Elektr energiyani ishlab chiqarish uzatish va taqsimlash

Kondensatsion issiqlik elektr stansiyasining (KES) issiqlik balansi. KESda energiyaning ko‘p sonli o‘zgartirilishi amalga oshiriladi va bunda isroflar yuz beradi. Yoqilg‘ining kimyoviy energiyasini elektr energiyasiga aylantirishning iqtisodiyligi va har bir bosqichdagi isrofni elektr stansiyasining issiqlik balansidan aniqlash mumkin (2.6 - rasm). Agar yoqilg‘ining kamerada yonishi natijasida hosil bo‘luvchi issiqlik energiyasini 100% deb olsak, uning taxminan 30% qismi elektr energiyaga aylantiriladi, qozon qurilmasida 12%, quvurlarda 2%, turbogenerator (elektr generatori)da 6% va kondensatorda 50% energiya isrof bo‘ladi.

Yoqilg‘ining		30%	Ishlab
			chiqariluvchi
birlamchi			elektr energiyasi
issiqlik		50%
energiyasi:
100%	2%	6%
12%
		Kondensatordagi
	Quvurdagi
		Turbogenera-	isroflar
Qozon	isroflar
		tordagi isroflar
qurilmasidagi
isroflar

3.6- rasm. Kondensatsion issiqlik elektr stansiyasining taxminiy issiqlik balansi.

Issiqlik elektr markazlari

Elektr energiyasini KESlarda ishlab chiqarish, yuqorida ko‘rib o‘tganimizdek, katta isroflar bilan bog‘liqdir. Shu bilan bir qatorda sanoatning kimyo, tuqimachilik, oziq-ovqat, metallurgiya kabi

24

sohalarida issiqlik texnologik maqsadlarda talab etiladi. Yashash uylarida kattagina miqdorda issiq suv talab etiladi.

Mamlakatimizda yoqilg‘ining kattagina korxonalarning issiqlik ehtiyojlariga sarf qilinadi. Sanoatda issiqlikni iste’mol qilish o‘lchami haqida taxminiy xulosani har qanday korxona misolida hosil qilish mumkin. Masalan, avtomobil qurilishi zavodida iste’mol qilinuvchi issiqlik energiyasining 3/4 qismi isitish, ventilatsiya hamda maishiy xizmatga va 1/4 qismiginasi ishlab chiqarish maqsadlarida foydalaniladi. Kimyo sanoatining azot ishlab chiqarish kombinatida bunga teskari holatni kuzatamiz. Bu yerda iste’mol qilinuvchi issiqlik energiyasining taxminan 3/4 qismi ishlab chiqarish ehtiyojlari uchun sarf qilinadi.

Issiqlik energiyasiga bo‘lgan ehtiyojni kichik quvvatli qozon qurilmalarini qurish asosida qondirish ko‘p hollarda iqtisodiy jihatdan maqsadga muvofiq emasdir. Bunday hollarda elektr va issiqlik energiyalarini ishlab chiqaruvchi issiqlik elektr stansiyalarining bug‘ generatorlaridan olinuvchi bug‘dan foydalanish samaralidir. Bu vazifani bajarish uchun xizmat qiluvchi elektr stansiyalari issiqlik elektr markazlari (IEM) deb yuritiladi.

KESlarning turbinalaridan chiquvchi bug‘ning harorati va bosimi juda past bo‘lib, u korxonalarning texnik jarayonlarida foydalanish uchun yaroqli emas. Ko‘plab ishlab chiqarishlarda 0,5-0,9 MPa, ba’zan presslarni, bug‘ tegirmonlarni, turbinalarni harakatga keltirish uchun 2 MPa gacha bosimdagi bug‘dan foydalaniladi, 70-150⁰C haroratdagi issiq suv talab etiladi.

Iste’molchilar uchun lozim bo‘lgan parametrdagi bug‘ni olish uchun maxsus turbinalardan foydalaniladi. Bunday turbinalarda energiyasi turbinani harakatga keltirishda foydalanilib, parametrlari pasaygan bug‘ning bir qismi iste’mol qilish uchun olinadi, qolgan qismi esa turbinada odatdagi usulda foydalaniladi va undan chiqgach kondensatorga uzatiladi.

IEMning prinsipial va unda elektr hamda issiqlik energiyalarini ishlab chiqarishning texnologik sxemasi 2.7- rasmda tasvirlangan. Bu yerda IEM va KESning (2.4-rasm) prinsipial sxemalari bir-biriga o‘xshashligini kuzatamiz. Shu sababli 2.7- rasmda 2.4- rasmdagi bilan bir xil bo‘lgan uskunalarning nomlari keltirilmagan.

25

EUYu

Past bosimli

regeneratsion

isitkichlar

^{Iste’molchiga}
Nasos Qozon uzatiluvchi issiqlik

energiyasi

3.7- rasm. Issiqlik elektr markazida elektr va issiqlik energiyasini ishlab chiqarishning texnologik sxemasi.

Mamlakatimizda hozirgi davrda mavjud bo‘lgan IEMlarining FIK 60-65% ni tashkil etadi. IEMning taxminiy issiqlik balansi 2.8- rasmda tasvirlangan bo‘lib, unga muvofiq holda agar yoqilg‘ining yonishida paydo bo‘lgan birlamchi issiqlik energiyani 100% deb olsak, u jarayon davomida quyidagicha taqsimlanadi:

12% - qozon qurilmasidagi isroflar,

2% - quvurlardagi isroflar,

4% - elektr generatoridagi isroflar,

20% - kondensatordagi isroflar,

12% - ishlab chiqariluvchi elektr energiyasi,

50% - ishlab chiqariluvchi issiqlik energiyasi.

26

			Ishlab chiqariluvchi
			elektr energiyasi
				Ishlab chiqariluvchi
Yoqilg‘ining			12%	issiqliq energiyasi
birlamchi			50%
issiqlik
energiyasi:
100%		4%	20%
	2%
12%
	Quvurdagi	Elektr	Kondensatordagi
Qozon		generatoridagi
	isroflar	isroflar	isroflar
qurilmasidagi
isroflar

3.8- rasm. Issiqlik elektr markazining taxminiy issiqlik balansi.

Bug‘-gaz va gaz-turbina qurilmali issiqlik elektr stansiyalari

Keyingi yillarda an’anaviy kondensatsion stansiyalarga nisbatan samaradorligi yuqori bo‘lgan bug‘-gaz va gaz-turbina qurilmali IESlarni qurish, rekonstruksiyalash va ulardan foydalanish ommaviylashgan. Bizning mamlakatimizda ham bir qator mavjud IESlarni shu kabi qurilmalarni o‘rnatish hisobiga kengaytirish va rekonstruksiyalash ishlari olib borilmoqda.

Bug‘-gaz qurilmasi (BGQ) tuzilishi bo‘yicha ikkita qism gaz-turbina va bug‘-turbina qismlaridan iborat bo‘ladi. Bunga mos holda ularda yoqilg‘ining yonishida paydo bo‘luvchi issiqlik energiyasi ikkita bosqichda elektr energiyasiga aylantiriladi. Ularda mavjud texnologiya bo‘yicha gaz yoki suyuq yoqilg‘idan foydalaniladi.

Bug‘-gaz qurilmali IESning ish jarayonini prinsipial sxemasi 2.9-rasmda tasvirlangan. Yonish kamerasida yonishdan hosil bo‘lgan mahsulot gaz turbina va mos holda elektr generatori rotorlarini harakatlantirib, elektr energiya ishlab chiqaradi (1- bosqich). Bunda gaz-turbinaning foydali ish koeffitsiyenti 0,3 (samaradorligi 30%) dan ortiqroq bo‘ladi. Gaz-turbinadan chiquvchi gaz hali o‘zining yuqori haroratini saqlab qolgani holda, issiqlik almashtirgich, ya’ni qozon-utilizator (bug‘ generatori)ga yuboriladi. Bu yerda bug‘ 500⁰C gacha qizishi natijasida uning bosimi 80 atmosfergacha yetadi. Hosil bo‘lgan bunday parametrdagi bug‘ yordamida bug‘-turbinasi va navbatdagi elektr generatorining rotorlari harakatga keltiriladi (2-bosqich). Bu yerda birlamchi energiyaning 20-30% qismi elektr energiyasiga aylantiriladi.

27

Bug‘-turbinasidan chiqqan suv bug‘i an’anaviy kondensatsion IESlardagi singari kondensatorda kondensatsiyalanib, qaytadan bug‘ generatoriga haydaladi.

Shunday qilib, butun BGQning foydali ish koeffitsiyenti taxminan 0,6 (samaradorligi 60%) ni tashkil etadi.

Bunday kombinatsiyalangan texnologiya elektr energiya ishlab chiqarish uchun zarur bo‘lgan yoqilg‘i sarfini an’anaviy kondensatsion siklda ishlaydigan qurilmalardagiga nisbatan sezilarli darajada kamaytiradi. Buni ushbu qurilmalarning samaradorliklari va ularda shartli yoqilg‘ining solishtirma sarfini taqqoslash orqali aniq ko‘rish mumkin: BGQning samaradorligi 50-60% bo‘lib, ularda shartli yoqilg‘ining solishtirma sarfi 200-240 g/kVt.soat bo‘lsa, an’anaviy kondensatsion siklda ishlovchi qurimalar uchun bu ko‘rsatkichlar mos holda 32-38% va 320-360 g/kVt.soatni tashkil etadi.

BGQning ikkala qismi mustaqil, ya’ni oddiy gaz-turbina qurilmasi (GTQ) va kondensatsion IES sifatida alohida ishlatilishi mumkin. Qurilmaning bunday xususiyatidan uning qismlaridan birini ta’mirlash davrida foydalanish mumkin.

Tutun gazlari

Gaz/Mazut

Issiqlik

Yonish

almashtirgich

Havo

kamerasi

Elektr energiyasi

Gaz

Elektr

turbinasi

Kondensator

Sovituvchi suv

generatori

Elektr energiyasi

Elektr

Bug‘ turbinasi

generatori

3.9- rasm. Bug‘-gaz qurilmali IES ishlash jarayonining prinsipial sxemasi.

28

Bug‘-gaz qurilmali elektr stansiyalari quvvatiga qarab qo‘shimcha bug‘ yoki suv isitish qozon-utilizatorlari bilan jihozlanishi ham mumkin. Bunda elektr energiya ishlab chiqarishdan tashqari, bug‘-turbinani aylantirish va o‘z texnologik ehtiyoji uchun yo bug‘ (kichik, o‘rta va katta bosimli), yoki 140⁰Cdan yuqori haroratli issiq suv olish imkonini beradi. Hosil qilingan energiya sovuq suv ishlab chiqarish uchun ham ishlatilishi mumkin. Bu holda issiqlik yuklamasi iste’molchisi sifatida unga absorbsion sovutish mashinasi ulanadi. Turli xildagi energiyani kompleks tarkibda ishlab chiqarish natijasida (elektr, issiqlik, sovuq havo) stansiyaning umumiy foydali ish koeffitsiyenti 90% dan oshadi. Bunday bug‘-gaz qurilmali IESning ishlash jarayoni prinsipial sxemasi 2.10- rasmda keltirilgan.

Bug‘-gaz qurilmalarining kamchiligi deyarli yo‘q, faqatgina bu yerda yoqilg‘i va uskunalarga bo‘lgan ma’lum cheklov va talablar haqida gapirish mumkin.

Gaz-turbina qurilmalari (GTQ) faqat gaz-turbinaga ega bo‘lib, har qanday iqlim sharoitlarida elektr energiyani ishlab chiqarish yoki maishiy xizmat obyektlarining tig‘iz yoki zaxiraviy elektr energiyasi manbai sifatida ishlatishga mo‘ljallangan.
_Havo Isrof

Qozon-utilizator

GTQ

Issiqlik
almashtirgich Issiqlik iste’molchilari

Gazni

tayyorlash

Bug‘ turbinasi

Yoqilg‘i Elektr energiyasi Issiqlik energiyasi
3.10- rasm. Qo‘shimcha issiqlik almashtirgich bilan jihozlangan bug‘-gaz qurilmali IES ishlash jarayonining prinsipial sxemasi.

29

Tig‘iz manba sutkaning maksimal yuklamali vaqtidagi energiya iste’molini qoplash uchun zarur. Bunday siklda ishlovchi GTQ faqat elektr energiyasini ishlab chiqaradi.

GTQli elektr stansiyalari ishlash sikliga bog‘liq holda ikki guruhga – ochiq va yopiq siklli GTQ elektr stansiyalariga bo‘linadi.

Sodda ochiq siklli GTQning prinsipial sxemasi 2.11-rasmda tasvirlangan bo‘lib, u asosan kompressor, yonish kamerasi va turbinadan tashkil topgan. Kompressor tashqaridan havo olib, uning bosimini oshiradi. Yonish kamerasida yoqilg‘i yuqori bosim ostida kirib kelgan havoda yoqiladi. U yerda yuqori haroratgacha qizdirilgan gazlar yuqori bosim ostida turbinaga kirib keladi va kengayish jarayonida hosil bo‘lgan kinetik energiyasi hisobiga turbinani harakatga keltiradi. Natijada gaz molekulalarining energiyasi turbina aylanishining kinetik energiyasiga o‘zgartiriladi. Turbina aylanishining kinetik energiyasini bir qismi kompressorni harakatga keltirsa, yana bir qismi generator rotorini harakatga keltirib, u yerda elektr energiyasiga o‘zgartiriladi. Turbinadan chiquvchi gazlar atmosferaga chiqarib yuboriladi.

Shunday qilib, ochiq siklli GTQlarda ishchi massa – havo ish jarayonida uzluksiz yangilanib turadi.

Yoqilg‘i ta’minoti

Yonish kamerasi
Elektr generatoriga

	Kompressor					Turbina
								Atmosferaga
Atmosferadan olinuvchi
									chiqariluvchi tutun
havo
									gazlar

3.11- rasm. Ochiq siklli GTQ ish jarayonining prinsipial sxemasi.

Yopiq sikli GTQlarda kompressor yordamida hosil qilingan yuqori bosim ostida yonish kamerasiga kirib keluvchi ishchi massa – gaz (havo yoki mos keluvchi boshqa gaz)ning bosimi yoqilg‘ining yonishi

30

natijasida belgilangan qiymatgacha yetkaziladi (2.12-rasm). Hosil qilingan yuqori harorat va mos holda yuqori bosim ostidagi gaz turbina orqali o‘tishi jarayonida uni harakatga keltiradi. Turbinaning kinetik energiyasini bir qismi kompressorni harakatga keltirishga sarflansa, qolgan qismi elektr generatorida elektr energiyasiga o‘zgartiriladi. Turbinadan chiquvchi gaz kompressorga borishidan oldin sovitkichda tashqi sovitish manbasi yordamida boshlang‘ich haroratgacha sovitiladi.

Shunday qilib, yopiq siklli GTQlarda ishchi massa – gaz almashtirilmasdan siklda uzluksiz foydalaniladi. Bunda issiqlik almashtirgichda gazga berilgan issqlikning ma’lum darajada saqlanib qolishi hisobiga qurilmaning foydali ish koeffitsiyenti ochiq siklli qurilmanikiga nisbatan kattaroq bo‘ladi.

Yonish kamerasi va	Havo ta’minoti				Yoqilg‘i ta’minoti
							Havo ta’minoti
issiqlik
a lmashtirgich

Tutun gazlari

Kompressor ^Turbina

Elektr generatoriga

Sovitkich

Sovituvchi suvning kirish va

chiqishi
3.12- rasm. Yopiq siklli GTQ ish jarayonining prinsipial sxemasi.

Umuman qaraganda har ikkala tipdagi qurilma o‘ziga xos avzallik va kamchiliklarga ega. Shu sababli, ulardan qanday tipdagisini qurish masalasi muayyan maqsadlardan kelib chiqilgani holda hal etiladi.

Hozirgi davrda GTQlarning taxminiy foydali ish koeffitsiyenti 30-33% ni tashkil etadi.

31

Atom elektr stansiyalari

Bugungi kunda atom energiyasidan iqtisodiyotning turli sohalarida foydalanilmoqda. Harbiy sohada atom energiyasida ishlovchi kuchli suvosti va suvusti kreyserlarini qurishmoqda. Tinch turmushimizda atom energiyasi foydali qazilmalarni izlashda ishtirok etyapti. Radioaktiv izotoplar qishloq xo‘jaligida, tibbiyot va biologiyada, fazoni zabt etishda qo‘llanilmoqda.

Shular bilan bir qatorda atom elektr stansiyalarida elektr energiyani ishlab chiqarishda ham foydalanilmoqda. Bunday stansiyalarda uran yadrosining bo‘laklarga parchalanishi natijasida hosil bo‘luvchi energiya avvalo gaz yoki bug‘ning issiqlik energiyasiga va so‘ngra elektr energiyasiga aylantiriladi. Uran yadrosining parchalanishi uni neytronlar yordamida bombardirovka qilish natijasida amalga oshib, hosil bo‘luvchi turlicha massali yadro bo‘laklari, neytronlar va boshqa parchalanish mahsulotlari har tomonga juda katta tezlikda otiladi va mos holda katta kinetik energiyaga ega bo‘ladi. Yadroning parchalanishida hosil bo‘luvchi energiya deyarli to‘liq issiqlik energiyasiga aylantiriladi. Boshqariladigan yadro zanjir reaksiyasi yuz beradigan qurilma yadro reaktori deb ataladi.

An’anaviy IESning atom elektr stansiyasi (AES)dan prinsipial farqi shundan iboratki, ularda ishchi massa issiqlikni organik yoqilg‘ini yoqish orqali bug‘ generatoridan olsa, AESlarda boshqariluvchi yadro parchalanish reaksiyasidan oladi.

3.13- rasm. Atom elektr stansiyasining umumiy ko‘rinishi: