 |
|
|
|
()ModernLib.Net / / / () - (. 207)В 20-х гг. паровые котлы производительностью до 20 т/чпри давлении пара до 1,5 Мн/м 2выпускали Ленинградский металлический завод (Л М 3), Невский завод им. Ленина (НЗЛ) и Таганрогский завод «Красный котельщик» (ТКЗ). В эти годы М. В. Кирпичёвым была создана теория теплового моделирования, давшая метод изучения тепловых и аэродинамических процессов, протекающих в паровых котлах. Посредством этого метода определялись оптимальные условия обтекания поверхности нагрева паровых котлов дымовыми газами. Увеличение единичной производительности котлов потребовало разработки механизированных топочных устройств - шахтно-цепных топок Т. Ф. Макарьева (Центральный котлотурбинный институт, ЦКТИ) для сжигания кускового торфа и цепных топок для каменных углей. Дальнейшее развитие теплоэнергетики привело к созданию камерных топок для сжигания пылевидного топлива - бурых и каменных углей и антрацитового штыба, считавшегося ранее непригодным для использования отходом угледобычи. Для сжигания фрезерного торфа, пришедшего на смену кусковому, были разработаны камерные топки - ВТИ - Мосэнерго и А. А. Шершнёва (ЦКТИ). Развитие котлостроения сопровождалось научно-исследовательскими работами по изучению физических процессов, протекающих в котлоагрегатах. Первые экспериментальные работы по конвективному теплообмену были начаты в 20-х гг.; среди них важное для техники значение имели исследования теплоотдачи при движении жидкости в трубах и каналах. Экспериментальное изучение вопросов теплообмена при ламинарном и турбулентном движении различных жидкостей проводилось в 30-е гг. во ВТИ, МЭИ и ЭНИН АН СССР. Теоретические исследования по теплообмену при турбулентном движении были выполнены в ЦКТИ. В результате этих работ созданы основы для расчёта теплообмена в трубах при движении газа со скоростью вплоть до звуковой. Обширные исследования по теплообмену и гидравлическому сопротивлению пучков труб проводились начиная с 30-х гг. в ЦКТИ и ВТИ (В. М. Антуфьев, Г. С. Белецкий, Л. С. Козаченко, Н. В. Кузнецов, В. Н. Тимофеев и др.). В ЭНИН АН СССР были выполнены работы по изучению теплоотдачи при конденсации пара и при кипении (Г. Н. Кружилин). В области лучистого теплообмена одна из первых работ, посвященных разработке методов расчёта угловых коэффициентов для ряда плоских и пространственных задач, принадлежит Т. Т. Усенко (1920). Теоретические исследования по вопросам лучистого теплообмена были затем развёрнуты в ЭНИН АН СССР; там же проводились экспериментальные исследования на моделях топочных устройств. В ВТИ и ЦКТИ разрабатывались практические методы расчёта теплообмена в топках. Основные результаты исследований теплопередачи были обобщены М. А. Михеевым. На базе многочисленных работ ЦКТИ и ВТИ был создан нормативный метод теплового расчёта котельных агрегатов, а затем и метод аэродинамического расчёта. Котлостроение в 30-е гг. шло по пути значит. увеличения паропроизводительности котельных агрегатов (до 160-200 т/ч) и повышения параметров пара: давления до 34 Мн/м 2и температуры до 420 °С. Увеличивались экранные поверхности нагрева и уменьшались конвективные, число барабанов котлов снизилось с 3-5 до 2-1. Увеличение паронапряжения зеркала испарения и парового объёма верхнего барабана котла заставило искать пути уменьшения уноса из котла влаги с паром, приводившего к перегоранию труб пароперегревателей, улучшения водного режима котлов и обеспечения надёжной циркуляции воды в котлах. Задача создания эффективных сепарационных устройств была решена в 1937-38 совместными стендовыми исследованиями ЦКТИ (К. А. Блинов, Ю. В. Зенкевич, Е. И. Сухарев), ВТИ (А. А. Кот, Кузнецов) и Оргрэс (Г. Е. Холодовский), что позволило использовать в котлах воду с большим (в несколько раз) содержанием соли, ликвидировать загрязнение пароперегревателей солями и отказаться от испарителей на ТЭС с барабанными котлами. Теоретическое исследование Н. Я. Малофеева (ЦКТИ) определило рациональные схемы распределения пара по трубам пароперегревателей. Созданию нормального водного режима котлов были посвящены работы Оргрэс (А. А. Сидоров) и ВТИ (Ю. М. Кострикин, Ф. Г. Прохоров, Кот, И. Ф. Шопкин). В Бюро прямоточного котлостроения (ВПК) под рук. Л. К. Рамзина был разработан прямоточный котёл с однократной принудит. циркуляцией, хорошо работающий при высоких (от 140 Мн/м 2) давлениях пара и единственно применимый при закритических давлениях. Первый котёл на 200 т/ч,140 Мн/м 2и 500 °С был установлен в 1933 на ТЭЦ-9 Мосэнерго. Э. И. Ромм предложил схему ступенчатого испарения и дал первое теоретическое обоснование её работы (1938). В 1946 Холодовский развил теорию котлов со ступенчатым испарением. Важный итог развития советской теплотехники 40-х гг. - практический переход к производству пара сверхвысоких параметров: на ТЭЦ ВТИ был пущен экспериментальный котельный агрегат на 29,3 Мн/м 2и 600 °С. В 1950 Подольский завод выпустил первый высокопроизводительный барабанный котёл на высокие параметры пара, прямоточный котёл, оборудованный шахтными мельницами; выпуск котлов, рассчитанных на повышенные параметры пара, начали и другие заводы. Переход к высоким и сверхвысоким параметрам пара потребовал дальнейших теоретических исследований. В 1951 развернулись работы по вопросам молекулярного переноса энергии и по исследованию принципиальных особенностей процессов тепло- и массообмена. Начало 50-х гг. отмечено дальнейшим прогрессом энергомашиностроения. ЛМЗ выпустил конденсационную одновальную паровую турбину мощностью 150 Мвтпри 3000 об/минна 16,6 Мн/м 2и 550 °С. К концу 50-х гг. установленная мощность ТЭС в СССР была увеличена в 2,2 раза за счёт строительства электростанций с агрегатами по 100, 150, 200 Мвмв виде блоков котёл - турбина с параметрами пара 12,7 Мн/м 2и 565 °С. С 1963 вводятся в действие энергоблоки мощностью 300 Мвтна 24,5 Мн/м 2и 560/565 °С. В конце 60-х гг. и начале 70-х гг. началось освоение более крупных энергоблоков единичной мощностью 500 и 800 Мвтдля ТЭС суммарной мощностью по 4-6 Гвт(в районах Экибастузского и Канско-Ачинского угольных месторождений). На очереди сооружение ещё более крупных электростанций с энергоблоками-гигантами по 1,2 Гвт.В 1975 состоялась закладка главного корпуса под первый блок-гигант на Костромской ГРЭС. Значит. увеличение доли газа в топливном балансе СССР и высокая эффективность этого вида топлива делают целесообразным использование в теплоэнергетике газотурбинных установок (ГТУ). В СССР первые работы по ГТУ были осуществлены в начале 30-х гг. (Г. И. Зотиков, В. В. Уваров), тогда же под рук. В. М. Маковского была спроектирована первая советская газовая турбина. Основное направление развития газотурбостроения - повышение мощности установок и усовершенствование технологии производства жароупорных сталей. Экономический эффект внедрения газотурбинных станций зависит от мощности установок и температуры газа на входе в турбину. При мощности 50 Мвти температуре газа на входе 650-750 °С ГТУ становятся конкурентоспособными по сравнению с лучшими паровыми установками. Ещё более экономичными являются парогазовые установки (ПГУ), разработка которых была начата в ЦКТИ (А. Н. Ложкин, А. А. Канаев) в 1945-47. В середине 70-х гг. в эксплуатации на Невинномысской ГРЭС находится ПГУ мощностью 200 Мвт. Широкое развитие в СССР получила теплофикация. По тепловым нагрузкам, мощностям ТЭЦ 11 котельных, удельному отпуску тепла, длине тепловых сетей СССР значительно опережает другие страны мира. Централизованные мощные источники тепла покрывают около 75% всей тепловой нагрузки городов и промышленных районов страны (из них ТЭЦ - почти половину нагрузки). За годы развития теплоэнергетики в СССР сформировались и выросли многочисленные научные коллективы. Выдающуюся роль в вопросах современной теплоэнергетики играют работы В. П. Глушко, Н. А. Доллежаля, В. А. Кириллина, М. А. Стыриковича, С. А. Христиановича, А. Е. Шейндлина, Г. Н. Кружилина и мн. др. Основные исследования по вопросам теплоэнергетики проводятся в Государственном научно-исследовательском энергетическом институте им. Г. М. Кржижановского, Всесоюзном научно-исследовательском теплотехническом институте им. Ф. Э. Дзержинского (ВТИ), Московском энергетическом институте (МЭИ), Центральном котлотурбинном институте им. И. И. Ползунова (ЦКТИ, Ленинград), институте теплоэнергетики АН УССР (Киев), Всесоюзном научно-исследовательском и проектном институте энергетической промышленности (ВНИПИ Энергопром), в институте «Теплоэнергопроект» (ТЭП, оба в Москве), на ряде заводов энергетического машиностроения и др. См. также , . Ядерная энергетика.Развитие ядерной энергетики как самостоятельной отрасли энергетического производства берёт начало с пуска в 1954 в г. Обнинске (Калужская область) первой в мире атомной электростанции (АЭС) мощностью 5 Мвт(Обнинская АЭС). Работы по созданию АЭС, проводимые под общим руководством И. В. Курчатова, были выполнены за весьма короткий срок - 4,5 года. Опыт строительства и эксплуатации Обнинской АЭС был обобщён в докладе, представленном Советским Союзом в 1955 на 1-й Международной конференции по мирному использованию атомной энергии, и показал реальную возможность эффективного использования новых энергетических ресурсов в мирных целях. Этот опыт послужил основой для дальнейшего успешного развития ядерной энергетики в СССР. Период с 1954 до конца 60-х гг. характеризовался разработкой, сооружением и эксплуатацией единичных опытно-промышленных АЭС относительно небольшой мощности. В результате опытной проверки было отобрано несколько типов ядерных реакторов на тепловых нейтронах и АЭС, наиболее соответствующих в техническом и экономическом отношении задачам крупномасштабного ядерного энергетического производства. Так, уран-графитовый реактор канального типа (замедлитель - графит, теплоноситель - вода, протекающая под давлением через каналы в активной зоне), примененный на Обнинской АЭС, стал принципиальной конструктивной основой 1-го (1964) и 2-го (1967) энергоблоков Белоярской АЭС им. И. В. Курчатова мощностью соответственно 100 и 200 Мвт.Другим типом ядерного реактора, получившим наибольшее развитие в тот же период, был водо-водяной энергетический реактор (ВВЭР) корпусного типа (замедлитель нейтронов - вода, одновременно отводящая тепло от тепловыделяющих элементов, размещенных в стальном корпусе). Опытно-промышленные реакторы такого типа были установлены на 1-м и 2-м энергоблоках Нововоронежской АЭС им. 50-летия СССР (пущены в 1964 и 1969, их мощность соответственно 210 и 365 Мвт) . Успешная эксплуатация опытно-промышленных энергоблоков первых АЭС и накопленный на этой базе значит. опыт в области ядерной энергетики позволили с начала 70-х гг. приступить к этапу создания и освоения промышленных энергоблоков, данные которых по выработке электроэнергии и использованию установленной мощности сопоставимы по конкурентоспособности с данными электростанций, работающих на твёрдом органическом топливе. В период 1971-75 были введены в действие реакторы типа ВВЭР мощностью 440 Мвт(ВВЭР-440) на 3-м и 4-м энергоблоках Нововоронежской АЭС. Началось серийное строительство АЭС с 2 реакторами по 440 Мвт.Следующий шаг в развитии реакторов этого типа - строительство АЭС с 2 реакторами мощностью 1000 Мвт(ВВЭР-1000). Заканчивается (1977) строительство одного из таких реакторов на Нововоронежской АЭС (после ввода его в действие мощность АЭС достигнет 2,5 Гвт) .2 энергоблока по 1000 Мвтпредполагается пустить (1-я очередь) на Калининской АЭС. Работы по усовершенствованию и развитию уран-графитовых реакторов канального типа привели к созданию одноконтурного кипящего реактора РБМК мощностью 1000 Мвт(РБМК-1000). Такие реакторы установлены на 1-м (1973) и 2-м (1975) энергоблоках Ленинградской АЭС им. В. И. Ленина и на Курской АЭС. Строится (1977) Игналинская АЭС (Литовская ССР) с реакторами РБМК-1500; ведётся проектирование энергоблока с реактором такого типа мощностью 2,4 Гвт.В 1976-80 предполагается осуществлять дальнейшее наращивание ядерных энергетических мощностей страны путём строительства АЭС с реакторами ВВЭР-440, ВВЭР-1000, РБМК-1000 и РБМК-1500. В соответствии с решениями 25-го съезда КПСС в 1976-80 предполагается продолжить строительство АЭС с реакторами мощностью 1-1,5 Гвт,обеспечить ввод в действие на АЭС мощности в размере 13-15 Гвт(примерно пятая часть от всей электрической мощности, вводимой за пятилетие) при опережающем развитии ядерной энергетики в Европейской части СССР. Для выполнения этих задач предусматривается организовать серийное производство для АЭС реакторов на тепловых нейтронах и турбоагрегатов к ним единичной мощностью не менее 1 Гвт,а также осуществить разработку комплектного оборудования для энергоблоков на тепловых нейтронах мощностью до 1,5 Гвт. Одним из важнейших направлений развития ядерной энергетики является реализация возможности наиболее рационального использования природных запасов урана и тория. В современных реакторах на тепловых нейтронах энергия ядерного топлива используется лишь на несколько процентов. Отработанное топливо можно использовать повторно (и многократно), очистив его от продуктов деления и шлаков; при этом расход естественного урана сокращается в 2-3 раза. Однако практически такая задача может быть осуществлена лишь тогда, когда отработанного топлива накопится достаточное количество. Реакторы на быстрых нейтронах позволяют существенно (в десятки раз) повысить эффективность использования ядерного сырья. В реакторах этого типа наряду с расходованием ядерного топлива осуществляется его расширенное воспроизводство за счёт вовлечения в энергетический цикл 238U. После создания экспериментальных и опытных образцов реакторов в 1973 в г. Шевченко (Казахская ССР) была пущена опытно-промышленная АЭС с реактором на быстрых нейтронах мощностью 350 Мвт(БН-350). Для 3-го энергоблока Белоярской АЭС ведётся строительство реактора на быстрых нейтронах мощностью 600 Мвт(БН-600). В 1976-1980 строительство и освоение реакторов такого типа предполагается вести ускоренными темпами. Наряду с исследованиями в области применения ядерных реакторов для производства электрической энергии важное значение в СССР отводится проблеме использования ядерной энергии для обеспечения тепловой энергией бытовых и промышленных предприятий, опреснения воды, проведения высокотемпературных технологических процессов (например, в металлургии), получения химических продуктов и для других народно-хозяйственных целей. Успешно действует двух целевая АЭС в г. Шевченко, представляющая собой первую в мире ядерную энергетическую установку с реактором на быстрых нейтронах в комбинации с крупной опреснительной установкой (120 000 м 3дистиллята в сутки). Построена 1-я атомная теплоэлектроцентраль (АТЭЦ) - Билибинская (48 Мвт) ,снабжающая потребителей не только электрической энергией, но и тепловой. Опыт эксплуатации этой станции позволит приступить к подготовительным работам по широкому использованию ядерной энергии для целей теплофикации, а также решить важнейшую задачу т. н. малой энергетики - обеспечить энергией труднодоступные и удалённые районы страны. Для районов, находящихся вдали от действующих энергосистем, разрабатываются также малогабаритные блочные ядерно-энергетические установки. В 1961 сдана в эксплуатацию крупноблочная транспортабельная атомная электростанция ТЭС-3 с водо-водяным реактором мощностью 1,5 Мвт,используемая в качестве исследовательской базы для создания установок подобного типа. Построена экспериментальная блочная ядерная энергетическая установка с органическим теплоносителем и замедлителем АРБУС (750 квт) ,создана атомная электростанция АБВ-1,5 с ядерным реактором водо-водяного типа мощностью 1,5 Мвт. Наряду с разработкой паротурбинных энергоблоков ведутся работы по созданию реакторных установок с непосредственным преобразованием тепловой энергии в электрическую. В 1964 была пущена установка «Ромашка», состоящая из высокотемпературного реактора на быстрых нейтронах и термоэлектрического преобразователя, успешно проработавшая более года вместо запланированных 1000 ч.В течение 1970-71 проведены испытания 2 термоэмиссионных реакторов-преобразователей «Топаз», показавших реальную возможность в ближайшем будущем использовать такие установки в качестве бортового источника электропитания на космических летательных аппаратах. В СССР ядерная энергия успешно используется на флоте. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178, 179, 180, 181, 182, 183, 184, 185, 186, 187, 188, 189, 190, 191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 199, 200, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209, 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 222, 223, 224, 225, 226, 227, 228, 229, 230, 231, 232, 233, 234, 235, 236, 237, 238, 239, 240, 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248, 249, 250, 251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258, 259, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 266, 267, 268 |