Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Атомные электростанции главным образом оснащены конденсационными турбинами насыщенного пара. Расход пара у этих турбин примерно на 60—65% больше, чем у конденсационной турбины с перегревом пара равной мощности. Чтобы пропустить увеличенные расходы пара через последние ступени, необходимо увеличивать длину лопаток этих ступеней, что может быть достигнуто лишь при снижении частоты вращения конденсационной турбины.

Поэтому конденсационные турбины мощностью 500 МВт и более, как правило, выполняются не на 3000 об/мин, а на 1500 об/мин.

Харьковский турбинный завод имени С. М. Кирова выпускает конденсационные турбины насыщенного пара мощностью 220 и 500 МВт на 3000 об/мин. Ведутся разработки серии конденсационных турбин мощностью 500 и 1000 МВт на 1500 об/мин.

Разновидностью конденсационных турбин являются турбины с регулируемыми отборами пара для отопительных целей и для производственных нужд. Они используются для совместного производства электроэнергии и тепла, имеют название «теплофикационные» и устанавливаются на теплоэлектроцентралях. На Уральском турбомоторном заводе в 1971 г. изготовлена первая в мире теплофикационная турбина с промежуточным перегревом пара мощностью 250 МВт, рассчитанная на отпуск тепла в количестве 394 МВт (340 Гкал/ч).

Корпусный реактор

Корпусный реактор – разновидность ядерного реактора, активная зона которого располагается в прочном корпусе. В структуре корпусного реактора выделяют: активную зону, содержащую ядерное топливо и замедлитель; отражатель нейтронов; теплоноситель; радиационную защиту; систему регулирования реакции; систему управления на расстоянии.

В корпусном реакторе теплоноситель чаще всего выполняет функции замедлителя (обычная или тяжелая вода, органические жидкости). В некоторых корпусных реакторах в качестве теплоносителя и замедлителя нейтронов применяются разнородные вещества. В корпусном реакторе EDF (Франция) используются углекислый газ и графит. Корпусной реактор обычно представляет собой цилиндрический сосуд с крышкой, внутри которого размещена конструкция (корзина) с активной зоной, с возможностью ее изъятия. Снизу в активную зону поступает теплоноситель. Активная зона состоит из тепловыделяющих кассет. В активной зоне перемещаются управляющие стержни, приводы которых имеют герметичный вывод в крышке или днище корпуса. Через патрубки в верхней части корпуса осуществляется отвод нагретого теплоносителя.

В мировой ядерной энергетике корпусные реакторы используются широко. Это явление может быть объяснено их сравнительной простотой, компактностью и высокой энергонапряженностью активной зоны. Существуют корпусные реакторы на быстрых и тепловых нейтронах, наибольшее распространение получили последние. В нашей стране на Нововоронежской АЭС работает корпусный реактор мощностью 1375 МВт. В нем теплоносителем и замедлителем является обычная вода под давлением 12,5 Мн/м2 (125 кгс/см2). Вода, принудительно циркулирующая в активной зоне, нагревается от 269 до 300 °С и поступает в парогенераторы.

Преимущества корпусных реакторов:

  1) простая конструкция тепловыделяющих сборок;

  2) малое количество дополнительных конструкционных материалов, присутствующих в активной зоне и поглощающих нейтроны.

Теоретически имеется возможность использования ядерного топлива с низким обогащением. Но на практике в связи со спецификой используемых замедлителей корпусные реакторы требуют большего обогащения, чем канальные реакторы.

Недостатки корпусных реакторов:

  1) сложный в изготовлении герметичный корпус (габариты примерно 5—10 м, давление до 160 атм);

  2) жесткое ограничение размера активной зоны и, как следствие, максимальной мощности;

  3) невозможность частичной выгрузки тепловыводящих элементов. Это означает, что для замены топлива требуются полная остановка реактора, откачивание теплоносителя, удаление системы привода стержней, снятие крышки и т. д.

Котел

Котел – устройство, осуществляющее образование насыщенного или перегретого пара.

Согласно классификации различают котлы следующих видов:

  1) водотрубные котлы; суть их заключается в том, что внутри трубы находятся вода и пароводяная смесь, а дымовые газы располагаются вне трубы;

  2) газотрубные котлы; их особенностью является расположение внутри трубы дымовых газов, а снаружи – воды.

В зависимости от характера движения воды и пароводяной смеси существуют:

  1) котлы с естественной циркуляцией;

  2) котлы с принудительной прямоточной циркуляцией;

  3) котлы с принудительной многократной циркуляцией.

Котел-утилизатор

Котел-утилизатор – котельный агрегат, использующий (т. е. утилизирующий) теплоту отходящих из печей газов или других основных и побочных продуктов различных технологических (промышленных или энергетических) процессов. Насос для котлов-утилизаторов состоит из приводной и проточной частей.

Приводная часть состоит из опорного кронштейна, в котором на подшипниках установлен вал насоса. Подшипники закрыты крышками. Проточная часть состоит из спирального корпуса, который крепится к фланцу опорного кронштейна, рабочего колеса, насаженного на конец вала, и всасывающего патрубка, присоединенного к спиральному корпусу. Материал деталей проточной части – чугун. Уплотнение вала – двойной сальник.

Котельная установка

Котельная установка – взаимосвязанные аппараты, которые за счет теплоты, получаемой при сжигании топлива, вырабатывают водяной пар или горячую воду.

В состав котельной установки входят котел и ряд аппаратов, обеспечивающих поступление топлива и удаление остаточных газов. Как становится ясно из названия, основным компонентом котельной установки является котел. Он служит для образования насыщенного или перегретого пара.

Котельные установки, снабжающие паром турбины тепловых электрических станций, называют энергетическими. Для снабжения паром производственных потребителей и отопления зданий в ряде случаев создают специальные производственные и отопительные котельные установки.

В качестве источников теплоты для котельных установок используются природные и искусственные топлива (каменный уголь, жидкие и газообразные продукты нефтехимической переработки, природный и доменный газы и др.), отходящие газы промышленных печей и других устройств, солнечная энергия, энергия деления ядер тяжелых элементов (урана, плутония) и т. д.

Технологическая схема котельной установки с барабанным паровым котлом, работающим на пылевидном угле, следующая: топливо с угольного склада после дробления подается конвейером в бункер сырого угля, из которого направляется в систему пылеприготовления, имеющую мельницу для размола угля. Пылевидное топливо с помощью специального вентилятора транспортируется по трубам в воздушном потоке к горелкам топки котла, находящегося в котельной. К горелкам подводится также вторичный воздух дутьевым вентилятором (обычно через воздухоподогреватель котла). Вода для питания котла подается в его барабан питательным насосом из бака питательной воды, имеющего устройство деаэрации. Перед подачей воды в барабан она подогревается в водяном экономайзере котла. Испарение воды происходит в трубной системе. Сухой насыщенный пар из барабана поступает в пароперегреватель, затем направляется к потребителю.

Топливно-воздушная смесь, подаваемая горелками в топочную камеру (топку) парового котла, сгорает, образуя высокотемпературный (1500 °С) факел, излучающий тепло на трубы, расположенные на внутренней поверхности стен топки. Это – испарительные поверхности нагрева, называемые экранами. Отдав часть теплоты экранам, топочные газы с температурой около 1000 °С проходят через верхнюю часть заднего экрана, трубы которого здесь расположены с большими промежутками (эта часть носит название фестона), и омывают пароперегреватель. Затем продукты сгорания движутся через водяной экономайзер, воздухоподогреватель и покидают котел с температурой, несколько превышающей 100 °С. Уходящие из котла газы очищаются от золы в золоулавливающем устройстве и дымососом выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу. Уловленная из дымовых газов пылевидная зола и выпавший в нижнюю часть топки шлак удаляются, как правило, в потоке воды по каналам, а затем образующаяся пульпа откачивается специальными багреными насосами и удаляется по трубопроводам.

Мощные котельные установки занимают помещения объемом в сотни тысяч м3, сжигают до 600 т/ч топлива, вырабатывая до 4 тыс. т/ч пара.

Крейцкопфный двигатель

Крейцкопфный двигатель – двигатель внутреннего сгорания по типу дизеля, в котором соединение шатуна и поршня осуществляется посредством крейцкопфа.

Крейцкопф, или ползун, представляет собой деталь кривошипно-ползунного механизма, которая совершает возвратно-поступательные движения по неподвижным направляющим. Данный механизм предназначен для преобразования движений прямолинейно-поступательного характера во вращательные движения и наоборот.