Библиотека криофизика

Основы современной энергетики. Часть первая
Современная теплоэнергетика

А.Д.Трухний, А.А.Макаров, В.В.Клименко

Рецензенты: академик РАН О.Н. Фаворский, академик РАН А.И. Леонтьев,
чл.-корр. РАН А.В. Клименко.
Под обшей редакцией чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова

Изложены основные закономерности явлений и процессов, на которых базируются современная энергетика, на основе этих представлений объясняются устройство, принципы функционирования, режимы работы тепло- и электрогенерирующего оборудования, освещается комплекс вопросов, связанных с производством, передачей и распределением тепловой и электрической энергии.

Учебник предназначен для студентов энергетических вузов, осваивающих производственный менеджмент в энергетике по направлениям подготовки бакалавров «Электроэнергетика», «Энергомашиностроение», «Теплоэнергетика». Книга будет полезна также для слушателей системы дополнительного профессионального образования, энергетиков-производственников, желающих повысить квалификацию, менеджеров энергетических компаний. Предыдущее издание вышло в свет в 2002 году в Издательстве МЭИ.

Скачать в формате djvu (6,11 МБ): OSE1-teploenergetika.djvu

Cкачать в формате pdf (графика - 112 МБ): OSE1-teploenergetika.pdf

Содержание

I. Введение в энергетику

Глава первая. Энергетика — исторические, социальные и экологические аспекты
1.1. Основные понятия, сокращения и обозначения
1.2. Современные тенденции развития энергетики
1.3. Геополитическое распределение потребителей энергии
1.4. Прогноз развития мировой энергетики до 2100 г.
1.5. Региональные аспекты глобального потепления
1.6. Международное природоохранное регулирование
Глава вторая. Топливно-энергетический комплекс — состав и основные понятия
Глава третья. Электроэнергетика в энергетической стратегии России

II. Современная теплоэнергетика

Глава первая. Введение в теплоэнергетику
1.1. О физических величинах, используемых в практике производства и потребления электрической и тепловой энергии
1.2. Некоторые свойства водяного пара и воды
1.3. Некоторые свойства топлив, сжигаемых на тепловых электростанциях
1.4. Некоторые свойства материалов для энергетического оборудования
1.5. Энергетика и электрогенерирующие станции

Глава вторая. Устройство и функционирование современной ТЭС, работающей на органическом топливе
2.1. Типы тепловых электростанций
2.2. Общее представление о тепловой электростанции
2.3. Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на ТЭС
2.4. Главный корпус ТЭС
2.5. Знакомство с основным оборудованием ТЭС
2.6. Ближайшие и отдаленные перспективы строительства ТЭС

Глава третья. Устройство и функционирования современной ТЭЦ
3.1. Снабжение теплом промышленных предприятий и населения крупных и средних городов
3.2. Понятие о теплофикации
3.3. Представление о тепловых сетях крупных городов
3.4. Раздельная и комбинированная выработка электроэнергии и тепла. Термодинамическое преимущество комбинированной выработки
3.5. Распределение экономии топлива от теплофикации на выработанные электроэнергию и тепло. Показатели качества работы ТЭЦ
3.6. Устройство ТЭЦ и технологический процесс получения горячей сетевой воды на ТЭЦ

Глава четвертая. Устройства водоподогревательной установки мощной ТЭЦ
4.1. Схема водоподогревательной установки ТЭЦ
4.2. График тепловой нагрузки теплосети и работа водоподогревательной установки на ТЭЦ
4.3. Устройство сетевого подогревателя

Глава пятая. Устройство и функционирование АЭС различного типа
5.1. Место атомной энергетики в мире, в России и в ее европейской части
5.2. Ресурсы, потребляемые АЭС, ее продукция и отходы производства
5.3. Представление о ядерных реакторах различного типа
5.4. Сравнение реакторов типов ВВЭР и РБМК
5.5. Технологические схемы производства электроэнергии на АЭС с реакторами типов ВВЭР и РБМК
5.6. Преимущества и недостатки АЭС по сравнению с ТЭС
5.7. Текущее положение и перспективы строительства АЭС в России и за рубежом

Глава шестая. Устройство современных паровых турбин
6.1. Устройство паровой турбины
6.2. Проточная часть и принцип действия турбины
6.3. Конструкция основных узлов и деталей паровых турбин
6.4. Тины паровых турбин и области их использования
6.5. Основные технические требования к паровым турбинам

Глава седьмая. Устройство современных стационарных газотурбинных установок
7.1. Устройство современной стационарной высокотемпературной ГТУ
7.2. Преимущества, недостатки и области применения ГТУ
7.3. Сравнительные характеристики oтечественных и зарубежных ГТУ

Глава восьмая. Парогазовые установки электростанций
8.1. Понятие о парогазовых энергетических технологиях и устройство простейшей ПГУ
8.2. Классификация ПГУ, их типы, преимущества и недостатки
8.3. Парогазовые установки утилизационного типа
8.4. Устройство горизонтального козла утилизатора
8.5. Преимущества и недостатки ПГУ, их место в зарубежной энергетике и тенденции их развития

Глава девятая. Технический уровень и состояние энергетики и теплоэнергетики России
9.1. Понятие о техническом уровне энергетики и теплоэнергетики
9.2. Номенклатура генерирующих теплоэнергетических мощностей выработки электроэнергии
9.3. Возрастной состав оборудования ГЭС и ТЭЦ России
9.4. Экономичность электростанций
9.5. Оценка технического уровня ТЭС России

Глава десятая. Зарубежные классические паротурбинные энергоблоки нового поколения
10.1. Основные пути совершенствования энергетического оборудования классических ТЭС
10.2. Сравнительный анализ технического уровня отечественных и зарубежных паровых турбин
10.3. Переход к суперсверхкритическим параметрам пара
10.4. Совершенствование силовой схемы турбоустановки
10.5. Параметры и технические характеристики зарубежных классических энергоблоков нового поколения
10.6. Основные причины низкой экономичности ТЭС России

Глава одиннадцатая. Техническая стратегия обновления теплоэнергетики России
11.1. Техническая стратегия обновления теплоэнергетики для различных регионов России
11.2. Состояние и перспективы создания современных высокотемпературных ГТУ российским энергомашиностроением
11.3. Проблемы и перспективы создания российских паротурбинных энергоблоков нового поколения
11.4. Котлы с циркулирующим кипящим слоем

Глава двенадцатая. Стратегия продления ресурса и реновации работающих ТЭС
12.1. Методы реновации ТЭС и проблемы продления ресурса
12.2. Последствия длительной работы металла при высокой температуре и исчерпание ресурса
12.3. Технология обеспечения и продления ресурса элементов энергетического оборудования
12.4. Управление сроком эксплуатации энергетического оборудования

Глава тринадцатая. Общие сведения о Северо-Западной ТЭЦ Санкт-Петербурга и парогазовом энергоблока ПГУ-450T
13.1. Принципиальная схема, основные параметры и технико-экономические показатели
13.2. Особенности тепловой схемы ПГУ-450Т
13.3. Результаты первого года эксплуатации и технический уровень ПГУ-450Т

Глава четырнадцатая. Газотурбинная установка энергоблока ПГУ-450Т
14.1. Общее описание ГТУ
14.2. Устройство камер сгорания
14.3. Устройство газовой турбины и система ее охлаждения
14.4. Сборка ГТУ, транспортировка на ТЭЦ и установка в машинном зале
14.5. Развитие конструкций ГТУ фирмы Siemens и место ГТУ V94.2 в этом развитии

Глава пятнадцатая. Котельная установка парогазовой установки ПГУ-450Т
15.1. Тепловая схема котельной установки
15.2. Конструкция котла-утилизатора ПГУ-450Т

Глава шестнадцатая. Паровая турбина, конденсационная и теплофикационная установки энергоблока ПГУ-450Т
16.1. Конструкция паровой турбины Т-170-7.8
16.2. Особенности работы паровой турбины в составе ПГУ-450Т в конденсационном и теплофикационном режимах
16.3. Конденсационная установка и конструкция конденсатора
16.4. Теплофикационная установка энергоблока ПГУ-450Т

Предисловие

Предлагаемый читателю учебник — второе издание переработанного и дополненного курса лекций, прочитанного авторами для высшего менеджмента РАО «ЕЭС России» и вышедшего в двух томах в 2002 г. [Основы современной энергетики. Курс лекций для менеджеров энергетических компаний. Под общей редакцией чл.-корр. РАН Е. В. Аметистова — М. Издательство МЭИ. 2002.] Эти книги оказались столь востребованными специалистами энергосистем России, что буквально через 2 — 3 месяца после выхода в свет оказались библиографической редкостью; так же активно разошелся среди энергетиков и тираж электронной версии этих книг.

Настоящий учебник адресован студентам вузов, обучающимся по направлениям «Электроэнергетика», «Энергомашиностроение», «Теплоэнергетика» и собирающимся стать профессионалами в области производственного менеджмента в энергетике. Полноценное изучение этой сложной области знаний невозможно без освоения основ современной энергетики, понимания ее современного состояния и перспектив развития.

Энергетика базируется на многочисленных знаниях — от фундаментальных законов механики до сложнейших процессов, определяющих устойчивость сложных электроэнергетических систем, усвоить которые в полном объеме не может, наверное, ни один человек в отдельности. Тем не менее, специалист в области производственного менеджмента в энергетике для своей успешной работы должен достаточно хорошо представлять структуру энергетики, ее влияние на окружающий мир, принципиальное устройство тепловых и атомных электростанций, ТЭЦ, газовых турбин и парогазовых установок, характеристики генерирующего оборудования электростанций, особенности передачи электроэнергии потребителю и многие другие вопросы. В связи с этим перед авторами стояла непростая задача: доступным языком, в едином стиле, на хорошем инженерном уровне описать явления и закономерности, на которых базируется современная тепло- и электроэнергетика, объяснить это студентам, возможно, никогда не слушавшим таких лекционных курсов, как, например, теоретические основы электротехники, термодинамика, гидрогазодинамика и т.д.

В силу специфики подготовки читателей, в большинстве своем еще не имеющих базового энергетического образования, книга не является полным и систематическим изложением (хотя авторы по возможности и стремились к этому) основ теплотехнических и электротехнических дисциплин, разъяснением устройства и функционирования электростанций, режимов работы, всеобъемлющим освещением проблем современных электро- и теплоэнергетики и всех их основных аспектов. Изложение материала ведется от простого к сложному, редко используется сложный математический аппарат. Вместе с тем, авторам удалось избежать чрезмерного упрощения сложных явлений, происходящих в теплоэнергетическом и электротехническом оборудовании. Особое внимание авторы стремились уделить не только «физической» стороне явлений, но и количественным характеристикам оборудования и процессов, поскольку «инженер начинается с цифры», и менеджеры энергетических компаний должны представлять такие количественные характеристики, как удельный расход условного топлива на производство электрической и тепловой энергии, коэффициенты полезного действия, мощности и параметры установок, агрегатов и электростанций, габаритные размеры оборудования, потребности, например, ТЭС в топливе, охлаждающей воде и т.д.

Учебник издается в двух частях.

В первой части, посвященной вопросам теплоэнергетики, выделены два достаточно самостоятельных раздела: первый посвящен общим вопросам энергетики, второй знакомит студента с основами теплоэнергетики.

Вторая часть книги посвящена вопросам электроэнергетики, гидроэнергетики и возобновляемых источников энергии.

Первый раздел части 1, названный нами «Введение в энергетику», в свою очередь состоит из двух, по сути, независимых подразделов.

Автор первого из подразделов, известный российский энергетик и климатолог доктор технических наук, профессор МЭИ В.В. Клименко дает в своей главе представление о мировой энергетике в целом, прослеживает тенденции ее развития, обсуждает возможные последствия воздействия энергетики на атмосферу и климат в XXI веке.

Второй подраздел принадлежит перу директора Института энергетических исследований РАН, члена-корреспондента РАН, профессора А.А. Макарова. В своих главах он анализирует сегодняшний топливно-энергетический комплекс (ТЭК) России, детально обсуждает роль электроэнергетики в энергетической стратегии России.

Авторство второго раздела, посвященного вопросам теплоэнергетики, целиком принадлежит доктору технических наук, профессору кафедры паровых и газовых турбин МЭИ А.Д. Трухнию.

Его первая глава является вводной. Она посвящена единицам измерения тех физических величин и в такой форме, в которой они используются на действующих ТЭС. Это сделано затем, чтобы, во-первых, не вынуждать студентов пользоваться дополнительной литературой, во-вторых, облегчить им общение с работниками электростанций и изготовителями энергетического оборудования и, в-третьих, для того чтобы не отвлекаться на пояснения в дальнейшем при изложении основного материала главы. В этой же главе автор позволил себе остановиться на некоторых свойствах воды, водяного пара и топлив, без знания которых невозможно понять принципы работы основного оборудования.

Главы 2 — 5 посвящены устройству и технологическим циклам работы ТЭС, ТЭЦ, работающих на органическом топливе, а также АЭС. Многие важные вопросы, например такие, как подготовка рабочего тела и топлив для сжигания, режимы работы оборудования (пуск, работа и остановка), система регулирования и управления и ряд других, остались за кадром, однако автору представляется, что основные аспекты изложены достаточно подробно. Вместе с тем, и в этих главах, и в последующих многократно подчеркивается важность перечисленных выше аспектов.

В главах 6 — 8 рассмотрено устройство основного оборудования электростанций: паровых турбин, газовых турбин (точнее — ГТУ) и парогазовых установок (ПГУ). Это наиболее сложная, по мнению автора, часть курса для слушателей, поскольку устройство таких сложных установок и машин (наверное, самых сложных в технике) невозможно осветить достаточно полно в принятом объеме, тем более — не прибегая к математическому аппарату базовых дисциплин, свойствам веществ, основам газодинамики, теории автоматического регулирования и надежности.

Главы 9 — 12 посвящены наиболее актуальным вопросам (хотя их перечень можно и продолжить) современной теплоэнергетики России: путям ее обновления и продления срока службы работающего оборудования. Этот материал автор попытался изложить в сравнении с лучшими образцами зарубежной теплоэнергетической техники, в частности с ГТУ и созданными на их базе ПГУ, пылеугольными энергоблоками нового поколения на суперсверхкритические параметры пара, последними достижениями в турбостроении. В них автор также не претендует на полноту изложения и, как правило, выражает свою личную точку зрения на эти проблемы.

Остальные главы по теплоэнергетике посвящены изложению устройства парогазовой установки ПГУ-450Т Северо-Западной ТЭЦ Санкт-Петербурга. В них последовательно (наверное, впервые в отечественной технической литературе) рассматривается тепловая схема ПГУ ТЭЦ, устройство ГТУ, котлов-утилизаторов, паровой турбины, теплофикационной установки. Энергоблок ПГУ-450T — это первая российская ПГУ, которая является такой энергетической установкой, ввод которой должен в значительной степени ликвидировать наше отставание от теплоэнергетики развитых зарубежных стран. Введенная в эксплуатацию в 2000 г., ПГУ-450Т — это не простое копирование ПГУ, уже работающих за рубежом, это теплофикационная ПГУ с очень высоким коэффициентом использования энергии топлива с совершенно оригинальной и эффективной тепловой схемой, разработанной российскими проектными организациями и реализованными российскими заводами-изготовителями и научно-исследовательскими организациями. Без тени патетики можно утверждать, что с вводом в эксплуатацию первой ПГУ-450Т начался новый этап в развитии энергетики России.

К сожалению, в нашей стране литература по ПГУ с систематическим изложением их основ отсутствует (имеются лишь журнальные публикации для специалистов) и изложение конкретного устройства ПГУ является первой, будем надеяться, достаточно удачной попыткой. Наконец, автор старался использовать этот материал для более глубокого изложения основ, представленных в первых главах.

Несколько слов о том, как пользоваться учебником.

Главная его особенность состоит в возможности его чтения, начиная с любой страницы, а точнее — с той, на которой излагается материал, интересующий в данный момент читателя. Для этого, кроме содержания, помещенного в начале каждой главы, книга снабжена оригинальным предметным указателем (словарем основных терминов), позволяющим получить краткое пояснение того или иного термина и быстро найти на него ссылки, необходимые читателю, на соответствующие страницы учебника. Эти термины выделены в тексте и глоссарии курсивом. Почти каждый из разделов снабжен списком литературы, рекомендованной для более глубокого в случае необходимости изучения вопросов

Учитывая, что настоящий учебник является первым опытом в создании книг такого рода, авторы с признательностью воспримут все замечания, касающиеся методики изложения, содержания, а также возможных фактических неточностей.

Чл.-корр. РАН, профессор Е.В. Аметистов

Библиографические данные

Основы современной энергетики: Учебник для вузов. В двух частях. Под обшей редакцией чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова. — 2-е изд., перераб. и доп.— М. Издательство МЭИ. 2003.
ISBN 5-7046-1189-3
Часть 1. A.Д. Трухний, А.А. Макаров, В.В. Клименко. Современная теплоэнергетика — 376 с., ил.
ISBN 5.7046-1188-5(ч 1)

УДК 620.9+621.1(075.8)
ББК 31+31,3я73
О 753

Следующая страница: "Получение низких температур. Грачев А.Б., Калинин Н.В. "