Теплофикационная электростанция, тепловая электростанция, вырабатывающая не только электрическую энергию, но и тепло, отпускаемое потребителям в виде пара и горячей воды. Использование в практических целях отработавшего тепла двигателей, вращающих электрические генераторы, является отличительной особенностью ТЭЦ и носит название теплофикация. Комбинированное производство энергии двух видов способствует более экономному использованию топлива по сравнению с раздельной выработкой электроэнергии на конденсационных электростанциях (в СССР — ГРЭС) и тепловой энергии на местных котельных установках. Замена местных котельных, нерационально использующих топливо и загрязняющих атмосферу городов и посѐлков, централизованной системой теплоснабжения способствует не только значительной экономии топлива, но и повышению чистоты воздушного бассейна, улучшению санитарного состояния населѐнных мест.
Исходный источник энергии на ТЭЦ — органическое топливо (на паротурбинных и газотурбинных ТЭЦ) либо ядерное топливо (на планируемых атомных ТЭЦ). Преимущественное распространение имеют паротурбинные ТЭЦ на органическом топливе являющиеся наряду с конденсационными электростанциями основным видом тепловых паротурбинных электростанций (ТПЭС). Различают ТЭЦ промышленного типа — для снабжения теплом промышленных предприятий, и отопительного типа — для отопления жилых и общественных зданий, а также для снабжения их горячей водой. Тепло от промышленных ТЭЦ передаѐтся на расстояние до нескольких км (преимущественно в виде тепла пара), от отопительных — на расстояние до 20—30 км (в виде тепла горячей воды).
Основное оборудование паротурбинных ТЭЦ — турбоагрегаты, преобразующие энергию рабочего вещества (пара) в электрическую энергию, и котлоагрегаты, вырабатывающие пар для турбин. В состав турбоагрегата входят паровая турбина и синхронный генератор. Паровые турбины, используемые на ТЭЦ, называются теплофикационными турбинами (ТТ).
39. Технологическая система производства электроэнергии на АЭС.
Традиционная энергетика:- тепловые э/станции (теплоэн-ка, ТЭС)-
гидроэнергетика (гидроэн-ка, ГЭС)- атомные э/станции (атомная эн-ка, АЭС)
Осн техн-я пр-ва тепловой эн-и (в первом и втором случае), образующейся или при сжигании топлива, либо мех эн-и падающей воды преобраз-е в электр эн-ю с пом (на конечной стдаии) электрогенератора принцип работы кот основан на законе э/магнитной индукции.
Тепловые э/станции – сов-ть взаимосвязанных установок общих технологических назначений, кот. явл-ся преобразованием хим. энергии топлива в эл. энергию.
Доля станций этого типа в энергетической.
Пр-во э\э на АЭС .Сущность процесса.
Ядра некоторых элементов ( ядра нуклонов(р,n)), тяжѐлых элементов ( уран, плутоний, способны испытывать превращения ( естественные и искусственные)- внешнее воздействие на ядро.
Наиболее результативным типом взаимодействия явл-ся механизм, приводящий к распаду ядра - «ядро-нейтрон»(нейтроны оказываются эффективными возбудителями ядерных реакций: взамен одного поглощѐнного нейтрона, ядро испускает более 2 нейтронов.
В рез-те распада ядра появляются всевозможные осколки, в том числе и газообразные (альфа, бета и гамма- излучение) выделяется колосс. Кол-во тепла.
Такие вещества, которые способны под действием нейтронов(n) подвергаться распаду и кот. при соответствующих условиях могут быть использованы для поддержания цепной реакции( а также использоваться в кач-ве взрывчатых в-в) наз-ся ядерным горючим или ядерным топливом.
Осн-е сырьѐ для пр-ва эн-ии на АЭС – тяжѐлые элементы, радиоактивные, в основном уран.(U235, U 238) Отеч. практика ориентирована на U235, его 0.7 % в сырье, осн. Изотоп, делящееся в-во, его примерно 100%, но не популярно сегодня. Проблема обогащения урана, высокие технологии. Чтобы произошло деление ядра с выделением энергии нужны возбудители – нейтроны, кот. приводят к распаду ядра.
U235 – медленный, U238 – быстрый.
Станции работают на медленных нейтронах, а не на быстрых, т. к. реакторы на э\станциях того или иного типа бывают различных конструкций.
Наиболее часто на АЭС применяют 4 типа реакторов на тепловых нейтронах:
1) водо-водяные с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя;
2) графито-водные с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем;
3)тяжеловодные (D2O) с водяным теплоносителем и тяжѐлой водой в качестве замедлителя
4) графито-газовые с газовым теплоносителем и графитовым замедлителем. Наряду с ураном прим-ют торий-232, который, поглощая нейтроны, превращается в расщепляемый U-233. топливо готовится в форме мелких частиц с покрытием, помещенных в сферические графитовые капсулы размером с теннисный мяч. Графит служит здесь замедлителем. Вырабатываемую энергию отводит газ, например гелий, нагреваясь при этом до 900о. газ передает тепловую энергию воде через теплообменник, вода испаряется, пар вращает турбины. Главным преимущество является высокий КПД и высокие эксплуатационные t, позволяющие применять его, например, в хим пром-ти при газификации угля.
40.Состояние и перспектива развития энергетики в России и в мире. Роль
альтернативной энергетики.
На самом деле, во всѐм мире работает примерно 10 реакторов на n*, а ост-е на медленных – n.
1980- 90 гг. в мире было построено 200 АЭС.
1990-2000 гг – в мире построено 20 АЭС
Себестоимость э\э не ниже, чем на ТЭС за счѐт захоронения отходов.
АЭС – источник энергии в будущем?(ответа нет).
Эн-ка – отрасль пром-ти, связ. с пр-вом э\э, транспортировкой топлив. Подотрасль связ. с применением э\э.
В России структура энергетики устойчива. Тепловая энергетика 70%, гидроэнергетика 18-19%, атомная. В ряде стран структура может быть большая.
Осн-е направления развития атомной энергетики связано с проблемой наличия исчезаемых и невозбн топлив. Но со временем эта структура может рассосаться.
Нефтяной, угольный баланс.
Изм-е структуры ТЭБ (техн-эк баланса) в пользу угля, запасы кот в России примерно на 1000 лет.
Изм-е структуры пр-ва эн-и в пользу атомной эн-ки. Вопрос сложный и неоднозначный. Во всем мире ведется дискуссия.
Внедрение нов. техн-й для пр-ва э\э, так и для пол-я моторных топлив, связано с переработкой нефти.
41.Системы технологий металлургического производства. Классификация металлов.
Металлургический комплекс – сочетание нескольких важных стадий процессов:
метало передел, пр-во сплавов, утилизация.
В структуре метал комплекса – примерно 10% приходится на черные Ме, 7%- на цветые Ме. В структуре пром-ти на долю Ме комплекса приходится 17% Ме:
1. черные
1.1. чугун (белый, серый, высокопрочный, ковкий, ферросплавы)
1.2. сталь(углеродистая (высоко, средне, низко), легированная (высоко, средне, низко))
2. цветные
2.1. легкие
2.2. тяжелые
2.3. редкие (благородные)
Способы получения Ме:
1. пирометаллургический способ
происходит под воздействием высоких t на руду, приводя ее в расплав. При этом происходят окислит-е процессы. Стадия восстан-я окисла. В рез-те на заключенной стадии проц-са решается задача: как разделить основной Ме от остальной массы. Испся разл приемы: чаще – разделительная плавка, основанная на различии плотности Ме и остальной густой породы (пр-во чугуна). Еще один прием, кроме плотности, электролиз
( Al)
2. гидрометаллургический способ
На руду воздействий нет, здесь воздействуют на руду растворителем. Нужный Ме растворяют цианидом. Обработка. Способ выделения Ме из раствора: электролиз экстракция, исп-е ионообменных смол. t 70-80
3. комбинированный
встречается при получении Al
42.Черные металлы. Основные свойства, области применения. Примеры.
Области применения связаны со св-ми, основные конструкционные материалы
Черные Ме – сплаве Fe и C (углерода). В зависимости от кол-ва C их делят на чугуны и стали. Чугун:
2% < C <6,7%, сталь: C < 2%
Чугун:
1. физ: p=7,85; tпл=1100-1200
2. хим: корроз разрушение
3. мех: твердый, но хрупкий
4. технол: литейные св-ва, хорошо льется, плохо режется, не обраб давлением
Сталь:
1. физ: p=7,85; tпл=1500
2. хим: корроз разрушение
3. мех: прочность, пластичность
4. технол: обработка давлением, резаньем, льется
Важными пром Ме явл-ся Fe, кот в чистом виде и в сплавах с углеродом и др элтами относятся к группе черных Ме. К сплавам этой группы отн-ся сталь, чугун и ферросплавы. Из общего кол-ва выплавляемых во всем мире Ме, около 94% приходится на черные. Они представляют главный конструкц мат-л в машиностр-и и один из главных в строит-ве. Поэтому техн ур-нь н\х страны, прежде всего, хар-ется кол-вом выплавляемых черных Ме. Дешевая добыча.
43.Чугун: технологический процесс производства. Характеристика сырья, оборудования, продуктов производства. Показатели процесса.
В домне получают чугуны разного состава и назначения. По назначению чугуны разделяют на литейные(20%) (их исп-ют для изготовления чугунного литья) и передельные (из кот затем выплавляют сталь). В некот доменных печах выплавляют доменные для легирования стали кремнием и марганцем. Но основный продукт соврем доменных печей – передельный чугун (около 80% выхода). Продуктами доменной плавки является доменный газ, кот исп-ся в кач-ве топлива для нагрева воздухонагревателей доменных печей, водяных и паровых котлов, доменный шлак его широко прим-ют в строит-ве в изготовлении щебенки, шлаковой ваты, ферросплавы - сплавы Fe с кремнием, хромом и другими металлами, используемые в дальнейшем для легирования сталей в процессе их выплавки.