Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС  УНИВЕРСИТЕТІ

Жылуэнергетика қондырғыларының кафедрасы

  

 

Жылу өндірудің тәсілдемелік  негіздері

5В070200 – Автоматтандыру және басқару мамандықтарының

барлық оқу түрінің студенттеріне арналған

дәрістер жинағы

 

 

Алматы 2010

ӘЗІРЛЕУШІ: Д.Ж.Темірбаев. АУ 4314 Жылу өндірудің тәсілдемелік негіздері («Технологические основы производства тепловой энергии») 5В070200 – Автоматтандыру және басқару мамандықтарының барлық оқу түрінің студенттеріне арналған дәрістер жинағы. – Алматы: АЭжБУ, 2010. – 70 б.  

 

Оқу жоспары бойынша 5В0702 – «Автоматтандыру және басқару (АБ-АУ)» мамандық бакалавриат студенттерінің «Отын қайраттық салалы (ОҚС- ТЭК)» мамандығы келесі үш таңдаулы арнайы пәндерді: АУ 3312 - «Сұйық пен газ механикасы» (2 несие, 1,5\1\0, пж) мен АУ 3313 - «Жылутехника негіздері» (3 несие, 2\2\0, 3 ЕСЖ) 6-шы семестрде және АУ 4314 - «Жылу өндірудің тәсілдемелік негіздері» («Технологические основы производства тепловой энергии», 3 несие, 3\3\0, пж) 7-ші семестрде өтеді.

 

1 Дәріс

Кіріспе 1 (К1) ЖӨТН пәнінің мақсаты мен міндеті

 

         Әлемді аса көрнекті жазушы Шыңғыс Айтматов, бірде тербеніп, «жарық пен жылу және ыстық су беріліп тұру кәдірін біз, қарапайымшылықпен, болмай қалғандарында ғана білеміз», - деп, ас-тұзға теңеп, «оларды жасаушы мамандарды төбемізге көтеріп, құрметтеуіміз керек қой», - дегені [1] осы пән оқылатын қайраттық отын саланың жылуэнергетика маңызды және көрнекті мамандықтарының бірі - «Автоматтандыру және басқару» бакалавриат студенттеріне де жоғары баға. Қайраттың қоры, өндірілуі, әртүрлі өзгеруі мен таратылуы және пайдалануымен айналысатын саланы энергетика дейміз.

Электр қайраттың 2010 жылғы әлемдік өнімі/қондырылған қуаты 19500 млрд кВт∙сағатқа/4450 ГВт-қа жеткен. Оның 68/67 жылу электр станция-ларда (ЖЭС-де) органикалық отын арқылы, 14/10 АтомЭС пен 16/21 СуЭС-терінде және қалған 2/2 % пайызы  бейдәстүрлі (Күн мен Жер ж.т.б.) өндірілген [2].

Қазақстанның 7 МАЭС (ГРЭС) – Мемлекеттік Аудандық ЭС-тері мен 34 ЖЭО (ТЭЦ) – Жылу Электр Орталықтары мен 24 СЭС-терінде, мысалы, 1992 жылы 97 млрд (кісі басына 5774) кВт∙сағат электр қайраты өндірілген. Оның 12 млрд кВт∙сағаты Павлодар жағынан Ресейге сатылған, ал электр қайраты тапшылы Батыс пен Оңтүстік жағымызға 26 млрд кВт∙сағат Өзбекстан мен Қырғызстаннан сатып алынған. Қазір Шағанақта Балқаш МАЭС-і мен Алматының маңында Мойнақ СЭС-і салынуда [1].

Әлемде ең жоғары кернеулі 1150 кВ-тық Штат - Барнаул – Екібастұз – Көкшетау – Челябинск электр желілері Тамбовқа дейін тартылмақ. Ол үшін Екібастұз бен Бөрлі және Торғай көмірлеріне лайықты ЖЭС-лер салынбақ [1].

Мұнайдың әлемдік тұтынуының 48 пайызынан аса үлесі Европа мен Солтүстік Америкада, ал Таяу Шығыс 6 пайыздан да аз тұтынады. Осы секілді жағдайлар ескеріле, Теңіз – Новороссийск, Ақтау – Тегеран, Батыс Қазақстан – Құмкөл құбырлары және Батыс – Қытай темір жолдары салынып, Қазақстан мұнайы әлемге сатыла бермекші. Ал, Павлодар мен Шымкент мұнай заводтары Жаңажол – Кеңқияқ мұнайларымен толық қамтылмақ. Егер өзіміздік мұнайдың өндірілуі 2010 жылы екі есе өссе, автобензин мен әуекеросин және мазут өзіміздің ішкі пайдалануымызға да еркін жетеді [1].

АЭС-тер қайраттық қауыпты және ыстықтық ПЖЕ-сі төмен. Ал, ыстық өзектік (термоядерлі) қайрат көздерінің көлеңкелері де көрінбейді. Сондықтан және отын қорының шамалығынан оны өнімді пайдалану қажетті. Оған қоса, қоршаған ортаны қорғау мәселелері күн сайын артуда.

Мұның міндеттерін әсіресе «Жылуэнергетика» мен «Автоматтандыру және басқару» мамандары атқаруда. Жылуқайраттық саланы компьютерлі басқарудың маңыздылығы - құбылыстары мен жұмыс тәртіптерін оңтайлы реттеп, оны тиімді ескеріп, еңбек өнімділігін арттыра, отын мен қайрат қорын үнемдеу мен қоршаған ортаны қорғауда. Бұған байланысты «Автоматтандыру және басқару» мамандық бакалавр студенттеріне аңдатпада аталған арнайы пәндердің үшіншісі оқылады.

 К2 Жылу өндіруінің тәсілдемелік негіздерінің ұғымдары мен әдісі

 

Жылуқайраттықтың (теплоэнергетика) мақсаты – тіршілікті қайратпен (грекше energeia, ағылшынша energy, орысша энергия) қамту.

Жылу мен жұмыс – қайраттың өзгеру түрлері-жылуқайраттықтың негізі. Жылусыз өмір жоқ, жұмыссыз тіршілік жоқ. Жылудан ЖЭС-тарда электр қайраты өндіріледі. Электрсіз өмірдің дамуы - өркениеті (цивилизация) жоқ.

Осы «Жылу өндіруінің тәсілдемелік негіздері (ЖӨТН)» пәнінің мақсаты – табиғи мен жасанды жылудың қасиеттері мен өндіруінің тәсілдемелік әдістерін және оны атқарушы құрылғы-қондырғыларының жылуқозғалымдық айналымдары мен физикалы-химиялық құбылыстарын және үнемиеттік (эко-номика) пен мекен қорғаулық жолдарын зерттеп, көрсеткіштерін арттыру.

Қазіргі негізгі жылу көзі – табиғи органикалық отын, яғни көмір мен мұнай және газдардың экзотермиялық химиялық тектесулерінде шығатын жылуы. Бұлардың химиялық өндірістік құнды шикі заттылығы ескеріле, жылу өндіруге құнсыз түрлері мен химиялық өндірістің қалдықтары пайдалынады.

Екінші отынның түрі - өзектік, яғни ауыр өзектер (ядролар) бөлініп, не жеңілдері қосылғанда шығатын зор мөлшерлі жылу – өзектік жылу көзі.

Қайраттың жылудан басқа түрлерінен электр түрі шығарылып, жылуға өзгертілсе (мысалы, су мен жел ағындарының қозғалымдық қайраттары электр қайратына өзгертіліп, электр қайраты жылуға айналдырылса), - мұны жасанды жылу көзі деуімізге болады. Осы секілді Күн (сәулелену жылуы) мен Жердің (жерасты ыстық су жылуы) және тағы басқа, мысалы, биоотынның не өндірістік үнемделген (сақталған қайрат – энергосбережение) жылу көздері - бейтарапты (мерзімі шекті органикалық емес - нетрадиционные) деп аталады.

Бұлардың бәрі жылуқозғалымдық айналымдар мен басқадай физикалы - химиялық құбылыстар және оларды тәсілдемелік атқаратын қондырғылардың үнемиеттік және мекен қорғаулық тиімділіктерімен анықталады.

Экология (oecology) - табиғи қорды және қоршаған ортаны сақтау (мекен қорғау) – аса маңызды әлемді стратегиялық зор мәселе, үнемділікпен қатар қаралатын міндетті іс болуға тис. Құр беталды өндірісті өндіре берудің өзі табиғи қорды құрытатын, қоршаған ортаны ластайтын көз соқырлық, надандық, адамзаттық қылмысты іс. АҚШ конгресі 1972 жылы қабылдаған Ұлттық ”Тәуелсіздік” бағдарламасы бұған саналық зор үлгі болуға тиіс.

Үнемиеттік және мекен қорғаулық мәселені тікелей отын және ауаның қозғалымы мен жылумаңызалмасуын және жағылуын арнайы ұйымдастыру арқылы да (аталған ілімдерге сүйене) көбінен шешуге болады.

Бұл жылуқайраттық пен жылутәсіл күрделі мәселелерін, құбылыстары мен істерін автоматтандырып, компьютерлі шешу аса қолайлы және ұтымды.

Жылуқайраттық пен жылутәсілдік инженерлік пәндерінің негізгі әдісі - феноменологиялық (грекше ойға келген) теория. Мұнда зат және оның құбылысы затшалық (молекулалық) құрылысымен байланыстырылмай, тек ойлап табылған қасиетпен бөленіп, теоиялық қорытынды іс жүзіне келтіріледі.

Соның бірі - тұтас орта (сплошная среда, continuous) ұғымы. Газ бен сұйық (бір сөзбен «сұйық» деп аталады) «тұтас орта» деп есептеледі, егер затшаларының еркін жүру ұзындығы le << l – олардың (ауа, газ, су, ұн, құм, алау, жану өнімдері ж.т.б.) іштеріндегі қатты дененің бақылау мөлшерінен жеткілікті аз, яғни Кнудсен саны Kn = le/l < 10-3 болса. Егер Kn ~ 1 не Kn > 10 болса, орта сәйкесті (сиретулі) газқозғалым не затшалық ағын деп аталады.

Тұтас орта мен аксиоматика (құштама) ұғымдары әуендес. Соңғысына жылуқозғалымның үш негізгі заңы (бастамалары) да жатады.

Маңыз (кг) бен жылу (Дж) және шығыс (кг/с) пен жылылық (Дж/с, Дж/кг) секілді мөлшерлі және меншікті ұғымдар тәрізді және ажыратылып қаралады.

 

К3 Қазақстан қайраттығы (энергетикасы)

 

Қайраттық (энергетика) саласына энергетикалық қорлары мен энергия (қайрат) өндіруі, түрлендіруі, сақтауы, тасылуы, таратуы, пайдалануы жатады.

Қазір қайрат көбінде жылу мен электр және механикалық түрлерінде пайдаланады. Жылуды өндіріп, пайдалана тасыуымен қатар электр қайратына түрлендіретін саланы  жылуэнергетика (жылуқайраттығы) дейміз.

Су ағынының механикалық қайраты су электр станцияларында электр қайратына түрлендіріледі. Мұны су қайраттығы (гидроэнергетика) дейміз. Электр қайратын таратып іс жүзінде пайдаланатын саланы электр қайраттығы (электроэнергетика) дейміз. Сол секілді атом, жел, күн, жерасты су, биомаңыз, өзектік (ядро), теңіз бен мұхит толқындарының қайраты ж.т.б. қайраттықтар. Әсіресе теңіз бен мұхиттардың сутегілік қайраттық қоры шексіз мол.

Әзірше Қазақстанның органикалық, оның ішінде әлемдегідей, әсіресе көмір отынының қайраттық көзі мол. Бұған байланысты Қазақстанда электр қайратының шамамен 84 ÷ 93 пайызы (%) жылу электр станцияларда (ЖЭС), ал 7 ÷ 16 % су электр станцияларда (СЭС) өндіріледі. Қазақстанда Ақтау қаласындағы жалғыз (Алатаудағы өзектік ғылыми зерттеу институтының тәжірибелік станциясын ескермегенде) атом БН-300 (елгезек нейтронды) электр станциясы (АЭС) болған. Қазір оның жұмыс істеу уақыты біткендіктен тоқтап тұр. Бұзып қалдықтарын «жерлеуге» әзірше қаржы жоқ.

ЖЭС-тарда жағылған органикалық отынның (көмір, мазут, газ және т.б.) химиялық қайраты пайдаланады. Органикалық отынмен істейтін негізгі электр станциялар бу шығырлы (турбиналы) электр станциялар. Олар тек электр қайратын өндіретін шықтық (конденсациялық, ШЭС) және электр мен жылу қайратын қатар өндіретін жылу электр орталығы (ЖЭО) болып бөлінеді.

Бу өндіргіші мен шығырлы - қайраттық құрамалы электр станциялар бір құрамадағы (блоктағы) аса үлкен қуатты шоғырлығымен (300, 500, 800 және 1200 МВт), салыстырмалы жоғары тиімділігімен, оларды салғанда қаржы жұмсалудың және салу уақытының аздығымен өзгешеленеді.

Қуатты шықтық электр стансалар (ШЭС) Мемлекеттік аудандық электр станциялар (МАЭС) деп аталады. Олардың таза (нетто) ПЖЕ 32 ÷ 40 % шамасында болады. Оның 9 ÷ 10 пайызы жобалаулық қана электр желілерінде жоғалады. ЖЭО  жылу мен тәсілдемелік бу және ыстық сумен қамту үшін тұтынушыларға жақын салынады. Олар МАЭС-ке қарағанда тиімді істейді, ПЖЕ-і 60 ÷ 70 %-ға жетеді.

Қатарлас істеу үшін өндіру бөліктері энергетикалық байланыстармен біріктірілген энергетикалық қондырғылар жиынтығын энергетикалық жүйе дейміз. Оның біртұтас басқару және біртұтас қуат қоры болады. Оның қоры кез-келген жүйенің бөлігінде пайдалануы мүмкін.

Қазақстандағы электр жеткізу желілерінің кернеуі мен ұзындығы келесі сандармен сипатталады (2000 ж. дерек бойынша): 1150 кВ, 1400 км; 500 кВ, 4780 км; 330 кВ, 500 км; 220 кВ, 19340 км; 110 кВ, 44230 км.

Қазақстан қайраттық жүйесі батыста және солтүстікте Ресеймен, ал оңтүстікте Орта Азия елдері - Қырғызстан және Өзбекстан энергожүйелерімен байланысқан.

Қайраттық жүйенің жұмысын автоматтық басқару, әсіресе, апаттық жағдайларда, өте маңызды және арнайы құралдар көмегімен атқарылады. Олардың құрамына апатқа қарсы автоматика кіреді.

Барлық дамыған елдерде энергетиканы оперативті-диспетчерлік басқару көп сатылы сүлбе бойынша жүргізіледі. Бұл үшін ақпараттық - есептеу, телемеханика, автоматты телефон және т.б. аспаптар қажет. Байланыс жүйесі мүлтіксіз жұмыс істеу керек.

 

К4 Қазақстанның қайрат пайдалануы

 

Өркениет даму барысында қайрат пайдалану өсіп отырады. Алып-сату (коммерциялық) қайрат көздері: тас және қоңыр көмір, шымтезек, тақта тас, мұнай мен газдық шық, табиғи газ және өндірілген жылу мен электр қайраты.

Коммерциялық емес қайрат көздері: ағаш отын, ауылшаруашылық және өнеркәсіптік қалдықтар, жұмыс малы мен кісінің бұлшық қайраты.

Бай дамыған елдерде (АҚШ, Канада, Норвегия) кәзір бір кісіге қайрат тұтыну 10 ÷ 14 ш.о.т/адам·жыл-ға жетсе, кедей елдерде (Бангладеш, Мали, Чад) бұл көрсеткіш әзер 0,3 ÷ 0,4 ш.о.т/адам·жыл-ға жетеді. Шартты отын (ш.о.): QТЖ = 29330 кДж/кг. Бұл көрсеткішке табиғаттық жағдайлар: ауа-райы (климат), таулар, үлкен қашықтықтар ж.т.б. ықпал етеді. Орташа жылдық ыстықтық төмендегенде ол өседі. Жоғары ендік (высокширотные) елдерде ғимараттарды жылытуға жұмсалған қайрат жалпы қайрат тұтынудың 40 ÷ 50 пайызын құрайды.

Өнеркәсіпте және тұрмыста тұтынылатын қайрат қорларының әртүрлері: газ тәрізді, қатты және сұйық отын, жылу мен электр қайраты. Өнеркәсіптік қайрат қорларының басқадай түрлері - сығылған ауа, оттегі, жасанды газдар. Өнеркәсіпте қолданылатын қазанды-пештік отын елде өндірілетін біріншілік қайраттық қордың 2/3 құрайды. Өнеркәсіптік өндірісте өндірілген электр қайратының 60 % және жылудың 80 % пайдаланылады. Тек 1 тонна алюминийді өндіру үшін шартты отынның 7 ÷ 8 тоннасына балама әртүрлі қайрат қорлары жұмсалады. Мысалы, Қарағанды металлургия комбинаты (қазір ААҚ «Испат Кармет») бір жылда 8 млн. тоннадай көмір пайдаланады. Органикалық отынның ірі тұтынушылары жылу электр станциялар. Олар қазанды-пештік отынның 25 ÷ 30 пайызын тұтынады.

Бізде металлургия, мұнай өңдеу, химиялық, құрылыстық жадығаттар, машина жасау ж.т.б. заводтар қайрат қорларын пайдаланады. Сонымен қатар қайрат қорларын көлікте, байланыста, ауыл шаруашылығында, жеңіл және тамақ өнеркәсіптерінде пайдаланады.

Қазақстанда бір кісіге 2000 жылы электр тұтыну 4042, АҚШ-та 11951 кВт.сағ/кісі құрады. Ішкі жалпы өнімге меншікті электр пайдалану Қазақстанда 3,34, АҚШ-та 0,44, Ресейде 2,47 кВт.сағ/долл. болды. Біздің елде әзірше ішкі жалпы өнімді өндіру үшін электр қайратын көп жұмсайды.

Энергетиканың үш жағы бар: техникалық, әлеуметтік-саясаттық және биосфералық немесе экологиялық.

Отынды пайдалану тек техникалық және биосфералық жағына ғана емес, айтарлықтай мөлшерде әлеуметтік-саясаттық жағына қатысты. Жер шары халқының 30% планетада (ғаламшарда) өндірілетін барлық қайраттың 90%-ын тұтынады, ал қалған 70% халық үлесіне барлық қайраттың 10% келеді. Аз қайрат тұтынатын халық дамушы елдерде тұрады.

 

К5 Отын қорлары

 

Дәлелденген органикалық отын қорлары (2000 ж.) әлемде / Қазақстанда:

- мұнай 138,3 / 0,7 млрд.т (1 т = 7 ÷ 7.5 баррель), 42,8 / 35,5 қор / өндіру;

- газ 139,7 / 2,5 трил.м3, 64,7 / - қор / өндіру;

- көмір 1031610 / 34100 млн.т, 228 / 408 қор / өндіру.

Дүние жүзі бойынша уранның дәлелденген қоры 3400·103 т. Қазақстанда уран қоры дүниежүзіліктің  29 пайызын құрайды.

Қазіргі қарқынмен дәлелденген органикалық отын қорын өндірсе, дүние жүзінде газ бен мұнай 70 жылға жетпей таусылады. Көмір қоры 200 жылдан артық уақытқа жетеді.

Жердің құрғақ аумағының 1,8 пайызын алып жатқан біздің елде дүниежүзілік отын қорының 0,5 пайыздайы шоғырланған. Ол 30 млр.т.ш.о. құрайды. Оның көмір үлесі 80%, мұнай мен газ шығына 13%, табиғи және ілеспе газға 7% келеді.

Қазақстан көмірінің негізгі қорлары солтүстігі мен орталығында шоғырланған. Батысы мұнай мен газдың қорына ие. Оңтүстік Қазақстанда өте ірі төменгі Іле қоңыр көмір кені мен бірнеше ұсақ газ және көмір кендері бар.

Негізгі суқайраттық қорлар Шығыс және Оңтүстік-Шығыс Қазақстанда шоғырланған.

Қазақстанда көмірдің дүниежүзілік өнеркәсіптік қорының 3 пайызы шоғырланған. Қазақстанның барлық көмірлерін екі түрге бөлуге болады: тас және қоңыр көмір. Тас көмір Қарағанды, Екібастұз, Қушекі кен орындарында, ал кокстенетін көмір тек Қарағанды кен орнында ғана шоғырланған.

Қоңыр көмірлер көбінесе Солтүстік Қазақстанда негізінде Торғай және Майкөбе алаптарында шоғырланған.

Республикада ашық тәсілмен шығаруға жарайтын өнеркәсіптік қор 21 млр.т және Екібастұз (51 %), Торғай (26.4 %), Майкөбе (8.8 %), Шұбаркөл (7 %) көмір алаптарында шоғырланған. Көмірді ашық тәсілмен шығару жер астынан шығарумен салыстырғанда 3 ÷ 5 есе арзан.

Қазақстан көмірсутегі шикізатының жалпы барланған қоры бойынша дүние жүзінде бірінші ондыққа кіреді. Қазақстанның мұнай өндіруі қиын, мұнай шығарудың меншікті шығындары жоғары. Қазақстанның үш мұнай өңдеу заводтары бар: Павлодарда, Шымкентте, Атырауда.

 

К6 Өнеркәсіптік қайраттық құрылымы

 

Халық шаруашылық салаларын өнеркәсіптік қайраттық (энергетика) деп атаймыз. Бұған, мысалы, мұнай өңдеу, металлургия, құрылыс пен олардың жадығаттарын өндіру, тамақ және жеңіл өнеркәсіп, көлік, машина жасау ж.т.б. Бір саланың өзінде тәсілдемелік құбылыс әртүрлі болады. Сондықтан өнеркәсіптік қайраттық жүйелерінің тиімділігін жалпы түрде талдау қиын болатындықтан, олардың құрылымы мен тиімділігін жеке өнеркәсіптік әрбір орнының қайраттық шаруашылығы арқылы талданады.

Ірі кәсіпорында қайраттық шаруашылық 3 бөліктен тұрады: отын шаруашылығы, электр қайраттық және жылу қайраттық шаруашылықтары. Олардың әрқайсысы әртүрлі қайраттық қорларды пайдаланатын құрылмалар (агрегаттар) мен қондырғылар жиынтығынан тұрады.

Отын шаруашылығы мен жылу қайраттық шаруашылықты қосып «өнеркәсіптік жылу қайраттық» («промышленная теплоэнергетика» деп атайды.

 

К7 Қазақстан қайраттығының даму болашағы

 

Республиканың бірталай ЭС-да (Екібастұз МАЭС-1 мен 2, Ақсу МАЭС, Ақмола ЖЭО-2, Қарағанды ЖЭО-3, Өскемен ЖЭО, Қарағанды МАЭС-2 ж.т.б.) қуаттарын тез арада өсіру мүмкіндігі бар.

Қазақстанның оңтүстік аймағында электр қайраты жетпейтіндіктен, 30 пайызға дейін электр қайратын көрші мемлекеттерден сатып алуға мәжбүрміз. Одан құтылу үшін Кербұлақ пен Мойнақ СЭС-терін және Балхаш көлінің оңтүстік-батыс жағалауында қуаты 2400 МВт МАЭС салу көзделіп отыр. Оған қоса, қуаты 400 ÷ 460 МВт ЖЭО Талдықорғанда салу жоспарлануда.

Оңтүстік және Батыс Қазақстан аймағының қайрат тапшылығын шешу үшін Солтүстіктен Оңтүстікке электр жеткізудің екінші 500 кВ-ты желішесі салынды. Оған қоса, Батыс электр желісін ұлттық электр жүйесімен қосу жұмыстары жүргізілуде. Қазіргі кезде Батыс Қазақстан аймағы (Ақтөбе, Орал) жетіспейтін электр қайратын Ресейден сатып алады. Бұл тәуелділіктен құтылу үшін газшығырлы ЭС-лар салынып жатыр.

Қазақстанда АЭС салу керек деген пікір бар. АЭС жұмыс денесінің басты ыстықтығы қанығу бу ыстықтығынан сәл ғана жоғары болатындықтан, оның ПЖЕ-сі төмен және АЭС-тың салуы, органикалық отынмен істейтін ЭС-пен салыстырғанда, 1,5 ÷ 2 есе қымбатқа түседі. АЭС-тің жұмыс істеу уақыты 30 ÷ 35 жыл. Содан кейін оны толығымен бұзып, қондырғыларды толығымен «жерлеу»қажет. Оған айтарлықтай қаржы керек: 50 млн-нан 3 млрд. долларға дейін. Бұл АЭС-ті салу құнының 40 пайызын құрайды. Қазақстанда арзан органикалық отын қоры жеткілікті болғандықтан, жақын болашақта АЭС салу тиімсіз. АЭС-ті пайдаланғанда апат қаупі жоғары екенін білеміз. Апат салдарын жою да қиын. Сондықтан кейбір дамыған елдер, мысалы, Германия АЭС салуды тоқтатып жел қайратын пайдалануға басымдық беріп отыр.

Біздің елде уран қоры, айтқанымыздай, көп. Уранды әзірше басқа елдерге сату үшін өндіру тиімді болады. Атом реакторларының қауіпсіздігі жоғары, сенімді түрлері жасалған кезде бұл мәселеге оралуға болады.

Қазақстанның 46 аймағында қосынды қуаты 1 млн. кВт.сағ-тан артық ЖелЭС-ы 2030 жылға дейін салынады деп жоспарлануда. Үкімет 2003 жылы  жел қайраттығын дамыту туралы шешім қабылдаған. Жоңғар қақпасы аймағында тәжірибелік қуаты 5 МВт ЖелЭС салынуы жоспарлануда [2].

 

2 Дәріс

1 Жылу және электр қайратын өндіру және пайдалану

1.1  Қайраттық жүйедегі ЖЭС-тердің маңыздылығы

 

Қазақстан қайраттығы негізінде көмірлік болып қалыптасқан. Жылдық су молдығына байланысты электр қайрат 84 пайыздан 93 пайызға дейін ЖЭС үлесіне тиеді, СЭС үлесі 7 ÷ 16 % болады.

Біздің елде жылу және электр қайратын тұтынушылар: металлургия, мұнай өңдеу, құрылыс жадығаттарын өндіру, көлік, үй-жай (тұрмыс) ж.т.б. Жылу және электр қайратын тұтыну тәулік, апта, жыл бойынша бірқалыпты емес.

Өнеркәсіптік қаланың тәуліктік электр жүктеме сызбағында таңертеңгі максимум кешкі максимумнан төмендеу екі максимум бар. Минимал жүктеме әрқашанда түнде болады. ЭС жүктемесінің тәуліктік сызбағы осыған  сәйкес болады.

Жылу жүктемесінің тәуліктік және жылдық сызбақтарында да максимум мен минимум бар. Жылыту мен желдетуге жылу шығысы ең үлкен қыста, ал жаз айларында толығымен болмайды.

 

1.2  Жылу электр станцияларды жіктеу

 

ЖЭС-терді әртүрлі нышандар бойынша жіктеуге болады.

1 ЖЭС-тер беретін қайрат түріне байланысты шықтық электр станциялары (ШЭС) және жылу электр орталығы (ЖЭО) деп бөлінеді.

ШЭС сыртқы тұтынушыларға тек электр қайратын, ал ЖЭО –жылу және электр қайратын (ыстық су және бу түрінде) береді.

ШЭС–те шықтық К бу шығырлар (турбиналар) қондырылады, оларда реттелетін бу алулары болмайды. Әдетте оларды Мемлекеттік аудандық электр станция (МАЭС - ГРЭС) деп атайды (мысалы, Екібастұз МАЭС - 1).

ЖЭО–да жылуландырулық (теплофикациялық) бу шығырлары (қарсы қысымды Р, реттелетін бу алулары мен шықтағышы бар Т, ПТ) орнатылады және шықтық К шығырлар да орнатылуы мүмкін. ЖЭО–да шыңдық жылулық жүктемелерін атқаратын шыңдық су қыздыратын қазандар (ШСҚ) болады немесе ЖЭО аудандық қазандықтармен бірігіп жұмыс істейді.

2 Жағатын отын бойынша ЖЭС–тер қатты (көмір, шымтезек, тақтатас),  сұйық (мазут, өңделмеген мұнай, дизель отыны), газ (табиғи газ, жасанды газ),  аралас (мысалы, газ және мазут) отын жағатындар деп бөлінеді.

3 Электрөндіргіш жетегі бойынша ЖЭС–тер бу шығырлы және газ шығырлы болып бөлінеді.

4 Тәсілдемелік құрылымы бойынша ЖЭС-тер құрамалық (блочные) және көлденең байланысты (с поперечными связами) деп бөлінеді.

Құрамалық ЖЭС әрбір шығыры өзіне ғана қатынасты қазаннан (бір құрамалы - моноблок) немесе (бұрын) екі қазаннан (екі құрамалы – дубль блок) бу алатын әдетте үлкен қуатты болады. Құрамалар арасында жаңа бу және аралық аса қыздырылған бу, қоректік су бойынша байланыстыратын ешқандай құбырлар болмайды. Үлкен қуатты ШЭС құрамалық болады. Мысалы, Екібастұз МАЭС–1-де 8 бірлік 500 МВтты құрама орнатылған.

ЖЭО-лар және қуаты кіші ШЭС-тер көлденең байланысты болады. Бұлардың жаңа буы мен қорек суының бас құбырлары барлық қазандары үшін жалпы, ал шығырларына бу осы бас құбырдан (магистральныйдан) барады.

5 Будың бастапқы көрсеткіштері бойынша ЖЭС-тер жаңа будың қысымы шектіге дейін (22 МПа-ға дейін) және шектіден жоғары деп бөлінеді.

Жаңа будың қысымы шектіден (яғни аумалы 22 МПа-дан) жоғары ЭС-тер әдетте үлкен қуатты. Қазақстанда осыған 500 МВтты құрамалы Екібастұз МАЭС-1 мен МАЭС-2 және 300 МВтты құрамалы Ақсу МАЭС-і жатады.

Жаңа будың қысымы 10 МПа-дан жоғары 150 ÷ 200 МВтты құрамалы ШЭС–тік шығырдағы будың соңғы ылғалдығын төмендету үшін және ЖЭС – тің ПЖЕ-сін жоғарылату үшін бір сатылы аралық аса қыздыру қолданылады. Аралық аса қыздыру екі сатылы болуы мүмкін.

6 Қазандық қондырғылар түрі бойынша ЖЭС-тер дағыралы және тура ағынды қазанды деп те бөлінеді. Жаңа будың қысымы шектіден жоғары ЭС-тер - тура ағынды қазанды. Тура ағынды қазандар жиірек ШЭС-де қолданылады. ЖЭО-да су тәртібі бойынша дағыралы қазандарды қолдану тиімдірек. Бір ЖЭС-те әртүрлі қазандар қолданылуы да мүмкін (мысалы, Жамбыл МАЭС).

7 Барлық ЖЭС-ді қуат мәні бойынша шартты түрде үлкен қуатты (1000 МВт-тан жоғары), орташа қуатты (100-ден 1000 МВт-қа дейін) және кіші қуатты (100 МВт-тан аз) деп бөлінеді.

8 Қайраттық жүйе (ҚЖ) не басқа ЭС-пен байланысы бойынша ЖЭС-ті ҚЖ-де, яғни басқа ЭС-пен қатарлас жұмыс істейтін және ҚЖ-мен немесе басқа ЭС-пен байланыссыз жеке жұмыс істейтін деп бөледі.

Қазіргі кезде жеке жұмыс істейтін ЖЭС-тер жоқ деуге болады, ЖЭС-тің көбі ҚЖ-де жұмыс істейді.

9 Электр қуатын пайдалану сипаты және жүктемелеу дәрежесі бойынша ЖЭС-ті негізгілік (базовые), жартылай негізгілік, шыңдық, жартылай шыңдық деп бөледі.

Негізгілік ЖЭС-тің қондырылған қуатын пайдалану сағаттар саны жылына 6000 ÷ 7500. Бұл ЭС-тардың қайраттық жабдықтары ең жетілдірілген, қайраттық көрсеткіштері жақсы, қайраттық құрамалы үлкен қуатты ШЭС-тер.

Жартылай негізгілік ЖЭС-де қондырылған қуатты пайдалану сағаттар саны жылына   4000 ÷ 6000, жартылай шыңдықтар үшін – 2000 ÷ 4000.

Шыңдық ЖЭС үшін қондырылған қуатты пайдалану сағаттар саны 2000-ға дейін. Бұлар СЭС-тер және тиімділігі ең төмен не қондырғылары шыңдық ЖЭС-тер. Шыңдық ретінде газшығырлы ЭС-ті қолдану орынды.

10 Сумен қамту жүйесі және көздері бойынша бөлінетін ЖЭС-тер:

а) жұмыс істеген буын шықтандыру үшін өзеннен немесе арнадан алынған суы пайдаланғаннан кейін өзенге немесе арнаға ағыс бойынша төменірек тасталатын тура ағынды жүйесі бар, мысалы, Ақсу МАЭС-ы;

б) тәсілдемелік мұқтаждық суы тұйықталған суаттан (салқындатқыш тоғанынан, көлден, теңізден) айналымды алынатын ЖЭС-тер (Екібастұз МАЭС-тері, Ақтау МАЭС-і ж.т.б.;

в) маңында сумен қамтудың табиғи көздері немесе суаттары болмағанда айналымды жүйесінде қолданылатын градирнялары не бүрку қондырғылары бар ЖЭС-тер (мысалы, Алматы ЖЭО-2).

11 Ғимараттары мен жабдықтарын үйлестіру түрі бойынша ЖЭС-тер жабық, ашық және жартылай ашық болады.

Климат жағдайлары қатаң және орташа жерлерде барлық негізгі жабдық бас ғимарат ішінде орналастырылады. Бұл жабық үйлестіру болады.

Климат жағдайлары қолайлы жерлерде қазандық қондырғылар ашық ауада, ал шығырлар ғимарат ішінде орналастырылады. Бұл жартылай ашық үйлестіру (мысалы, Шымкент ЖЭО-3).

Егер барлық негізгі жабдық ашық ауада орналастырылса, бұл үйлестіру ашық деп аталады. Мұндай үйлестіруде шығыр қондырғылары тез алынатын шатырмен жабылады.

Барлық жағдайларда шықтандырғыш жабық баспанада болады, мысалы, Алматы ЖЭО-3.

 

1.3  ЖЭС-тің қағидалы жылулық және тәсілдемелік сүлбелері

 

Электр станция дегеніміз электр қайратын өндіретін өнеркәсіп орны. Ол тек электр қайратын өндіретін шықтық (ШЭС, 1.1 суретті қараңыз) және электр мен жылу қайратын қиылысты (комбинированно) өндіретін жылу электр орталығы (ЖЭО, 1.2 суретті қараңыз) болып бөлінеді.

Бу шығырлы ЖЭС-тің негізі жылу қондырғылары бу қазаны мен бу шығыры. Қуатты бу қазандарында көмір ұнтақталып тозаң түрінде, ал сұйық отын (мазут) шашыратылып тамшы түрінде жағылады. Отын жанғанда бөлінген жылу қазанға үзіліссіз келетін қорек суына беріліп бу өндіріледі. Жану өнімдері қыздыру беттерінен кейін салыстырмалы төмен ыстықтықта бу қазанынан түтін мұржасы арқылы әуеге шығарылады. Қуатты электр станцияларда ауаны ластайтын заттардың жергілікті шоғырын азайту үшін, түтін мұржаларының биіктігі 200 ÷ 400 м болады. Қатты отын жаққанда күл мен қож (шлак) қалады. Олар қондырғыдан шығарылады. Қазанда 1 алынған аса қызған бу шығырға 2 келеді, онда жылулық қайраты шығыр білігіне берілетін механикалық қайратқа айналады. Шығыр білігіне механикалық қайратты электр қайратына айналдыратын электр өндіргіш 3 жалғанған. Пайдаланған бу шығырдан шықтағышқа 4 жіберіледі, онда ол табиғи (өзен, көл, теңіз) немесе жасанды (градирня) су көздерінен келген сумен салқындатылып шықтанады (1.1 суретті қараңыз).

1 – бу қазаны; 2 – бу шығыры; 3 – электр өндіргіш; 4 – шықтағыш; 5 - шық сорғысы; 6 - қорек сорғысы; 7 - төмен қысымды қыздырғыш, 8 – жоғары қысымды қыздырғыш; 9 - газсыздағыш (деаэратор); 10 - жоғарылатқыш өзгерткіш (трансформатор); 11 - құрама ажыратқышы; 12 - су дайындау қондырғысы; 13 - өз мұқтажының өзгерткіші; 14 - стансаның жинақтаушы шинасы.

1.1 Сурет - ШЭС-тің қағидалық жылулық сүлбесі

 

Шықтық сорғы (насос) 5 төмен қысымды қыздырғыштар (ТҚҚ) 7 арқылы шықты газсыздағышқа 9 айдайды. Онда шық қайнауға дейін жеткізілгенде, ол металдарды тотықтануға ұшырататын оттек пен көміртек тотығынан (СО2) тазарады. Одан кейін су қорек сорғысымен жоғары қысымды қыздырғыштар (ЖҚҚ) 8 арқылы қайтадан бу қазанына беріледі. Шық ТҚҚ-да және қоректік су ЖҚҚ-да шығырдан алынатын бумен қыздырылады. Мұндай көп сатылы (7 ÷ 9) жаңғыртулық (регенеративтік) жылуқозғалымдық айналымның ПЖЕ-і 15 пайыздай жоғары болады..

1 – бу қазаны; 2 – реттелетін алымдары бар бу шығыры; 3 – электр өндіргіш; 4 – шықтағыш; 5 - шық сорғысы; 6 - қорек сорғысы; 7 - төмен қысымды қыздырғыш, 8 - жоғары қысымды қыздырғыш; 9 - газсыздағыш (деаэратор); 10 – желілік су қыздырғыш; 11 - өнеркәсіптік бу алу; 12 – су дайындау қондырғысы.

1.2 Сурет - ЖЭО-ның қағидалық жылулық сүлбесі

 

ЖЭО-ның ШЭС-тен айырмашылығы – шығыр буының бөлігі өнеркәсіп кәсіпорындарына 11 тәсілдемелік қажеттікке немесе тұрмыстық тұтынуға жіберіледі. ШЭС-тағы шықтың кемуі 0,5 ÷ 1 %. Оны толықтыру үшін су дайындау қондырғыда 12 алдын ала өңделген су қосылу керек. Ашық сүлбелі ЖЭО-да қосымша су 30 ÷ 50 % және одан да артық болуы мүмкін.

ЖЭО жылу тұтынушыларға жақын салынады. ЖЭО мен тұтынушы арасындағы қашықтық 10 ÷ 15 км-ден аспау керек. Одан асса, жылу шығыны аса үлкен болады. ЖЭО-да қарсы қысымды бар немесе шықтық реттелетін бу алулары бар шығырлар қондырылады. Қарсы қысымды шығыр қондырылса шықтағыш болмайды. Жұмыс істеген бу толығымен тұтынушыға жіберіледі.

Бу қазанының жұмысын қамтамасыз ететін мынандай құрылғылар мен тетіктер бар: отын дайындау құрылғылары; қазанға қорек суын беретін қорек сорғылары; жану үшін ауа беретін үрлегіштер; жану өнімдерін мұржа арқылы әуеге шығаратын түтін сорғыш, күлұстағыш, күлқожшығару құрылғылары және басқа көмекші жабдықтар. Бу қазаны және аталған жабдықтар кешені (комплекс) қазандық қондырғысын (ҚҚ) құрайды. ҚҚ жұмысы толығымен механикаландырылған және автоматтандырылған.

Органикалық отынмен істейтін ШЭС-ті әдетте отын өндіретін жерге жақын салады. ШЭС-те шықтық бу шығырлары қондырылады, оларда реттелетін бу алымдары болмайды.

Ірі ШЭС-тардың әрбір қайраттық құрамасы қазан (бу өндіргіш), шығыр, электр өндіргіш және жоғарылататын өзгерткіштен (трансформатордан) тұрады (1.3 суретті қараңыз). Станциядағы құрамалардың саны оның жалпы қуатына байланысты.

1 - бу шығыры мен электр өндіргіш; 2 - бу қазаны; 3 – газсыздағыш этажеркасы; 4 - өңделмеген отын бергіштер мен таспалы тасығыштар бөлмесі; 5 – құбырлық ауа қыздырғыш; 6 – электр сүзгілер; 7 – құраманың басқару қалқаны; 8 – мұржа

1.3 Сурет - Екібастұз МАЭС–1-дің бас ғимаратының көлденең қимасы  

 

Өндірілген электр қайраты электр өндіргіштен сыртқы тұтынушыларға жоғарылату өзгерткіші (трансформатор) арқылы әкетіледі.

Электр қайратпен электр қозғалтқыштарды, жарықтандыру және ЭС аспаптарын қамдау үшін өзіндік мұқтаждықтың электр тарату құрылғысы бар.

Органикалық отынмен істейтін ЭС аса қызған буды пайдаланады. Қазіргі кезде шығыр алдындағы бу ыстықтығы 540 ÷ 560 0С-ге, ал бу қысымы 23.5 МПа-ға дейін жетеді.

 

3 Дәріс

1.4  ЖЭС-тің үнемділігін өсіру тәсілдері

 

ЖЭС-тегі бу шығырлық қондырғы (БШҚ) Ренкин айналымымен істейді:

– ЕО сызығы қазандағы судың тұрақты қысымда қызуын, оның булануын және будың аса қызуын сипаттайды;

– ОК сызығы шығырда будың жылуалмаспай (адиабаттық, тұрақты энтропиялық) ұлғаюын сипаттайды;

– КК сызығы шығырда жұмыс істеген будың шықтағышта тұрақты қысымда (және бір уақытта тұрақты ыстықтықта) салқындап шықтануын сипаттайды (1.4 суретті қараңыз);

– КЕ сызығы сорғыда су қысымының жылуалмаспай (және бір уақытта сұйық сығылмайтындай тұрақты көлемде) өсуін сипаттайды.

 

                        1.4 Сурет - Ренкин айналымы

 

Ренкин айналымы бойынша жұмыс істейтін БШҚ-ның жылулық үнемділігі ыстықтық пайдалы жұмыс еселеуішімен (ПЖЕ) сипатталады

                                          (1.1)                                                                                                                                                                                                        

Мұндағы la – айналымның пайдалы жұмысы;

q1, q– айналымда әкелінген және әкетілген жылу мөлшері.

(1.1) мүлтіксіз Ренкин айналымы үшін. Нақты Ренкин айналымында (ішкі қайтымсыздық және қондырғыларға байланысты нәтижелік ПЖЕ-лер қаралады, сондықтан бұл талдау тек ыстықтық қана) шығырда бу алулары болғандықтан бу ыстықтығы мен қысымы шығырдың ағу жолы бойынша тұрақты болмайды. Сондықтан ыстықтықтың орташа мәнін енгізеді. Онда q1 = TәкелуDS, q2 = TәкетуDS деп жазуға болады және (1.1) мына түрге келеді 

                              ηt = 1 – Tәкету/Tәкелу .                                         (1.2)

ПЖЕ-і өсіру үшін (1.2)-ден мынандай тұжырымдар жасауға болады.

1 Аса қызған будың бастапқы қысымы мен ыстықтығын өсіру.                                                                                                                               

2 Шықтағыштағы қысымды төмендету.

3 Шықтағыш арқылы будың өтуін (q2-ні) азайту.

4 Шығырда жұмыс істегеннен кейін буды аралық қыздыру.

5 Электр мен жылуды қиыстырып өндіру.

 

1.5  ШЭС-тің жылулық үнемділігінің көрсеткіштері

 

ШЭС-тің жылулық үнемділігінің көрсеткіштері: электр қайратын өндіру ПЖЕ-сі, меншікті жылу және отын шығысы.

ЖЭС-те нақты құбылыс өткенде жылу шығындары болғандықтан жұмсалған жылу мөлшері пайдалыдан әрқашан үлкен болады.

ЖЭС-гі жұмсалған жылу мөлшері (станциялық жылу шығысы) тең

                                     Qст = BQтж  , кВт.                                            (1.3)

Мұндағы В – ЖЭС-гі отын шығысы, кг/с;

Qтж – отынның жұмыстық төменгі жану жылуы, кДж/кг.

ШЭС-те пайдалы жылуға өндірілген электр қайраты Э, кВт.сағ (1 сағат не 1 жылда) не шығырдың (не станция) қондырылған қуаты NЭ, кВт жатады.

ЭС-ның ПЖЕ пайдалы жылудың жұмсалғанға қатынасымен анықталады

                                                                             (1.4)

                                                                          (1.5)

ЖЭС-гі негізгі шығын түрлері:

Qқ - қазандағы жылу шығындар (түтін, қож, үрлеу суымен ж.т.б.);

Qүйк - буды, суды, шықты тасмалдағандағы жылу шығыны;

Nм, Nө - шығыр мен өндіргіштегі механикалық қайраттың шығындары;

Qш - шықтағыштағы салқындату суымен кеткен жылу шығыны.

ШЭС-тің жылулық теңестігі

                  Qст = Nэ+ Nм+Nө+ Qш+ Qүйк+ Qқ  , кВт,                        (1.6)

Qстсағ = 3600(Nэ+ Nм+Nө) + Qсағш + Qсағүйк + Qсағқ  , кДж/сағ.

Қуаттары әртүрлі ШЭС-тің жұмысын салыстыру үшін өндірілген электр қайрат не қондырылған қуат бірлігіне келтірілген меншікті жылу шығысы

      qст=Qстсағ/Nэ=3600+qм+qө+qш+qүйк+qқ, кДж/кВт∙сағ.              (1.7)

Мұндағы qм = 3600Nм/Nэ – шығырдағы механикалық қайраттың меншікті шығыны (өндіргіште qө осыған тәріздес);

qш = Qш/Nэ – шықтағыштағы жылудың меншікті шығыны (қалғандары осыған тәріздес анықталады).

ШЭС-тің жылулық (1.6) теңестігінен станцияның ПЖЕ-ін табуға болады. Бұл үшін (1.6)-ның әрбір мүшесін Qст/100%-ға бөлу керек                                                      

                 100% = Nэ/Qст+qм0+qө0+qш0+qүйк0+qқ0.                       (1.8)

Мұндағы qм0 = Nм /Qст.100% – шығырдағы механикалық қайрат шығыны пайызбен (қалғандары сәйкесті солай). 

                                                (1.9)

Бұлай анықтағанда біз жалпы (брутто) ПЖЕ-ін аламыз. ШЭС-ке ηст шамамен 37 ÷ 40 % болады. Шығынның ішінде ең үлкені шықтағыштағы 45 ÷ 55 % , екінші орында qқ0 = 8 ÷ 10 %.

Жалпы (брутто) ПЖЕ ηст электр қайратының өзіндік мұқтаждық жұмсалуын (сорғыларға, үрлегіштерге және т.б.) есепке алмайды. Оны есепке алса таза (нетто) ПЖЕ-ін аламыз

                         ηсттаза(н) = 100%.                                (1.10)

Электр қайраттың өзіндік мұқтаждық  үлесі Nө.ш/Nэ = 4 ÷ 6 % немесе отын жылуының 3 %.

ЭС-тің ПЖЕ-ін станцияның тәсілдемелік сүлбесінің жеке түзгілерінің (элементтерінің) ПЖЕ-нің көбейтінді түріне келтіруге болады

                                  ηст = ηш.қηүйкηқ..                                            (1.11)

Мұндағы  ηш.қ = 0,30 ÷ 0,44 - шығырдың электрлік ПЖЕ;

ηүйк = 0,97 ÷ 0,98 – жылуды тасымалдаудың ПЖЕ;

ηқ = 0,86 ÷ 0,94 – қазанның ПЖЕ.

ЖЭС-тің ПЖЕ кейіптемесін талдау ηш.қ анықтайтын екенін көрсетеді, ол шықтағыштағы жылу шығынын есепке алады. Қалғандары ηш.қ-дан айтарлықтай үлкен (бірге жақын). Сондықтан ЖЭС-тің ПЖЕ-ін өсіру үшін алдымен шықтағыштағы жылу шығынын максимал төмендету керек. Бұл үшін шығырдан будың бір бөлігін алып қоректік суды жаңғыртулық қыздыру (қазаннан бұрын алдын ала қыздыру) немесе жылуландыру (сыртқы тұтынушыларды жылумен қамдау) қолданылады.

Органикалық отынмен жұмыс істейтін ЭС-тың жылулық тиімділігінің негізгі көрсеткіші шартты отынның меншікті шығысы вш.о. Оны ЭС-тың жылулық теңестігінен анықтауға болады

                                      (1.12)

                                 (1.13)

немесе

                        (1.14)

                        

 

1.6 ЖЭО-ның жылулық үнемділігінің көрсеткіштері

 

Жылу мен электр қайраты ЖЭО-да қиылысты өндірілетіндіктен оларға қайрат шығындарын бөлу үшін Кеңес үкіметінің МЭС-і 1944 ÷ 1947 жылдары қарастырып, физикалық (МЭС) әдісін қабылдаған. Бұл әдіс бойынша жылу алмасу қондырғыларының ПЖЕ-лері бірге жуық болатындықтан барлық шығындар электр қайратын өндіру құбылысына жатқызылады.

Шығындарды бөлудің физикалық әдісіне сәйкес:

а) электр қайрат өндіру бойынша жылуландыру шығырының ПЖЕ-і тең

                       ηш.қэ = Nэ/Qэш.қ = Nэ/(Qш.қ – Qт);                           (1.15)

б) жылу өндіру бойынша жылуландыру шығырының ПЖЕ-і тең

                               ηжш.қ = ηт = Qт0/ Qж.                                        (1.16)

Мұндағы Qт0 – тұтынушының жылулық жүктемесі;

Qж – ЖЭО-дан берілген (босатылған) жылу.

Электр қайраты мен жылуды өндіру бойынша станция үшін жалпы ПЖЕ тең

                                  ηэст = ηэш.қηүйкηқ,                                        (1.17)

                              ηжст = ηжш.қηүйкηқ ηқ .                                  (1.18)

 

ЖЭО жұмысының тиімділігін сипаттау үшін келесі толық (жалпы) ПЖЕ (жылуды пайдалану еселеуіші – проф. В.И.Гриневецкий 1953 жылы ұсынған формуласы) әсіресе сол жылдары пайдаланды

                                                             (1.19)     

Мұндағы жылу мен электр қайраттарының сапалық құндылығы әртүрлі (электр қайратының сапалық құндылығы жылу қайратына қарағанда жоғары).

Егер жылу тұтынушыға тек шығыр алуларынан жіберілсе ((1.1)-дегі q2-і аз), яғни электр мен жылу қиыстырып өндірілсе, бұл еселеуішті қолдану дұрыс. Ал ЖЭО жылуды алулардан және басқа көздерден жіберсе, онда бұл еселеуішті қолдану дұрыс емес.

ЖЭО-ғы жалпы отын шығысы электр қайратын және жылу өндіруге жұмсалған отын шығыстарынан тұрады

                                      В = Вэ + Вж.                                           (1.20)

ЖЭО-да электр қайраты мен жылу өндіру үшін меншікті шартты отын шығыстары

                           (1.21)

    (1.22)

ЖЭО-ның тиімділігін сипаттау үшін кейде жылулық тұтынуда электр қайратын меншікті өндіру көрсеткішін қолданады

                                                         (1.23)

Мұндағы Nэ.ж.т - алулардан (немесе қарсы қысымнан) кеткен бу ағынының өндірген электр қайраты;

Э – жылуландыруға алынған бу ағынын пайдалану тиімділігін сипаттайтын көрсеткіш, оның мәні 50 ÷ 200 кВт.сағ/ГДж аралығында болады.

Жылуландырулық қайрат құрама жылулық тұтынуда (жылулық тәртіпте) істегенде шықтағышта бу шықталмайды.

 

4 Дәріс

1.7 Газшығырлы ЭС (ГЖЭС)

 

ГЖЭС-те жетек ретінде қолданылатын шығырларда органикалық отынның жағу өнімдері жұмыстық дене болады.

ГЖЭС (150 МВт) қуаты бушығырлы ЭС (БЖЭС, 1200 МВт) қуатынан кіші, ПЖЕ-сі 35 %-дан аспайды (БЖЭС-те 43 %-ға дейін). Газшығырлы қондырғылардың (ГШҚ) ПЖЕ-сі төмен болуы шығыр алдындағы жұмыстық дененің бастапқы қысымы төмен (шамамен 4 ÷ 6 атм, ал БЖЭС-те 130 ÷ 240 атм) және газ шығыр металлының ыстыққа төзімсіздігінен газдың бастапқы ыстықтығы шектелгендіктен (750 ÷ 1150 0С-ден аспайтын). Оған қоса, ГЖЭС ауа сығымдағышына қажетті қуат шығыр қутының жартысындай болуы.

ГЖЭС сұйық және газ отынмен істейді. ГЖЭС-те қатты отынды қолдану өте қиын, өйткені шығырдың металы ағындық бөлігінде тез тозады.

БЖЭС-пен салыстырғанда ГЖЭС-тің артықшылықтары: салуға аз қаржы жұмсалуы, судың аз керектігі, жүктемені тез алып үлкен аралықта реттеу мүмкіндігі, шыңдық және жартылый шыңдық ЭС ретінде пайдалану мүмкіндігі (қондырғыларды қосу және тоқтату уақыты аз), ықшамдылығы.

ГЖЭС-тің кемшіліктері: жалпы және газшығырлы қондырғылардың бірлік қуаты аз (150 МВт-қа дейін), жану құтысының алдында ауаны сығу үшін қайратты өзіндік тұтынуы үлкен.

ГЖЭС-тің ашық түрінде жұмыс дене (отынның жану өнімдері) әуеге шығарылады, ал жабық немесе тұйықталған түрінде жұмыс дене тұйықталған.

Қарапайым газшығырлы қондырғының (ГШҚ) жұмыс істеу қағидасы келесідегідей (1.5 суретті қараңыз). Әуеден сорылған ауа сығымдағышта қажетті қысымға дейін сығылады. Ауа ыстықтығы tв-ға дейін өседі. Сығылған ауа жану құтысына (ЖҚ) беріледі. Оған сұйық отын бүркіледі (не газ отыны беріледі). Жану құтысында отын р = тұрақтыда жанады және жоғары ыстықтықты жану өнімдері түзіледі. Шығыр металының ыстықтыққа төзімділігіне байланысты ЖҚ-да жану өнімдері екінші ауамен (үзіліктікті сызық) араластырылады, бұл шығыр алдындағы газ ыстықтығын 750 ÷ 1150 0С-ге дейін азайтуға мүмкіндік береді. Жану өнімдері газ шығырына келеді, онда ол ұлғаяды соның нәтижесінде қысым атмосфералыққа дейін, ал ыстықтық 450 ÷ 550 0С-ге дейін төмендейді.

ГШ – газ шығыры; С-Ш – сығымдағыш; ЖҚ – жану құтысы; ОС – отын

сорғысы; ІҚЭҚ – іске қосу электр қозғалтқышы; ЭӨ – электр өндіргіш. 

         1.5 Сурет - Сұйық отынмен істейтін ГШҚ-ның қағидалық сүлбесі   

 

ГШҚ-ның ПЖЕ-ін жоғарлату үшін келесі тәсілдер жүзеге асырылады:

– жылуды жаңғырту шығыр газдарымен қоршаған ортаға кететін жылу шығындарын төмендетуге мүмкіндік береді;

– жану өнімдерінің бастапқы ыстықтығын t0 өсіру, бұл үшін газ шығырдың жұмыстық қалақтарын мәжбүрлі салқындатуды қолдану керек;

– шығыр алдындағы газдардың бастапқы қысымын өсіру, бұл үшін ауаны сығымдағышта көпсатылы сығуды қолданады.

 

1.8 Бугаздық ЭС (БГЭС)

 

ГШҚ-ны бушығырлы қондырғылармен бірге үйлестіріліп қолдануға болады. БГҚ-ның үш түрі бар: жоғары тегеурінді бу өндіргішті (ЖТБӨ),               алдында ГШҚ қосылған төмен тегеурінді қазандық қондырғылы (ТТҚҚ) және пайдаға асырғыш қазаны бар қиыстырылған (ПАҚҚ) БГЭС.

Бірінші нұсқада ошақ құтысындағы қысым 4,5 ÷ 5,5 атм газөткізбейтін жоғары қысымды қазан қондырылады (1.6 суретті қараңыз). Бұл қазан өлшемдерін кішірейтуге мүмкіндік береді. Ошақтан шығудағы ыстықтығы 700 ÷ 900 0С жану өнімдері газ шығырына жіберіледі. Газ шығырынан шығуда суды жылуландыру мақсатында қыздыру үшін жаңғыртқыш немесе қазанның сулық (шығарылған) үнемдегіші қондырылуы мүмкін. Бу шығыры ЖТБӨ өндірген бумен істейді.

 

 

1.6 Сурет - Жоғары тегеурінді бу өндіргішті БГЭС-ның сүлбесі

 

Бугаз қондырғының (БГҚ) ПЖЕ 46 пайыздан асады. Бұның себептері:

- жылулық сүлбенің қосайналымды болуы;

– ауаның артықтық еселеуішінің жай қазандағыдай 1,15 ÷ 1,25-ке дейін төмендеуі;

– шығар газдар ыстықтығының қайраттық қазандағыдай 160 ÷ 240 0С-ге дейін төмендеуі.

ЖТБӨ-ті БГЭС-тің кемшілігі көмірді пайдалану мүмкіндігінің жоғы.

Қатты отынды ТТҚҚ-да пайдалануға болады (1.7 суретті қараңыз). Қазан ошағына кірген жану өнімдерінде 16 пайыздай оттек болады, сондықтан қазан ошағына ауа берілмейді, ауа қыздырғыштың керегі жоқ және қазан атмосфералық қысымда жұмыс істейді.

ПАҚҚ БГЭС-те (1.8 суретті қараңыз) өндірілген бу жану өнімдерінің ыстықтығын 700 ÷ 900 0С-ге дейін төмендету үшін жану құтысына беріледі. Бұл ауаның артықтық  еселеуішін 1,05 ÷ 1,15-ке дейін төмендетуге мүмкіндік жасайды, соның нәтижесінде жалпы қондырғының ПЖЕ-сі өседі. Будың артығы жылу тұтынушыға жіберілуі мүмкін.

 

1.7 Сурет - Алдында қосылған ГШҚ-сы бар төмен тегеурінді

                    қазанды БГЭС-тің сүлбесі

 

1.8 Сурет - Пайдаға асырғыш қазаны бар БГҚ-ның бір сүлбесі

 

Қазақстаның Батысы мен Оңтүстік аймағында табиғи газ бен мұнай қоры болғандықтан ГШҚ мен БГҚ-ды пайдаланудың болашағы бар.

Қазіргі кезде Теңіз кенорнында бірлік қуаты 12 МВт 12 ГШҚ, Ақтөбеде қуаты 98 МВт ГШҚ пайдаланылады.

  

1.9 Жоғары  тегеурінді  буөндіргішті бугазды қондырғының есебі

 

Жоғары тегеурінді буөндіргішті (ЖТБ – ВПГ – высоконапорный парогенератор) бугазды қондырғының (БГҚ - ПГУ – парогазовая установка) жылулық сүлбесі мен TS – сызбасындағы айналымы 1.9 бен 1.10 суреттерде келтірілген.

Ауа р1 = 0,1 МПа мен  t1 = 200C 1 күйінен 2 күйіне дейін сығымдағышта (турбокомпрессорда)  р2 = 0,8 МПа – ға сығымдалып, ЖТБ – ға отын беріліп жағылады.

Жану өнімдері қайнаған судың қаныққан буын 9 күйінен 5 күйіне дейін аса қыздырып,  t3 = 8000C – де  газ шығырына (ГШ) беріледі. Мұнда жану өнімдерінің  жылулығы ГШ-ның механикалық  қайратына өзгеріп, электрөндіргіште (ЭӨ) электр қайраты өндіріледі. Жану өнімдерінің қалған жылуы ГСЖ – да жаңғыртылып   t1= 1200C  ыстықтығымен мұржаға беріледі. Қысымы р5 = 13 МПа мен ыстықтығы  t5 = 565 0C аса қызған бу жоғары қысымды шығаруда (ЖҚШ) жұмысын істегеннен кейін ЖТБ –ға қайта беріліп, қысымы р6 = р7 = 3,0 МПа  мен ыстықтығы t7 = 565 0C – ге қайта көтеріліп, төменгі қысымды шығырға (ТҚЖ-ға) беріліп, шығырдан р8 = 3 кПа – да шықтағышқа түседі. 

            Бугазды мүлтіксіз (мүмкін болса сіс = uіс = 0,85-те ішкі ПЖЕ-де) қыс жылу қозғалымдық айналымының (1.10 суретті қараңыз) термиялық ПЖС есептеліп, бұл айналымның ең үлкен мен ең кіші ыстықтың аралығындағы Карно айналымының ПЖЕ-сімен салыстырылсын. Газдың физикалық қасиеттері ауадай және ср = тұрақты болсын. Су сорғыларының жұмыстары ескерілместей аз болсын.

Шешуі: Ең алдымен газ айналымының  2 мен 4 нүктелерінің белгісіз ыстықтарын анықтаймыз

                                                                                          (1.24)

                                                                             (1.25)               

         ГСЖ – ының жылылық келесі теңестігінен

                                                                                                           (1.26)

1 кг суға келетін газдық қатынасын анықтаймыз

                    (1.27)

Мұндағы һ9 бен һ8  кДж/кг  қажырлары [13]–тен р5  = 13 МПа мен р8 = 3 кПа-ларға табылған.

Қос айналымның теориялық ПЖЕ – сі

=[7,153*(1,005(1073-592)-1,005(531-293))+(3506-3061)+(3604-2200)]/ [7,153·1,005·(1073-531)+(3506 - 1532)+(3604-3061)] = 0,561.             (1.28)

Мұндағы су мен су буынын һ5, һ7, һ9 қажырлары [13] кестелерінен берілген көрсеткіштері арқылы анықталған, ал һ6 мен һ8 тұрақты энтропиялық құбылыстардың есептері арқылы табылған. Газдың (ауаның) жылусиымды-лығы затшалы кинетикалық теория бойынша

                                                               (1.29)

Карно айналымының ПЖЕ-сі

                                             (1.30)

           Қос айналымның теориялық ПЖЕ – сі Карно айналымның теориялық ПЖЕ-сінің келесі үлесін құрады

                                                                        (1.31)

         Бұл жақсы көрсеткіш.

 

5 Дәріс

1.10 Атом электр станциясы (АЭС)

 

АЭС - ядролық реакцияның (өзектік тектесудің) энергиясын (қайратын) пайдаланатын жылу электр станция. Өзектік отын ретінде әдетте уранның 235U табиғи изотопын пайдаланады. Табиғи уран екі изотоптан 235U (0,7%-дай) және 238U (99,3%-дай) тұрады. Изотоп 238U нейтрондарды жұтып жасанды отын 239Pu-ға айналады. Торийді да пайдалануға болады, ол нейтронды жұтып уранның жасанды изотопы 233U-ке айналды. Бөліну реакциясы өзектік (ядролық) реакторда өтеді. Өзектік отын қатты түрде пайдаланылады.

Атом ЭС-ында жылдам нейтронды және жылулық (баяу қозғалатын) нейтронды реакторлар болады. 235U, 233U және 239Pu жылулық нейтрондардың

әрекетінен бөлінеді, ал 238U және 232Th жылдам нейтрондардың әрекетінен бөлінеді. Табиғаттағы торийдің қоры уранның қорындай. Қазіргі кезде жақсы меңгерілген жылулық нейтронды реакторлар, бірақ болашақты бағыт жылдам нейтронды реакторларды пайдалану, онда 238U қолданып, жасанды өзектік отын – плутонийді алуға болады.

ТМД елдеріндегі өзектік реакторлардың негізгі түрлері:

РБМК (үлкен қуатты реактор, арналық) – жылулық нейтронды реактор, су-графиттік;

ВВЭР (су – сулық энергетикалық реактор) – жылулық нейтронды реактор, корпустік;

БН (жылдам нейтрондық) – жылдам нейтронды реактор сұйық метал натрийлік жылу тасығышы бар.

АЭС–ның тәсілдемелік сүлбелері: бір жиекті (контурлы), екі жиекті және үш жиекті болады (1.11 суретті қараңыз).

а – бір жиекті; б – екі жиекті; в – үш жиекті; 1 – реактор; 2 – бу шығыры; 3 – электр өндіргіш; 4 – шықтағыш; 5 – сорғы; 6– бу өндіргіш; 7 – аралық жылу алмастырғыш

1.11 Сурет - АЭС-тің тәсілдемелік сүлбелері

 

Бір жиекті АЭС – те бу реакторда түзіледі, демек, реактор – бу өндіргіш. Бір жиекті АЭС қарапайым және арзан. Реакторда жұмыстық дене (су және бу) радиоактивті болады, соған байланысты тек реакторды ғана емес, барлық су бу жолының жабдығын да биологиялық қорғау керек. Будағы ластайтын заттар жабдықтар түзгілерінде (элементтерінде) шөгеді. Бұл шөгінділер радиоактивті (зиянсәулелі) болғандықтан жабдықты жөндеу қиындайды. Қазіргі кезде бұндай ЭС жобаланбайды.

Қауіпсіздікті жоғарылату үшін екі және үш контурлы АЭС  салады. Үш жиекті сүлбе жылдам нейтронды реактор және сұйық метал жылутасығышы бар бу өндіргіш үшін қолданылады.

Қазақстанда жылдам нейтронды реактор (БН - 350) бар бір ғана Ақтау АЭС-і болған. Қазіргі кезде ол тоқтатылған. Оны «жерлеуге» қаржы жоқ.

Екі жиекті АЭС – те жылубөлетін түзгілердің ыстықтық бойынша шектеулері болғандықтан жұмыстық дене - қаныққан су буы.

Үш жиекті АЭС-те жұмыстық дене аса қыздырылған су буы. Үш контурлы АЭС-тің тәсілді-үнемиеттік (техника-экономикалық) көрсеткіштері: tо = 255 ÷ 510 0С, р0 = 60 атм, η = 30 ÷ 32 %.

 

1.11 Су электр станциясы (СЭС)

 

Су молдығына байланысты Қазақстанда электр қайратының шамамен 84 ÷ 93 % жылу электр стансаларда, ал 7 ÷ 16 % су электр стансаларда өндіріледі.

СЭС – ның жұмыс істеу қағидасын 1.12 – суреттен түсінуге болады.

 

А – су шығыры; В – электр өндіргіш; С – бөгет.

    1.12 Сурет - Су электр станцияның сүлбесі

 

Су ағынының қайраты жоғарғы және төменгі деңгейлер  айырмасымен анықталады. Жоғары тегеурінді су ағыны шығырды айналдырады, ал оның білігіне электр өндіргіш жалғанған.

Су шығырының істеу қағидасы бу шығырының істеу қағидасымен бірдей. Су шығырлары да екі түрге бөлінеді: белсенді (активті) және теппелік (реактивтік). Су шығырын тоқтатып қайтадан жіберу бірнеше минут-ақ.

Ең ірі үш су станциясы Ертіс өзенінде орналасқан. Олар Бұқтырма, Өскемен және Шульба станциялары. Келесі үлкен станция Іле өзеніндегі Қапшағай СЭС-і. Бұлар Қазақстан пайдаланатын су мүмкіншілігінің 95 пайызын құрайды. Қалған 5 пайызды Алматы СЭС-лары құрайды. Бұлақ (78 МВт), Кербұлақ (150 МВт), Мойнақ (300 МВт) СЭС-ін салу жоспары бар.

СЭС–ті салғанда электр қайратын өндіру, кеме жүру жағдайларын жақсарту, суландыру ж.т.б. мәселелер шешіледі.

СЭС–тің ЖЭС–пен салыстырғандағы кемшіліктері: салу ұзақтығы, көп қаражат керектігі, су қоймасын жасау (көп жерді су басуы мүмкін) ж.т.б.

СЭС–тің артықшылықтары: пайдалану шығындары ЖЭС–ке қарағада 10 еседей аз, ал электр қайратының өзіндік құны 3 ÷ 4 еседей төмен; ПЖЕ-сі жоғары (85 ÷ 87 %); СЭС су түйіндері суландыру үшін қолданылады; СЭС–тегі су қондырғыларын тоқтату және жіберу уақыты аз (1 ÷ 5 минут) болғандықтан СЭС–ті қайраттық жүйеде шыңдық жүктемені жабу үшін қолдану ыңғайлы. Қайраттық жүйеде электр қайраты артық болса (әдетте, түнгі уақытта) су жинағыштық электр станция (СЖЭС) суды төменгі деңгейден жоғарғы деңгейге айдайды, ал шыңдық  сағаттарда электр қайратын көбірек өндіреді. Бұл үшін СЖЭС-те қайтымды су қондырғыларын орнатады. Қайраттық жүйеде жүктеме минимум болғанда СЖЭС өндіргіштері қозғалтқыш (желіден электр қайратын алады), ал шығырлар-сорғылық тәртібіне көшіріледі. Максимал жүктеме кезеңінде шығырлар өндіргішті айналдырады, ол желіге электр қайратын береді. СЖЭС ПЖЕ-сі 70 ÷ 75 % құрайды. Сулық өндіргіштердің бірлік қуаттары 640 МВт (Саян-Шушенск СЭС-і) және 750 МВт-қа (Итайпу СЭС-і) дейін жетеді.

 

1.12 Жел электр станциясы (ЖелЭС)

 

Жел қайратиятының жақсы жақтары: жел қайратының таусылмайтыны мен тегіндігі; Жел ЭС электр өндіргенде зиянды заттар мен көшеттік (парниктік)  газдар (СО2) шығармайды; ЖелЭС-ті салу тез және тұтынушыға жақын орналасады (сондықтан электр шығыны аз және электр жеткізу желісін салу құны төмен болады); ЖелЭС Жер климатын сақтауда басты рөл атқарады және органикалық отын үнемделеді; ЖелЭС өндірген электр қайраты басқа ЭС-лар өндірген электр қайратымен бәсеке бола алады; жел шығырларының өзін өтеу уақыты аз (шамамен 6 айдай).

Жел қайратиятының кемшіліктері: уақыт бойынша бірқалыпсыздығы; көп қондырғыларды орнатқанда бірталай жер ауданын алады; ЖелЭС-ті орналастыруға теңіз не мұхит жағалауының ыңғайлысы; дәстүрлі пейзажды бұзуы; шу шығаруы; электрмагниттік толқындардың таралуына кедергілігі.

 Жел шығырларының жұмыс істеу қағидасы басқа (бу, газ, су) шығырлардай. Жел шығырларының өстері екі түрлі орналасуы мүмкін: жатық немесе тік. Өстері жатық шығырлар биік мұнарада орналасуы керек. Бұл олардың басты кемшілігі.

Өстері тік шығырлар тікелей жерде орналасады, оларға мұнара қажет емес және олардың жұмыс істеуі жел бағытына тәуелді емес. Осындай қондырғылар АЭжБУ-де дамытылуда.

Жел қондырғысы жұмыс істей бастауы үшін минимал жел жылдамдығы 3 ÷ 5 м/с болу керек. Қондырғы автоматты іске қосылады. Жел жылдамдығы 25 м/с–тен асса автоматты ажыратылады.

 Қазақстан жерінің 20 пайызында желдің орташа жылдық жылдамдығы 6 м/с және одан жоғары. Әсіресе болашақты Жоңғар қақпасы, Ерейментау, Қордай ж.т.б. Бірақ біздің елде жел қайраты әзірше пайдаланылмайды. Тек кейбір тәжірибелік жұмыстар жүргізілуде. Ал дүние жүзінде бұл мәселеге жақсы көңіл бөлінуде. ЖелЭС қондырылған қуаты қазіргі кезде дүние жүзінде 80 ГВт, яғни дүниежүзілік өндіретін қуаттың 1,8 пайызын құрайды. ЖелЭС қуаты жылына 20 ÷ 30 пайызға  дейін өсуде. Қондырылған қуат бойынша алдыңғы қатардағы елдер: Германия, Испания, АҚШ, Индия және Дания. Ең үлкен ЖелЭС Испанияда қондырылуда. Оның құны 2∙109 евро, қалақтарының ұзындығы 54 м 500 қондырғыдан тұрады. Ол 2,5 млн тұрғыны бар қаланы электр қайратымен қамтамасыз етеді. Бұл ЖелЭС Жерорта теңізінің жағалауында орналасқан.

Қажет болғанда, жел қондырғысын дизель-өндіргіш немесе күн қондырғысымен біріктіруге болады.

 Қуаты кіші қондырғылар (10 кВт-қа дейін) жеке тұтынушыларға электр қайратын өндіруге қолданылады: мұнара биіктігі 5 ÷ 15 м, айналғысының (ротор) айналу жиілігі 800 ÷ 200 айн/мин аралығында болады.

Қуаты орташа қондырғыларда мұнара биіктігі 17 ÷ 30 м, шығырдың айналу жиілігі 170 ÷ 50 айн/мин.

Үлкен ЖелЭС-тер 0,6 ÷ 4,5 МВт электр қуатын өндіреді. Олардың мұнара биіктігі 30 ÷ 100 м, шығырдың айналу жиілігі 50 ÷ 15 айн/мин.

 

6 Дәріс

1.13 Күн қайратын пайдалану

 

Күн қайратымен су немесе ауаны қыздыру кең тараған. Ал күн қайратымен электр келесідей өндіріледі. Ол үшін күн сәулесінің қайратын жылу қайратына түрлендіріп содан кейін белгілі ЖЭС сүлбесі бойынша электр өндіріледі не күн батареяларының көмегімен тікелей күн қайратын электр қайратына түрлендіреді.

Жұмыс істеп тұрған және салынып жатқан күн электр стансаларына (КүнЭС) орталықты мұнаралық қабылдағышы бар сүлбелерді қолдану тән. Орталық қабылдағыш (күн мұнарасы) айналасында үлкен айналар (гелиостаттар) орнатылады, олар күнге қарай айналып отырады және күн сәулелерін күн мұнарасының шыңына шағылыстырады. Мұнара шыңындағы бу өндіргіштен бу шығырға жіберіледі.

Қырымда жұмыс істейтін КүнЭС-тің қуаты 5 МВт, мұнара биіктігі 70 м, 1600 гелиостат бар (әр қайсысының ауданы 25 м2), бу өндіргіштің қыздыру бетінің ауданы 154 м2. Күн сәулесінің жылу ағынының тығыздығы есептік тәртіпте 130 кВт/м2 болғанда қаныққан бу өндірулігі 28 т/сағ, қысымы 4 МПа, ыстықтығы 250°С. Бұлтты күні және түнде пайдалану үшін қажет буды жинақтау (аккумулирование) қарастырылған.

Күн батареяларының (кремний фотоэлементтерінің) ПЖЕ шамамен 15 пайызға жетеді, олардың құны әзірше жоғары. Фотоэлементтерді біріктірген бірінші қайрат жүйесі АҚШ-та 1984 жылы салынған. Оның қуаты 2,3 кВт, элементтер бетінің жалпы ауданы 3000 м2 құрады.

Күн қайратының көмегімен жылумен қамдау жабдықтарын жасау оңай және құны аз. Күн сәулесін қабылдағыштар – сулы құбырлар қатары жай шынымен жабылған тақталар. Бұл қарапайым түзгі (элемент) күн қайратының 50 пайызына дейін судың жылулық қайратына түрлендіруге мүмкіндік береді. Беттің әрбір шаршы метріне (м2) орта есеппен 200 Вт келетінін ескерсек, күн қазандығының пайдалығын оң-ай бағалауға болады. Мұндай қондырғыларды пайдалануға Қазақстанның Арал, Қызылорда және Шымкент маңы ең жақсы келеді. Күн қондырғыларын орталықты емес жылыту және ыстық сумен қамдау үшін қолдану ауылдық жерлерде ең тиімді (1.13 суретті қараңыз). Бұл суреттің сорғысы мен реттеу жүйесі жоғы - ең қарапайым сүлбе. Суы бар күбі бұл жағдайда біріктірмеден жоғары тұрады. Бұл сүлбе кең тараған.

Егер жүйе нөлден төмен салқындықта жұмыс істеуге арналса, бірінші жиектікте антифриз бар сүлбе қолданылады. Антифризден суға жылу беру жинағыш күбіде немесе жеке аралық жылуалмастырғышта жүзеге асырылады.

Ыстық сумен қамдау жүйесінде қосымша (қосалқы) жылу көзі болады.

         Күн фотоэлементі (1.14 суретті қараңыз) шала өткізгіш жадығат тақташасынан (мыса-лы, арнайы қоспалары бар кремнийден) жасалады. Қоспа-лар Р- және N- өткізгіштігі бар аймақтар түзеді.

Біздің елде күн қайратын әзірше тек үй жылыту және ыстық су алу үшін біраз ғана қолданады.

 

1.14 Жер қойнау жылуын пайдалану

 

Жер өзегінде өтетін физикалық құбылыстардан бөлінген жылу жер бетіне келеді және қазіргі бұрғылау тәсілдерімен жетуге болатын тереңдіктерде байқалады.

Жер қойнау жылуын 4 топқа бөлуге болады:

– құрғақ бу қорлары – оңай меңгеріледі, бірақ сирек кездеседі;

– ылғалды бу қорлары – кеңірек таралған, бірақ меңгергенде тотығу және тұздардың мөлшері жоғары болуына байланысты мәселелер туындайды;

– ыстық су – қорлары мол, негізінде жылыту мен жылыжай шаруашылығында пайдаланылады;

– құрғақ тау жыныстарының жылуы – қорлары мол, бірақ пайдалану тәсілдемесі жаңа ғана жасалуда.

Ірі ЖерЖЭС-тер (ГеоТЭС) Индонезия, Мексика, Турция, Жаңа  Зеландия, Италия, АҚШ және тағы басқа елдерде жұмыс істейді. Соңғы 30 жылда ЖерЖЭС-тің қондырылған қуаты дүние жүзінде жылына орташа 9 пайызға өсіп отырды және, мысалы, АҚШ-та 2,5 ГВт-қа жетті. Қазіргі кезде әлемде жалпы қуаты 2 ГВт-тан артық ЖерЖЭС салынуда және жалпы қуаты 12 ГВт станциялар салу жоспарлануда. Қуаты 1 МВт ЖерЖЭС жылына 3 мың т ш.о. үнемдеуге мүмкіндік береді.

Қазақстанда жер асты жылу қорлары Маңғыстау, Атырау, Батыс-Қазақстан, Ақтөбе, Қызылорда, Оңтүстік Қазақстан, Алматы, Павлодар аймақтарында бар. Бұл қорлардың басты бөлігі (2/3-дейін) болашақта жылумен қамдауға, ал 1/3 электр өндіруге (екілік айналымда – бинарный цикл) жарамды. Жер асты ыстық судың емдік қасиеттері де бар.

 

1.15 Биоотын

 

Өсімдіктерден немесе жануарлардан алынған органикалық заттарды биомаңыз (биомасса) дейді. Оларды электр қайратын, жылу немесе техникалық ыңғайлы отын түрін (биоотын: биогаз, биодизель, биоэтанол) алу үшін қолдануға болады. Бұл үшін термохимиялық немесе биологиялық өзгерту (конверсия) қолданылады. Өсімдік майы негізінде өндірілген биодизель отынын дүние жүзінде тұтыну соңғы 2 жылда 2,5 есе – 2003 жылы 2 млрд. л-ден 2005жылы шамамен 5 млрд. л-ге дейін жетуі мүмкін.

Биоэтанолды қазіргі кезде автомобиль отыны ретінде пайдалану дүние жүзінде 2 % құрайды. Бірақ 2025 жылы оның үлесі 30 %-ға жетуі мүмкін. Биоэтанол өндіру Бразилияда дамуда. Қазақстанда биоэтанолды ауылшаруашылық өндірісінің қалдықтарынан, техникалық өсімдіктерден ж.т.б. өндіреді. Ол үшін Солтүстік Қазақстан облысында «Тайнша» ауылында «Биохим» заводы салынған.

Көп елдерде электр қайратын және жылу алу үшін қоқыс жағылады.

 

7 Дәріс

2 Буөндіргіштер

 

ЖЭС-тегі жылу қайраттық қондырғылар негізгі және көмекші деп екіге бөлінеді. Негізгіге жататындар: буөндіргіштер мен бу шығырлары. Көмекшіге жататындар: жаңғыртулық су қыздырғыштар, газсыздағыштар, сорғылар, үрлегіштер, тозаң дайындау жабдықтары ж.т.б. ЖЭО-да одан басқа желілік қыздырғыштар мен жылулық желілер, су қыздыратын қазандар ж.т.б. болады.     

2.1 Буөндіргіштер және оларды жіктеу

 

2.1.1 Буөндіргіштер мен жіктеу ұғымдары

Буөндіргіштер (бу қазандары) деп жағылған отын жылуын пайдаланып қысымы ауа қысымынан жоғары бу өндіретін құрылғыларды атайды. Қуатты қазандарда қатты отын тозаң түрінде, сұйық отын тамшы түрінде қалқыған күйде алау түзіп қазан ошағында жағылады (2.1 ÷ 2.3 суреттерді қараңыз).

Ошақ құтысының (топ-очная камерасының) барлық қабырғалары құбырлармен жабылған. Бұл құбырларда (қабырғалық қалқан - экран) су қарқынды қыздырылады, онда жоғары қысымда су буланады. Қаныққан бу аса қыздырғышқа, одан кейін аса қызған бу (жаңа (өткір) бу) шығырға (турбинаға) барады.

 

1 – ошақ құтысы; 2 – ошақ қалқандары (экрандар); 3 - оттықтар; 4 – түсіру құбырлары; 5 – дағыра; 6 – буды сәулелік аса қыздыр-ғыш; 7 – буды ағындық аса қыздырғыш; 8 - аралық буды аса қыздырғыш; 9 – үнемдегіш (экономайзер); 10 – ағындық газ жолы; 11 – ауа қыздырғыш.

2.1 Сурет - Табиғи айналмасы бар дағыралы қазан сүлбесі

 

Отын мен ауа ошақ құтысына оттықтар арқылы беріледі. Көмірді алауда жағу үшін диірменде қажетті майдалыққа дейін ұнтақтайды. Отынның жануын қарқындату үшін ауа құбырлық ауа қыздырғышта қыздырылады.

         Сонымен суды аса қызған буға өзгерту келесі құбылыстардың тізбекті өтуімен сипатталады:       қорек суын қыздыру, қаныққан бу түзілу және алынған буды берілген ыстықтыққа дейін аса қыздыру. Бұл құбылыстар (қыздыру беттері деп аталатын) үш түрлі жылуалмастырғышта: үнемдегіштік, буландырғыштық және буды асақыздырғыштықта жүзеге асырылады.

Құрылма (конструкция) бойынша жиірек бу қазаны П - тәрізді жасалады. Ол жоғарғы жағы жатық (горизонталь) газ жолымен қосылған екі тік призмалық шахталар: ошақ пен ағындық шахта.

Қазанда негізгі үш газжолы бар.

1 Ошақ құтысы (ошақ), онда қалқыған күйде отын жағылады. Жану өнімдері жоғары қарай қозғалады. Құбыр түріндегі жылу қабылдайтын  беттер (ошақтық қалқандар) ошақ қабырғасына орналастырылады және газ көлемінен жылуды сәулелік  жылуалмасу арқылы алады.

2 Жатық газжолы, онда газ қозғалысы тіктен жатыққа өзгереді. Мұнда буды аса қыздырғыш орналастырылды. Ондағы жылуалмасу алдында (ошақтан шығуда) аралас: сәулелік - ағындық, сосын негізінде ағындық.

3 Ағындық шахта, мұнда газ төмен қарай қозғалады. Жылуалмасу - ағындық. Мұнда аралық буды аса қыздырғыш, сулық үнемдегіш, құбыр-лық ауа қыздырғыш орна-ласады. Қуатты қазандарда жаңғыртулық ауа қыздыр-ғыш ағындық шахтадан шығарылып сыртқа қояды.

Қызметі бойынша бу қазандары бірнеше топқа бөлінеді: қайраттық (энер-гетикалық), өнеркәсіптік, жылытулық, пайдаға асыр-ғыш (утилизационные).

Қайраттық қазандар электр станцияда бу өнді-руге  арналған. Олардың бу өндіруі бірлікті, жоғары бу көрсеткішті, үнемді және сенімді болады.

Өнеркәсіптік және ауыл шаруашылық қазан-дар тәсілдемелік мұқтаж-дары үшін бу өндіреді.

Жылыту қазандары өнеркәсіптік, тұрғын және әлеуметтік  ғимараттарды жылыту үшін бу немесе ыстық су өндіреді.

Бұл  топқа су қыздыратын  қазандар да жатады.

Пайдаға асырғыш қазандар екіншілік қайрат қорын пайдаланады, мысалы, металлургия, мұнай өңдеу ж.т.б. тәсілдемелік қондырғылардан шыққан газдарды және т.б. жағады.

Бу қазандарын кіші, орта және үлкен өндірулікті деп ажыратады.

Бу қысымы бойынша қазандар: төмен - 1; орта - 4; жоғары қысымды 14 МПа-ға дейін және шектіден жоғары қысымды қазандар - бу қысымы 25 МПа болып бөлінеді.

Отын жағу тәсілі бойынша бу қазандары қабаттық, құтылық (камерные) және қайнаған қабатты (ҚҚ)  ошақтары  бар қазандар деп бөлінеді.

Қабаттық ошақты қазандарда қатты органикалық отындар жағылады.

Қайнаған қабатта төмен сұрыпты қатты отынды жағу ыңғайлы. Қайнаған қабатты ошақтар қуаты аз  және орташа қазандарда  пайдаланады.

Құтылы ошағы бар қазандарда  отынның барлық түрлерін (газ, сұйық, қатты) алауда (факел) жағуға болады. Қатты отын тозаң түрінде, сұйық отын тамшы түрінде жағылады. Құтылық жағу қуатты қазандарда қолданылады.

Суы айналмалы қазандарды табиғи айналмалы, көп ретті мәжбүрлі айналмалы (многократно–принудительная), тура ағынды қазандар деп бөледі.

 

2.1.2 Табиғи айналмалы дағыралы бу қазанының сүлбесі

Қыздырылмайтын құбырлар 4 және қыздырылатын құбырлар 6 жоғарыда дағыра 5-пен төменде таратушы құбырмен қосылған (2.1 суретті қараңыз). Олар тұйықталған сұйықағулық жүйе түзеді. Оны айналма жиектігі (контуры) дейді. Сумен толтырылған дағыра көлемін сулық көлем, ал бумен толтырылған дағыра көлемін булық дейді. Булық және сулық көлемдерді бөлетін бетті булану беті (зеркало испарения) деп атайды. Дағыраның сулық көлемі мен бу түзу құбырлары қазандық сумен толтырылған.

Қыздырылатын құбырларда 6 су қайнайды, сондықтан ондағы субу қоспасының тығыздығы rқ. Қыздырылмайтын құбырлар 4 дағыра қысымындағы тығыздығы r` сумен толтырылған. Демек, жүйенің төменгі нүктесі - таратушы біріктірмеге (раздающий коллектор) бір жағынан қыздырылмайтын құбырларды (биіктігі Н) толтырған судың қысымы Hr`g, басқа жағынан қыздырылатын құбырларды толтырған су-бу қоспасының қысымы Hrқg түседі.

Бу түзілу нәтижесінде пайда болған қысым айырмы H(r'–rқ)g жүйеде  қозғалыс туғызады және табиғи айналманың қозғаушы тегеуріні

                                   ∆р = H(ρ' – ρқ)g, Па.                                     (2.1)

Қыздырылатын құбырлар бойынша жоғары қарай су-бу қоспасы қозғалады. Соған байланысты олар көтеру құбырлары деп аталған, ал қыздырылмайтын құбырлар бойынша су төмен қарай қозғалады - бұл түсіру құбырлары. Бұндай қазандар табиғи айналмасы бар қазандар деп аталады.

Жұмыстық дене - қозғалысы  көп рет айналмалы, өйткені бір айналымда жүріп өткенде су толығымен буланбайды, тек буланады. Бу түзу құбырынан шыққанда су-бу қоспасында бу мөлшері 3 ÷ 25 % болады.

Егер бу мөлшері 20 % болса, онда су толығымен булану үшін айналма жолы арқылы 5 рет жүріп өтуі қажет. Бу түзілу құбылысы үзіксіз болғандықтан қоректік су дағыраға бу шығысына сәйкес үзіксіз келеді, жүйеде су ылғи айналады және оның мөлшері өзгермейді. Айналған судың маңыздық шығысының Gc, кг/с уақыт бірлігінде түзілген бу шығысына D, кг/с келесі қатынасы айналма еселігі

                                                                                   (2.2)

Табиғи айналмасы бар қазандарда айналма еселігі 4 ÷ 30 арасында және одан да жоғары болады.

 

2.1.3 Көп ретті мәжбүрлі айналмалы қазан

Қысымы 14 МПа асқан бу түзу құбырларында жұмыстық дененің мәжбүрлік қозғалысын ұйымдастыру қажет болады. Сондықтан айналма жүйесіне, мысалы, сорғы қосылады (2.2 суретті қараңыз). Бұл жағдайда айналманың қозғаушы тегеуріні табиғи айналмадағы тегеурінінен бірнеше есе асады. Бұл бу түзу құбырларын қазанды құрылмалау жағдайына байланысты кез келген түрде орналастыруға мүмкіндік туғызады. Ондағы айналманы тік өрлеме қозғалыспен ғана емес, жатық, тіпті су-бу қоспасының төмен түсу қозғалысымен де ұйымдастыруға болады. Бу қазандарының бұл түрінде айналма еселігі 3 ÷ 10 аралығында.

Дағыралық қазандар шектіге дейінгі қысымда (ШДҚ) р < рш жұмыс істейді. Жұмыстық орта қысымы шектіден асса олар жарамайды. Су үшін рш = 22,129 МПа, tш = 374,15 0С.

 

2.1.4 Тура ағындық қазандар

Жұмыстық будың орта қысымы шектіден жоғары (ШЖҚ, р ³ рш) болса, тура ағындық қазандар қолданылады.

Тура ағынды қазанда дағыра болмайды, жұмыстық дене (көбінде екі қатарлы жасалған) бу түзу құбырлары арқылы бір рет өтеді К = 1 (2.2).

Тура ағынды қазан - тұйықталмаған сұйықағулық жүйе. Бұл қазандардың өзгешелік ерекшелігі үнемдегіштік, бу түзу және буды аса қыздыру аймақтарының айқын белгіленбеуі.

 

1 – үнемдегіш (экономайзер); 2 – қыздырылмайтын жіберу құбырлары; 3 – төменгі су таратқыш біріктірме (коллектор); 4 – қалқандық (экрандық) құбырлар; 5 – жоғарғы қоспа жинауыш біріктірме; 6 – шығарылған өтпелі аймақ; 7 – аса қыздырғыштың қабырғалық бөлігі; 8 – аса қыздырғыштың ағындық бөлігі; 9 – ауа қыздырғыш; 10 – оттық.

2.3 Сурет - Тура ағынды қазан сүлбесі (Рамзин бойынша)

 

Тура ағынды қазанның бу түзетін қыздыру беттерінде судың буға айналуы тоқтаусыз өтеді. Тура ағынды қазандар ШДҚ-да және шектіден жоғары қысымда (ШЖҚ) р ³ рш істейді.

 

8 Дәріс

2.2 Қазандық қондырғы. Бу өндірудің тәсілдемелік сүлбесі

 

Қазан және оның жұмысын қамтамасыз ететін көмекші жабдықтар: отын дайындау құрылғылары, қазанға қорек суын беретін қорек сорғылары, жағу үшін ауа беретін үрлегіштер, жану өнімдерін мұржа арқылы әуеге шығаратын түтінсорғыш, күлұстағыш, күл-қож шығару құрылғылары ж.т.б. қазандық қондырғысын құрайды. Қазандық қондырғы жұмысы толығымен механикаландырылған және автоматтандырылған.

 Мысалы, тура ағынды бу қазанында тозаң түрінде жағылатын қатты отын станцияға темір жол арқылы ашық вагондармен әкелінеді. Вагон аударғыш көмегімен көмір түсіріледі. Таспалы тасығышпен көмір маяға не ұсақтау заводына жіберіледі. Одан ұсақтама (дробленка) қазандық шанағына келіп түседі. Ұсақталған көмір бөлшектерінің өлшемі 25 мм-ден аспайды. Ұсақтама көмірді ұнтақтайтын диірменге келеді, онда ұнтақталады және кептіріледі. Әрі қарай көмір тозаңы біріншілік ауа көмегімен оттық (горелка) арқылы ошақ құтысына, ал екінші ауа оттық арқылы ошаққа тікелей беріледі.

Жану өнімдері жылуын ошақ қалқандарына бергеннен соң ыстықтығы 900 ÷ 1000 0С-де (отын түріне байланысты) ошақтан шығып жатық газжолына өтеді. 

Буды аса қыздырғышта бу белгілі қысымға және ыстықтыққа ие болады да шығырға жіберіледі (2.3 суретті қараңыз).

Бу қыздырғыштан кейін де жану өнімдерінің ыстықтығы әдеуір жоғары (800 ÷ 900 0С). Ары қарай жану өнімдері аралық бу қыздырғышқа түседі. Оған шығырда ішінара жұмыс істеген бу екінші рет (аралық) қыздырылуға жіберіледі. Аралық бу қыздырғыштан кейін де жану өнімдерінің ыстықтығы әлі жоғары (500 ÷ 600 0С) болғандықтан оның жылуын ағындық үнемдегіште пайдаланады. Онда қанығу ыстықтығынан (бірнеше 0С) кіші ыстықтыққа дейін қыздырылған қорек суы төменгі сәулелік бөлікке (ТСБ-НРЧ) келеді. Үнемдегіштен соң жану өнімдерінің ыстықтығы 300 ÷ 450 0С және одан әрі жылуды пайдалану ауа қыздырғышта іске асырылады. Ауа қыздырғышта суық ауа 250-420 0С-қа дейін ысиды [2]. Ыстық ауаның ыстықтығы отын түріне және оны жағу тәсіліне байланысты.

Ауа қыздырғыштан соң жану өнімдерінің ыстықтығы едәуір төмен 110 ÷ 160 0С болады. Олардың жылуын одан әрі пайдалану тиімсіз болады да, шығар газдар сорғышпен мұржа арқылы әуеге тасталады.

Қатты отынды тозаң түрінде жаққанда ыстық ауаны екі ағынға бөледі. Бірінші ауа ұнтақталған отынды кептіреді және оттықтар арқылы ошақ құтысына тасиды. Отын-ауа қоспасының ыстықтығы 70 ÷ 130 0С. Екінші ауа ошаққа оттықтар арқылы тікелей (диірмен жүйесіне соқпай өтіп) ауа қыздырғыштан кейінгі ыстықтықпен келеді.

Отынды жағу нәтижесінде күл пайда болады да, оның негізгі бөлігі жану өнімдерімен бірге шығыды. Күлді түтін сорғыштың алдында қойылған күлұстағышта ұстайды. Ұсталған күл сыртқа шығарылады. Күлдің бір бөлігі ошақтың төменгі жағына түседі де күл-қож түрінде шығарылады.

Дағыралы бу қазаны бар бу өндірудің тәсілдемелік сүлбесі тек бу қазанының құрылмасы мен оның жұмысы арқылы өзгешеленеді (2.1, 2.2 суреттерді қараңыз). Бұл қазанда ошақ қалқандарында түзілген бу-су қоспасы дағыраға түседі. Дағырада судан бөлінген бу буқыздырғышқа келіп ыстықтығы жоғарлаған соң шығырға барады.

Қазандық қондырғы құрамына отын жолы, су-бу жолы, ауа жолы, газ жолы кіреді.

Отын жолында  - отын ұсақталады және диірменде  ұнтақталады, ошақ құтысына тасымалданып, оған жану үшін беріледі. Отын жолына ұсақтау жабдықтары, тасығыштар, ұсақ отын шанағы, көмір ұнтақтайтын диірмен  және ошақ құтысымен қосатын тозаң құбырлары кіреді. Ұсақ отын шанағына дейін отын тасығыштармен әкелінеді, диірменнен кейін отын ошаққа дейін (үлесі 20 ÷ 30 пайыздай) бірінші ауамен тасымалданады.

Су-бу жолымен - қорек суы, су-бу қоспасы және аса қызған бу қозғалады. Оған үнемдегіш, ошақ қалқандары және бу қыздырғыштар кіреді. Олар тізбектеліп қосылған.

 Ауа жолы - атмосфералық (суық) ауаны қабылдау, оны ысыту, тасымалдау және  ошақ құтысына беру жабдықтарынан тұрады. Оған суық ауа қорабы, ауақыздырғыш (ауа жағы), ыстық ауа қорабы және оттық құрылғылары кіреді.

Газ жолымен - жану өнімдері әуеге шыққанша қозғалады, ол ошақ құтысында басталады, бу қыздырғыштар, үнемдегіш,  ауа қыздырғыш (газ жағы) арқылы өтіп  мұржамен бітеді.

Ауа жолы мен газ жолы  тізбектеліп қосылады да  газ-ауа жолы болады. Бір-біріне ошақ құтысының көлемінде өтеді.

 

2.3    Бу қазандарының негізгі сипаттамалары

 

Бу өндірулік D, т/сағ (немесе кг/с) деп уақыт бірлігінде бу қазанының өндіретін бу мөлшерін айтады. Қазанды есептеу номиналдық (көрсетілген) өндірулікте Dк-н жүргізіледі. Көрсетілген (номиналдық) өндірулік дегеніміз есептік отынмен істегенде бу мен қорек су көрсеткіштерінің көрсетілген мәндерінде ұзақ уақыт орын алатын қазанның ең үлкен жүктемесі. ТМД елдерінде 1000, 1650 және 2650 т/сағ қайраттық көрсеткіштері ШЖҚ (25,5 МПа, АҚ 545 0С, ААҚ 545 0С) ПЖЕ-і 92 ÷ 94 % қондырғыларда бу өндіріледі.

Мұндай қазандар қуаттары сәйкесті 300, 500 және 800 МВт шығырларды бумен қамтамасыз етеді. Бу қазаны мен шығыр қайраттық құрама (энегоблок) түзеді. Ресейде 1200 МВтты қайраттық құрамалы, бу өндірулігі 3950 т/сағ Кострома газ ГРЭС-і істейді. Қысымы 14 МПа және жоғары булық қазандардың, әдетте, буды аралық аса қыздыруы болады.

Өндірулігі 700 т/сағ, қысымы 31,5 МПа жаңа буды аса қыздыру ыстықтығы 655 0С-қа дейін және ААҚ-сы 570 0С-ге дейінгі қазан зерттелуде.

МЕМҮЛ (ГОСТ) бойынша булық қазандар түрлерінің мынандай белгілері алынған: П - тура ағынды қазан; Е - айналмасы табиғи; Пр - айналмасы мәжбүрлі (принудительная циркуляция); Пп - тура ағынды екінші рет аса қыздыруы бар; Еп - айналмасы табиғи және ААҚ бар; бірінші сан – бу өндірулік, т/сағ; екінші сан – бу қысымы, кгс/см2 (1 кгс/см2 = 1 ат  »  0,1 МПа).

Мысалы: Пп-950-255 болса, - тура ағынды қазан буды ААҚ бар, бу өндірулігі 950 т/сағ, аса қызған будың қысымы 25,5 МПа, қатты отын үшін, ошақтан қож қатты күйде шығарылады. Отынның басқа түрлері жағылса, қосымша белгілер кіргізіледі: Г – газ отыны; М – мазут, ГМ – газ-мазут; Ж – сұйық қож шығару (жидкое шлакоудаление). Е-420-140 ГМ – қазанның табиғи айналмасы бар, газ және мазут жағады, қысымы 140 атм, 420 т/сағ бу өндіреді.

Е-420-140Ж – қатты отын жағу үшін, қожшығаруы сұйық күйде, ал қалған көрсеткіштері жоғарғыдай. Заводтық белгілері де болады. Онда басында шығарушы завод жазылады: Т - Тагонрог қазан заводы, П - Подольск машина жасау заводы (не ЗИО), БКЗ – Барнаул қазан заводы.

Бу қазандарын дамыту үрдістері (тенденция): бірлік қуатты өсіру, будың бастапқы қысымы мен ыстықтығын арттыру, аралық аса қызған буды қолдану, басқару мен құрастыру жұмыстарын жеңілдету және жеделдету үшін заводта жабдықтарды ірі құрамалар түрінде істеу және жеткізу.

Қазанның өлшемдері үлкен болады. Мысалы, Пп-2650-25-545 (П-67) БГРЭС-1, 2 қазанының ені 24 м, тереңдігі 33 м, биіктігі 106 м. Екібастұз станцияларында орнатылған 500 МВттық қайраттық құрамадағы Пп-1650-25-545 (П-57-3М) қазанының ені 36 м, тереңдігі 24 м, биіктігі 60 м. Ақсу МАЭС-ндегі 300 Мвттық қайраттық құрамадағы Пп-950-25-545 (П-39-2) қазанының ені 42 м, тереңдігі 12 м, биіктігі 44 м. Алматы ЖЭО-2-дегі Е-420-13.8-560 (БКЗ-420-140) қазанының ені 11 м, тереңдігі 17 м, биіктігі 38 м.

 

2.4 Бу қазанының жылулық теңестiгi мен ПЖЕ-і

 

Қазанның ошақ құрылғысында жану барысында отынның химиялық қайраты қызған жану өнiмдерiнiң жылулық қайратына түрленедi.

Отынмен бiрге ошаққа кiрген жылулардың барлық түрлерiнiң жиынтығын бар жылу (располагаемая теплота) дейдi. Сәйкестi 1 кг қатты не сұйық отынға қатысты бар жылу Qбж келесіге тең болады                                                            Qбж = Qтж + Qауа  + Qот + Qбүр – Qк.                             (2.3)

Мұндағы Qжт – отынның жұмыстық маңызының төмен жану жылуы (кДж/кг - қатты және сұйық отын үшiн, кДж/м3 - газ отын үшiн);

Qауа  – қазанға қатыссыз қыздырылған ауа (сыртқы) жылуы;

Qот. – жанатын отынның (сыртқы) жылуы;

Qбүр – бумеханикалық бүркiгiшпен мазутты тамшыландыру үшiн қолданған бу жылуы;

Qк. – тақта тас жаққанда карбонаттарды ыдырату үшiн қажет жылу.    Соңғы екi мүше газ отын үшiн болмайды.

Қазанның қалыптасқан жұмыс тәртiбiнде жанатын отынның 1 кг не 1 м3 -не қатысты жылулық теңестiгi былай жазылады                                      

                         Qжб = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6.                                 (2.4)

Мұндағы Q1 – пайдаланған жылу;

Q2 – қазаннан шыққан газбен кеткен жылу шығыны;

Q3 – химиялық кемжанудан (толық жанбаудан) болған жылу шығыны;

Q4 – механикалық кемжанудан болған жылу шығыны;

Q5 –қазанның сыртқы жағынан қоршаған ортаға кеткен жылу шығыны;

Q6 – қожбен кеткен жылу шығыны.

Бұл теңдеудi пайыз арқылы өрнектесек

                           100 = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6,                          (2.5)

мұнда   q1 = Q1100/Qбж; q2 = Q2100/Qбж ж.т.б.

Пайдаланған жылуды Q1 қазан ошағының құтысында және оның ағындық арнасында қыздыру беттерi қабылдайды, жұмыстық денеге (су-буға) берiледi. Сондықтан тура теңестік әдісі бойынша қазанның пайдалы жылу еселеуiшi тең

                                     ηқ==q1.                                            (2.6)

Іс жүзінде қазанның пайдалы әрекет еселеуішін тура теңестіктен оңайлау және дәлірек кері теңестік әдісі бойынша (2.6)-дан анықтайды

                                    ηқ==q1.                                         (2.7)

Қазіргі қазандар үшін q2 = 4 ÷ 7 q3 = 0 ÷ 0,5 (қазанның жұмыс тәртібі жөнге салынса химиялық кемжану нөлге тең болады), q4 = 0,5 ÷ 5, q5 = 0,2 ÷ 1, q6 = 0 ÷ 3 , Sqшығ = 6 ÷ 12% аралығында болады.

(2.6) мен (2.7) бойынша анықталған ПЖЕ жалпы (брутто) деп аталады. Ол бу қазанның өзінің жұмыс істеуін сипаттайды. Бірақ қазанның қалыпты жұмыс істеуін көп көмекші машиналар мен тетіктер қамты, станция өндіретін электр қайратының бөлігін тұтынады. Оны қазандық қондырғының өзіндік мұқтаждық шығыны дейді. Оған үрлегіштерге, түтін сорғыштарға, қоректік сорғыларға, тозаң дайындау жүйесіне, автоматтық және қашықтан басқарудың электр қозғалтқыштарына жұмсалған қайраттар жатады. Қазіргі қазандық қондырғыларда өзіндік мұқтаждық шығын Dhө.м.= 4 ÷ 5 %-ға тең.

Егер қазанның жалпы (брутто) ПЖЕ-сінен өзіндік мұқтаждық шығынды алсақ, қазанның таза (нетто) жұмысын сипаттайды ПЖЕ-і шығады                                                                                  ηқтаза = ηқDhө.м.                                       (2.8)

Пайдаланған жылу мөлшері қазанның жеке қыздыру беттерінің жылу қабылдауынан тұрады

                              Q1 = Qс.ү. + Qбул.б. + Qб.а.қ..                                          (2.9)

Мұндағы Qс.ү. – сулық үнемдегіште судың қабылдаған жылуы, МДж/кг;

Qбул.б. – буландыру беттерінің жылу қабылдауы;

Qб.а.қ. – буды асақыздырғыштың жылу қабылдауы.

(2.9)-да ауа қыздырғыш қабылдаған жылу тікелей ескерілмейді, өйткені ол жылу қайтадан қазан ошағына келеді де жану жылдамдығын арттырады.

Пайдаланған жылу мөлшерін былай да өрнектеуге болады

    Q1 = [Dб.а.қ.(h б.а.қ – hқ.с.) + Dек.а.қ.(h''ек. – h'ек.) + Dү.(h' – hқ.с.)]/B.     (2.10)

Мұндағы Dб.а.қ, Dек.а.қ.. - бірінші және екінші аса қызған бу шығысы, кг/с;

Dү. - дағыралы қазанда берілген тұз мөлшерін ұстап тұру үшін үрлеу суының шығысы (егер Dү. < 0,02D болса, ол есепке алынбайды);

h б.а.қ - бірінші аса қыздырылған бу қажыры (энтальпиясы), кДж/кг;

hқ.с.- қазанның сулық үнемдегішіне келген су қажыры;

h' - дағыра қысымында қанығу су қажыры;

h''ек., h'ек. - екінші (аралық) аса қыздырғыштың шығуы мен кіруіндегі бу қажыры;

В - жағылған отын шығысы, кг/с (м3/с).

(2.6) мен (2.10)-нан қазан ошағына берілген отын шығысы шығады               

       B=[Dб.а.қ.(hб.а.қ –hқ.с.)+Dек.а.қ.(h''ек.–h'ек.)+Dү.(h'–hқ.с.)]/Qжбηқ.        (2.10)

Қазанда қатты отын толық жанбайды. Отынның есептік шығысы                                                      Bес=B(1 – 0,01q4).                                      (2.11)

 

9 Дәріс

3 Бу-газ шығырлары              

3.1 Бу шығырларының жұмыс істеу қағидасы

 

Бу шығыры (турбина, лат. turbo – құйын, айналдыру) - жылулық қозғалтқыш. Онда будың мүмкіндік (потенциалдық) жылулық қайраты алдымен қозғалыстық (кинетикалық) қайратқа, ал содан кейін ол білікті айналдырудың механикалық қайратына түрленеді. Шығыр білігіне электрөндіргіш қосылады. Көрсетілген түрлендіру шығыр сатыларында жүзеге асырылады (3.1 суретті қараңыз).

Шығыр сатысы екі негізгі түзгіден - қозғалмайтын саптамалық арнадан (бағыттайтын тордан) және шығыр білігімен бірге айналатын жұмыстық қалақшалардан (жұмыстық тордан) тұрады.

3.1а суретте оңайлату үшін тек бір саптама (сопло) көрсетілген.

Бағыттайтын торда бу ұлғайғанда оның жылдамдығы өседі. Будың мүмкіндік қайраты қозғалыстық қайратқа түрленеді, ал ағын жұмыстық доңғалақ қалақшаларына келеді және олармен әрекеттесіп жұмыстық доңғалақты айналдырады.

Шығырдың айналатын бөлігін айналғы (ротор) деп атайды, оған білік, табақтар, жұмыстық қалақшалар және құрастыру мен айналғы жұмысын қамтамасыз ететін көмекші бөлшектер кіреді. Шығырдың айналмайтын бөлігін тұрғы (статор) деп атайды.

Егер бір саптамалық және бір жұмыстық тор болса, онда шығыр бір сатылы деп аталады. Егер бұндай торлар бірнеше болса, онда шығыр көп сатылы деп аталады (3.1, б суретті қараңыз).

Егер будың мүмкіндік қайраты (энергиясы) қозғалыс қайратына толығымен саптамалық торда түрленсе, онда ол сатыны белсенді (активтік) саты дейді (3.2, а суретті қараңыз).

Егер будың мүмкіндік қайраты қозғалыстық қайратына айналуы саптамалық торда да және жұмыстық торда да болса, онда ол сатыны теппелік (реактивтік) саты дейді (3.1, б суретті қараңыз).

Егер бу ағыны шығыр сатысында саптамалық сатыдан жұмыстық сатыға шығыр білігіне қатар-лас (параллельно) бағытта қозғалса, шығыр аксиалдік деп аталады.

Егер бу ағыны сатыда шығыр білігіне тік бағытта қозғалса, шығыр радиальдік деп аталады.

Бу шығыр білігінің айналу жиілігі 50 с.

 

3.2 Бу шығырларын жіктеу

 

Құрылмасына, жылулық құбылыстың сипатына, жаңа және жұмыс істеген бу көрсеткіштеріне және т.б. байланысты шығырлар жіктеледі.

1)     Сатылар бойынша:

а) бір сатылы шығырлар - бұл шығырлардың қуаты аз, әдетте, олар кіші сорғылар мен үрлегіштер жетегі ретінде қолданылады;

б) көп сатылы шығырлар - энергетика мен өнеркәсіптің басқа салаларында кеңінен қолданыс тапқан шығырлардың негізгі түрі;

2) Бу ағынының бағыты бойынша:

а) аксиальдік (өстік) шығырлар. Энергетикада қолданылатын шығырлардың көбі өстіктер;

б) радиальдік (өрелік) шығырлар;

3)     Құрылмалық ерекшеліктері бойынша:

а) бір цилиндрлі шығырлар, әдетте, қуаттары аз;

б) көп цилиндрлі (2 және көп) шығырлар - олар бір білікті және көп білікті болып бөлінеді - бір біліктіде жеке цилиндрлердің біліктері біртұтас болады және бір өндіргіштің білігін айналдырады, көп біліктіде әр біліктің өз өндіргіші болады;

4)    Будың әрекет етуі бойынша:

а) белсенді шығырлар. Стансалық энергетикалық шығырлардың көбі белсенді не-месе, дәлі-рек, теппе-лік дәрежесі төмен бола-ды;

  б) теппелік (реактивтік) шығырлар -негізінде бұл шығыр-лар кеменің энергетика-лық қон-дырғылар-ында қолда-нылады; радиальдік шығырлар – теппелік;        5) жылулық құбылыс сипаты бойынша:

а) жаңғыртулық алымдары бар шықтық (конденсациялық) шығырлар. Олар тек электр өндіруде қолданылады; барлық бу шығырдан кейін шықтағышқа түседі, онда бу шыққа айналғанда бөлінген жылу толығымен салқындату суымен кетеді; бұл шығынды ішінара азайту үшін шығырдың аралық сатыларынан қоректік суды қыздыру үшін (жаңғырту) будың бөлігі алынады; бұл алымдар реттелмейді, олардың саны 1 ден 8 ÷9-ға дейін болады;

б) жылуландыру шығырлары - олар реттелетін алымдары бар және қарсы қысымды деп бөлінеді - бұл шығырлар электр мен жылу өндіруге арналған.

Қарсы қысымды шығырларда жұмыс істеген бу тәсілдемелік мақсатта пайдаланылады. Шығырдан шығудағы бу қысымы (0,4 ÷ 4,0 МПа) тұтынушы талабына байланысты. Электрлік жүктемесі жылу өндіруге байланысты. Оларда шықтағыш жоқ.

Реттелетін алулары бар шығырларда ағулық бөліктен бір немесе бірнеше алулар болады. 0,07 ÷ 0,24 МПа қысымдағы алулар жылуландыру алулары деп аталады. Олардың көмегімен жылыту және ыстық сумен қамдау мақсатында желілік суды қыздырады.

Жоғарырақ қысымды алуларды өнеркәсіптік алулар дейді. Өнеркәсіптік алулы бар шығырлар шықтағышпен және қарсы қысыммен жұмыс істейтін етіп жасалынады.

Егер жылу тұтыну болмаса реттелетін алымдары бар шығырлар (реттелетін алулар жабылып) таза шықтық шығыр ретінде жұмыс істейді.

Шығырларды белгілеу әріп пен сандардан тұрады. Әріп шығыр түрін сипаттайды:

К–шықтық (конденсациялық) шығыр, реттелетін алымдары жоқ;

Т–жылуландырулық будың жылытулық алулары (0,07 ÷ 0,24 МПа) бар;

П–жылуландырулық өндірістік алулары (0,4 ÷ 4,0 МПа) бар;

ПТ–жылуландырулық өндірістік және жылытулық алымдары бар;

Р–қарсы қысымды шығыр, реттелетін алымдары жоқ;

ПР–жылуландырулық өндірістік алымы бар, қарсы қысымды шығыр;

ТР–жылуландырулық қарсы қысымды және жылыту алымы бар.

Әріптен кейінгі бірінші сан шығырдың көрсетілген (номинал) қуатын МВт-пен көрсетеді. Егер көрсетілгенмен қатар максимал қуатын көрсеткісі келсе, онда оның мәнін бөлшектің бөлімінде келтіреді.

Келесі сан шығыр алдындағы будың көрсетілген қысымын кгс/см2–пен білдіреді.

Кейде соңғы сан шығырдың зауыттық модификация нөмірін көрсетеді.

Мысалдар: К-300-240 – шықтық шығыр, көрсетілген қуаты 300 МВт, будың көрсетілген бастапқы қысымы 240 кгс/см2  (23.5 МПа); Т-100/120-130-3 - жылуландырулық реттелетін алымы бар шықтық шығыр, көрсетілген қуаты 100 МВт, максимал – 120 МВт, будың көрсетілген бастапқы қысымы 130 кгс/см2 (12.7 МПа), үшінші зауыттық түрлендіру (модификация).

 

10 Дәріс

3.3 Шығырдағы қайрат шығындары және ПЖЕ

 

Шығыр сатысындағы қайрат шығындары (3.3 суретті қараңыз):

– саптамаларындағы үйкеліс пен құйындық ∆hc шығындар;

–жұмыстық қалақтардағы ∆hж шығындар;

– шығу жылдамдығымен кеткен қозғалыстық ∆hw шығын.

Бұл шығындарды салыстырмалы қалақтық ПЖЕ есепке алады.

Бұларға қосымша шығындар:

– буда шығыр табақшасы айналғанда үйкелістен болған шығын;

– сатыға буды бөлшекті әкелу мен жұмыстық тордың калған бөлігі желдеткіш сияқты жұмыс істеуінен болған шығын;

– тығыздаудағы саңлаулар арқылы будың саптамалар мен қалақшаларды айналып өтіп кетуінен болған шығын.

Осы алты шығын қосылып шығыр сатысының ішкі (құбылыстық) салыстырмалы ПЖЕ–ін анықтайды.

Жалпы шығыр ішіндегі жылулық қайрат шығындары шығырдың (әдеттегідей) салыстырмалы ішкі ПЖЕ–мен бағаланады - ол пайдаланған жылу құламасының Нi шығырдағы бар жылу құламасына Н0 қатынасы

                              ηci = Нi / Н0 = (h0- hc) / (h0 – hж.с).                      (3.1)

Мұндағы h0 – будың бастапқы көрсеткіштеріндегі бу қажыры, кДж/кг; hж.с – будың жылуалмаспай (адиабаттық) ұлғайғандағы қажыры, кДж/кг; hc – соңғы көрсеткіштердегі бу қажыры, кДж/кг.

Бу шығырларының салыстырмалы ішкі ПЖЕ–нің мәні 0,7 ÷ 0,88.

Айналма тіректердегі және көмекші тетіктер жетектердегі механикалық  қайрат шығындары механикалық ПЖЕ–мен (әдетте 0,97 ÷ 0,99) бағаланады

                    ηм = Nә/ Ni.                       (3.2)

Мұндағы Nә – шығырдың әсерлік қуаты;

Ni – шығырдың ішкі қуаты.

Шығыр ішіндегі құбылыстық пен механика-лық шығындар шығырдың салыстырмалы әсерлік ПЖЕ–мен (қуатына сәйкесті 0,68÷0,87) бағаланады

                   ηс.ә = ηi ∙ ηм .                                (3.3)

Бу шығысы D, кг/с шығырдың теориялық қуаты

                    N0 = D ∙ Н0.                                 (3.4)

Шығырдың ішкі мен әсерлік қуаттары

                    Ni =  N0∙ ηс.i,                      (3.5)

                 Nә =  N0∙ ηс.i ∙ ηм.                  (3.6)

Бу шығырының үнемділігі будың әсерлік меншікті шығысымен де бағаланады

     dә = Д/ Nә = 3600/ ηс.ә Но , кг/(кВт∙сағ.).             (3.7)

Кіші мен үлкен қуаты шығырлар үшін dә ≈ 5 ÷ 2,8 кг/кВт∙сағ–тай.

Бу шығырлы қондырғының толық (абсолют) ПЖЕ–ін алу үшін Ренкин айналымының ыстықтық (көрсеткіштік, параметрлік) ηt ПЖЕ–ін де ескереміз 

ηэжалпы = ηt∙ηс.i∙ηм∙ηэө∙ηқ∙ηүйк.                                (3.8)

Мұндағы ηэө – электр өндіргіштің, ηқ – қазанның, ηүйк – құбырлар ПЖЕ-і.

ηэқон-ғы(таза-нетто) алу үшін ηө.м – өзіндік мұқтаждықты есепке алу керек.

Ішкі салыстырмалы ПЖЕ-ні төмендетпей бір сатылы шығырда ең көп болғанда 300 кДж/кг-дай ғана қажыр құламасын пайдалануға болады. Одан үлкен қажыр құламасын пайдалану үшін көпсатылы шығырларды қолданады. Көпсатылы шығырдағы жұмыстық дененің ұлғаю құбылысы 3.4 суретте көрсетілген. ОА кесінді бірінші (реттейтін) сатыдағы ұлғаю құбылысын бейнелейді. Ішкі шығындардан ол изоэнтропадан ОА’ ауытқиды. Бұл сатыдағы ұлғаю құбылысының соңғы нүктесі А келесі  (реттелмейтін) сатылар үшін бастапқы нүкте болады. Ұлғаю құбылысы шығырдың соңғы сатысынан кейінгі қысымды сипаттайтын изобарада рш = рк жататын С нүктесінде бітеді.

Кез келген сатыдағы қайрат шығыны келесі саты алдындағы қажырдың өсуіне алып келеді (hA > h'A)  және оның бар қайратын өсіреді.  h0' > h0, ал барлық сатылардың бар жылуқұламалар қосындысы  шығырдың бар жылуқұламасынан Н0 үлкен болады. Сатылар тобының қайраты Q шамасына өседі, оны қайтарылған жылу дейді:

                            Q =  h0' h0 = h0'- Н0.                                      (3.9)

Қайтарылған жылу шығырдың ПЖЕ–сін өсіреді

                                     ηт0i =  (1 + α)η0.i.                                                (3.10)

Мұндағы α = Q/Н0 – жылуды қайтару еселеуіші.

Жеке саты ПЖЕ–мен салыстырғанда қайтарылған жылу шығырдың ПЖЕ–ін (1 + α) есе өсіреді.

 

3.4 Газ шығырлары

 

Газ шығырлары бу шығырлары тәріздес, сондықтан негізгі жұмыс істеу қағидасы, қайрат түрлендіру құбылыстары, үнемділікке ықпал ететін көп жәйттер бу шығырларындағыдай болады.

Электр қайратын өндіруге қолданылатын газ шығырларда жұмыстық  дене ретінде отынның жану өнімдері пайдаланылады.

 

3.5 ЖЭС–тің көмекші жабдықтары туралы жалпы мәліметтер

 

ЖЭС–тің негізгі қондырғыларының (бу қазаны мен бу шығыры) тиімді және сенімді жұмысын қамтамасыз ететін көмекші жабдықтар.

ЭС–ның жылулық бөлігін екі жолға (тракт) бөлуге болады: субулық және ауагаздық. Субулық жолға бу қазаны және шығыр мен шықтағыштан басқа жаңғыртулық қыздырғыштар (төмен және жоғары қысымды), газсыздағыштар, буландырғыштар және басқа да жылуалмастырғыштар, су және бу құбырлары, сорғылар жатады. ЖЭО – да аталған жабдықтардан басқа желілік қыздырғыштар және шыңдық су қыздырғыш қазандар орнатылады.

Ауагаздық жолға бу қазанының ауагаз жолы, үрлеу-тарту мәшинелері  (үрлегіштер, түтінсорғыштар), ауа және түтін газдарының құбырлары, түтін газдарын тазалау құрылғылары (күлұстағыштар: құйынғылар (циклондар), электрсүзгілер) және мұржалар жатады.

Егер ЖЭС қатты отынмен істесе көмір түсіру, тасымалдау, тозаң дайындау құрылғылары (вагонаударғыш, таспалы тасығыштар, ұсақтағыштар, диірмендер) орнатылады.

Станцияда қондырғылардың автоматты жұмыс істеуін қамтамасыз ететін құралдар  (реттегіштер, аспаптар) болады. Олар  электрлі істейді.

Жоғарыда аталған көмекші жабдықтар жұмыс істегенде электр қайраты жұмсалады. Оны өзіндік мұқтаждық шығыны дейді және ол станса өндірген электр қайратының 4 ÷ 5 пайызына тең.

ЭС-та сорғылардың көп түрі қолданылады: шықтық, желілік, қоректік, айналмалық ж.т.б. Қоректік сорғылар жоғары қысым түзеді. Қазанға кірудегі қысым шығыр алдындағыдан 1,5 есе үлкен болады. Олардың жетегінің қуаты 9 ÷ 30 МВтқа жетеді. Бұндай қуаты бар электр қозғалтқыштар жоқ. Жетек  ретінде бу шығырларын қолданады. Олардың айналу жиілігі оңай реттеледі.         

 

11 Дәріс

4 ЖЭС-тің су тәсілдемесі  

4.1 Техникалық сумен қамдау жүйелері

 

Техникалық сумен қамдау жүйелері дегеніміз табиғи суды су көзінен алуды, оны тазалауды, тұтынушыларға беруді қамтамасыз ететін құрылыстар, жабдықтар, құбырлар және жұмыс істеген суды қабылдау мен оны қайтадан пайдалану үшін дайындауға қажет құрылыстар, жабдықтар кешені. Техника-лық сумен қамдау (ТСҚ) үшін жер бетіндегі көздер пайдаланылады. Егер жер-асты су қоры шаруашылық – ішімдік және техникалық мұқтаждыққа жеткілік-ті болса және тәсілдемелік құбылыстарды ыстықтығы 150 С-ге дейін сумен қамту қажет болғанда ғана жерасты суын пайдалануға рұқсат етіледі.

Кәсіпорындарда судың 70-тен 85 пайызға дейіні әртүрлі өнімдерді жылуалмастырғыштарда салқындату үшін немесе қондырғылардың түзгілерін аса қызудан сақтау үшін пайдаланылады. Бұл су пайдалану барысында қызады, бірақ салқындатылатын өнімнен ластанбайды.

Техникалық судың 5 ÷ 12 пайызы өнімді немесе шикізатты қоспалардан тазарту үшін не тасымалдау ортасы ретінде пайдаланады. Бұл су ластанады не, егер ол түйісетін жадығаттар ыстықтығы жоғары болса, қызады.

Техникалық судың 10-нан 20 пайызы буланып (сұйық қождарды түйір-шіктегенде ж.т.б.) не жасалған өнім құрамына кіреді  (бу, қант, нан ж.т.б.).

Табиғи суды техникалық сумен қамдау жүйелерінде пайдалануды ұйым-дастыру қағидасы бойынша тура ағынды, айналымдық деп ажыратылады.

Егер пайдаланған су ластанбай тек қызса, тура ағынды сүлбені қолдануға болады. Онда техникалық су табиғи көзден  (өзен, көл, теңіз) алынады және пайдаланғаннан кейін тиісті тазаланып, сол көзге тасталады.

Қазіргі кезде тиімді істейтін тазалау қондырғылары болса да, өнеркәсіптік кәсіпорында суды ластау көзі болса, тура ағынды сүлбені қолданбайды. Әдетте, айналымды сүлбе қолданылады. Онда ластанған суды тазалап және салқындатып қайтадан пайдаланады.

Цех аумағында тізбекті  (каскадты) сүлбені қолдануға болады. Онда каскад басында жеткілікті таза суды қажет ететін өндіріс тұрады, ал содан кейін – ластану дәрежесі бойынша тәсілдемелер орналасады.

Сумен қамдаудың айналымдық жүйелерінде судың үлкен бөлігі қайта (көп рет) пайдаланылады. Қайта пайдаланудан бұрын су ыстықтығы тәсілдеме талаптарына сәйкес төмендетілу керек. Техникалық судың ыстықтығын төмендету арнайы салқындату құрылғыларында  жүргізіледі.

Жылуды әкету тәсілі бойынша салқындатқыштар буландырғыштар және беттіктер (радиаторлықтар) деп бөлінеді. Буландырғыш салқындатқышта жылу әкету ауамен тікелей жанасып булану нәтижесінде жүзеге асады, беттікте-сыртын ауа ағыстайтын  түтіктерде қозғалады.

Салқындатқыш түрін таңдау үшін техника-экономикалық есептеу жүргізеді.

Буландырғыш салқындатқыштар ретінде салқындатқыш тоғандар (сақындатқыш су қоймасы), шашырату хауызы (бассейн) және мұнаралық немесе үрлегіштік градирнялар қолданылады. Градирняда қызған су тамшы, ағынша немесе қабыршықтар түрінде төмен қарай ағады, ал оған қарсы тарту мұнараның төменгі жағындағы тесіктер арқылы кіретін ауа қозғалады. Ағындық жылуалмасу және ішінара булану нәтижесінде су салқындайды. Қызған және су буымен қаныққан ауа жоғары қарай тарту мұнарасынан шыға-ды. Көбінесе табиғи тартуы бар қарсы ағынды градирнялар қолданылады.

Олардың биіктігі түріне байланысты 150 м-ге дейін, табанындағы қосөресі (диаметрі) 100 м, ал шығу қосөресі 45-60 м-ге жетуі мүмкін.

Буландырғыш салқындатқышта суды салқындатқанда су шығыны болады. Су ыстықтығын 6 0С-ге төмендеткенде 1 %-ға дейін су шығындалады.

Радиаторлық салқындатқыштарды қолдану айналымдық сумен қамдау жүйесіндегі су шығынын минимумына дейін азайтуға мүмкіндік береді. “Құрғақ” градирняның көлемі “ылғалдымен” салыстырғанда үлкен болады. Оның себебі “құрғақтағыда” жылуалмасу қарқыны төмен болады.

 

4.2 ЖЭС-те су тұтыну

 

- ЖЭС-те жұмыстық дене су және су буы (бу, шық, қоректік су);

– қосымша су (ЭС айналымында жұмыстық дене шығынын толтыруға);

– жылу желісінің желілілік және толтыру суы;

– техникалық сулары болады.

Техникалық су шығыр шықтағышында жұмыс істеген будан жылуды әкету үшін, күлқожшығару жүйесінде, шығыр мен электрөндіргіште май және газды, көмекші тетіктердің (диірмендер, түтінсорғыштар, үрлегіштер, қоректік сорғылар ж.т.б.) айналма тіректерін салқындату үшін пайдаланылады. ЭС-ға келетін техникалық судың аз бөлігі негізгі айналымның және жылулық желінің қосымша суларын дайындауға пайдаланады.

Техникалық (табиғи) суды пайдаланғанда ЭС-та күлқождық қоймалжың (қатты отын жағатын ЖЭС-те), мазутталған және майланған (мазут жағатын ЖЭС-те), химцехтің қалдығы (тұзды) және қызған (су көзімен салыстырғанда) шығыр шықтағышынан шыққан су (жылулық ластану) түрлерінде болады.

Қазіргі кезде тек шығыр шықтағышынан өткен суды ғана алдын ала өңдемей ЭС маңындағы суаттарға тастауға рұқсат етеді. Бұл тура ағынды сүлбе. Өзендегі су шығысы және ыстықтығы жыл бойынша өзгереді. Тура ағынды сүлбені қолданғанда ЭС-ның техникалық су тұтынуы ең аз су кезеңіндегі өзен дебитінің (су шығысы) 0,25-тен аспау керек. Тіршілік иелеріне зиян келтірмеу керек. Кіші өзендерде бұл шарт орындалмаса, оны бөгеп су қоймасын жасайды. Бөгетті өзеннің ең жіңішке жерінде салады. Сонда ол айналымдық жүйеге көшеді.

Су тапшы жерлерде градиряларды қолданады.

 

4.3 Табиғи суды жіктеу

 

Жердегі негізгі су қоры мұхиттарда (98 %). Мұхит суында 35 г/кг-ға дейін ерітілген тұздар (ең бастысы натрий және хлор иондары) бар. Тұз мөлшері < 1 г/кг (тұщы сулар) үлесіне тек 1.7 % келеді, өзендерде 0.001% тұщы су бар. Тұщы судың негізгі үлесі мұздақтарға (ледник) тиесілі.

Су жер бетінің 70 %-ын алады. Табиғи суды шартты түрлері:

– әуелік (атмосфералық) (жаңбыр, тұман, қар);

– жер бетіндегі (өзен, тоған, батпақ (болото));

– жер астындағы (артезиан ұңғысы, шахталық құдық);

– теңіз суы (теңіздер, мұхиттар).

Табиғи суда ерітілген тұздар (NaCl, Na2SO4, MgSO4, CaCO3, силикаттар және т.б.), газдар (О2, N2, CO2, SO2 және т.б.) және қатты қоспалар болады.

Табиғи суларды жіктеудің ең қарапайымы- тұз мөлшері бойынша:

– тұщы су – тұз мөлшері 1г/кг;

– тұздылау – тұз мөлшері  1-10 г/кг;

тұзды тұз мөлшері > 10 г/кг.

Газдар мен қалқыған бөлшектерден тазартылған су катиондар мен аниондардан тұратын сұйытылған электролит ерітіндісі.

Катиондар Са2+, Mg2+, Na+, H+ және б. оң электрлі;

аниондар Cl, SO42–, CO32–, SiO32–, PO43– және б. теріс электрлі.

Судың жалпы кермектігі Кж кальций мен магний катиондарының қосынды мөлшерімен сипатталады. Егер судың жалпы кермектігі 2 мг-экв/кг- нан аспаса оны жұмсақ дейді, Кж= 2÷5  мг-экв/кг болса, кермектік орташа;  Кж >5 мг-экв/кг болса, кермекті дейді.

Су сапасының маңызды көрсеткіші жалпы кремний мөлшері. Кремний берік қақ түзеді.

Су жалпы сілтілік және қышқылдықпен сипатталады.

Сутектік көрсеткіш: рН = –lgCH+, мұнда СH+ сутек иондарының шоғыры: pH > 7-де - су сілтілік, pH < 7-де – қышқыл, pH = 7-де - бейтарапты.

 

4.4 Жылуэнергетика жабдық су сапасына қойылатын талаптар

 

Өнеркәсіп кәсіпорындарында судың 70-тен 85 % - ға дейіні әртүрлі өнімдерді жылуалмастырғыштарда салқындату үшін немесе қондырғылар мен мәшинелердің жеке түзгілерін аса қызудан сақтау үшін пайдаланылады. Суықтасығыш ретінде пайдаланатын судың карбонаттық кермектігі Кк  2,8 ÷ 3,0 мг.экв/кг болу керек, ал қалқыманың рұқсатты шоғыры салқындатылатын қондырғыдағы су жылдамдығына байланысты алынады (4.1 суретті қараңыз).

Қоспалардан тазарту және жадығаттарды сумен тасымалдау, кендерді өндіру және байыту үшін пайдаланатын су тек ірі қалқымадан тазартылады.

 

Ең қатаң талаптар ЖЭС қазандар қоректік суы мен буына қойылады.

Қоректік сумен қазанға кальций және магний тұздары: Са(НСО3)2, Мg(HCO3)2, CaSO4, MgSO4, CaCl2, MgCl2, CaSiO3, MgSiO3 ж.т.б. түседі. Су буланған кезде олардың шоғыры қазан суында өседі, бұл қоспалар қанығу күйіне жеткенде судан шөге бастайды. Құбыр қабырғасында қақ (нaкипь) түзіледі. Қақтың жылуөткізгіштігі аз болғандықтан (0,1 ÷ 0,2 Вт/м∙К) қыздыру бетінен жылу әкетуді нашарлатып құбыр қабырғасының ыстықтығын арттырады. Соның салдарынан қалқан құбырлары істен шығуы мүмкін.

Газ тәрізді қоспалар - оттек және СО2 (көмір қышқылы) қыздыру беттер-ін тотықтырады.

 

 4.1Сурет - Салқындатқыш      кірісіндегі айналмалық        

судағы қалқыманың шекті  рұқсатты мөлшері

 

Қоспалар судан ішінара буға өтіп оны ластайды. Аса қызған буда ең жақсы еритін метал гидрототықтары мен кремний тотықтары, нашарлау еритін NaCl. Біріншілердің ерігіштігі жұмыстық қысым өскенде күрт жоғарлайды. Кальций мен магний тұздары, керісінше, аса қызған буда нашар ериді.

 Бу қоспалары буды аса қыздырғыштарда және булық шығырдың ағулық бөлігінде шөгінді түзеді. Буды аса қыздырғышта шөгінділер болмау керек, олар тіпті қалыпты жағдайда иірмелердің бу бойынша шығу аумақтары металдың жұмыс істеу жағдайлары бойынша шекті ыстықтықта тұрады. Шөгіндінің тіпті жұқа қабаты металдың керексіз жоғары ыстықтығына алып келеді де жылжымалық пен отқабыршықтануды қарқындатады.

Шығырдың ағулық бөлігінде шөгінділер қалақтардың бұдырлығын үлкейтіп үйкеліс шығындарын өсіреді және сәйкесті үнемділікті төмендетеді. Әсіресе жоғары қысымды шығырлар шөгінділерге сезімтал келеді.

Қорек суы мен бу сапасына қойылатын талаптар дағыралы және тура ағынды қазандар үшін әртүрлі. Тура ағынды қазандар үшін талаптар қатаң.

Техникалық пайдалану Ережелері (ТПЕ) бойынша дағыралы қазан қорек суының жалпы кермектігі ж.т.б. көрсетілгендерден аспауы керек. Тура ағынды қазандар үшін талаптар тіпті қатаң. Мысалы, жалпы кермектік < 0,2 ÷ 0.3 мкг∙бал-ы/кг, кремний қышқылының мөлшері < 30 мкг/кг ж.т.б.

Дағыралы қазан шығаратын бу сапасы оның бу ажырататын қондырғыларының жұмысына байланысты.

 

 

4.5 Суды тазалау тәсілдемесі

 

Қазіргі қазандар өздері өндіретін бу шығы және жұмыстық дене шығынын толықтыратын химиялық тазартылған су немесе дистиллят қоспасымен жұмыс істейді. Шықтық электр стансаларда бу шығының шығыны 0,5 ÷ 1 %  құрайды. Өнеркәсіптік ЖЭО – да шық шығыны 20 ÷ 40, ал өндірістік қазандық қондырғыларда 70 % және үлкен болады.

Төмен, орта және жоғары қысымды қазандары бар қондырғыларда шық  шығынын әдетте химиялық тазартылған табиғи сумен толықтырады. Шыққа дистиллятты қосу жоғары және аса жоғары бу көрсеткіштері бар тура ағынды қазандарды қоректендіру үшін қолданылады.

ЖЭС-те су химиялық және ыстықтық (термиялық) дайындалуы мүмкін.

Бастапқы тұз мөлшері аз болғанда химиялық су дайындау (ХСД) үшін шығын буландырғыш көмегімен ыстықтық су дайындауға қарағанда аздау болады. Бастапқы тұз мөлшері өскенде екі тәсіл шығындары жақындасады және сосын ыстықтық тәсіл шығыны кіші болады. Су дайындаудың бұл тәсілі қосымша судың қажетті сапасын кейбір жағдайда қамтамасыз ете алмайды.

Су дайындау тәсілін таңдауға мекенқорғаулық талаптар айтарлықтай ықпал етеді. Ыстықтық тәсілде буландырып қоршаған ортаға бастапқы судағы тұз мөлшері ғана шығарылады. ХСД – ды пайдаланғанда қоршаған ортаға судан бөлінген заттар және пайдаланған реагенттер (тектескіштер) мен сүзгілерді жаңғырту үшін қолданылған заттар да шығарылады.

Химиялық және ыстықтық дайындаудың арасындағы қағидалық өзгешелігіне қарамай, олардың бастапқы кезеңдері: суды алдын ала мөлдірлеу және коагуляция бірдей болады.

Мөлдірлеу – ірі механикалық қоспалардан тазарту ұсақталған антрацитпен толтырылған механикалық сүзгілерде жүргізіледі. Кейде бұл құбылыс суды  әктеумен толықтырылады: арнайы қондырғыда суға әк сүтін қосады. Бастапқы судағы CaCO3 және Mg(OH)2 әк сүтімен әрекеттеседі және түзілген заттар тұндырғанда шөгеді. Шөгінді сосын шығарылады.

Бастапқы судағы органикалық заттарды байланыстыру (коагуляция – ірілендіру) күкіртқышқыл алюминий көмегімен жүргізіледі. Оның нәтижесінде сүзгілегенде оңай аласталатын ірі үлпектер (хлопья) түзіледі. Одан кейін ыстықтық дайындағанда су буландырғышқа келеді. Бұл судың үлкен бөлігі буға айналады және буландырғыштың шықтағышында шықтанып, қоректік суға қосымша түзеді. Ал тұзы көбейген кіші бөлігі үрлеу суы ретінде ЭС сүлбесінен шығарылады.

Химиялық тәсілде жоғарыда айтылған суды алдын – ала дайындау құбылыстарынан кейін су Н – немесе Na – катиониттық сүзгілер жүйесі арқылы өтеді, оларда Са++ және Мg++ иондары аласталады және аниониттық сүзгілерден өткенде Cl, SO4– –, CO3– –, SiO3– – иондары ұсталады. Тазалау дәрежесіне байланысты иониттық тазалау бір, екі, үш сатылы болуы мүмкін. Иониттық тазалау сатыларының арасында СО2-ні аластау үшін декарбонизациялау қондырғылары қосылады.

Газсыздау (дегазация) – қоректік судан металды тотықтыратын газдарды (О2 және СО2) шығару. Оның екі тәсілі бар: физикалық және химиялық. Физикалық тәсілде суды қайнатқанда ерітілген газдар шығады.

Химиялық су дайындаудың декарбонизаторында атмосфералық ауа су арқылы үрленеді. Ауадағы СО2 – ның үлестік (парциальдық) қысымы өте аз болғандықтан СО2 су мен ауа түйіскенде ауаға өтеді. Бұнда тек СО2 шығарылады. Газсыздағышта (деаэраторда) барлық газдар шығарылады.

 

12 Дәріс

5 ЖЭС-тің отын тәсілдемесі  

5.1 ЖЭС отындарының сипаттамалары

 

Органикалық отынның ірі тұтынушылары ЖЭС, олар отынның 25 ÷ 30 пайызын тұтынады. Өнеркәсіп (ЖЭС-сіз) және құрылыс отынның   34 %-дайын тұтынады. Өнеркәсіп кәсіпорындарының ішінде отынды көп тұтынатын металургия. Металлургияда, химиялық, құрылыс жадығат ж.т.б. заводтарда тұтынылатын отын тәсілдемелік отын деп аталады. ЖЭС–те жағылатын отын энергетикалық деп аталады. Тәсілдемелік отынның сапасы энергетикалық отынға қарағанда әдетте жоғары болады. Кокс алу үшін көмірді ұсақтап байытады, яғни күлін азайтады. Концентрат (шоғырлама) шығымы 78 ÷ 83 %, оның күлділігі 6,6 %, ылғалдығы 6 ÷ 9,6 % болады.

Шоғырлама кокс алуға жіберіледі. Аралық өнім (шығымы 2,6 %, күлділігі 36,6 %, ылғалдығы 6,0 %) ЖЭС–ке жіберіледі.

Көмірдің байыту қалдығы цемент, бетон, кірпіш өндіру және ауыл шаруашылығында тыңайтқыш ретінде үшін пайдаланады.

Көмірді кокстағанда кокс газы шығады. Коксты домнада пайдаланғанда домна газы шығады. Бұл газдар ішкі энергетикалық қорға жатады. Оларды металлургия завод-комбинаттарында пайдаланады.

Кокс алу үшін көбінесе тас көмірді ауасыз 1000 ÷ 1100 0С-ге дейін қыздырады. Кокс өндіргенде шыққан ілеспе өнімдер – көп химиялық заттар алу үшін пайдалы шикізат.

Шалакокс алу үшін нашар жентектелетін немесе коксталмайтын тас көмірлерді және қатты отынның жас түрлерін (шымтезек, қоңыр көмірлер) ауасыз 500 ÷ 550 0С-ге дейін қыздырады. Шала кокстің механикалық беріктігі аз, сондықтан ол металлургияда пайдаланылмайды. Тәсілдемелік және жанар газ алу үшін шалакоксты газдандырады.

Энергетикалық отынның екі түрі бар: органикалық және өзектік (ядролық) отын. Қазіргі кезде біздің елде АЭС жұмыс істемейді. Қазақстан қайратиятында басты рөл органикалық отынға тиесілі. Органикалық отынның негізгі түрлері: қатты отын (тас және қоңыр көмірлер және олардың өңдеу қалдықтары), сұйық отын: мазут, газ тәрізді отын – табиғи газ.

Мазут. Сұйық қайратияттық отынның негізгі түрі мұнайды өңдегенде алынатын мұнай мазуты.

Мұнай мазуты олардың тұтқырлығына байланысты бірнеше түрге бөлінеді. ЭС-да негізінде таңбасы 100 мазут жағылады. Ошақтық мазут таңба ішінде олардағы күкірт мөлшеріне байланысты үш сұрыпқа бөлінеді: аз күкіртті (Sж ‹ 0,5 %), күкіртті (Sж = 0,5 ÷ 2 %) және көп күкіртті (Sж > 2,0 %).

Ошақ мазутының  күлділігі  өте аз және әдетте 0,1 ÷ 0,3 % -дан аспайды.

Мазуттағы су мөлшері 0,5 %-дан 5 %-ға дейін, кейде одан да жоғары (суланған мазуттар) 10 %-ға дейін болады.

Мазутты құю, ағызу, бүркігіштің (форсунка) жұмыс істеу нәтижелігі  мазут тұтқырлығына байланысты. Мазутты сақтағанда оның тұтқырлығы  өседі. Ыстықтық (температура) 75 0С-тан төмендесе мазут тұтқырлығы  кенет  өседі. Мазут қоюланады. 

Табиғи газ. ЭС-да қайратияттық отын ретінде табиғи жанар газ пайдаланады. Өнеркәсіптік қазандықтарда өте аз мөлшерде жасанды жанар газдардың әртүрі (ыстықтық ыдырау газы, өндіргіштік газ, домналық газ, кокс газы) пайдаланады. Табиғи газ біріншіден үй – жай (коммуналдық) қажетіне пайдаланады. Сондықтан ЖЭС газдың келуімен және оны үй – жай қажетіне пайдалану арасындағы теңестік жоқтығын азайтатын аралық (буферлік) рөлін орындайды. Жазғы кезде кейбір ЭС-лар табиғи газбен жұмыс істейді, ал қыста қосалқы отын-көмір тозаңы немесе мазутты пайдаланады. Негізгі отын ретінде (жалғыз) газ тек газ өндірілетін жерге жақын тұрған ЭС-да пайдаланады. Барлық табиғи жанар газдар метан қатарындағы газ түріндегі қаныққан көмірсутектерден СnН2n+2 тұрады, олардың ішінде ең көп мөлшерде болатыны метан СН4 (80%-дан 98%-ға дейін). Табиғи газда инерттік (масыл) газдар СО2 және N2 аз мөлшерде болады. Орта Азияның кейбір кендерінің және Орынбор шықтанатын газ кен орнының табиғи газдарында улы қосылғыштар болады: 5-6 пайызға дейін Н2S және біраз мөлшерде күкірт органикалық қосылыстар, негізінде СS2, COS және меркаптандар бар.

Құрғақ табиғи газдың жану жылуы  Qқтөм = 33,52 ÷ 35,61 МДж/м3.

Газ отынның іс жүзінде қажетті бір сипаттамасы оның жарылғыштығы (взрываемость). Табиғи газдың ауадағы көлемдік үлесі 5 ÷ 15 % болса, ұшқыннан қоспа жарылып кетеді.

 

5.2 Отынның құрама бөліктері

 

Барлық отын түрлерінің құрамында жанатын заттар мен жанбайтын құраушылар – масыл заттар (балласттар) болады. Қатты және сұйық отынның жанатын бөлігі негізінде бес түзгіден (элементтен) – көміртек, сутек, оттек, күкірт және азоттан құрылған органикалық заттан тұрады.

Соңғы екі түзгі отын жанғанда жылу шығаруға қосылмайды: отынның ішкі масыл заты. Отынның жанатын бөлігіне тотығатын кейбір арасан (минерал) қосылыстар да кіреді, негізінде FeS2 –темір колчеданы (пирит), ол отында маңызы бойынша бірнеше  пайызға дейін болады.

Қатты және сұйық отынның масыл заты ылғалдан W және жанбайтын арасан бөлігінен (SiO2, Al2O3, CaSO4 ж.т.б.) тұрады. Отын жанғанда жанбайтын арасан бөлігінен  күл А шығады.

Қайратияттық отынның күкірттілігі маңызды сипаттамасына жатады. Қатты отында күкірт органикалық затта (органикалық күкірт Sорг) болады, сонымен қатар жанатын (пирит не колчедан күкірті Sn) және жанбайтын арасан заттардың (сульфат күкірті Sсфт) құрамына кіреді.

Әдетте қатты және сұйық отынның құрамы маңыздың (массаның) пайызы арқылы көрсетіледі, 100%-ға мына маңыздар қабылдануы мүмкін: жұмыстық маңыз-отынның тұтынушыға жіберілген түрі; талдаулық маңыз-талдау жүргізуге дайындалған отын: ұнтақталған және зертхана жағдайында оны сақтағанда өз бетімен өзгермейтін ылғалдылыққа дейін кептірілген; құрғақ маңыз-отынның ылғалы толық аласталғандағы маңыз; құрғақ күлсіз (жанатын) маңыз-күлді алып тастаған құрғақ маңыз.

Жұмыстық маңыз арқылы отын құрамын былай жазамыз

                  (5.1)

талдаулық маңыз үшін

                          (5.2)

құрғақ маңыз үшін

                      Cқ + Hқ + Oқ + Nқ + Sқ + Aқ = 100 %,                        (5.3)

құрғақ күлсіз (жанатын) маңыз үшін

                   Cжан + Hжан + Oжан + Nжан + Sжан = 100 %.                       (5.4)

Бір маңыз арқылы берілген құраушы мөлшері екінші маңызға еселеуіштердің (коэффициенттердің) көмегімен келтіріледі.

Газ отынның құрамы көлемнің пайызымен беріледі және 100% деп отында бар барлық құраушылардың көлемдер қосындысы немесе су буынан басқа барлық құраушылардың көлемі алынады.

Газ отынның құраушылары жанатын және жанбайтын газдар болады.

 

5.3 Қатты отынның жылутехникалық сипаттамалары

 

5.3.1 Көмірдің кеуектігі мен ылғалы

Көмір кесегінің бетінде және ішінде құрылымы өте күрделі уақ тесіктер мен саңылаулар, тұйық қуыстар көп болады. Олар органикалық қатты отынның кеуекті болуының себебі. Уақ тесіктер мен саңылаулардың өлшемі және пішіні әртүрлі болады. Көмірдегі уақ тесіктердің баламалылық (эквиваленттік) диаметрі 50 ÷ 100 мкм аралығында жатады.

Қатты отынның кеуектігі оның меншікті бетін арттырады. Көмір кесегінің меншікті беті дегеніміз көмірдің 1 г-на қатынасты бет, ол кесектің сыртқы және ішкі беттерінен тұрады. Кесектің ішкі беті дегеніміз уақ тесіктер мен саңылаулардың жалпы беті.

Көмірдің кеуектігі оның түріне байланысты болады.

Қатты отынның ылғалын сыртқы және ішкі деп екіге бөледі. Отынды өндіргенде, тасығанда және сақтағанда оған жер асты суы, ауадан ылғал тиеді.

Ішкі ылғалға коллоид және гидрат ылғалын жатқызады. Бастылары силикаттар (мысалы, Аl2O3·2SiO2·2H20; Fe2O3·2SiO2·2H2O) және сульфаттар (СаSO4·2H2O; MgSO4·2H2O). Гидрат ылғалына отындағы судың жалпы мөлшерінің тек бірнеше пайызы келеді; отынның күлділігі көбейген сайын гидрат суының үлесі өседі. Ылғалдың көптігі отынның жану жылуын төмендетеді, отын шығысын көбейтеді, жану өнімдерінің көлемін арттырады, демек, қазаннан шыққан газдармен кеткен жылу шығынын және жану өнімдерін қазаннан шығаруға жұмсалған қайратты өсіреді. Сонымен қатар жоғары ылғалдылық отынды сақтағанда оның ауада сапасыздануына (выветривание) және өздігінен жануына мүмкіндік туғызады. Ылғалдылық өскен сайын қатты отынның сусымалығы нашарлайды. Қыс уақытында жоғары ылғалдылық отынның қатып қалуына әкеп соғуы мүмкін. Онда отынберу қондырғыларының жұмысы бұзылып отынберу шұғыл азаяды.

Жұмыстық ылғал Wж дегеніміз көмірдің ЭС-ға келген күйіндегі жалпы ылғалы.

 

5.3.2 Отынның ұшпа заттарының шығуы мен күлі

Көмірді  қыздырғанда ұшпа заттар Vжан, жанатын газ және булардың қоспасы шығады. Ал қалған қатты қалдықтың (кокстің) қасиеттері бастапқы отынның қасиеттерінен басқаша болады. Отыннан ұшпа заттар неғұрлым көп шықса, ол соғұрлым жылдам тұтанады және жанады. Бұл жағдай ошақ қондырғыларын жобалағанда есепке алынады.

Қатты отынның шығу тегiне және көмiрлену дәрежесiне қызулық ыдыраудың басталу ыстықтығы және ұшпа заттардың шығымы тәуелдi. Ұшпа заттардың қатты отындардан шығуы 110 ÷ 1100 0С ыстықтық аралығында өтедi. Ұшпа заттардың  95 %  800 0С ыстықтыққа дейiн шығады.

Көмiрленуi аз отыннан (шымтезек, қоңыр көмір) ұшпа заттардың шығуы 100 ÷ 160 0С ыстықтық аралығында басталады және олардан ұшпа заттар ең көп шығады. Шымтезек үшiн ұшпа заттардың шығымы жанар маңызға келтiрсе 70 % болады, қоңыр көмiр үшiн 35 ÷ 50 %, тас көмiр – 12 ÷ 45 %, антрацит – 4 ÷ 7 %. Отынның жасы өскен сайын, отындағы ұшпа заттардың мөлшері азаяды.

Отынның жанбайтын бөлiгiнен ошақ қалдығы пайда болады, олар қазанның газ жолының әр жерлерiнде және сонымен қатар жағу жағдайларына байланысты күл не қож түрiнде болады.

Қож - жоғары ыстықтықта қыздырылған, соның нәтижесiнде балқу немесе жентектелу арқылы әжептәуiр берiктiкке ие болған күлдiң бөлiгi.

Күл - ұнтақ тәрiздi отын қалдығы. Ұшпа күл және түсiндi (провал) деп екiге бөлiнедi. Ұшпа күл - тозаң түрiндегi бөлiгi түтiн газдарымен бiрге қазан ошағынан шығып кетедi, не оның ағындық (конвективный) газ арнасында шөгедi. Түсiндi - күлдiң iрiлеу бөлiкшелерi (фракция) ошақтың салқын төменгi жағына түсiп кетедi.

Ошақ қалдығының негiзгi құраушысы тотықтар SiO2, Al2O3, FeO, Fe2O3, CaO, MgO, едәуiр аз үлесi сульфаттарға CaSO4, MgSO4, FeSO4 тиедi, одан да аз мөлшерде фосфаттар, сiлтi метал тотықтары K2O, Na2O және басқа да көп қосылыстар болады.

Отынды жаққанда қожды ошақтан сұйық не қатты күйде аластайды.

Күлдiң маңызды қасиеттерi оның түрпiлiгi және балқығыштығы.

Ұшпа күл бөлшектерi келе жатып қазанның жылу беттерiмен соқтығысып, оларды тоздырады. Бұл құбылысты күлден тозу дейдi. Күлден тозу қарқыны күлдiң орташа жылдамдығының текшесiне сәйкес. Қазақстан көмiрлерiнiң iшiнде Екiбастұз көмiр күлiнiң түрпiлiгi өте жоғары.

Көмір күлінің балқығыштығы қазанның қыздыру беттерінің қождануына ықпал етеді және отынды жағу тәсілін таңдау үшін қажет.

Отынды қатты күл-қож немесе сұйық қож шығарып жағады. Екібастұз көмірінің күлі қиын балқиды, сондықтан оны қатты қож шығарып жағады.

 

13 Дәріс

 

5.3.3 Отынның жану жылуы мен сипаттамалары

Отын маңызының немесе көлемiнiң бiр бiрлiгi жанғанда бөлiнетiн жылуды жану жылуы дейдi. Жоғарыда айтылғанға сәйкес оны кДж/кг не кДж/м3 - мен көрсетедi. Жану жылуын жазғанда сәйкестi жоғары белгiмен Qж, Qқ, Qжан  ж.т.б. қай маңызға қатысты екенiн көрсетедi.

Егер жану өнiмдерiнiң құрамына кiретiн су буының шықтану жылуы QH2O жану жылуына қосылса, онда жоғары жану жылуы Qжоғ деп аталады. Егер QH2O жану жылуына қосылмаса, онда төменгi жану жылуы Qтөм деп аталады және Qтөм = Qжоғ – QH2O. Отындарды жаққанда көбiнесе жану өнiмдерi су буы шықтанбайтын ыстықтықта ауаға шығарылады.

ЭС-да пайдаланатын отынның жану жылуын, әдетте, дәлiрек нәтиже беретiн тәжiрибелiк жолмен анықтайды. Бiрақ әртүрлi жылутехникалық есептеулер жүргiзгенде тәжiрибелiк мәлiметтерi жоқ қатты және сұйық отын үшiн түзгiлiк құрамы белгiлi болса Д.И.Менделеевтiң жуықша кейiптемесi бойынша есептейді

         (5.5)

ЭС-лардың жұмыс iстеу тиiмдiлiгiн және басқа көрсеткiштерiн салыстыру үшiн және әртүрлi отындарды жаққанда есептеудi оңайлату үшiн отынның салыстырмалы сипаттамаларын: шартты отын және келтiрiлген ылғалдық және күлдiлiктi қолданған ыңғайлы.

Шартты отынның жану жылуын Qш = 29,33 МДж/кг деп алады.

Берiлген отынның шығысын (расход) шарттыға есептеу мына қатынас бойынша жүргiзiледi

                                                                       (5.6)

Мұндағы Вш, В – сәйкестi шартты және берiлген отынның шығыстары.

Келтiрiлген ылғалдық, күлдiлiк және күкiрттiлiк Wш, Aш және Sш, %∙кг/МДж келесi қатынастармен анықталады

              (5.7)

 

5.3.4 Көмiрлердi жiктеу

ТМД-да өндiрiлген көмiрлер үлгiқалып (стандарт) бойынша үш түрге бөлiнедi: қоңыр, тас және антрацит (5.1 мен 5.2 кестелерді қараңыз).

Қоңыр көмiрлер ылғалды күлсiз маңызының 24000 кДж/кг-нан аз жоғарғы жану жылуымен сипатталады.

Жұмыстық ылғалдық жағынан қоңыр көмiрлердi үш топқа бөледi: Wж > 40 % болса көмiр бiрiншi Қ1(Б1) топқа жатады; Wж = 30 ÷ 40 % - Қ2(Б2); Wж =30 % - Қ3(Б3). Тас көмiрлердiң ылғалды күлсiз маңызының жану жылуы 24000 кДж/кг-нан үлкен және ұшпа заттардың шығымы 9 %-дан артық. Тас көмiр қасиеттерiнiң аралығы кең және қолдануы әртүрлi болғандықтан оларды жiктеу әсiресе толық iстелген және төменде қаралады. Антрацит ұшпа заттардың 9 %-дан аз шығуымен сипатталады.

 

5.1 К е с т е - Тас көмiрлердiң таңбалары (МЕМҮЛ - ГОСТ)


Көмiрдiң таңбасы

Таңбаны белгiлеу

Ұзын жалынды (длиннопламенный)

Ұ(Д)

Газды (газовый)

Г

Газды майлы (газовый жирный)

ГМ(ГЖ)

Майлы (жирный)

М-лы (Ж)

Кокстық (коксовый)

К

Кокстық майлы  

КМ-лы(КЖ)

Кокстық екiншi  

К2

Майсыз жентектелетiн (отощенный спекающийся)

М-сызЖ(ОС)

Майсыз (тощий) 

М-сыз (Т)

Нашар жентектелетiн (слабоспекающийся)

НЖ(СС)

 

Кестенi жоғарыдан төмен қарай қарағанда ұшпа заттардың шығуы азаяды. Тас көмiрлердi халықаралық жiктеу бар, бiрақ ол әзiрше кеңiнен қолданылмайды.

Әртүрлi тұтынушыларға жiберiлетiн қатты отын кесектерiнiң шектелген өлшемдерi бойынша iрiлiк топтарға бөлiнедi.

 

5.2 К е с т е - 19242-73МЕМҮЛ (ГОСТ)

Iрiлiк топтың аты

Белгiленуi

Кесек өлшемi, мм

Өте iрi (плитный)

Ө(П)

100 ÷ 200 (300)

Iрi (крупный)

I(К)

50 ÷ 100

Жаңғақ (орех)

Ж(О)

25 ÷ 50

Ұсақ (мелкий)    

Ұ(М)

13 ÷ 25

Пiсте (семечко)  

П(С)

6 ÷ 13

Штыб (тозаң)

Ш

0 ÷ 6

Пiсте мен штыб  

ПШ(СШ)

0 ÷ 13

Ұсақ және пiсте мен штыб

ҰПШ (МСШ)

0 ÷ 25

Аралас (рядовой)

А(Р)

0 ÷ 200 (300)

Шахтада (жер асты) өндiргенде кесек өлшемiнiң жоғарғы шегi 200 мм, карьерден ашық өндiргенде 300 мм. ЭС-лар аралас (еленбеген) отын алады.

Отынның iрiлiк тобының белгiлеуiн оның таңба белгiсiмен бiрiктiредi. Мысалы, АШ (антрацит тозаңы), Қ1А (қоныр көмiр Wж > 40%, аралас).

 

5.3.5 Отынды жағуға дайындау

Қуатты қазандарда сұйық отын (мазут) тамшы түрінде, қатты отын тозаң түрінде алауда жағылады. Газ және мазутты жағуға дайындау қатты отынға қарағанда оңай. Біз қатты отынды жағуға дайындауға тоқталамыз. Мұнда басты жұмыс көмірді диірменде қажетті майдалыққа дейін ұнтақтау. 

Диiрменде ұнтақталып алынған көмiр тозаңы көпшашырандылықты (полидисперсный) ұнтақ болады. Ұнтақ бөлшектерiнiң өлшемi бiрнеше микрометрден 300 ÷ 500 мкм-ге дейiн жетедi, ал қоныр көмiр тозаңында 1000 мкм-ге дейiн iрi бөлшектер болады. Тозаңның меншiктi бетiнiң үлкендiгiнен (300-ден 2500 м2/кг дейiн) едәуiр ауаны сiңiредi. Ауамен қосылғанда тозаң жеңiл аққыш болады да құбырмен жақсы тасымалданады.

Көмір тозаңының сипаттамалары: тығыздығы, сусымалығы, жарылғыш-тығы, майдалығы. 

 

5.3.6 Тозаң тығыздығы

Көмiр тозаңындай сусымалылық жадығаттар үшiн үш тығыздық ұғымы бар: үймелік, көрiнулiк және нағыз.

Қатты отын қабатын қарастырсақ, оның жалпы көлемi Vжалпы үш көлемнiң қосындысынан тұрады: отынның қатты тегiнiң (фазасының) көлемi Vқатты, отын кесегiнiң iшiндегi кеуектердiң жиынтық көлемi (уақ тесiктер мен қуыстардың) Vкеуек, отын кесектерiнiң арасындағы көлем Vауа аралық.

                       Vжалпы = Vқатты + Vкеуек + Vауа аралық.                          (5.8)

Көрiнулiк көлем дегенiмiз

                                Vкөрінулік = Vқатты + Vкеуек.                                 (5.9)

Осығын байланысты қатты отынның үш тығыздығын ажыратады: нағыз, көрiнулiк және үймелiк.

Нағыз тығыздық

                                        ρн = m/Vқатты, кг/м3.                                 (5.10)

Көрiнулiк тығыздық

                                     ρк = m/Vкөрінулік.                                         (5.11)

Үймелiк тығыздық

                                        ρү=m/Vжалпы.                                           (5.12)

Мұнда m - отын маңызы. Сiрә,  ρү < ρк < ρн.

Жаңа үйiлген тозаң үшiн rү = 500 ÷ 700 кг/м3, уақыт өткен сайын тозаң тығыздалып rү = 800 ÷ 1000 кг/м3  болады.

Үймелік тығыздық тозаң шанақтарының сыйымдылығын анықтағанда пайдаланылады (Екiбастұз көмiрi үшiн 1000 кг/м3, Ленгр көмiрi - 820 кг/м3).

Көрiнулiк тығыздық құйынғыларды, ауамен тасымалдауды ж.т.б. есеп-тегенде керек (Екiбастұз көмiрiне 1600 кг/м3, Ленгр көмiрiне 1300 кг/м3).

Тозаң сусымалығы тозаңның аққыштығын сипаттайды. Тозаң сусымалығына ең үлкен ықпал ететін оның ылғалдылығы. Тозаң қозғалмай көп уақыт жатса, оның сусымалығы төмендейді де шанақтан нашар ағады. 

        

5.3.7 Тозаңның жарылғыштығы

Неғұрлым тозаңның меншiктi бетi үлкен (бөлшектер ұсақ болса) және ұшпа заттар шығымы жоғары болса, соғұрлым ауада қалқыған көмiр тозаңымен толтырылған көлемдегi жарылыс қарқынды болады. Ауа тозаң қоспасында тозаңның 0,3 ÷ 0,6 кг/м3 шоғыры ең қауiптi.

Тозаң жарылмайтын кептiретiн ортадағы оттектiң шектi шоғыры қоңыр көмiр тозаңы үшiн 18 %, тас көмiр тозаңы үшiн 19 %.

Егер ұшпа заттар шығымы 8%-дан кiшi болса, отын тозаңы жарылмайды. Ондай отындар донецк антрацитi және жартылай антрацит.

Диiрменнен кейiн кептiретiн орта ыстықтығы tд" жоғарыласа, жарылу қаупi үлкейедi. Сондықтан ол ыстықтық көп отындар үшiн 70 ÷ 80 0С-тан аспау керек, ал майсыз (тощий) көмiрлер үшiн tд" < 130 0С. Отынның күлдiлiгi және ылғалдығы үлкейген сайын жарылыс қаупi азаяды.

 

5.3.8 Тозаңды ұнтақтаудың тиімді майдалығы

Тозаң майдалығын елеуіштік талдау жүргізіп анықтайды.

Отын тозаңын елеуiштiк талдау үшiн тесiгiнiң өлшемi 1000, 800, 400, 200, 120, 90, 75 және 60 мкм елеуiштер үлгiқалыптанған. ЭС-да көбiнесе тозаңды екi не үш елеуiшпен (90, 200, 1000 мкм) елеп қанағаттанады.

Тесiктерiнiң өлшемдерi жо-ғарыдан төмен қарай азаятын елеуiштер бiрiнiң үстiне бiрi ор-наластырылады. Бастапқы сына-маны жоғарғы елеуiшке салады, сосын елеуiштер жиынтығын арнаулы елек белгiлi уақыт ара-лығында қозғайды, елеп бiткен соң әр елеуiштегi және түптегi алынған сынаманың үлестерiн анықтайды (5.1 суретті қараңыз).       ЭС-да тозаңның ұнтақталу дәрежесін бір елеуіштегі қалдық-пен, әдетте, тесігінің өлшемі 90 мкм елеуіштегі қалдықпен (R90) сипаттайды. R90 сол елеуіштегі және тесіктері 200 мкм, 1000 мкм елеуіштер-дегі қалдықтардан тұрады.

Көмiр тозаңының майдалығы қазанның тиiмдi жұмыс iстеуiне үлкен ықпал етедi. Ұнтақтауды майдалағанда (R90-ды кiшiрейткенде) ұнтақтауға және тозаңдайындау жабдықтарын жөндеуге кеткен шығындар Эд өседi, бiрақта механикалық кемжану шығындары q4 төмендейдi (5.2 суретті қараңыз). Ұнтақтаудың тиiмдi майдалығы R90 жиынтық жылдық шығындар-дың (Эд+q4) минимумiне сәйкес келеді. Ұнтақтаудың үнемиет-тік тиiмдi аймағын табу үшiн R90-ның әртүрлi мәндерiнде қазан мен тозаңдайындау жүйе-сiн сынауды жүргiзедi.

Ұнтақтаудың тиімді май-далығын жуықша келесi кейiп-теме бойынша  бағаланады 

  (5.13)

Мұнда n – көпшашырандылық еселеуiшi; Vжан - ұшпа заттар шығуы. Екібастұз көміріне Rт90 = 14 ÷ 16 %.

 

14 Дәріс

6 Өнеркәсіптік жылуқайраттық жүйелер

6.1 Өнеркәсіптік жылуқайраттық жүйелердің міндеттері

 

Қазіргі Өнеркәсіптік жылуқайраттық жүйелер – жылу қорларының өзара байланысқан әртүрлі мақсатты және міндетті тәсілдемелік қондырғылар мен кешендер. Олар қайрат қорлардың бір немесе бірнеше түрлерін тұтынады.

Өнеркәсіптік жылуқайраттық қамдау жүйе – жылудың әртүрлі көздері мен барлық түрлерін, тәсілдемелік қондырғыларды және тұтынушыларды біріктіретін жүйе. Мұндай жүйенің үзіксіз жұмысын қамтамасыз етудің маңызды міндеті – оны жылуқайратпен қамдау. Шамамен тұтынатын отынның 50 % және электр қайратының 30 % арнайы станцияларда және қондырғыларда кәсіпорынның тәсілдемелік кешенінде пайдаланылатын әртүрлі қайрат тасығыштардың қайраттық мүмкіндігіне (потенциал, бу және ыстық су жылуына, сығылған ауаның қысым қайратына ж.т.б.) түрленеді.

Жылудың 35 %-ын, электр қайраттың 95 %-ын және табиғи газдың, сұйық және қатты отынның шамамен 100 %-ын өнеркәсіптік кәсіпорындар біртұтас аудандық немесе аймақтық қайраттық жүйелерден, қалған қажетті қайрат қорларын кәсіпорындағы арнайы қайраттық станциялардан алады.

 

6.2 Өнеркәсіпті жылумен қамдау

 

Өнеркәсіптік орындардағы жылу қайратын тұтынушылар: тәсілдемелік, жылыту-желдетулік және санитарлық-техникалық (ыстық сумен қамдау) деп бөлінеді.

Өнеркәсіптік кәсіпорынды бу және ыстық сумен қамтамасыз ететін жылу қайрат көздерін екі топқа бөлуге болады:

– сыртқы жылу көздері – зауыттық және аудандық ЖЭО мен қазандықтар;

– ішкі жылу көздері – тәсілдемелік қондырғылар, оларда екіншілік қайрат қорлары (ЕҚҚ) түзіледі. Қажет болғанда ЕҚҚ арнайы пайдаға асырғыш (утилизационный) қондырғыларда буға немесе ыстық суға түрлендіріледі.

Жылу мен электрді ірі тұтынушыларды қамдау орталықты жүргізіледі.

Пайдаға асырғыш қондырғылардан келетін жылу үлесі өнеркәсіптік өндірістің негізгі тәсілдемелік құбылыстарының сипаттамаларына тәуелді және орташа 8 ÷ 10 % құрайды.

Жоғары ыстықтықты тәсілдемелері бар өндірістерде ішкі пайдаға асырғыш көздерде (жиі пайдаға асырғыш қазандарда) өндірілген бу үлесі жеткілікті жоғары және қосынды тұтынудың 70 %-ына жетуі мүмкін.

Төмен ыстықтықты тәсілдемелерде пайдаға асырылатын жылу үлесі аз және барлығы 4 ÷ 8 % құрайды.

Өнеркәсіптік мұқтаждыққа, әдетте, қысымы 0,15 ÷ 1,6 МПа аралығындағы бу қажет. Тасымалдау шығындарын азайту үшін ЭС-дан бу біраз аса қыздырылып (50 – 100 0С-қа дейін) жіберіледі.

Буды жылулық құбылыстарда пайдаланғанда оның аса қызуының айтарлықтай рөлі жоқ, өйткені оны қанығу ыстықтығына дейін салқындатқан-да беретін жылуы бу шықтанғанда беретін жылумен салыстырғанда өте аз.

Заводтық қазандықтарда оның ішінде пайдаға асырғыштарда көбінесе құрғақ қаныққан бу өндіріледі.

 

6.3 Ішкі қайрат қорларын жылумен қамдау жүйелерінде пайдалану

 

Өнеркәсіптік жылутәсілдемелерде әдетте ішкі қайрат қорлардың (ІҚҚ-дың) келесі түрлері түзіледі: жанатындар, жылулықтар не артық қысымдар.

Жанатын ІҚҚ тәсілдеме қалдықтары, олар табиғи отын орнына ошақтық құбылыстарда пайдаланылады. Көбінесе олар домналық, кокстік ж.т.б. пештерде түзілген жанатын газдар. ІҚҚ-ға шикізат қалдықтары да жатады: жоңқа, үгінділер, шәйірлер ж.т.б. Соңғы жағдайда қалдықтарды басқа нәрсе: мысалы, ағаш-жоңқалық тақталар жасауға пайдалану мүмкін.

Қалдықтарды тәсілдемелік пайдаға асырғанда олар қайраттық қор ретінде есептелмейді.

Жанатын ІҚҚ пайдалану үшін арнайы пайдаға асырғыш қазандар жасалған.

Жылулық ІҚҚ-ды пайдалану олардың ыстықтығына байланысты. Жылулық ІҚҚ-дың негізгі үлесі орташа және төмен ыстықтық құбылыстарда (t < 150 0С) түзіледі. Оларды кәсіпорында пайдалану шектелген. Қосымша жабдыққа және пайдаға асыру жүйелерін ұйымдастыруға кеткен шығын жиі түсетін пайдамен шамалас болады. Соңғы шешім қабылдау техника-экономикалық негіздеу ретінде жасалады.

Артық қысымды ІҚҚ-ды күштік құбылыстарда, мысалы, газ шығырларында электр қайратын өндіру үшін немесе механикалық жұмыс атқару үшін пайдалануға болады. Қазіргі кезде бұл ІҚҚ өнеркәсіптік кәсіпорындарында іс жүзінде пайдаланылмайды, неге десеңіз олардың көрсеткіштері әдетте төмен. Ал бұндай көрсеткіштерге ТМД елдерінде күштік жабдықтар шығарылмайды. Өнеркәсіптік кәсіпорындарда түзілетін ІҚҚ көлемі  айтарлықтай. Бірақ олардың 40 ÷ 60 % ғана пайдаланылады. Басты себебі олардың шығуының бірқалыпсыздығы және қосымша жабдық қондыруға қажет қаржы көбінесе өтелмейді.

ІҚҚ-ын пайдалану табиғи отынды үнемдейді. Қайратты үнемдеу (энергосбережение) шаралардың тиімділігін есептеу бойынша жылулық қайраттың әрбір бірлігіне (1Дж) табиғи отынның баламалы үнемделуі 5 есе болады. Себебі отынды өндіру, байыту, тасымалдау ж.т.б. жұмыстарының болмауында.

 

6.4 Жылутәсілдемелік өндірістердің қайраттық сипаттамасы

 

Жылутәсілдемелік қондырғыда (ЖТҚ) отынды пайдалану тиімділігі, отынның меншікті шығысы және ПЖЕ-мен бағаланады.

Отынның меншікті шығысы тәсілдемелік өнімнің бірлігіне жұмсалған отын шығысы болады.

                                                                               (6.1)

                                                 (6.2)

                                                                             (6.3)

Мұндағы В – отын шығысы, кг/с (м3/с);

Qтж – отынның жану жылуы, кДж/кг (кДж/м3);

D – ЖТҚ-ның өндірулігі (жаңа бу шығысы), кг/с;

Qш = 29300 - шартты отынның жану жылуы, кДж/кг.

ЖТҚ-ның ПЖЕ-ін отындық және қайраттық деп бөледі.

Сыртқы жылупайдаланусыз отындық ПЖЕ

                               .                                   (6.4)

Мұндағы в0 - сыртқы  жылупайдаланусыз мүлтіксіз отын шығысы;

в - нақты қондырғыда отын шығысы;

qт - қондырғыдағы сыртқы көздің мүлтіксіз жылу шығысы.

Сыртқы жылупайдаланусыз ЖТҚ-ның қайраттық ПЖЕ-сі

                                     ηқ = в0.                                                   (6.5)

Мұндағы в0 = в0 +∆в0оттек + ∆в0эл.қ ;

в = в +∆в0оттек + ∆в0эл.қ + ∆вэл.м;

∆в0эл.қ  – электрлік қайрат көзі;

∆вэл.м  – машиналарға жұмсалған электр қайраты.

Сыртқы жылупайдалануы бар ЖТҚ-ның отындық ПЖЕ

                                                                               (6.6)

Сыртқы жылупайдалануы бар ЖТҚ-ның қайраттық ПЖЕ

                                                 (6.7)

ЖТҚ-да отын пайдаланудың тиімділігін арттырудың үш жолы:

– ЖТҚ-ның жылулық қалдықтарын азайту;

– жылу қалдықтарын жаңғырту (регенерация);

– осы қалдықтарды қайраттық немесе тәсілдемелік пайдалану.

ЖТҚ-ның орташа жылулық ПЖЕ-і 45 – 60 % аралығында.

ЖТҚ-ның жылу шығындарының құрылымы (%): химиялық кемжану – 18, сыртқы салқындау – 7, әкетілген жану өнімдерімен кеткен – 75.

 

6.5 Тәсілдемелік, мұқтаждық, ғимараттар мен желдету,

      ыстық сумен қамдау жылуының есебі

 

Жылыту, желдету және ауабаптау (кондиционирование воздуха) маусымдық жүктемені құрайды. Олар сыртқы ауа ыстықтығына тәуелді.

Тәсілдемелік жүктеме және ыстық сумен қамдау - жылбойлық жүктеме.

Тәсілдемелік жүктеме өндіріс түріне және мөлшеріне тәуелді.

Жобаланатын өндірістер үшін бу мұқтаждығы

                                                          (6.8)

Мұндағы q - өнімді өндіретін меншікті жылу, ГДж/есептік бірлік;

D - өнімнің жылдық шығысы, т/жыл;

hб, hш – бу мен шық қажырлары (энтальпия), кДж/кг.

Ғимараттарды жылытуға қажет есептік сағаттық жылу шығысы тең

                                                              (6.9)

Мұндағы μ – саңылаулық еселеуіш, тұрғын ғимараттар үшін μ = 0,03 ÷ 0,06, өнеркәсіптік ғимараттар үшін μ = 0,25 ÷ 0,30;

q0 – ғимараттың сыртқы меншікті жылу шығындары, Вт/(м3·°С);

V – ғимараттың сыртқы көлемі, м3;

ti.e – жылытылатын ғимараттардың ішкі ауасының есептік ыстықтығы, °С, тұрғын және әлеуметтік ғимараттар үшін +18 0С, мектеп, бала-бақша, емхана үшін +20 0С деп қабылданады, ал өндірістік ғимараттар үшін - өндірістік цехтерге тән ыстықтық бойынша қабылданады;

tс.ж – есептік сыртқы ыстықтық, 0С;

жылытуға tс.ж = -30°С үшін жуықша

                                        ,                                                   (6.10)

кірпіш ғимараттар үшін а = 1,85 Дж/(м2.83·с·К), құрастырылған темірбетон ғимарат үшін а = 2,3 ÷ 2,6.

Желдетуге жұмсалған жылу жалпы жылу тұтынудың айтарлықтай үлесін құрайды.

Желдетуге жұмсалған жылуды анықтау кейіптемелері

                              Qжелес.=kCаVжел(tқ.а – tс.жел),                                (6.11)

                         .                         (6.12)

Мұндағы k – ауаның алмасу еселігі, 1/с;

Vжел – ғимараттың желдетілетін көлемі, м3;

Са – ауаның көлемдік жылусыйымдылығы, Дж/м3·К;

tқ.а – калориферде қыздырылып  баспанаға берілетін ауа ыстықтығы, 0С;

tс.жел – есептік сыртқы ауа ыстықтығы (tс.жел > tс.ж), °С;

qжел – желдетудің меншікті жылу шығысы;

tжел.е – желдетілетін баспана ішіндегі ауаның есептік ыстықтығы.

Жеке тұрғын, әлеуметтік және өнеркәсіптік ғимараттардың немесе бір тәрізді ғимарат топтарының  тұрмыстық ыстық сумен қамдаудың орташа апталық жылу шығысы

                                      (6.13)

Мұндағы 1,2 – тұтынушылардың абоненттік жүйелерінде ыстық су ыстықтығының төмендеуін есепке алатын еселеуіш;

m – ыстық су алатын тұтынушылардың есептік (адам) саны;

с = 4,19 - судың жылусыйымдылығы, кДж/(кг·К);

а – ыстықтығы tы = 55 0С ыстық су шығысының бір адамға бір тәуліктік мөлшері, кг(л)/тәу.адам;

b = 25 – тұрғын ауданның әлеуметтік ғимараттар немесе өнеркәсіптік ғимараттар үшін ауданның 1 тұрғынына қатысты тәуліктік су шығысы ((а + b) =  80 ÷ 130 л/тәу.адам);

tc – суық су ыстықтығы (жылыту кезеңде tс = 5, жазғы кезеңде tс =15), 0С; nс – ыстық сумен қамдауға жылу берудің есептік ұзақтығы, с/тәу, сағ/тәу

(тұрғын үйлер, жатақханалар, қонақ үйлер, санаторийлер, емханалар, интернат-мектептер үшін nс = 86400 с/тәу).

Ыстық су ыстықтығы tы 75 0С-тан жоғары және 50 0С-тан төмен болмау керек (есептік 55 0С).

Ыстық сумен қамдау үшін жылудың есептік (максимал) шығысы

                                                                (6.14)

Мұндағы χа – жылу шығысының апталық бірқалыпсыздық еселеуіші. Тәжірибелік мәліметтер болмаса тұрғын және әлеуметтік ғимараттар үшін χа = 1,2; өнеркәсіптік ғимараттар үшін χа = 1 деп қабылданады;

χт – ең көп тұтыну тәуліктеріндегі жылу шығысының тәуліктік бірқалыпсыздық еселеуіші. Жуықша есептегенде қалалар мен елді мекендер үшін χт = 1,7 ÷ 2,0; өнеркәсіптік кәсіпорындар үшін χт = 1,0 деп қабылданады.

Жылудың жылдық шығысы.

Отын шығысын анықтау, жабдықты пайдалану және оларды жөндеу, қызметшілерді демалысқа жіберу тәртіптерін жасау ж.т.б. үшін жылумен қамдауға жылдық жылу шығысын және оның маусым бойынша (қыс, жаз) таратылуын білу қажет.

Аудан тұтынушыларының жылдық жылу шығысы мынаған тең

                                        (6.15)

Мұндағы  – жылыту, желдету, ыстық сумен қамдау, тәсілдемелік мұқтаждықтарға жылудың жылдық шығыстары.

 

15 Дәріс

6.6 Орталықты жылумен қамдау жүйелерін жіктеу

 

Жылумен қамдау жүйесінің негізгі міндеті тұтынушыларды берілген көрсеткіштері бар қажетті мөлшерде жылумен қамтамасыз ету.

Жылу көзінің тұтынушыларға қатысты орналасуына байланысты жылумен қамдау жүйелері орталықтанған не орталықтанған емес деп бөлінеді.

Орталықтанған емес жүйелерде жылу көзі мен тұтынушылардың жылуқабылдағыштары бір ғимаратта немесе өте жақын болғандықтан жылуды аралық буын – жылулық желісіз беруге болады.

Орталықтанған жүйелерде жылу көзі мен тұтынушылардың жылуқабылдағыштары бөлек, жиі едәуір қашықтықта орналасады, сондықтан жылу көзінен тұтынушыға дейін жылу жеткізу жылулық желілері бойынша іске асырылады.

Жергілікті жылыту жүйелерінде ыстықтықты санитарлық – гигиеналық талаптарға сай (≤ 95 0С) деңгейде береді. Бірақ суды тасуға көп қайрат кетеді.

Буды жылутасығыш ретінде пайдаланғанда оны тікелей тәсілдемелік қондырғыларда қолдануға болады, тасымалдауға электр қайраты кетпейді. Бірақ буды тасымалдау қашықтығы шектеледі (10 км-ден аз) және қоршаған ортаға бу құбырларынан жылу шығыны артады. Осыған байланысты бумен жылу беру, әдетте, өндірістік тәсілдемелік мұқтаждығы үшін жүзеге асырылады. Өнеркәсіптік кәсіпорындарды бумен қамдауда бу құбырлар мен шық құбырларынан тұратын жүйелер қолданылады. Бу құбырлары арқылы бу тәсілдемелік жылуқабылдағыштарға жеткізіледі. Шық құбырлары арқылы тәсілдемелік құбылысында будың салқындау нәтижесінде алынған шық толығымен немесе ішінара жылу көзіне қайтарылады. Кейбір тәсілдемелік құбылыстар шықты жылукөзіне қайтармай жұмыс істейді.

Жылутасығыш су жылукөзінен тұтынушыға дейін, әдетте, екі құбырлы жылу желісі бойынша тасымалданады. Кейде үш құбырлы жылу желісі қолданылуы мүмкін, мысалы, тәсілдемелік жүктемені бөлу үшін.

Екі құбырлы жылу желісінде беру құбыры бойынша қыздырылған су тұтынушыларға келеді, кері құбыр бойынша жылыту аспаптарында салқындаған су жылукөзіне қайтады.

Ыстық сумен қамдауға су беру тәсілі бойынша сулық жүйелер жабық және ашық деп бөлінеді.

Жабық жүйелерде желі суы тек жылутасығыш ретінде пайдаланады, жүйеден алынбайды. Ыстық сумен қамдаудың жергілікті қондырғыларына жылу желі суымен арнайы су-сулық қыздырғыштарда ысытылған ауыз су құбырының суы келеді (6.1 суретті қараңыз).

 

1 – ауыз су құбырының суы; 2 – су-сулық қыздырғыштың төменгі сатысы; 3 – айналмалық сорғы; 4 – ыстықтықты реттегіш; 5 – шығысты реттегіш; 6 – элеватор; 7 – су-сулық қыздырғыштың жоғарғы сатысы; 8 – ыстық су алу шүмегі; 9 – ғимаратты жылыту аспаптары.

     6.1 Сурет - Ыстық сумен қамдаудың жабық жүйесінің сүлбесі

 

Ашық жүйелерде (6.2 суретті қараңыз) желі суы ыстық сумен қамдаудың жергілікті қондырғыларына тікелей келеді. Қосымша жылуалмастырғыштардың қажеті жоқ, бұл тұтынушылық кірмені жасауды айтарлықтай арзандатады. Бірақ ашық жүйеде су шығыны (0,5 ÷ 1 %-дан жүйедегі жалпы су шығысының 20 ÷ 40 %-на дейін) күрт өседі. Жылу желісін толықтыру үшін ЖЭО–да қуатты су дайындауды жасау керек.

Екі жүйе жұмысын іс жүзіндегі барлық жайттарды ескере отырып салыстырса, оларды салудың бастапқы шығындары шамамен деуге болады.

Жылуды алысқа тасымалдағанда ыстық сумен қамдау жүктемесі салытырмалы үлкен болса және бастапқы су жұмсақ болса ашық жүйені қолдану экономикалық (үнемиеттік) тұрғыдан дұрыс болады. Мысалы Москвада су кермекті, жабық жүйелер көп. Санкт – Петербургте бастапқы су (Нева ө.суы) жұмсақ, онда ашық жүйелер қолданылады.

          Тұтынушыларды жылумен қамтамасыз ету тәсілі бойынша бір сатылы және көп сатылы жылумен қамдау жүйелерін ажыратады. Бір сатылы жүйелерде тұтынушылар жылу желілеріне тікелей қосылады.

 

 

1 – кедергілеу тарылытқышы (диафрагма); 2 – кері қақпақша; 3 –элеватор (ағыншалық араластырғыш); 4 – араластырғыш – ыстықтық реттегіш; 5 – ыстық су алу шүмектері; 6 – жылыту аспаптары

      6.2 Сурет - Ыстық сумен қамдаудың ашық жүйесінің сүлбесі

 

Тұтынушылардың желіге қосылу түйіндері тұтынушылық кірмелер немесе жергілікті жылулық орындар деп аталады. Әрбір ғимараттың тұтынушылық кірмесінде ыстық сумен қамдау қыздырғыштары, элеваторлар, сорғылар, бақылау-өлшеу аспаптары және реттеу құралдары қондырылады. Реттеу құралдары тұтынушылардың жергілікті жүйелерінде жылутасығыш-тың көрсеткіштерін өзгертеді.

Көп сатылы жүйелерде жылу көзі мен тұтынушылар арасында орталық жылулық орындар (пунктер, ОЖО) немесе станцияшалар  орналасады, оларда жергілікті тұтынушылардың жылуды жұмсауларына байланысты жылутасы-ғыш көрсеткіштері өзгертіледі. ОЖО–да ыстық сумен қамдаудың орталық қыздыру қондырғысы, желілік судың орталық араластыру қондырғысы, суық су құбырының айдағыш сорғылары, авто реттейтін және бақылау-өлшеу аспаптары орналасады.

 

6.7 Суық алу тәсілдері

 

Қоршаған орта ыстықтығынан төмен ыстықтыққа дейін салқындату тоңазытқыш қондырғылар көмегімен жүзеге асырылады. Егер салқындату ыстықтығы Тт < 120 K болса, қондырғы криогендік деп аталады. Олар кері жылулық айналымдар (циклдер) бойынша жұмыс істейді.

Жұмыстық дене ретінде атмосфералық қысымда (0,1 МПа) оңай қайнайтын (теріс ыстықтықта) сұйықты (мысалы, фреон-12) алуға болады.

Нақты тоңазытқыш қондырғылардың (ТҚ) циклы Карно циклынан басқа болады. Ең көп тараған термомеханикалық ТҚ-лар, оларда жұмыстық дене қысымының өсу және төмендеу құбылысы пайдаланылады. Бұл ТҚ-лар сығымдағыштық, сорбциялық, және ағыншалық деп бөлінеді. Термоэлектрлік ТҚ-лар да қолданылады (Пелтье құбылысына негізделген).

Сығымдағыштық қондырғылар булық (немесе газдық) сұйықтық және газдық болады.

Ылғалды буы бар циклды жүзеге асыратын ТҚ сүлбесі 6.3 суретте келтірілген. Сығымдағышта 3 р1 қысымға дейін сығылған ылғалды бу салқындатқышқа (шықтағышқа) 4 келеді, онда салқындататын суға жылу бергендіктен бу шықтанады: 4-1-изобара-изотерма бойынша. Шықтағыштан қаныққан сұйық шығады (нүкте 1). Сұйық одан әрі кедергілік (дроссельдік) вентильге 1 келеді. Онда адиабаттық кедергілегенде қысым р2-ге дейін төмендейді де вентильден ылғалды бу шығады. Одан кейін салқын көлемдегі буландырғышта 2 салқындататын денелерден алынған жылудан ылғалды будағы сұйық буланады. Будың құрғақтық дәрежесі өседі (2-3). 3-4-те адиабаттық сығылады да шықтағышқа келеді.

          

    1 - кедергілеу вентилі; 2 - буландырғыш; 3 - сығымдағыш; 4 – шықтағыш.

   6.3 Сурет - Бусығымдағыштық ТҚ-ның сүлбесі

 

Тоңазытқыш еселеуіші

                                                                                 (6.16)

Мұндағы h3 - h2 = q2 суытқыш агентке берілген жылу;

h4 - h3 = lсығ - сығымдағыш жұмысы.

Бусығымдағыштық ТҚ-лар екі және көп сатылы да болады. Бұлардың көмегімен t0 = -30 ÷ -60 0C ыстықтық алуға болады.

-60 ÷ -80 0C-тан төмен ыстықтық қажет болса газдық (ауалық) қондырғыларды қолданады.

Ауалық тоңазытқыш қондырғының сүлбесі 6.4 суретте келтірілген. Суытқыш агент (ауа) детандерде 1 р1 қысымнан р2 қысымға дейін ұлғаяды. Бұл кезде ауа жұмыс атқарады, ол жұмысты детандер сыртқы тұтынушыға береді (мысалы, детандерге қосылған электр өндіргіш көмегімен электр қайратын өндіреді). Детандерде жылуалмаспай (адиабаттық) ұлғайғанда ауа Т1 ыстықтықтан  Т2-ге дейін салқындап, суытылатын көлемге 2 келіп жылу алады. Суытылатын көлемнен ауаға жылу беру ауаның тұрақты қысымында (p2=тұрақ) өтеді. Суытылатын көлемнен шыққан ауа сығымдағышқа 3 бағытталады,  онда оның қысымы р2-ден  р1-ге дейін өседі (бұл кезде ауа ыстықтығы Т3- тен  Т4-ке дейін өседі). Сығымдағышпен сығылған ауа салқындатқышқа 4 келеді, онда жылуды салқындататын суға бергендіктен ауа ыстықтығы төмендейді. Салқындатқыштағы құбылыс р1 = тұрақ болғанда өтеді.

    1 - детандер; 2 - суытылатын көлем; 3 - сығымдағыш; 4 – салқындатқыш.  

    6.4 Сурет - Ауалық тоңазытқыш қондырғысының сүлбесі және айналымы  

 

6.8 Жасанды суық тұтынушылар және суық өндіретін станциялар

 

Өндірісте пайдаланатын суық көрсеткіштері кең аралықта өзгереді:

–110-нан +15 0С-қа дейін. Суықпен қамдау жүйелерінің жүктемесі айтарлықтай болуы мүмкін, кейбір өндірістерде қосынды қайрат тұтынудың 15 ÷ 25 %-ын құрайды.

Ірі өнеркәсіптік кәсіпорындарында тоңазытқыш стансалары ұйымдастырылады, оларда бірнеше көрсеткіштері бар суық өндіріледі. Бұндай стансалардың өндірілугі 35 МВт-қа дейін жетуі мүмкін.

Суық көрсеткіші біреу болса, суық өндіру қондырғысы негізгі суық тұтынушылар шоғырланған тәсілдемелік цехте орналасуы мүмкін. Тоңазытқыш станса бөлек ғимаратта орналасады және онда бірнеше көрсеткіші бар суық өндіріледі.

 

Қорытынды

Бұл дәрістер жинағының мақсаты – студенттерді жылу электр станциялардың автоматтандыру және басқару мамандықтарына қажетті негізгі жылу мен электр өндіру құбылыстары және жылу қайраттық бу өндіргіш пен шығырлар және оларға қосымша жабдықтарымен таныстыру болды.

Мұнда ШЭС пен ЖЭО-ның қағидалы жылулық сүлбелері, жылуқозға-лымдық жаңғыртулы мен жылуландыру бугаздық тиімді айналымдары және жылулық жүктемелердің жылдық есептік әдістемелері мен сызбақтарын салу және жылу электр орталығының тиімділігін есептеу, ШЭС пен ЖЭО-ның қағидалы жылулық сүлбелерінің тәсілді-үнемиеттік негізделуі, берілген өндірістік пен тұрғын ғимараттардың жылумен қамту есептік әдістері және автоматтандыру мен басқару сүлбелері студенттерді бітіру жұмысын орындауға лайықты дағдыландыра және өткен пәндерімен әдістемелік ұштастырыла қаралды.

 

Әдебиет тізімі 

1.                Дүкенбаев К.Д. Қазақстан энергетикасы. Нарықтық қатынастар.-Алматы: Атамұра, 1998.- 350 б.

2.                Нұрекен Е. Жылу энергетикалық жүйелер және энергия пайдалану. Оқу құралы. – Алматы: АЭжБИ, 2010. - 224 б.

3.                Серіков Э.А., Әбілдинова С.Қ. Жылуэнергетиканың теориялық негіздері. Оқу құралы. - Алматы: АЭжБИ, 2005.- 79 б.

4.                 Мусабеков Р.А. Сығымдағыштар мен бу турбиналары. Оқу құралы. - Алматы: АЭжБИ, 2005. - 83 б.

5.                 Темірбаев Д.Ж. Жылу электр станцияларының тәсілдемелік құбылыстары. Оқу құралы. - Алматы: АЭжБИ, 2001.- 94 б.

6.                Тютебаева Ғ. М. ЖЭС-те тәсілдемелік құбылыстарды жүзеге асыру. – Алматы: АЭжБИ, 2009. – 100 б. 

7.                Бақытжанов И.Б. Жылуландыру және жылу желілері. Дәрістер жинағы. – Алматы: АЭжБИ, 2009. – 69 б.

8. Қойшиев Т.Қ. Қайта жаңғыртылатын энергия көздері. Оқу құралы. – Алматы: ҚазҚКА, 2008. – 138 б.

9. Ергарин М.Е, Бақытжанов И. Бу генераторларын пайдалануды ұйымдастыру және жөндеу: Оқулық. – Астана: Фолиант, 2010. – 168 б.

10. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. - М.: ЭАИ, 1987. - 328 с.

11. Промышленные тепловые электрические станции / Баженов М.И., Богородский А.С., Сазанов Б.В., Юренов В.Н. // Под ред. Е.Я.Соколова. - М.: Энергия, 1979. - 296 с.

12. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. – 7-е изд. - М.: МЭИ, 2001. – 472 с.

13. Александров А. А., Григорьев Б. А. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Сравочник. – М.: Издательство МЭИ, 1998. – 160 с.

14. Сборник задач по технической термодинамике и теплопередаче / Под ред. Юдаева Б.Н. – М.: Высш. шк. – 1968. – 372 с.   

 

Мазмұны 

1 Дәріс. Кіріспе 1 (К1) ЖӨТН пәнінің мақсаты мен міндеті                            3

К2 Жылу өндіруінің тәсілдемелік негіздерінің ұғымдары мен әдісі       4

К3 Қазақстан қайраттығы (энергетикасы)                                                       5

К4 Қазақстанның қайрат пайдалануы                                                     6

 К5 Отын қорлары                                                                                   7

К6 Өнеркәсіптік қайраттық құрылымы                                                  8

К7 Қазақстан қайраттығының даму болашағы                                       8

2 Дәріс. 1 Жылу және электр қайратын өндіру және пайдалану             9

1.1 Қайраттық жүйедегі ЖЭС-тердің маңыздылығы                             9

1.2 Жылу электр станцияларды жіктеу                                                   9

1.3 ЖЭС-тің қағидалы жылулық және тәсілдемелік сүлбелері               11

3 Дәріс. 1.4 ЖЭС-тің үнемділігін өсіру тәсілдері                                    14

1.5 ШЭС-тің жылулық үнемділігінің көрсеткіштері                                15

1.6 ЖЭО-ның жылулық үнемділігінің көрсеткіштері                              17

4 Дәріс. 1.7 Газшығырлы  ЭС (ГЖЭС)                                                   18

1.8 Бугаздық ЭС (БГЭС)                                                                         20

1.9 Жоғары  тегеурінді  буөндіргішті бугазды қондырғының есебі       22

5 Дәріс. 1.10 Атом электр станциясы (АЭС)                                           23

1.11 Су электр станциясы (СЭС)                                                            25

1.12 Жел электр станциясы(ЖелЭС)                                                       26

6 Дәріс. 1.13 Күн қайратын пайдалану                                                    27

1.14 Жер қойнау жылуын пайдалану                                                      28

1.15 Биоотын                                                                                           29

7 Дәріс. 2 Буөндіргіштер                                                                         29

2.1 Буөндіргіштер және оларды жіктеу                                                   30

2.1.1 Буөндіргіштер мен жіктеу ұғымдары                                             30

2.1.2 Табиғи айналмалы дағыралы бу қазанының сүлбесі                     32

2.1.3 Көп ретті мәжбүрлі айналмалы қазан                                             33

2.1.4 Тура ағындық қазандар                                                                  33

8 Дәріс. 2.2 Қазандық қондырғы. Бу өндірудің тәсілдемелік сүлбесі    34

2.3 Бу қазандарының негізгі сипаттамалары                                           35

2.4 Бу қазанының жылулық теңестігі мен ПЖЕ-і                                    36

9 Дәріс. 3 Бу-газ шығырлары                                                                           38

3.1 Бу шығырларының жұмыс істеу қағидасы                                       38

3.2 Бу шығырларын жіктеу                                                                     39

10 Дәріс. 3.3 Шығырдағы қайрат шығындары және ПЖЕ                     41

3.4 Газ шығырлары                                                                                 43

3.5 ЖЭС-тің көмекші жабдықтары туралы жалпы мәліметтер               43

11 Дәріс. 4 ЖЭС-тің су тәсілдемесі                                                         44

4.1 Техникалық сумен қамдау жүйелері                                                  44

4.2 ЖЭС-те су тұтыну                                                                             45

4.3 Табиғи суды жіктеу                                                                           46

4.4 Жылуэнергетика жабдық су сапасына қойылатын талаптар            46

4.5 Суды тазалау тәсілдемесі                                                                            48

12 Дәріс.  5 ЖЭС-тің отын тәсілдемесі                                                   49   

5.1 ЖЭС отындарының сипаттамалары                                                 49

5.2 Отынның құрама бөліктері                                                                50

5.3 Қатты отынның жылутехникалық сипаттамалары                                     51

5.3.1 Көмірдің кеуектігі мен ылғалы                                                       51

5.3.2 Отынның ұшпа заттарының шығуы мен күлі                                52

13 Дәріс.  5.3.3 Отынның жану жылуы мен сипаттамалары                            53

5.3.4 Көмірлерді жіктеу                                                                           54

5.3.5 Отынды жағуға дайындау                                                              55

5.3.6 Тозаң тығыздығы                                                                                    55

5.3.7 Тозаңның жарылғыштығы                                                             56

5.3.8  Тозаңды ұнтақтаудың тиімді майдалығы                                               56

14 Дәріс. 6 Өнеркәсіптік жылуқайраттық жүйелер                                 57

6.1 Өнеркәсіптік жылуқайраттық жүйелердің міндеттері                       57

6.2 Өнеркәсіпті жылумен қамдау                                                            57

6.3 Ішкі қайрат қорларын жылуменқамдау жүйелерінде пайдалану       58

6.4 Жылутәсілдемелік өндірістердің қайраттық сипаттамалары             59

6.5 Тәсілдемелік, мұқтаждық, ғимараттар мен желдету,

 ыстық сумен қамдау жылуының есебі                                              60

15 Дәріс. 6.6 Орталықты жылумен қамдау жүйелерін жіктеу                 62

6.7 Суық алу тәсілдері                                                                             64

6.8 Жасанды суық тұтынушылар және суық өндіретін станциялар       66

Қорытынды                                                                                             66

Әдебиет тізімі                                                                                          67