Введение. Рисунок 35 –Схема комбинированной ПГУ с котлом-утилизатором

ИНСТИТУТ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫХ И МУНИЦИПАЛЬНЫХ СЛУЖАЩИХ

Рисунок 35 –Схема комбинированной ПГУ с котлом-утилизатором

Газотурбинные электростанции

Рисунок 34 – Схема атомной теплоэлектроцентрали

При делении урана выделяется большое количество тепла. Деление ядерного топлива происходит в атомном реакторе (в основном на тепловых нейтронах). Более перспективными являются реакторы на быстрых нейтронах (реакторы-размножители), в которых неактивные элементы преобразуются в активные: U-238 в Pu-239, торий (Th-232) в U-233.

В реакторах при делении атома выделяется тепла в раз больше, чем при сжигании органического топлива. Поэтому ядерного топлива на АЭС расходуется значительно меньше, чем на ТЭС. Так, на ГРЭС-400 сжигается 200 тонн в час, а на АЭС всего лишь 200 тонн в год. Однако при делении атома выделяется не только тепло, но и -лучи, представляющее собой жесткое рентгеновское излучение, вредное для живых организмов. В связи с этим на АЭС требуется решение вопросов биологической защиты и внедрение дистанционной системы управления.

Рабочим телом на АЭС является водяной пар, близкий к состоянию насыщения. Пар вырабатывается в реакторах или специальных парогенераторах. Реакторы выполняются корпусными водо-водяными (вода, являющаяся замедлителем реакции, одновременно выполняет роль теплоносителя) и канальными с углеграфитовыми замедлителями (для охлаждения тепловыделяющих элементов ТВЭЛ используется также вода, подаваемая циркуляционным насосом). Полученный водяной пар подается в паровую турбину как в обычных паротурбинных ТЭС.

Для целей теплоснабжения используется пар, отбираемый из промежуточных ступеней турбины. Конденсат отработавшего пара возвращается от теплового потребителя с помощью насоса обратного конденсата.

К другим источникам тепла, использующим химически связанную энергию органического топлива, относятся газотурбинные электростанции (ГТЭС).

КС

КМ

ГТ

ЭГ

ПЭД

НТ

из атмосферы

в атмосферу

топливо

КУ

ТП

вода

ГТ – газовая турбина, КМ – компрессор, КС – камера сгорания,

НТ – топливный насос, ПЭД – пусковой электродвигатель, КУ – котел-утилизатор

Рабочим телом ГТЭС (рис.35) являются продукты сгорания органического топлива.

Принцип действия газотурбинных установок следующий. В компрессоре воздух, поступающий (засасываемый) из атмосферы, сжимается до требуемого давления. Сжатый воздух подается в камеру сгорания (КС), куда впрыскивается жидкое (или подается газообразное) топливо. В камере сгорания происходит горение топлива при и образуются высокотемпературные продукты горения. Так как в газовой турбине температурный уровень процесса ограничивается температурой жаростойкости материала турбины, то продукты сгорания в КС смешиваются со вторичным воздухом (пунктирная линия), что позволяет уменьшить температуру газов перед турбиной до 750-1150°С.

Продукты горения поступают в газовую турбину, где расширяются до атмосферного давления с понижением температуры до 350-450°С. Из-за высокой температуры отходящих газов (значительно выше, чем на ТЭС) к.п.д. простейшей ГТУ составляет 10-12%. Кроме того, более низкий к.п.д. ГТУ объясняется высоким уровнем самопотребления энергии на сжатие как первичного (для сжигания топлива), так и вторичного воздуха. Коэффициент избытка воздуха в простейшей ГТУ составляет 6-10 единиц.

Мощность ГТЭС меньше мощности паротурбинных электростанций (ПТЭС), к.п.д. не превышает 35% (на ПТЭС до 41,5). Низкий к.п.д. газотурбинных установок объясняется более низким начальным давлением рабочего тела перед турбиной (примерно 4-6-бар, против 130-240 на паротурбинных ТЭС) и ограничением начальной температуры газов по условиям жаростойкости металла газовых турбин (не более 750-1150°С).

К.п.д. газотурбинной установки можно увеличить до 40% путем установки котла-утилизатора на выходе из турбины. При этом за счет охлаждения продуктов сгорания до160-240^оС вырабатывается пар, который подается в камеру сгорания (для понижения температуры газов перед турбиной до 700-900^оС) или подается к тепловому потребителю.

8.3 Тригенераторные установки

Для удаленных объектов сельского хозяйства, ферм, поселков, кочевий, лишенных электрической и тепловой энергии необходимо разрабатывать новое поколение автономного (локального) энергогенерирующего оборудования для комплексного энергоснабжения.

К числу таких установок можно отнести тригенераторные установки тепло-, хладо- и электроснабжения. В разработке такого оборудования принимают активное участие ученые АУЭС (рис.36).

Рисунок 36 – Структура моноблочной тригенерационной установки

Моноблок системы АУЭС [12] включает в себя: тепловой двигатель внутреннего сгорания ДВС (дизель) с электрогенератором ЭГ, тепловые реверсируемые насосы ТН-1 для выработки холода и ТН – 2 для выработки тепла, котел-утилизатор КУ для охлаждения отходящих газов ДВС, теплообменника системы охлаждения двигателя ТО. Моноблок может работать параллельно с солнечными батареями, геотермальным коллектором или иными источниками низкопотенциального тепла верхних слоев земли.

Такие установки являются источниками энергии для индивидуальных систем теплоснабжения и могут выполняться как стационарными с общей тепловой мощностью до 5 МВт, так и передвижными с мощностью от 5 кВТ для обеспечения энергией отдаленных потребителей тепла (на зимовьях, фермах).

Тепловые насосы относятся к классу трансформаторов тепла (рис.37), которые предназначены для переноса тепла от тел с более низкой температурой (теплоотдатчики) к телам с более высокой температурой (теплоприемник).

Рисунок 37 – Схемы трансформации тепла в холодильных (а)

и теплонасосных (б) установках

В зависимости от температурного уровня процесса по отношению к температуре окружающей среды трансформаторы тепла делятся на:

а) холодильные установки (если);

б) теплонасосные установки (при).

Для осуществления этих процессов согласно II закону термодинамики необходимо затратить механическую, электрическую или химически связанную энергию. В качестве рабочего тела в трансформаторах тепла используется вода и водяной пар, фреоны, аммиак, имеющие низкую температуру кипения.

Принципиальная схема парокомпрессионной теплонасосной установки представлена на рисунке 38.

Рисунок 38 – Парокомпрессионная теплонасосная установка

При сжатии рабочего тела в компрессоре его температура и давление повышаются и в конденсаторе пар может быть сконденсирован на высоком температурном уровне за счет передачи тепла нагреваемой среде. В дросселе происходит снижение давления рабочего тела (и, следовательно, снижается температура кипения) и конденсат начинает испаряться. Испарение происходит на более низком температурном уровне за счет отъема тепла у охлаждаемой среды. Таким образом, тепло передается (отнимается – для холодильных установок) от среды с более низкой температуры к среде с более высокой температурой.

Использование геотермального тепла земли и подземных вод (рис. 39, 40) с помощью тепловых насосов и солнечной энергии с помощью солнечных батарей и фотоэлементов может вдвое увеличить полезно выработанную энергию по сравнению с энергией топлива, затраченного на двигатель внутреннего сгорания.

Рисунок 39 – Вертикальный грунтовой коллектор теплонасосной установки

Грунтовые коллектора (рис.39) закладываются в вертикальных скважинах глубиной от 10 до 200 метров. При использовании горизонтальных коллекторов глубина закладки (2-2,5м) должна быть ниже глубины промерзания грунта в зимний период примерно на 30-40 см.

При наличии геотермальных источников тепла в виде пара или горячей воды (рис.40) из скважины глубокого заложения (до 450 и более метров) поступает непосредственно пар или насосом подается горячая вода для целей теплоснабжения.

Рисунок 40 – Схема подачи грунтовой воды к испарителям теплового насоса

8.4 Солнечные батареи

Список литературы

1. Дукенбаев К.Д., Нурекен Е. Энергетика Казахстана (технический аспект). – Алматы, 2001

2. Сериков Э.А. Теплоэнергетические системы и энергоиспользование в промышленном технологическом производстве. –Алматы: Эверо, 2007

3. Назмеев И.А., Конахина И.А. Теплоэнергетические системы и энергобалансы промышленных предприятий. – М.: Издательство МЭИ, 2002.

4. Б.В.Сазанов, В.И.Ситас Теплоэнергетические системы промышленных предприятий: -М.:Энергоатомиздат, 1990.

5. Б.С.Белосельский Технология топлива и энергетических масел. – М.: Издательство МЭИ, 2005

6. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник (под редакцией В.А.Григорьева, В.М.Зорина). –М.: Энергоатомиздат, 1991.

7. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник (под редакцией А.В.Клименко, В.М.Зорина). – М.:Издательство МЭИ, 2004 (Теплоэнергетика и теплотехника; кн. 4)

8. Тепловые и атомные электрические станции. Справочник (под редакцией А.В.Клименко, В.М.Зорина). –М.: Издательство МЭИ, 2003 (Теплоэнергетика и теплотехника; кн.3)

9. Сериков Э.А. Теоретические основы теплоэнергетики. Конспект лекций. –Алматы: АИЭС, 2002

10. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. – М.: Энергия, 2001

11. Семененко Н.А. Организация теплоиспользования и энерготехнологическое комбинирование в промышленной огнетехнике. – М.: «Энергия», 1976.

12. Стояк В.В.

«Государственное и муниципальное управление»

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
по дисциплине (курсу)
«Современные аналитические методы в управлении»

Автор-составитель: Кириллов Александр Леонардович, доктор технических наук, профессор

Дисциплина «Современные аналитические методы в управлении» имеет своей целью ознакомление слушателей программы переподготовки государственных и муниципальных по специальности «Государственное и муниципальное управление» с основными понятиями методами и методиками выработки решений в сложных социально-экономических системах, какими по своей сути являются органы исполнительной власти РФ всех уровней. Актуальность данного курса определяется содержанием очередного этапа административной реформы, задающим основные направления совершенствования методов государственного и муниципального управления в Российской Федерации. К числу наиболее важных следует отнести принципы управления ориентированные на результат, введение реестров государственных функций и услуг, задаваемых соответствующими регламентами их исполнения и связанными с измеримыми показателями качества и стандартами. Задача курса лекций ознакомить слушателей с таким важным научным инструментом, как теория исследования операций и ее разнообразными приложениями, связанными с моделированием систем и ситуаций, выработкой иерархических систем измеримых показателей эффективности административных процедур и действий, построения сбалансированных систем показателей для достижения целей стратегического управления основными отраслями, обеспечивающими жизнедеятельность населения. Побочной целью данного курса является снятие синдрома боязни применения точных количественных (математических) методов исследования социальных и экономических систем управления. Без этого эффективная деятельность государственных и муниципальных служащих в условиях внедрения современных информационно-коммуникационных технологий и их постоянного совершенствования, невозможна.