Жылу энергиясын электр энергиясына тура түрлендіру

ЖЫЛУ  ЭНЕРГИЯСЫН ЭЛЕКТР ЭНЕРГИЯСЫНА

 ТУРА ТҮРЛЕНДІРУ

Авторы: Манарбеков Данияр гр. ТОРЭ-323

Жетекшісі: арнайы пәндер оқытушысы – Балтабекова  Т.К.

КМҚК «Электротехникалық колледжі»

Жыл өткен сайын энергетикалық  ресурстардың мәселесі өте маңызды орын ала бастады. Оны екі жолмен шешуге болады. Алғашқысы, дәстүрлі отын түрлерін өндіруді арттыру, бұл жол - экстенсивті, ол арқылы ұзаққа бара алмаймыз, себебі отын қоры шектеулі. Екінші жол – интенсивті – отынды рационалды пайдалануға негізделген. 

Органикалық отынның, сонымен қоса, атомның химиялық энергиясын дәстүрлі түрлендіру әдісі көп сатылы: алдымен бастапқы энергия жылуға, одан кейін жылу – механикалық энергияға түрленеді, соңында механикалық энергия – электр энергиясына түрленеді. Алғашқы ресурстың пайдалы қоланылуының орташа үлесі – 40%-дан аспайды, яғни отынның құрамындағы жылудың шамамен 2/3 бөлігі пайдасыз қоршаған ортаға шығарылып қоймай, сонымен қоса, табиғатымыздың экологиялық теңдігін бұзуда.

ПӘК арттыру мәселесінің  шешімі энергетикалық қондырғылардың жаңа түрін өндіріске енгізумен тығыз байланысты. Бұндай қондырғыларда энергияны түрлендіруді өте жоғары температураларда жүргізе алу мүмкіндігі пайда болды. Бұл тұрғыда магнитогидродинамикалық (МГД) генераторлар ең тиімді және перспективті болып табылады.

Магнитогидродинамикалық генератор, МГД-генератор — бұл  магнит өрісінде қозғалатын жұмыстық дененің (сұйықтың немесе электрөткізгіш ортаның) энергиясын электр энергиясына  тура түрлендіретін энергетикалық  құрылғы.

МГД - генераторда жоғарғы температуралы жану өнімдеріне сілтілі элементінің, мысалы көміртекті калийдің біраз мөлшерін қосқанда, өнім электрөткізгішке айналады, яғни ол төменгі температуралы плазмаға айналады. Температурасы шамамен 3000К болатын плазма процесс барысында МГД-генератор үшін жылуды электр энергиясына түрлендіру үшін жұмыстық дене болып табылады. Ол үшін жоғарғы жылдамдықты — 1000 м/с плазманы күшті магнит өрісіне енгізілген канал арқылы өткізеді. Нәтижесінде тежеу күші пайда болады. Газ оған қарсы жұмыс атқарады, осылайша қозғалыстағы плазманың кинетикалық энергиясы электр энергиясына түрленеді.

Тиімді МГД-түрлендіруге қажетті плазманың температурасы (шамамен 3000 К) ауаны жылыту жүйесінде  қышқылдатқыштың температурасын шамамен 2000 К-ға дейін арттыру арқылы қол  жеткізіледі. Сонымен қоса, ауаны  оттегімен қанықтыру қарастырылған.

Плазманы жеткілікті мөлшерде тоқ өткізгіш ету үшін МГД-қондырғысының камерасында иондалған тұнба пошта ұнтағы енгізіледі. МГД-қондырғысының электрлік қуаты шамамен 250 МВт.

МГД-генератордан кейін жану өнімі (плазма) 2300 К температурамен бугенераторына түседі. Мұнда газдың жылуының жоғарғы қорының есебінен жылу электростанциясының турбогенераторын айналдыратын қысымы 255 атмосфера және температурасы 545°С болатын сағатына 1000тонна бу алады.

МГД-блогында негізгі  отын ретінде табиғи газ қолданылады. Болашақта бұл қондырғыларда қатты отынды пайдалануға көшу қарастырылуда.

Осындай блоктарда  отын – шамамен 20%, келтірілген шығындар – шамамен 15%-ға үнемделеді.  Сонымен  қоса, МГД-қондырғысын пайдалану  зиянды қалдықтарды қоршаған ортаға лақтыруы күрт төмендейді. 

МГД-ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯЛАРЫНЫҢ ЕРЕКШЕЛІКТЕРІ  (МГДЭС) 

МГД-генераторындағы плазманың температуралық шегі  2300 – 2400 К-нан 3000 К-ға дейін, осы шекарада МГД-генератордың  жұмысы тиімді болып табылады. Мұндай электростанцияның ПӘК 50-55%  құрайды. Болашақта бұл көрсеткішті 60-65%-ға дейін жеткізу жоспарда бар.

Осылайша, МГД-электростанциясының  ПӘК ЖЭС-мен салыстырғанда 25%-ға артуы  мүмкін. Бұл біздің елімізге бір  жыл ішінде шамамен 75 млн. тонна  отынды үнемдейді немесе отынның  сол шығынында қосымша 250 млрд. кВт*сағ. электр энергиясын өндіруге мүмкіндік береді. 

Энергетикаға МГД-түрлендіру әдісін енгізу нақты айтқанда революциялық құбылыс болатындығы айдай анық.

Энергияның МГД-түрлендіру әдісіне жұмсалған қосымша қаражат  жылдам қайтарылады: шамамен 3 жылдың ішінде. Уақыттың өтуіне қарай отынның құны артып, қоры азая түседі, сондықтан МГД-электростанциясының артықшылықтары да арта береді.

Қорыта айтқанда, энергияны  МГД түрлендіру бойынша зерттеулер нәтижесі осы әдістің зор мүмкіндіктерін ашты. Бұл жұмыстардың қорытындыларын бағаламау мүмкін емес. Жаңа типтегі жылу және атом электростанцияларында дәстүрлі бу турбиналарының блоктарымен немесе реакторлармен қоса МГД – генераторларын бірге салу  жылу энергетиасында тиімділікті арттыру жолындағы жасалған маңызды қадам болады, сонымен бірге адам өмірінің ең маңызды саласы – энергетикадағы ғылыми-техникалық революция болады.