а КПД соответственно достигает максимального значения, то эта точка называется экономичной нагрузкой турбоагрегата.
Дата публикования: 2014-11-03; Прочитано: 636 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!