Kombinə edilmiş dövrəli qaz qurğularının növləri. Kombinə edilmiş dövrə zavodu
İstilik elektrik stansiyalarına(CHP) təkcə elektrik deyil, həm də istilik enerjisi istehsal edən və istehlakçıları təmin edən elektrik stansiyalarını əhatə edir. Bu halda, soyuducu maddələr turbinin aralıq ekstraksiyalarından buxardır, elektrik enerjisi yaratmaq üçün turbinin genişləndirilməsinin ilk mərhələlərində qismən istifadə olunur, həmçinin alınan buxarla qızdırılan 100-150 ° C temperaturda isti su. turbindən. Buxar qazanından çıxan buxar buxar xətti ilə turbinə daxil olur, burada kondensatordakı təzyiqə qədər genişlənir və onun potensial enerjisi turbin rotorunun və ona qoşulmuş generator rotorunun fırlanmasının mexaniki işinə çevrilir. Bir neçə genişlənmə mərhələsindən sonra buxarın bir hissəsi turbindən alınır və buxar boru kəməri vasitəsilə buxar istehlakçısına göndərilir. Buxar çıxarılmasının yeri və buna görə də onun parametrləri istehlakçının tələbləri nəzərə alınmaqla müəyyən edilir. İstilik elektrik stansiyasında istilik elektrik və istilik enerjisinin istehsalına sərf edildiyi üçün istilik elektrik stansiyalarının səmərəliliyi elektrik enerjisinin istehsalı və təchizatı və istilik istehsalı və təchizatı ilə fərqlənir.
Qaz turbin aqreqatları(GTU) üç əsas elementdən ibarətdir: hava kompressoru, yanma kamerası və qaz turbini. Atmosferdən gələn hava başlanğıc mühərrik tərəfindən idarə olunan kompressora daxil olur və sıxılır. Sonra təzyiq altında yanma kamerasına verilir, burada maye və ya qaz yanacaq eyni vaxtda bir yanacaq pompası ilə təmin edilir. Qazın temperaturunu məqbul səviyyəyə (750-770 ° C) endirmək üçün yanma kamerasına yanacağın yanması üçün lazım olandan 3,5-4,5 dəfə çox hava verilir. Yanma kamerasında o, iki axına bölünür: bir axın alov borusuna daxil olur və yanacağın tam yanmasını təmin edir, ikincisi isə alov borusunun ətrafında kənardan axır və yanma məhsulları ilə qarışaraq onların temperaturunu azaldır. Yanma kamerasından sonra qazlar kompressor və generatorla eyni şaftda yerləşən qaz turbininə daxil olur. Orada genişlənirlər (təxminən atmosfer təzyiqinə qədər), turbin şaftını fırladaraq işləyirlər və sonra bacadan atılırlar. Qaz turbininin gücü buxar turbininin gücündən əhəmiyyətli dərəcədə azdır və hazırda səmərəlilik təxminən 30% təşkil edir.
Qarışıq dövrəli bitkilər(CCG) buxar turbin (STU) və qaz turbin (GTU) qurğularının birləşməsidir. Bu birləşmə qaz turbinlərindən tullantı istilik itkisini və ya buxar qazanlarından işlənmiş qazların istiliyini azaltmağa imkan verir ki, bu da fərdi buxar turbinləri və qaz turbinləri ilə müqayisədə səmərəliliyin artırılmasını təmin edir. Bundan əlavə, belə bir birləşmə ilə daha ucuz quraşdırmaya səbəb olan bir sıra dizayn üstünlükləri əldə edilir. İki növ CCGT qurğuları geniş yayılmışdır: yüksək təzyiqli qazanları olanlar və turbin işlənmiş qazlarının adi bir qazanın yanma kamerasına axıdılması ilə. Yüksək təzyiqli qazan qaz və ya təmizlənmiş maye yanacaqla işləyir. Qazanı yüksək temperaturda və artıq təzyiqdə tərk edən baca qazları kompressor və generatorun yerləşdiyi eyni şaftda qaz turbininə yönəldilir. Kompressor havanı qazanın yanma kamerasına məcbur edir. Yüksək təzyiqli qazandan gələn buxar generatorun yerləşdiyi eyni şaftda kondensasiya turbinə yönəldilir. Turbindən çıxan buxar kondensatora keçir və kondensasiyadan sonra nasosla yenidən qazana verilir. Turbinin işlənmiş qazları qazanın qidalanma suyunu qızdırmaq üçün iqtisadçıya verilir. Bu sxemdə, yüksək təzyiqli qazanın işlənmiş qazlarını çıxarmaq üçün bir tüstü çıxarıcı tələb olunmur, bir üfürmə nasosunun funksiyası bir kompressor tərəfindən həyata keçirilir. Quraşdırmanın səmərəliliyi bütövlükdə 42-43% -ə çatır. Kombinə edilmiş dövrəli qurğunun başqa bir sxemində, qazanda turbin egzoz qazlarının istiliyindən istifadə olunur. Turbin işlənmiş qazlarının qazanın yanma kamerasına axıdılması ehtimalı, qaz turbin qurğusunun yanma kamerasında yanacağın (qazın) çox miqdarda hava və işlənmiş qazlardakı oksigen miqdarı ilə yandırılmasına əsaslanır. (16-18%) yanacağın əsas hissəsini yandırmaq üçün kifayətdir.
29. AES: quruluşu, reaktorların növləri, parametrləri, iş xüsusiyyətləri.
Atom elektrik stansiyaları istilik elektrik stansiyaları kimi təsnif edilir, çünki onların cihazında istilik generatorları, soyuducu və elektrik generatoru var. cərəyan - turbin.
AES-lər kondensasiya, kombinə edilmiş istilik və elektrik stansiyaları (İES), nüvə istilik təchizatı stansiyaları (HSP) ola bilər.
Nüvə reaktorları müxtəlif meyarlara görə təsnif edilir:
1. neytron enerji səviyyəsinə görə:
Termal neytronlarda
Sürətli neytronlarda
2. neytron moderatorunun növünə görə: su, ağır su, qrafit.
3. soyuducu növünə görə: su, ağır su, qaz, maye metal
4. sxemlərin sayına görə: bir, iki, üç dövrə
Müasir reaktorlarda istilik neytronları əsasən mənbə yanacaq nüvələrini parçalamaq üçün istifadə olunur. Onların hamısında, ilk növbədə, sözdə olanlar var əsas, tərkibində uran 235 olan nüvə yanacağı yüklənir moderator(adətən qrafit və ya su). Aktiv zonadan neytron sızmasını azaltmaq üçün sonuncu əhatə olunur reflektor , adətən moderatorla eyni materialdan hazırlanır.
Reaktorun xaricində reflektorun arxasında yerləşir beton mühafizə radioaktiv radiasiyadan. Nüvə yanacağı ilə reaktor yükü adətən kritik yükü əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir. Yanacağın yanması zamanı reaktoru davamlı olaraq kritik vəziyyətdə saxlamaq üçün nüvəyə bor karbamid çubuqları şəklində güclü neytron uducu daxil edilir. Belə çubuqlarçağırdı tənzimləyən və ya kompensasiya. Nüvə parçalanması zamanı çox miqdarda istilik ayrılır, bu da çıxarılır soyuducu istilik dəyişdiricisinə buxar generatoru, işlək mayeyə çevrildiyi yerdə - buxar. Buxar daxil olur turbin və şaftı şafta bağlı olan rotorunu döndərir generator. Turbində tükənmiş buxar içəri daxil olur kondansatör, bundan sonra qatılaşdırılmış su yenidən istilik dəyişdiricisinə daxil olur və dövr təkrarlanır.
Kombinə edilmiş dövrəli stansiyalar elektrik və istilik enerjisi istehsal edir. Kombinə edilmiş dövrə qurğusu iki ayrı blokdan ibarətdir: buxar gücü və qaz turbin. Yerli CCGT qurğularının yanacağı təbii qazdır, lakin o, təbii qaz və ya neft-kimya sənayesinin məhsulları, məsələn, mazut ola bilər. Kombinə edilmiş dövrəli qurğularda birinci generator rotorun fırlanması hesabına elektrik cərəyanı yaradan qaz turbini ilə eyni valda yerləşir. Qaz turbinindən keçərək yanma məhsulları ona öz enerjisinin bir hissəsini verir və sonra yanma məhsulları buxar elektrik stansiyasına, buxar turbininə verilən su buxarının əmələ gəldiyi tullantı istilik qazanına daxil olur.
Kombinə edilmiş dövrə qurğularının (və ya CCGTs) tikintisi son vaxtlar qlobal və yerli istilik energetikasının inkişafında əsas tendensiya olmuşdur. Qaz turbinlərinə əsaslanan dövrlərin birləşməsi, yəni. qaz turbin qurğusu və buxar turbin qurğusu (müvafiq olaraq Brayton və Rankine dövrləri) elektrik stansiyasının istilik səmərəliliyində kəskin sıçrayış təmin edir, onun gücünün təxminən üçdə ikisi qaz turbin qurğusundan gəlir. Qaz turbininin işlənmiş qazlarının istiliyindən yaranan buxar, artıq qeyd edildiyi kimi, buxar turbinini hərəkətə gətirir.
CCGT sxemindəki tullantı istilik qazanları haqqında ümumi fikir HRSG tipli HRSG-nin qısa təsviri əsasında əldə edilə bilər:
CCGT qurğusunun bir hissəsi olan HRSG tipli tullantı istilik qazanı qaz turbin qurğusunun isti işlənmiş qazlarının istiliyindən istifadə edərək yüksək, orta və aşağı təzyiqli həddindən artıq qızdırılan buxar istehsal etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.
HRSG tullantı istilik qazanı şaquli baraban növüdür, yüksək, orta və aşağı təzyiqli buxarlanma dövrələrində təbii dövriyyəyə malikdir, öz dayaq çərçivəsinə malikdir.
Tullantı istilik qazanının dizaynı buxar-su yolunun başlanğıc və istismar su-kimyəvi yuyulmasını, həmçinin bağlanma zamanı qazanın daxili səthlərinin qorunmasını təmin edir.
Buxar-su yolu boyunca, tullantı istilik qazanının hidravlik dövrəsi müxtəlif təzyiq səviyyələri olan üç müstəqil dövrədən ibarətdir:
aşağı təzyiq yolu;
orta təzyiq yolu;
yüksək təzyiq yolu.
Bu qazanın borularının (buxarlandırıcılar, qızdırıcılar və s.) istilik səthləri üfüqi şəkildə yerləşir. Onların hamısı kollektorlar tərəfindən birləşdirilən və bir çıxış boru kəməri sistemindən istifadə edərək ayırıcı tambura qoşulan boru sistemlərinin rulon dizaynına malikdir. Bu dizaynla yükün dəyişməsi və işə salınma zamanı termal gərginliklər əhəmiyyətli dərəcədə aşağı olur, boru paketləri sərbəst şəkildə genişlənə bilir, bu da boruların dağıdılmasına gətirib çıxaran sıxılma riskini minimuma endirir.
HP, SD və LP bölmələrinin istilik dəyişdirici boruları qaz turbin qurğusundan isti qazlar və istilik mübadiləsi səthləri arasında istilik mübadiləsinin konvektiv xarakteri nəzərə alınmaqla davamlı qanadlarla hazırlanır. Üzgəclər diametri 62-68 mm, qalınlığı 1 mm olan karbon poladdan hazırlanır.
Qazan suyunun damcılarından buxarı təmizləmək üçün sistem sadələşdirilmişdir, adi buxar qazanlarında olduğu kimi barabandaxili siklonlar yoxdur. Barabanlardan dövri təmizləmə xətləri var, lakin bu xətlərin qazandan yığılmış lil əmələgəlmələrinin çıxarılması ilə bağlı daha aktual olduğu aşağı nöqtələrdən buxarlandırıcıların dövri təmizlənməsi üçün xüsusi xətlər yoxdur.
Barabandan doymuş buxar yüksək təzyiqli qızdırıcıya daxil olur.
Tullantı istilik qazanı HRSG qurğunun qaz turbininin işlənmiş qazları üzərində işləyir. Baca qazının hərəkəti istiqamətində qazanın istilik səthləri aşağıdakı ardıcıllıqla yerləşdirilir:
HP super qızdırıcısının çıxış mərhələsi;
çıxışın yenidən qızdırılması mərhələsi;
HP super qızdırıcısının giriş mərhələsinin ikinci hissəsi;
giriş mərhələsini yenidən qızdırmaq;
HP super qızdırıcısının giriş mərhələsinin birinci hissəsi;
HP buxarlandırıcı;
HP economizer ikinci mərhələ;
SD super qızdırıcı;
LP super qızdırıcısı;
HP ekonomizer birinci mərhələ;
LED buxarlandırıcı;
LED iqtisadçı, birinci mərhələnin çıxış hissəsi / HP ekonomizer, birinci mərhələnin çıxış hissəsi;
LP buxarlandırıcı;
birinci mərhələnin iqtisadçı SD giriş hissəsi / birinci mərhələnin ekonomizator HP giriş hissəsi;
kondensat qızdırıcısı (LP ekonomizer).
Dayanma zamanı yağıntının qazana daxil olmasının qarşısını almaq üçün qazanın işlənmiş hissəsində səsboğucu və damper quraşdırılmışdır.
Bu tullantı istilik qazanı haqqında daha ətraflı məlumatı nümunəmizdə tapa bilərsiniz "
Kombinə edilmiş dövrəli elektrik stansiyaları buxar və qaz turbinlərinin birləşməsidir. Bu birləşmə qaz turbinlərindən tullantı istilik itkisini və ya buxar qazanlarından işlənmiş qazların istiliyini azaltmağa imkan verir ki, bu da fərdi buxar turbinləri və qaz turbinləri ilə müqayisədə birləşmiş dövrəli qaz turbin qurğularının (CCGTs) səmərəliliyinin artırılmasını təmin edir. .
Hal-hazırda iki növ kombinə edilmiş qaz qurğuları mövcuddur:
a) yüksək təzyiqli qazanlarla və turbin işlənmiş qazlarının adi qazanın yanma kamerasına axıdılması ilə;
b) qazanda turbinin işlənmiş qazlarının istiliyindən istifadə etməklə.
Bu iki növ CCGT bölməsinin sxematik diaqramları Şek. 2.7 və 2.8.
Şəkildə. 2.7 yüksək təzyiqli buxar qazanı (HPB) olan bir CCGT-nin sxematik diaqramını göstərir 1 , buxar istehsal etmək üçün adi istilik stansiyasında olduğu kimi su və yanacaq verilir. Yüksək təzyiqli buxar kondensasiya turbininə daxil olur 5 , generatorun yerləşdiyi eyni şaftda 8 . Turbində işlənmiş buxar əvvəlcə kondensatora daxil olur 6 və sonra nasosdan istifadə edin 7 qazana qayıdır 1 .
Şəkil 2.7. vpg ilə pgu-nun sxematik diaqramı
Eyni zamanda qazanda yanacağın yanması zamanı yaranan yüksək temperatur və təzyiqə malik qazlar qaz turbininə göndərilir. 2 . Kompressor eyni şaftda yerləşir 3 , adi bir qaz turbin qurğusunda və başqa bir elektrik generatorunda olduğu kimi 4 . Kompressor, qazanın yanma kamerasına hava vurmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur. Turbin egzoz qazları 2 Qazanın qidalanma suyu da qızdırılır.
Bu CCGT sxeminin üstünlüyü ondan ibarətdir ki, qazanın işlənmiş qazlarını çıxarmaq üçün tüstü çıxarıcıya ehtiyac yoxdur. Qeyd etmək lazımdır ki, üfleyici fan funksiyasını kompressor yerinə yetirir 3 . Belə bir CCGT-nin səmərəliliyi 43% -ə çata bilər.
Şəkildə. Şəkil 2.8-də başqa bir növ CCGT-nin sxematik diaqramı göstərilir. Şəkildə göstərilən PGU-dan fərqli olaraq. 2.7, qazdan turbinə 2 yanma kamerasından gəlir 9 , qazandan deyil 1 . Daha sonra turbində keçirdi 2 Kompressorun olması səbəbindən 16-18% -ə qədər oksigenlə doymuş qazlar qazana daxil olur 1 .
Bu sxem (Şəkil. 2.8) yuxarıda müzakirə olunan CCGT vahidi (Şəkil 2.7) üzərində üstünlüyə malikdir, çünki o, hər hansı bir yanacaq növündən, o cümlədən bərk yanacaqdan istifadə etmək imkanı ilə şərti dizaynlı bir qazan istifadə edir. Yanma kamerasında 3 bu halda, yüksək təzyiqli buxar qazanı olan bir CCGT sxeminə nisbətən hazırda bahalı qaz və ya maye yanacaq xeyli az yandırılır.
Şəkil 2.8. PGU-nun sxematik diaqramı (sıfırlama dövrəsi)
İki qurğunun (buxar və qaz) ümumi kombinə edilmiş dövrə qurğusuna birləşməsi həm də adi istilik qurğusu ilə müqayisədə daha yüksək manevr qabiliyyəti əldə etmək imkanı yaradır.
Atom elektrik stansiyalarının sxematik diaqramı
Məqsədinə və işinin texnoloji prinsipinə görə atom elektrik stansiyaları praktiki olaraq ənənəvi istilik elektrik stansiyalarından fərqlənmir. Onların əhəmiyyətli fərqi, birincisi, atom elektrik stansiyasında istilik elektrik stansiyalarından fərqli olaraq, buxarın qazanda deyil, reaktorun nüvəsində əmələ gəlməsi, ikincisi, atom elektrik stansiyalarının nüvə yanacağından istifadə etməsidir. tərkibində uran-235 (U-235) və uran-238 (U-238) izotopları var.
Atom elektrik stansiyalarında texnoloji prosesin xüsusiyyəti həm də əhəmiyyətli miqdarda radioaktiv parçalanma məhsullarının əmələ gəlməsidir və buna görə də atom elektrik stansiyaları istilik elektrik stansiyaları ilə müqayisədə texniki cəhətdən daha mürəkkəbdir.
AES sxemi tək dövrəli, iki dövrəli və üç dövrəli ola bilər (şək. 2.9).
düyü.2.9. Atom elektrik stansiyalarının sxematik diaqramları
Tək dövrəli dövrə (şəkil 2.9a) ən sadədir. Nüvə reaktorunda buraxılmışdır 1 Ağır elementlərin nüvələrinin parçalanmasının zəncirvari reaksiyasına görə istilik soyuducu tərəfindən ötürülür. Buxar tez-tez soyuducu kimi istifadə olunur, daha sonra adi buxar turbin elektrik stansiyalarında olduğu kimi istifadə olunur. Bununla belə, reaktorda çıxarılan buxar radioaktivdir. Buna görə də, atom elektrik stansiyasının işçilərini və ətraf mühiti qorumaq üçün əksər avadanlıqlar radiasiyadan qorunmalıdır.
İki və üç dövrəli sxemlərə əsasən (şəkil 2.9, b və 2.9, c) istilik reaktordan soyuducu ilə çıxarılır, sonra bu istiliyi birbaşa iş mühitinə ötürür (məsələn, iki dövrəli sistemdə olduğu kimi). bir buxar generatoru vasitəsilə dövrə sxemi 3 ) və ya ara dövrə soyuducu vasitəsilə (məsələn, aralıq istilik dəyişdiricisi arasında üç dövrəli dizaynda olduğu kimi 2 və buxar generatoru 3 ). Şəkildə. 2.9 ədəd 5 , 6 Və 7 konvensiyalı istilik elektrik stansiyasında olduğu kimi eyni funksiyaları yerinə yetirən kondensator və nasoslar göstərilir.
Nüvə reaktoru çox vaxt atom elektrik stansiyasının "ürəyi" adlanır. Hal-hazırda bir neçə növ reaktor var.
Nüvə yanacağının parçalanmasının təsiri altında baş verən neytronların enerji səviyyəsindən asılı olaraq, atom elektrik stansiyalarını iki qrupa bölmək olar:
ilə atom elektrik stansiyası termal neytron reaktorları;
ilə atom elektrik stansiyası sürətli neytron reaktorları.
Termal neytronların təsiri altında yalnız uran-235-in izotopları parçalanma qabiliyyətinə malikdir, təbii uranda tərkibi cəmi 0,7%, qalan 99,3% uran-238 izotoplarıdır. Daha yüksək enerji səviyyəli neytron axınının (sürətli neytronların) təsiri altında uran-238 sürətli neytron reaktorlarında istifadə olunan süni nüvə yanacağı plutonium-239 istehsal edir. Hazırda istismarda olan enerji reaktorlarının böyük əksəriyyəti birinci tipdir.
İki dövrəli nüvə elektrik stansiyasında istifadə olunan nüvə enerjisi reaktorunun sxematik diaqramı Şəkil 1-də göstərilmişdir. 2.10.
Nüvə reaktoru nüvə, reflektor, soyutma sistemi, idarəetmə, tənzimləmə və monitorinq sistemi, korpus və bioloji müdafiədən ibarətdir.
Reaktorun nüvəsi parçalanma zəncirvari reaksiyasının davam etdiyi sahədir. O, parçalanan materialdan, soyuducu moderatordan və neytron reflektorundan, idarəetmə çubuqlarından və konstruktiv materiallardan ibarətdir. Reaktor nüvəsinin enerjinin ayrılmasını və özünü təmin edən reaksiyalarını təmin edən əsas elementləri parçalanan material və moderatordur. Nüvə xarici cihazlardan və personalın işindən mühafizə zonası ilə ayrılır.
Kombinə edilmiş dövrəli elektrik stansiyaları qaz turbininin işlənmiş qazlarının istiliyindən birbaşa və ya dolayı yolla buxar turbininin dövrəsində elektrik enerjisi istehsal etmək üçün istifadə olunan elektrik stansiyalarıdır. O, artan səmərəliliyi ilə buxar enerjisi və qaz turbin qurğularından fərqlənir.
Kombinə edilmiş dövrəli qaz qurğusunun sxematik diaqramı (Fominin mühazirəsindən).
GT EG buxar
kompressorlu tullantı istilik qazanı K
hava EG
yem suyu
KS - yanma kamerası
GT - qaz turbin
K – kondensasiya edən buxar turbini
EG - elektrik generatoru
Kombinə edilmiş dövrə qurğusu iki ayrı blokdan ibarətdir: buxar gücü və qaz turbin.
Bir qaz turbin qurğusunda turbin yanacağın yanmasının qaz məhsulları ilə fırlanır. Yanacaq təbii qaz və ya neft məhsulları (mazut, dizel yanacağı) ola bilər. Birinci generator rotorun fırlanması səbəbindən elektrik cərəyanı yaradan turbinlə eyni şaftda yerləşir. Qaz turbinindən keçərək yanma məhsulları ona öz enerjisinin yalnız bir hissəsini verir və qaz turbinindən çıxışda hələ də yüksək temperatura malikdir. Qaz turbininin çıxışından yanma məhsulları su və yaranan su buxarının qızdırıldığı buxar elektrik stansiyasına, tullantı istilik qazanına daxil olur. Yanma məhsullarının temperaturu buxarı buxar turbinində istifadə üçün lazım olan vəziyyətə gətirmək üçün kifayətdir (təxminən 500 dərəcə Selsi baca qazının temperaturu təxminən 100 atmosfer təzyiqində qızdırılan buxar əldə etməyə imkan verir). Buxar turbin ikinci elektrik generatorunu idarə edir.
PSU-nun inkişaf perspektivləri (Ametistovun dərsliyindən).
1. Kombinə edilmiş dövrə zavodu elektrik enerjisi istehsal etmək üçün istifadə edilən ən qənaətcil mühərrikdir. İlkin temperaturu təxminən 1000 °C olan qaz turbin qurğusu olan tək dövrəli CCGT, CCGT-nin nəzəri səmərəliliyinin 63% -i olacaq, təxminən 42% mütləq səmərəliliyə malik ola bilər. Qaz turbininin qarşısındakı qazın temperaturunun 1450 °C səviyyəsində olduğu aralıq buxar qızdırması ilə üç dövrəli CCGT qurğusunun səmərəliliyi bu gün 60% -ə çatır ki, bu da nəzəri cəhətdən mümkün səviyyənin 82% -ni təşkil edir. Şübhə yoxdur ki, səmərəliliyi daha da artırmaq olar.
2. Kombinə edilmiş dövrə zavodu ən ekoloji cəhətdən təmiz mühərrikdir. Bu, ilk növbədə yüksək səmərəliliklə izah olunur - axırda yanacağın tərkibində olan və elektrik enerjisinə çevrilə bilməyən bütün istilik ətraf mühitə buraxılır və onun istilik çirklənməsi baş verir. Buna görə də, buxar elektrik stansiyası ilə müqayisədə CCGT-dən istilik emissiyalarının azalması elektrik enerjisi istehsalı üçün yanacaq sərfinin daha az olduğu dərəcədə olacaqdır.
3. Kombinə edilmiş dövrə qurğusu çox manevrli mühərrikdir, onunla manevr qabiliyyətinə görə yalnız avtonom qaz turbinini müqayisə etmək olar.
4. Buxar gücü və kombinə edilmiş dövrəli istilik elektrik stansiyalarının eyni gücü ilə CCGT qurğusunun soyuducu suyunun sərfi təxminən üç dəfə azdır.
5. CCGT quraşdırılmış güc vahidinin mülayim dəyərinə malikdir, bu da tikinti hissəsinin daha kiçik həcmi, mürəkkəb enerji qazanının olmaması, bahalı baca, yem suyu üçün regenerativ istilik sistemi və istifadəsi ilə əlaqələndirilir. daha sadə buxar turbin və texnoloji su təchizatı sistemi.
6. CCGT qurğuları əhəmiyyətli dərəcədə daha qısa tikinti dövrünə malikdir. CCGT qurğuları, xüsusən də tək şaftlı olanlar mərhələlərlə tətbiq oluna bilər. Bu, investisiya problemini asanlaşdırır.
Kombinə edilmiş dövrə zavodlarının praktiki olaraq heç bir mənfi cəhətləri yoxdur, əksinə, avadanlıq və yanacaq üçün müəyyən məhdudiyyətlər və tələblər haqqında danışmalıyıq; Sözügedən qurğular təbii qazdan istifadəni tələb edir. Enerji üçün istifadə olunan nisbətən ucuz qazın payının 60%-dən çox olduğu və yarısının ekoloji səbəblərə görə istilik elektrik stansiyalarında istifadə olunduğu Rusiya üçün kombinə edilmiş dövrəli qaz qurğusunun tikintisi üçün bütün imkanlar mövcuddur.
Bütün bunlar onu göstərir ki, CCGT qurğularının tikintisi müasir istilik energetikasında üstünlük təşkil edən tendensiyadır.
Bərpa tipli CCGT qurğusunun səmərəliliyi:
ηPGU = ηGTU + (1- ηGTU)*ηKU*ηPTU
STU - buxar turbin qurğusu
HRSG - tullantı istilik qazanı
Ümumiyyətlə, CCGT qurğusunun səmərəliliyi:
Burada - Qgtu qaz turbin qurğusunun işçi mayesinə verilən istilik miqdarıdır;
Qpsu qazandakı buxar mühitinə verilən istilik miqdarıdır.
1. İstilik elektrik stansiyalarından buxar və istilik təchizatının əsas istilik diaqramları. CHP qurğusunun istilik əmsalı α. İstilik elektrik stansiyalarında pik istilik yükünü örtmək üsulları,
CHP (birləşdirilmiş istilik və elektrik stansiyaları)- istehlakçıların istilik və elektrik enerjisi ilə mərkəzləşdirilmiş şəkildə təchizatı üçün nəzərdə tutulmuşdur. Onların IES-dən fərqi ondan ibarətdir ki, onlar turbinlərdə işlənmiş buxarın istiliyindən istehsal, istilik, havalandırma və isti su təchizatı ehtiyacları üçün istifadə edirlər. Elektrik enerjisi və istilik istehsalının bu kombinasiyası sayəsində ayrı-ayrı enerji təchizatı ilə müqayisədə əhəmiyyətli yanacağa qənaət əldə edilir (KES-lərdə elektrik enerjisi və yerli qazanxanalarda istilik enerjisi). Bu kombinə edilmiş istehsal üsulu sayəsində CHP stansiyaları 70%-ə çatan kifayət qədər yüksək səmərəliliyə nail olur. Buna görə də istilik istehlakı yüksək olan ərazilərdə və şəhərlərdə CHP qurğuları geniş yayılmışdır. Bir CHP qurğusunun maksimum gücü bir CPP-dən azdır.
CHP stansiyaları istehlakçılara bağlıdır, çünki İstilik ötürmə radiusu (buxar, isti su) təxminən 15 km-dir. Şəhərətrafı istilik elektrik stansiyaları isti suyu 30 km-ə qədər məsafəyə daha yüksək ilkin temperaturda ötürür. 0,8-1,6 MPa təzyiqi olan istehsal ehtiyacları üçün buxar 2-3 km-dən çox olmayan məsafəyə ötürülə bilər. Orta istilik yükü sıxlığı ilə bir istilik elektrik stansiyasının gücü adətən 300-500 MVt-dan çox deyil. Yalnız Moskva və ya Sankt-Peterburq kimi böyük şəhərlərdə istilik yükünün yüksək sıxlığı ilə 1000-1500 MVt-a qədər gücə malik stansiyaların qurulması məna kəsb edir.
İstilik elektrik stansiyasının gücü və turbogeneratorun növü istehsal proseslərində və isitmə üçün istifadə olunan buxarın istilik tələblərinə və parametrlərinə uyğun olaraq seçilir. Ən çox istifadə edilənlər bir və iki tənzimlənən buxar çıxaran və kondensatorlu turbinlərdir (şəklə bax). Tənzimlənən seçimlər istilik və elektrik enerjisinin istehsalını tənzimləməyə imkan verir.
CHP rejimi - gündəlik və mövsümi - əsasən istilik istehlakı ilə müəyyən edilir. Elektrik enerjisi istilik çıxışına uyğun olarsa, stansiya ən qənaətcil işləyir. Bu halda, minimum miqdarda buxar kondensatorlara daxil olur. Qışda, istiliyə tələbat maksimum olduqda, sənaye müəssisələrinin iş saatlarında havanın dizayn temperaturunda CHP generatorlarının yükü nominala yaxın olur. İstilik sərfiyyatının az olduğu dövrlərdə, məsələn, yayda, eləcə də qışda havanın temperaturu hesablanmış temperaturdan yüksək olduqda və gecələr istilik istehlakına uyğun gələn istilik elektrik stansiyasının elektrik enerjisi azalır. Enerji sisteminə elektrik enerjisi lazımdırsa, istilik elektrik stansiyası qarışıq rejimə keçməlidir ki, bu da turbinlərin aşağı təzyiq hissəsinə və kondensatorlara buxar axını artırır. Eyni zamanda, elektrik stansiyasının səmərəliliyi azalır.
İstilik stansiyaları tərəfindən "istilik istehlakı üzrə" maksimum elektrik istehsalı yalnız istilik istehlakının azaldıldığı saatlarda yükün əhəmiyyətli hissəsini götürən güclü CPP və su elektrik stansiyaları ilə birlikdə işləyərkən mümkündür.
istilik yükünün tənzimlənməsi üsullarının müqayisəli təhlili.
Keyfiyyətin tənzimlənməsi.
Üstünlük: istilik şəbəkələrinin sabit hidravlik rejimi.
Qüsurlar:
■ pik istilik enerjisi mənbələrinin aşağı etibarlılığı;
■ yüksək soyuducu temperaturda istilik şəbəkəsinin tərkibinə daxil olan suyun təmizlənməsi üçün bahalı üsullardan istifadə zərurəti;
■ isti su təchizatı üçün suyun çəkilməsini və bununla əlaqədar istilik istehlakından elektrik enerjisi istehsalının azalmasını kompensasiya etmək üçün artan temperatur cədvəli;
■ istilik təchizatı sisteminin istilik yükünün tənzimlənməsində böyük nəqliyyat gecikməsi (termal inertiya);
■ soyuducu suyun temperaturu 60-85 °C olan istilik dövrünün əksər hissəsində istilik təchizatı sisteminin işləməsi ilə əlaqədar boru kəmərlərinin korroziyasının yüksək intensivliyi;
■ isti su yükünün istilik sistemlərinin işinə təsiri və abonentlər arasında isti su və istilik yüklərinin müxtəlif nisbətləri ilə əlaqədar daxili hava temperaturunun dəyişməsi;
■ bir neçə saat ərzində orta xarici havanın temperaturu əsasında soyuducu suyun temperaturunu tənzimləyərkən istilik təchizatı keyfiyyətinin azalması, bu da daxili havanın temperaturunda dalğalanmalara səbəb olur;
■ dəyişən şəbəkə suyunun temperaturlarında kompensatorların işləməsi xeyli çətinləşir.
Buxar-qaz elektrik stansiyaları adlanır (PGU), burada qaz turbin qurğusunun işlənmiş qazlarından gələn istilik birbaşa və ya dolayı yolla buxar turbininin dövrəsində elektrik enerjisi istehsal etmək üçün istifadə olunur.
Şəkildə. Şəkil 4.10-da istifadə növü adlanan ən sadə kombinə edilmiş dövrə qurğusunun sxematik diaqramı göstərilir. Qaz turbininin işlənmiş qazları içəriyə daxil olur bərpa qazanı- isti qazların istiliyi səbəbindən buxar turbininə yönəldilmiş yüksək parametrli buxar istehsal olunan əks axın istilik dəyişdiricisi.
Şəkil 4.10. Ən sadə kombinə edilmiş dövrə qurğusunun sxematik diaqramı
Tullantı istilik qazanı düzbucaqlı bir şaftdır, buxar turbin qurğusunun işçi mayesinin (su və ya buxar) daxil olduğu gümüşü borulardan əmələ gələn istilik səthlərinin yerləşdirildiyi. Ən sadə halda, tullantı istilik qazanının istilik səthləri üç elementdən ibarətdir: ekonomizer 3, buxarlandırıcı 2 və super qızdırıcı 1. Mərkəzi element buxarlandırıcıdır, barabandan 4 (yarısı su ilə doldurulmuş uzun silindr), bir neçə eniş borusundan 7 və buxarlandırıcının özünün kifayət qədər möhkəm quraşdırılmış şaquli borularından 8 ibarətdir. Buxarlandırıcı təbii konveksiya prinsipi ilə işləyir. Buxarlanma boruları aşağı enənlərdən daha yüksək temperatur zonasında yerləşir. Buna görə də, su onlarda qızdırılır, qismən buxarlanır və buna görə də yüngülləşir və barabana qalxır. Boşalan yer barabandan eniş boruları vasitəsilə daha soyuq su ilə doldurulur. Doymuş buxar barabanın yuxarı hissəsində toplanır və super qızdırıcının borularına göndərilir 1. Baraban 4-dən buxarın axını ekonayzerdən 3-dən suyun verilməsi ilə kompensasiya edilir. Bu zaman daxil olan su buxarlanmadan keçəcəkdir. boruları tamamilə buxarlanmadan əvvəl dəfələrlə. Buna görə təsvir edilən tullantı istilik qazanı deyilir təbii dövriyyəsi olan qazan.
İqtisadiyyatçı daxil olan qida suyunu demək olar ki, qaynama nöqtəsinə qədər qızdırır. Tamburdan quru doymuş buxar super qızdırıcıya daxil olur, burada doyma temperaturundan çox qızdırılır. Nəticədə çox qızdırılan buxarın temperaturu t 0 həmişə qazların temperaturundan azdır q G qaz turbinindən gələn (adətən 25 - 30 °C).
Şəkildəki tullantı istilik qazanının diaqramının altında. Şəkil 4.10-da qazların və işçi mayenin bir-birinə doğru hərəkət edərkən temperaturlarının dəyişməsi göstərilir. Qazın temperaturu tədricən girişdəki q Г dəyərindən işlənmiş qazların qух temperaturuna qədər azalır. doğru hərəkət edir Yem suyu iqtisadçıda öz temperaturunu qaynama nöqtəsinə qaldırır(nöqtə A). Bu temperaturda (qaynama ərəfəsində) su buxarlandırıcıya daxil olur. İçində su buxarlanır. Eyni zamanda, onun temperaturu dəyişmir (proses a - b). nöqtədə b işçi maye quru doymuş buxar şəklindədir. Sonra, super qızdırıcı bir dəyərə qədər qızdırır t 0 .
Super qızdırıcının çıxışında yaranan buxar buxar turbininə yönəldilir və burada genişlənir və işləyir. Turbindən, işlənmiş buxar kondensatora daxil olur və bir qidalandırıcı nasosdan istifadə edərək kondensasiya olunur. 6 , yem suyunun təzyiqini artıraraq, tullantı istilik qazanına geri göndərilir.
Beləliklə, bir CCGT qurğusunun buxar elektrik stansiyası (SPU) ilə istilik elektrik stansiyasının adi PSU arasındakı əsas fərq yalnız tullantı istilik qazanında yanacağın yandırılmaması və PSU-nun işləməsi üçün lazım olan istilikdir. bir CCGT qurğusu qaz turbin qurğusunun işlənmiş qazlarından götürülür. Tullantı istilik qazanının ümumi görünüşü Şəkil 4.11-də göstərilmişdir.
Şəkil 4.11. Tullantı istilik qazanının ümumi görünüşü
CCGT qurğusu olan bir elektrik stansiyası Şəkildə göstərilmişdir. 4.12, üç enerji bloku olan bir istilik elektrik stansiyasını göstərir. Hər bir enerji bloku iki bitişik qaz turbin qurğusundan ibarətdir 4 tip V94.2 şirkəti Siemens, hər biri yüksək temperaturlu işlənmiş qazları öz tullantı istilik qazanına göndərir 8 . Bu qazanların yaratdığı buxar bir buxar turbininə yönəldilir 10 elektrik generatoru ilə 9 və turbinin altındakı kondensasiya otağında yerləşən kondensator. Hər bir belə enerji blokunun ümumi gücü 450 MVt təşkil edir (hər bir qaz turbininin və buxar turbininin təxminən 150 MVt gücü var). Çıxış diffuzoru arasında 5 və tullantı istilik qazanı 8 quraşdırılıb bypass (bypass) baca 12 və qaz keçirməyən qapı 6 .
Şəkil 4.12. CCGT ilə elektrik stansiyası
PSU-nun əsas üstünlükləri.
1. Kombinə edilmiş dövrə zavodu hal-hazırda elektrik enerjisi istehsal etmək üçün istifadə edilən ən qənaətcil mühərrikdir.
2. Kombinə edilmiş dövrə zavodu ən ekoloji cəhətdən təmiz mühərrikdir. Bu, ilk növbədə yüksək səmərəliliklə izah olunur - axırda yanacağın tərkibində olan və elektrik enerjisinə çevrilə bilməyən bütün istilik ətraf mühitə buraxılır və onun istilik çirklənməsi baş verir. Buna görə də, buxar elektrik stansiyası ilə müqayisədə CCGT-dən istilik emissiyalarının azalması təxminən elektrik enerjisi istehsalı üçün yanacaq sərfinin azalmasına uyğundur.
3. Kombinə edilmiş dövrə qurğusu çox manevrli mühərrikdir, onunla manevr qabiliyyətinə görə yalnız avtonom qaz turbinini müqayisə etmək olar. Buxar turbininin potensial yüksək manevr qabiliyyəti onun dizaynında yükü bir neçə dəqiqə ərzində dəyişən qaz turbininin olması ilə təmin edilir.
4. Buxar gücü və kombinə edilmiş dövrəli istilik elektrik stansiyalarının eyni gücü ilə CCGT qurğusunun soyuducu suyunun sərfi təxminən üç dəfə azdır. Bu, CCGT-nin buxar enerji hissəsinin gücünün ümumi gücün 1/3 hissəsini təşkil etməsi və GTU-nun praktik olaraq soyuducu suya ehtiyac duymaması ilə müəyyən edilir.
5. CCGT quraşdırılmış güc vahidinin daha aşağı qiymətinə malikdir, bu da tikinti hissəsinin daha kiçik həcmi, mürəkkəb bir elektrik qazanının olmaması, bahalı baca, yem suyu üçün regenerativ istilik sistemi, su təchizatı sisteminin istifadəsi ilə əlaqələndirilir. daha sadə buxar turbin və texniki su təchizatı sistemi.
NƏTİCƏ
Bütün istilik elektrik stansiyalarının əsas çatışmazlığı ondan ibarətdir ki, istifadə olunan bütün yanacaq növləri əvəzedilməz təbii ehtiyatlardır və tədricən tükənir. Bundan əlavə, istilik elektrik stansiyaları əhəmiyyətli miqdarda yanacaq istehlak edir (hər gün 2000 MVt gücündə bir dövlət rayon elektrik stansiyası gündə iki qatar kömür yandırır) və xüsusilə də işlədikləri halda ekoloji cəhətdən ən “çirkli” elektrik enerjisi mənbələridir. yüksək küllü kükürdlü yanacaqlarda. Məhz buna görə də hazırda nüvə və hidravlik stansiyaların istifadəsi ilə yanaşı, bərpa olunan və ya digər alternativ enerji mənbələrindən istifadə edən elektrik stansiyalarının inkişafı da davam etdirilir. Bununla belə, hər şeyə baxmayaraq, istilik elektrik stansiyaları dünyanın əksər ölkələrində elektrik enerjisinin əsas istehsalçısıdır və ən azı növbəti 50 il ərzində belə qalacaq.
4-cü MÜHAZİRƏ ÜÇÜN SINAQ SUALLARI
1. İstilik elektrik stansiyasının istilik sxemi – 3 bal.
2. İstilik elektrik stansiyalarında elektrik enerjisi istehsalının texnoloji prosesi – 3 bal.
3. Müasir istilik elektrik stansiyalarının sxemi – 3 bal.
4. Qaz turbin aqreqatlarının xüsusiyyətləri. Qaz turbin qurğusunun blok diaqramı. GTU səmərəliliyi - 3 bal.
5. Qaz turbin qurğusunun istilik diaqramı – 3 bal.
6. CCGT-nin xüsusiyyətləri. PSUU-nun struktur diaqramı. CCGT səmərəliliyi - 3 bal.
7. CCGT qurğusunun istilik sxemi – 3 bal.
MÜHAZİRƏ 5
NÜVƏ ELEKTRİK stansiyaları. AES ÜÇÜN YANacaq. NÜVƏ REAKTORUNUN FƏALİYYƏT PRİNSİPİ. TERMİK REAKTORLARLA AES-də ELEKTRİK ENERJİSİ İSTEHSALI. SÜRƏTLİ NEYTRON REAKTORLARI. MÜASİR AES-LƏRİN ÜSTÜNLÜKLƏRİ VƏ ƏSASLARI
Əsas anlayışlar
Atom elektrik stansiyası(nüvə elektrik stansiyası) elektrik stansiyasıdır, uran atomlarının nüvələrinin parçalanmasının (parçalanmasının) idarə olunan zəncirvari reaksiyası nəticəsində nüvə reaktorunda (reaktorlarda) ayrılan istilik enerjisini çevirməklə elektrik enerjisinin yaradılması. Atom elektrik stansiyası ilə istilik elektrik stansiyası arasındakı əsas fərq yalnız buxar generatorunun əvəzinə nüvə reaktorunun istifadə edilməsidir - enerjinin buraxılması ilə müşayiət olunan idarə olunan nüvə zəncirvari reaksiyasının aparıldığı bir cihaz.
Uranın radioaktiv xassələri ilk dəfə fransız fiziki tərəfindən kəşf edilmişdir Antuan Bekkerel 1896-cı ildə. ingilis fiziki Ernest Ruterford ilk dəfə 1919-cu ildə hissəciklərin təsiri altında süni nüvə reaksiyası həyata keçirmişdir. Alman fizikləri Otto Hahn Və Fritz Strassmann 1938-ci ildə açılmışdır , neytronların bombardmanı zamanı ağır uran nüvələrinin parçalanması enerjinin sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunur. Bu enerjinin real istifadəsi zaman məsələsinə çevrildi.
İlk nüvə reaktoru 1942-ci ilin dekabrında ABŞ-da tikilib bir italyan fizikinin başçılıq etdiyi Çikaqo Universitetində bir qrup fizik Enriko Fermi. İlk dəfə uran nüvələrinin sönümsüz parçalanma reaksiyası həyata keçirildi. SR-1 adlanan nüvə reaktoru qrafit bloklarından ibarət olub, onların arasında təbii uran və onun dioksidindən ibarət toplar yerləşdirilib. Nüvə parçalanmasından sonra ortaya çıxan sürətli neytronlar 235 U, qrafit tərəfindən istilik enerjilərinə qədər yavaşladı və sonra yeni nüvə parçalanmalarına səbəb oldu. Parçalanmaların əksəriyyətinin istilik neytronlarının təsiri altında baş verdiyi reaktorlara istilik (yavaş) neytron reaktorları deyilir; belə reaktorlarda urandan daha çox moderator var.
Avropada ilk nüvə reaktoru F-1 1946-cı ilin dekabrında Moskvada istehsal edilmiş və istifadəyə verilmişdir. akademikin rəhbərlik etdiyi bir qrup fizik və mühəndis İqor Vasilieviç Kurçatov. F-1 reaktoru qrafit bloklarından hazırlanmışdı və diametri təxminən 7,5 m olan top şəklinə malik idi və 6 m diametrli topun mərkəzi hissəsində qrafit bloklarının dəliklərinə uran çubuqları qoyulmuşdur. . F-1 reaktoru, SR-1 kimi, soyutma sisteminə malik deyildi, ona görə də o, aşağı güc səviyyələrində işləyirdi: fraksiyalardan tutmuş vatt vahidlərinə qədər.
F-1 reaktorunda aparılan tədqiqatların nəticələri sənaye reaktorları üçün dizaynların əsasını təşkil etmişdir. 1948-ci ildə İ.V.Kurçatovun rəhbərliyi altında elektrik enerjisi istehsal etmək üçün atom enerjisindən praktiki istifadəyə dair işlər başladı.
Dünyanın ilk 5 MVt gücündə sənaye atom elektrik stansiyası 27 iyun 1954-cü ildə Kaluqa vilayətinin Obninsk şəhərində işə salındı.. 1958-ci ildə gücü 100 MVt olan Sibir AES-in 1-ci mərhələsi (ümumi layihə gücü 600 MVt) istifadəyə verildi. Elə həmin il Beloyarsk sənaye atom elektrik stansiyasının tikintisinə başlandı və 1964-cü ilin aprelində 1-ci mərhələ generatoru istehlakçılara elektrik enerjisi verdi. 1964-cü ilin sentyabrında Novovoronej AES-in 210 MVt gücündə 1-ci bloku işə salındı. Gücü 350 MVt olan ikinci blok 1969-cu ilin dekabrında işə salınıb. 1973-cü ildə Leninqrad Atom Elektrik Stansiyası işə salındı.
Böyük Britaniyada 46 MVt gücündə ilk sənaye nüvə elektrik stansiyası 1956-cı ildə Calder Hall-da istifadəyə verilmişdir. Bir il sonra Shipportportda (ABŞ) 60 MVt gücündə atom elektrik stansiyası işə düşdü.
Nüvə elektrik enerjisi istehsalında dünya liderləri bunlardır: ABŞ (788,6 milyard kilovatsaat/il), Fransa (426,8 milyard kilovatsaat/il), Yaponiya (273,8 milyard kilovatsaat/il), Almaniya (158,4 milyard kilovatsaat/il) və Rusiya (154,7 milyard kilovatsaat/il). 2004-cü ilin əvvəlində dünyada 441 nüvə enerjisi reaktoru işləyirdi və onlardan 75-ni yanacaqla Rusiyanın TVEL SC təmin edir.
Avropanın ən böyük atom elektrik stansiyası Enerqodardakı (Ukrayna) Zaporojye Atom Elektrik Stansiyasıdır - ümumi gücü 6 QVt olan 6 nüvə reaktoru. Dünyanın ən böyük atom elektrik stansiyası - Kashiwazaki-Kariwa (Yaponiya) - beş qaynar nüvə reaktoru ( BWR) və iki qabaqcıl qaynayan nüvə reaktoru ( ABWR), ümumi gücü 8,2 GVt təşkil edir.
Hazırda Rusiyada aşağıdakı atom elektrik stansiyaları fəaliyyət göstərir: Balakovo, Beloyarsk, Bilibinsk, Rostov, Kalinin, Kola, Kursk, Leninqrad, Novovoronej, Smolensk.
Rusiyanın 2030-cu ilə qədər olan dövr üçün Enerji Strategiyasının layihəsinin işlənməsi atom elektrik stansiyalarında elektrik enerjisi istehsalının 4 dəfə artırılmasını nəzərdə tutur.
Atom elektrik stansiyaları quraşdırılmış reaktorlara görə təsnif edilir:
l termal neytron reaktorları , yanacaq atomlarının nüvələri tərəfindən neytronların udulması ehtimalını artırmaq üçün xüsusi moderatorlardan istifadə etməklə;
l sürətli neytron reaktorları .
Təchiz olunan enerji növünə görə nüvə elektrik stansiyaları aşağıdakılara bölünür:
l yalnız elektrik enerjisi istehsal etmək üçün nəzərdə tutulmuş atom elektrik stansiyaları (AES);
l həm elektrik, həm də istilik enerjisi istehsal edən birləşmiş nüvə istilik və elektrik stansiyaları (İES).
Hazırda yalnız Rusiya nüvə istilik stansiyalarının tikintisi variantlarını nəzərdən keçirir.
Atom elektrik stansiyaları yanacağı oksidləşdirmək üçün havadan istifadə etmir və kül, kükürd oksidləri, karbon və s. atmosferə, istilik elektrik stansiyalarına nisbətən daha aşağı radioaktiv fona malikdir, lakin istilik elektrik stansiyaları kimi, kondensatorları soyutmaq üçün çox miqdarda su sərf edir.
Atom elektrik stansiyaları üçün yanacaq
Atom elektrik stansiyaları ilə istilik elektrik stansiyaları arasındakı əsas fərq budur qalıq yanacaq əvəzinə nüvə yanacağından istifadə. Nüvə yanacağı ya mədənlərdə (Niger, Fransa, Cənubi Afrika), ya da açıq mədənlərdə (Avstraliya, Namibiya) və ya yeraltı yuyulma yolu ilə (Kanada, Rusiya, ABŞ) çıxarılan təbii urandan əldə edilir. Uran təbiətdə geniş yayılmışdır, lakin zəngin uran filizi yataqları yoxdur. Uran müxtəlif süxurlarda və suda dağılmış vəziyyətdə olur. Təbii uran uranın əsasən parçalanmayan izotopunun qarışığıdır 238 U(99%-dən çox) və parçalanan izotop 235 U (təxminən 0,71%) nüvə yanacağı olan (1 kq 235 U təxminən 3000 ton kömürün yanma istiliyinə bərabər enerji buraxır).
Atom elektrik stansiyasının reaktorları tələb olunur uranın zənginləşdirilməsi. Bunun üçün təbii uran emal olunduqdan sonra zənginləşdirmə zavoduna göndərilir, burada təbii tükənmiş uranın 90%-i saxlanmağa, 10%-i isə 3,3-4,4%-ə qədər zənginləşdirilir.
Zənginləşdirilmiş urandan (daha doğrusu uran dioksidi UO 2 və ya uran oksidi-azotlu U 2 O 2) hazırlanır yanacaq elementləri - yanacaq çubuqları- diametri 9 mm və hündürlüyü 15-30 mm olan silindrik tabletlər. Bu tabletlər möhürlənmiş qablarda yerləşdirilir sirkonium(sirkonium tərəfindən neytron udulması poladdan 32,5 dəfə azdır) nazik divarlı borular təxminən 4 m uzunluğunda yanacaq çubuqları bir neçə yüz ədəddən ibarət yanacaq birləşmələrinə (FA) yığılır.
Bütün sonrakı nüvə parçalanma prosesləri 235 U parçalanma fraqmentlərinin, radioaktiv qazların və s. əmələ gəlməsi ilə. baş verir möhürlənmiş yanacaq çubuğu borularının içərisində.
Tədricən bölündükdən sonra 235 U və konsentrasiyasını 1,26%-ə endirmək, reaktorun gücü əhəmiyyətli dərəcədə azaldıqda, yanacaq birləşmələri reaktordan çıxarılır, bir müddət soyuducu hovuzda saxlanılır, sonra emal üçün radiokimya zavoduna göndərilir.
Beləliklə, yanacağı tamamilə yandırmağa meylli olan istilik elektrik stansiyalarından fərqli olaraq, Atom elektrik stansiyalarında nüvə yanacağını 100% parçalamaq mümkün deyil. Buna görə də, atom elektrik stansiyalarında ekvivalent yanacağın xüsusi sərfiyyatına əsaslanaraq səmərəliliyi hesablamaq mümkün deyil. Nüvə elektrik stansiyası blokunun iş səmərəliliyini qiymətləndirmək üçün xalis səmərəlilikdən istifadə olunur
,
yaranan enerji haradadır, eyni zamanda və eyni zamanda reaktorda ayrılan istilikdir.
Bu şəkildə hesablanmış bir atom elektrik stansiyasının səmərəliliyi 30 - 32% təşkil edir, lakin onu 37 - 40% olan istilik elektrik stansiyasının səmərəliliyi ilə müqayisə etmək tamamilə ağlabatan deyil.
Uran 235 izotopundan əlavə, aşağıdakılar da nüvə yanacağı kimi istifadə olunur:
- uran izotopu 233 ( 233 U) ;
- plutonium izotopu 239 ( 239 Pu);
- torium izotopu 232 ( 232 min) (çevirməklə 233 U).
