1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Приеутствие кислорода убыстряет процесс коррозии под напряжением. Для образования трещин ве существует нижнего предела напряжения. Трещинообразоваиие под действием сульфидов может происходить в присутствии Н 5 при температурах до 190 "С. Присутствие Н 5 приводит также к явлению, известному как водородное внедрение, которое может привести к охрупчиванию, образованию раковин и трещия в иержавеющих сталях. Из других механизмов коррозии следует упомяиуть химическую коррозию и механическую эрозию.
Химическая коррозия может протекать в присутствии МНз, Н 5, СО и хлоридов в геотермальном паре. В отдельных случаях, как это было в начале работы электростанции "Большие Гейзеры", в качестве коррозионно-активиого агента также может присутствовать ртуть. Как правило, при наличии воздуха коррозионвая активность этих химических веществ повышается. Химическую коррозию можно свести к минимуму или избежать ее в большинстве обычных геотермальвых электростанций путем соответствующего выбора сплавов и! предотвращения доступа воздуха. Однако химическая коррозия может представлять собой серьезную проблему в случае более высоких температур и давлений, которые будут иметь место при использовании ядерных взрывов.
С проблемой механической эрозии сталкиваются в том случае, когда высокоскоростная струя влажного пара ударяет в лопатки турбины. Такое соудареаие может привести к комбинированному коррозионво-эрозиоаиому процессу, который может вызвать серьезное повреждение лопаток турбины: Весьма эффективно противостоят эрозии нержавеющие стали с содержанием хрома 13'Уы Из опыта, полученного при эксплуатации геотермальвых станций на природном тепловосителе, следует, что, по всей вероятности, с подобными проблемами придется столкнуться в случае использования ядерного взрыва.
Эти проблемы можно исследовать путем проведения экспериментов по воздействию геотермального пара и воды аа образцы сплавов в тех же условиях, что и при использовании ядерных взрывов. Важно, чтобы в таких экспериментах пар и вода по составу принадлежали бы вполне определенной геотермальной формации, Лучше всего было бы исследовать пар, взятый непосредственно из скважины в месте, где был заложен ядерный заряд, или при отсутствии действующей скважины можно получить представление о примесях, ожидаемых в паре, из авализов образцов кернов, взятых из формации. По всей видимости, как и в случае использования обычных геотермальиых скважин, только с помощью таких опытов можно найти приемлемые сплавы и другие конструкционные материалы.
Очвпвяа пара. Если геотермальный пар будет использован иепосредственно в турбиве, работающей при высоких давлениях, то, по всей вероятности, потребуется его очистка, чтобы избежать неэффективной работы турбины и высокого уровня радиации. Для удаления кремнезема могут оказаться эффективными раздробленные известняк 202 Глава 3 Плоушврсивя программа испольэоввния ядерных вэрывов 203 или доломит, действующие как скребок. Промывка пара едким натром МаОН также может быть эффективной, но на эту операцию требуется время, и, кроме того, придется следить за тем, чтобы не повредить турбину. Другим решением проблемы является введение теплообменника, в котором пар, поступающий из трещиноватой области, будет коцценсироваться, а вода будет испаряться.
Хотя это дополнительное оборудование уменьшит термический к.п.д. процесса, оно обеспечит концентрирование накипи и радиоактивных продуктов Экономическая выгода такого подхода заключается в возможности использования в остальной части электростанции стандартного оборудования.'Если накипеобразование в теплообменнике окажется чрезмерно сильным, можно испольэовать два теплообменника, а также химический или механический способы удаления накипи. Если пар очищают, то все загрязняющие его компоненты задерживаются в системах очистки. Удаление загрязняющих веществ и радиоактивности из системы очистки можно осуществлять закачкой в трещиноватую область, если в системе очистки используется жидкость.
Необходимость очистки пара, методы удаления загрязняющих компонентов, извлеченных из него, и стоимость этого процесса подлежат дальнейшему изучению. ТЕРМОДИНАМИКА СИСТЕМЫ Термодинамически система может характеризоваться условиями в трещиноватой области, потерями в процессе передачи тепла от трещиноватой области к турбине и условиями на входе в турбину. В этой главе описана турбина с заданным уеловием на входе и различными системами передачи тепла с присущими им термодинамическими потерями. Харакиерасавке вурбилы. Турбина рассматриваемой электростанции должна удовлетворять необычным и разным условиям. Источник тепла производит пар различного качества, химического и газового состава, с различным уровнем радиоактивного загрязнения.
Хотя поддержание постоянной выходной мощности в течение всего срока службы электростанции весьма желательно, при изменении давления пара и его температуры в широких пределах эта задача становится трудноразрешимой. Рассматриваемая турбина сильно отличается по конструкции от применяемых в настоящее время на обычных теплоэлектростанциях, напоминая скорее турбины, использованные на военных Ф и г. 3.12.
Теплоснловвя установка ГеоТЭС [11. 1 — регулировочиыв сопловые вентили; 2 — регулировочные вентили баяпво. нод пинии; 3 — конденсатор (шмэуй а — муфта сцепления. кораблях во время второй мировой войны. На фиг. 3.12 схематически показана теплосиловая установка с двумя турбинами, из которых одна высокого давления, другая низкого давления (в реальном устройстве необходимо иметь две турбины низкого давления, чтобы пропустить весь пар, проходящий через установку).
После частичного расширения в турбине высокого давления пар поступает в сепаратор, где от него отделяется почти вся влага, и затем в турбину низкого давления. Дополнительного подогрева пара после сепаратора не произ-- водится, так как это не оправдывает дополнительных затрат. Турбина высокого давления имеет первую ступень, пропускающую часть пара, и впускные клапаны на байпасных линиях, пропускающие остальную часть пара к первой и второй реактивным группам, а также коллекторы пара низкого давления. Первоначально желательно впускать пар с давлением 5,52 МПа и температурой 340 С (фиг. 3.13) в активную ступень турбины через половину ее фронтцльной площади.
По мере остывания геотермального источника поток питательной воды необходимо регулировать таким образом, чтобы пар при сниже- 204 Гпава 3 Т1поушаронвя программа иопопьзования яяарныи взрывов 203, 1О Тая гаа Твияеравяаа, т нии давления и температуры поступал при давлении насыщения 2,93 МПа. В турбине для пропускания возрастающего объемного расхода пара приспособлен кольцевой вход, представляющий собой дугу окружности, которую можно увеличивать до 360'. После этого пар начинает поступать в линию, обходящую активную ступень турбины, и зто продолжается до тех пор, пока не начнется поступление пара в линию, обходящую первую реактивную группу, по мере понижения давления и температуры пара до 1,55 МПа и 200 'С. Затем впуск пара осуществляется непосредственно в турбину низкого давления, в обход турбины высокого давления и сепаратора.
Турбина высокого давления отключается, чтобы предотвратить потери на трение и возможные повреждения. Поступление питательной воды регулируется таким образом, чтобы обеспечить пар с параметрами 0,57 МПа и 200 'С. Чтобы получить возрастающий поток пара, необходимо увеличить давление до 0,62 МПа, поскольку температура непрерывно падает и перегрев уменьшается. После этого давление и температура падают, так же как и выходная мощность, до тех пор, пока не будут достигнуты конечные значения ~и 9 Ф 9 4 ф 7 4 й ь Ъ а д % г й ф р Ф и г.
3.13. Характвриотикя турбины Гвото [11, параметров р = 0;46 МПа, с = 150 С и )т' = 150 МВт. На станции не используются подогреватели питательной воды по тем же причинам, что и подогреватели пара, которые не могут оправдать дополнитель- ных капитальных затрат. Расход пара для станции мощностью 200 МВт вначале составля- ет 275 кг/с, а в конце цикла при нагрузке 150 МВт он возрастает до 450 кг/с. В отличие от обычной электростанции, где только половина дросселируемого пара поступает в конденсатор (другая половина ис- пользуется для регенеративного подогрева питательной воды), в дан- ной турбине весь пар проходит через последние ступени турбины и поступает в конденсатор.
В результате необходимо вдвое увеличивать площадь кольцевого сечения на выходе из турбины. Предполагается, что геотермальная электростанция строится в удаленном районе, где земли сравнительно дешевы, а строительство таких сооружений, как градирни, дороже, чем обычно. Поэтому для охлаждения конденсата лучше использовать охлаждающий бассейн. В данном исследовании предполагалось, что давление в конденсаторе составляет 0,13 МПа.
В реальном устройстве давление в конденсато- ре желательно оптимизировать, принимая во внимание экономический баланс между его влиянием на производство энергии, стоимость кон- денсатора, размеры (стоимость) бассейна для охлаждения конденса- та и требовании к воде, которые в данном проекте будут иметь решаю- щее значение, На фиг. 3.14 представлен типичный график, отражающий влияние, которое оказывает давление в конденсаторе на выходную мощность турбогенератора при заданном данлении на входе в турбину. Посколь- ку, согласно данному проекту, давление на входе изменяется посте- пенно, расчеты усложнятся.
Фактическое влияние давлении в конден- саторе, по-видимому, будет большим, чем это следует из фиг. 3.14. На фиг. 3.15 представлено типичное семейство кривых, описы- вающих связь между давлением на выходе из турбины,в конденсато- ре,и размером охлаждающего бассейна с учетом скорости ветра в качестве одного из параметров. Не показаны, но учитывались при расчетах, влияние относительной влажности, температуры окружаю- щей среды по сухому термометру, облачности, температуры воды в бассейне, температуры на выходе из конденсатора и расхода охлаж- дающей воды. Для данной электростанции рекомендуемые размеры бассейна следующие: 4 ° '1Оз м~/МВт или 8 ° 109 мз со средней глуби- 200 Глава 3 Плоушврсквя программа испольэоавния ядерных взрывов 207 о М ве ле Аяллмяе ля имаме иг лкрелли, лев Ф н г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
