Техника - молодёжи 1988-12, страница 23
ИНЖЕНЕРНОЕ ОБОЗРЕНИЕБинарные электростанции Что же следует из всего этого? Необходимость немедленных и решительных мер по уменьшению тепловых выбросов. А более конкретно сокращение потребления ископаемого топлива за счет роста КПД при производстве, транспорте и использовании энергии, а также переход к возобновляемым источникам энергии, не имеющим тепловых выбросов. В этой статье мы рассмотрим только первый путь — повышение КПД производства электроэнергии, для чего сегодня расходуют примерно четвертую часть всего ископаемого топлива. КПД — универсальный показатель и качества электроэнергетики, его повышение ведет к сокращению расхода топлива, охлаждающей воды, тепловых и материальных выбросов, капиталоемкости, штатов. ГИБРИДНАЯ ТЭСИзвестно много путей увеличения КПД, но, пожалуй, наиболее эффективный — повышение начальной температуры рабочего тела. Таким телом в электроэнергетике издавна служит вода. Но ее параметры в современных энергетических установках достигли разумного предела, дальнейшее их повышение по разным причинам мало или совсем неэффективно. Так есть ли альтернатива воде? Одно время казалось, что она найдена — это продукты сгорания газов. Они сегодня находят применение в газовых турбинах, в так называемом парогазовом цикле. Газ, нагретый до более высокой температуры, чем пар, сначала поступает в газовую турбину, а затем в водяной котел. Это позволяет при начальной температуре газа в 1400 К обеспечить КПД 50%... Увы, и здесь свои серьезные «но». Очень ограничен ресурс турбин — до необходимых по меньшей мере сотен тысяч часов работы они явно не дотягивают из-за слишком больших сложностей с конструкциями и требуемыми материалами. Вдобавок газовые турбины нуждаются в чистом топливе, поэто му угли, скажем, должны предварительно газифицироваться. Не столь привередлив к твердому топливу известный МГД-метод преобразования тепла в электричество. Правда, для получения КПД в 50% температура продуктов сгорания на входе в МГД-установку должна быть не ниже 2700° С. Еще один недостаток — слишком низко напряжение генерируемого постоянного тока, для преобразования его требуются дорогие инверторы. В общем, выходит так, что единственным достойным конкурентом воде может быть только... металл. Неспециалист может принять это утверждение за некую экстравагантность. Но тут ею, как говорится, и не пахнет. Энергетики давно уже с завистью посматривают на легкоплавкие щелочные металлы — литий, натрий, калий, способные стать замечательными теплоносителями. И не только посматривают, а многое уже делают. Эти металлы имеют низкое давление насыщенных паров при высокой температуре (например, калий 0,26 МПа при 1143 К), прочную атомную структуру, высокую интенсивность теплообмена. Поэтому ими давно интересуется атомная энергетика. Теплофизичес-кие исследования ряда расплавленных (жидких) металлов, ядерно-физические свойства которых удовлетворяют требованиям, были начаты в 1946 году в нашей стране в Энергетическом институте имени С КОТЕЛ ТУРБИНА Г. М. Кржижановского (под руководством академиков М. В. Кирпи-чева и М. А. Михеева). Исследования свойств многих металлов позволили отобрать в качестве теплоносителя для АЭС на быстрых нейтронах натрий, обладающий очень хорошей теплоотдачей. Была разработана его технология, а теперь уже накоплен 15-лет-нии опыт промышленной эксплуатации натриевых теплообменников и парогенераторов АЭС. В ходе обширнейших исследований выявился и наиболее сильный конкурент воде в традиционных электростанциях. Им оказался калий. А вместе с этим открывалась реальная возможность создания так называемой бинарной ТЭС по ка-лий-водяному циклу, в которой последовательно объединены два контура — калиевый и водяной. Техническое обоснование станции было сделано в том же ЭНИНе. Что же она собой представляет? Взамен водяного котла сооружа ют калиевый, в котором температура расплава этого металла в полтора раза превышает предельно возможную для воды. (Подчеркнем, именно это позволяет поднять КПД гибридной станции до 50%.) Пары металла подают в калиевую турбину, а отработавшее рабочее тело — в конденсатор. Это первый контур станции — калиевый. Но конденсатор паров металла одновременно Принципиальная схема гибридной ТЭС. -е ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ПЕРЕГРЕВА ГЕЛЬ ПАРОГЕНЕРАТОР Г -е ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ПЕРЕГРЕВА ГЕЛЬ ПАРОГЕНЕРАТОР КОТЕЛ
, , ТУРБИНА 1 v у ^ г0 КОНДЕНСАТОР ЭКОНОМАЙЗЕР I »— U- КАЛИЕВЫЙ КОНТУР водяной КОНТУР КОНДЕНСАЦИОННЫЙ НАСОС |
|||||||||||
