1598005375-fdca24712b4dd3cd0f1922045b94d243 (811202), страница 12
Текст из файла (страница 12)
В этом направлении сделано много, плавучие заводы по переработке морской воды и полезных ископаемых уже выпускаются серийно, дело практически за немногим: снабдить этн заводы собственным экономичным источником энергии. Более подробно варианты такого применения ОТЭС и других типов океанских преобразователей энергии будут рассмотрены в гл. 11. Кроме того, у ученых — энергетиков появилась идея использовать для улучшения показателей станции простейшие солнечные нагреватели, способные превышать температуру воды до 50 — 60'С.
При этом термический КПД оказывается равным 14 ор /о, соответственно уменьшаются необходимые площади теплообменннков п расход воды для обеспечения той же установленной мощности. Такая станция, кроме обслуживания неэнергоемкпх потребителей может быть использована для утилизации тепла, сбрасываемого в океан при работе атомных и тепловых электростанций. В нашей стране также разрабатываются несколько преобразователей тепловой энергии океана. Основные разработчикн— сотрудники Государственного энергетического института им. СС Г. М, Кржижановского (Москва), Института теплофизики СО АН СР (Новосибирск) п Тихоокеанского океанологического института (Владивосток) — предложили варианты проектов демонстрационных ОТЭС мощностью 500 кВт.
Данные по владивостокскому проекту опубликованы в 1982 г 1!3). Станцпя предназначена для работы в центральных районах Тихого океана с температурой воды на поверхности 28'С и на глубине не более 500 и с температурой не выше 10'С. В станции замкнутого цикла в качестве рабочего тела использован фреон-22. В районе ее установки скорость течения должна быть не менее 0,1 м/с с тем, чтобы сброс отработанной воды осуществлять по течению. Проектанты показывают, что термический КПД цикла преобразователя будет не ниже 3 о/о, расход фреонового пара около 118 кг/с, тепловая мощность испарнтеля примерно 22,9 МВт, а конденсатора — 22,3 МВт.
Расход теплой воды составит 2860 кг/с, а холодной — 2790 кг/с. $2.5. ОТЭС с открытым рабочим циклом Крупные промышленные ОТЭС с открытым рабочим циклом начали разрабатывать одновременно со станциями закрытого иикла, однако последние развивались более быстро, вероятно, !56 вследствие большей близостп их технологии к традш1ионной технологии преобразования тепловой энергии, несмотря на то, чтО все надежды на существенное упрощение преобразователей н удешевление энергии связаны с системами открытого цикла Таблица 2.1 Сравнительные характеристики ОТЭС с открытым рабочим циилом [83! Проекты ОТЗС Основные елененты и керектернстики ОТЭС кшгд рм Мощность, МВт: общая выходная Турбина: число внешний диаметр, м КГ!/Т материал лопастей 1ОО 55 148 100 100 59 130 !ОО 8 20 0,85 Сталь 6 24 0,84 Композит- иый 1 72 0„93 Сталь ! 46 0,82 Композит- иый Испарителви тип Пузырьковый 1,7 250 Пленочный Открытый канал 1,3 340 1,! 120 2,0 390 расход пврв, т/с расход морской воды, т/с механические потери мощности, МВ' Леазрнтор: количество удаляемых гизев, Ь' мехниинесиие потери мощности, МВт Копденсз~ор: тип 13 !4,6 99,9 !О 15 0,6 Поверхностный 420 Прямохоитактиый 190 Поверхностный 240 Прямоиоитвктиый 390 расход морской воды, т/с пнрнзитизя мощность, МВт 20,0 19,4 12,6 5Т К 1979 г.
предварительные проектные разработки станций открытого цикла были выполнены четырьмя группамн американских исследователей; сотрудниками компании «Гидронотикс»„ университета штата Массачусетс, школы горного дела в Коло-' радо, компании «Вестингауз». Эти разработки показали (табл. 2.1),.
что станция мощностью 100 МВт при расходе теплой воды 350 т/с, пара 1,5 т/с (испаряется около 0,5% теплой воды) и холодной воды 140 т/с тратит более половины вырабатываемой энергии на собственные нужды (14,6 МВт в системе подачи теплой воды,. 1,8 МВт на деаэрацию, 31,3 МВт на подачу холодной воды). Обнадеживающим был тот момент, что предварительные исследо- Рис.
2.11. Схема компактной ОТЭС открмтого цикла Рнс. 2.12. Устройство аиемометрической турбины. à — оболоп«а лопасти, 2 — наполи«таль, а — лонжсрон; «вЂ” папан»пан пластина; 5 — лилов; а — лопасть .мания показали возможность такого улучшения теплоотдачи в системах станции, что полезную мощность оказывалось возможным довести до 72 % . Первые экономические оценки ОТЭС открытого цикла были не в их пользу: если оценки удельных капиталовложений для станций закрытого цикла давали величины примерно !000 долл./кВт установленной мощности, то первые оценки, полученные фирмой «Всстингауз», составили 1476 долл./кВт, т. е.
почти на 30 % болыпе. Сеичас ситуация изменилась. Прежде всего, создана очень компактная схема компоновки ОТЭС открытого цикла с кольцевым испарителем (она приведена на рис. 2.!1); также вьиснено, что стоимость может быть снижена примерно на 0 долг./кВт, если вместо поверхностной кондснсации, позволяющей, правда, вырабатывать пресную воду, проводить непосредственное охлаждение пара холодной водой. Кроме того, в результате серии исследований, проведенных Паучно-исследовательским институтом солнечной энергетики США (8ЕГх1), каза возможным оказалось жным сильно упростить процедуру деаэрацип, если не отказаться от нев вообще (снизить стоимость приблизительно на :200 долл./кВт по оценкам компании «Вестингауз»).
Деаэ ация необходима в случае полного испарения, если же испаряется лишь часть воды, да при этом еще температура поверхности жидкости падает, то растворимость газов не должна претерпевать существенного изменения. Кроме того, прн непосредственном охлаждения отработанного пара холодной водой часть выделившихся газов должна ею поглотиться, что снизит необратимые потери от газовыделения в испарителе, Предварительные результаты иссле,дований, выполненных унг1всрсптетом 1птата Гавайи, показали, что существенного газовыделения из охлажда|ощей воды при ее подъеме на поверхность не обнаружено. Это также говорит в пользу систем прямого охлаждения с прокачкой теплой воды через испаритель.
В свою очередь, необратимые потери из-за частичного выделения неконденсируемых газов можно компенсировать за счет некоторого увеличения тепловой мощности. В качестве одного из наиболее существенных недостатков ОТЭС открытого цикла часто называлась необходимость использования турбин низкого давления — анемомстрических турбин, как пх еще называют. Такие турбины требовали разработки, в то время как для ОТЭС замкнутого цикла принципиально можно использовать стандартные турбины, выпускаемые промышлснностью. И этот недостаток можно считать на сегодняшний день с ра енным: тля блока мощностью 100 МВт компания «Вестинто а!,8м, гауз» разработала требуемую турбину с диаметром ротора 9, м, длиной лопастей 12,2 и частотой вращения 3 Гц.
Турбина рассчи- тана на работу при температуре насыщенного пара на входе 23,4'С при давлении 2850 Па и давлении на выходе 1270 Па. В работах по проектированию турбины участвовали специалисты университета штата Делавэр (США), создавшие аналитическую методику расчета удлиненных облегченных лоиастен из композитных материалов. Предварительные результаты оказались неудовлетворительными из-за чрезмерного скручивания лопастей под действием аэродинамических нагрузок, После установки в цснтральной части лопастей дополнительных лонжеронов они приобрели требуемую жесткость. Лопасть (рис. 2.12) формируется тонкой (толщиной примерно в 1 мм) оболочкой, заполненной пснополиуретаном.
Кромка лопасти, восприю1мающая наибольшие нагрузки, защищена пластиной пз нержавеющей стали толщинои 0,6 мм. Схема крепления лопастей к внутреннему диску показана иа рнс. 2.12. В настоящее время ведутся отработка технологии изготовления и испытание опытных образцов турбины. Окончательные выводы об эффективности и работоспособности ОТЭС открытого цикла могут быть сделаны лишь после испытания достаточно крупных опытно-промышленных станций. Это же, впрочем, касается и ОТЭС замкнутого цикла. Глава 3 ДРУГИЕ ТИПЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ при разности 20 'С вЂ” 60 кВт/м', а при разности 30'С вЂ” 125 кВт/м'. В этих оценках величина скорости движения воды принята равной 0,02 м/с — характерная скорость для прибрежных районов Северного Ледовитого океана [14[.
Таким образом, прп отсутствии ограничений по глубине океана в зоне размещения полярной ОТЭС и мощности в 1 МВт она будет возмущать тепловой режим на площади всего около 20 м'. 4 ЗЛ. Испопьзованне перепада температур океан — атмосфера Р = р/гс иАт! ( аг — Тея) 2Таг (3.1) где /г=Н//. — о / — тношенне толщины используемого слоя теплой воды к характерной длине возмущения среды вдоль течения; и— скорость течения; А — площадь взаимодействия станции с океаном; т! — коэффициент потерь в агрегатах и системах. Если положить в эт том выражении /г=! и считать механические потери в агрегатах станции пренебрежимо малыми (т! =-1), то удельная мощность, получаемая с 1 м' площади океана при разности температур воды и воздуха, равной!О'С,составляет примерно 18 кВт/мй, 60 И ея д использования перепада температур между холодным воз„духом и незамерзающей (теплой) водой подо льдом Арктики впервые была высказана во Франции А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
