Реферат: История развития теплоэнергетики в России

Содержание

 TOC o «1-3» h z u 1.История  развития энергетики и современное  ее состояние. PAGEREF _Toc67123241 h 2

2. Краткий  исторический  очерк  развития  термодинамики. PAGEREF _Toc67123242 h 4

3. Развитие теплоэнергетики в Санкт-Петербурге. PAGEREF _Toc67123243 h 6

4. История развития тепловых сетей Москвы… PAGEREF _Toc67123244 h 9

5. Солнечная теплоэнергетика. PAGEREF _Toc67123245 h 13


1. История  развития энергетики и современное ее состояние

     Для истории развития энергетики  характерны четыре основных периода.Первый из них начался в 1920 г., когда VIII Всероссийским съездом Советов былпринят план электрификации России (ГОЭЛРО). Этим планом предусматривалосьопережающее развитие энергетики, сооружение 30 крупных районных станций,использование местных топлив, развитие централизованного энергоснабжения,рациональное размещение электростанций на территории страны. Задания планаГОЭЛРО были выполнены уже в 1931 г.

     За годы Великой Отечественной войны выработка электроэнергии снизилась почти вдва раза, около 60 крупных станций было разрушено. Поэтому основной задачейвторого периода развития энергетики (1940-1950 г.г.) было восстановлениеразрушенного энергетического хозяйства.

     Для третьего этапа развития энергетики (1951-1965 г.г.) характерна концентрацияэнергоснабжения за счет создания объединенных энергосистем, строительствомощных тепловых электростанций, сооружение первых атомных станций.

     Четвертый период (с 1966 г. по настоящее время) характеризуется переходомк качественно новому уровню развития топливно-энергетического комплекса.Внедряется блочная схема компоновки электростанций, причем мощность блоковнепрерывно повышается. Пар сверхкритических параметров теперь используется нетолько на конденсационных электростанциях (КЭС), но и на теплоэлектроцентралях(ТЭЦ). Формируется единая энергосистема страны.

     До 1975 г. в СССР проводился курс на повышение расходагаза и мазута на нужды энергетики. Это позволило в короткий срок и беззначительных капитальных затрат укрепить энергетическую базу народногохозяйства. Позже было решено, что дальнейший рост энергетического потенциалаЕвропейской части страны должен осуществляться за счет строительствагидравлических и атомных станций, а в восточных районах — за счет тепловыхстанций, работающих на дешевых углях.

     Основные запасы органических топлив (угля, нефти, газа) расположены в восточнойчасти страны, чаще всего в труднодоступных районах. Поэтому особое значениеприобретает проблема экономии топливно-энергетических ресурсов.

     Дальнейшая централизация теплоснабжения за счет строительства мощных ТЭЦ икотельных позволит получить значительную экономию топлива. Однако сооружениеТЭЦ экономически целесообразно лишь при наличии крупных централизованныхпотребителей теплоты. Другой путь снижения расхода топлива — применение теплонасосных установок, которые могут использовать какестественные источники теплоты, так и вторичные энергоресурсы.

<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-font-kerning:16.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">
2. Краткий  исторический  очерк  развития  термодинамики

     До 50-х годов XIX века наука рассматривала теплоту как особое невесомое, неуничтожимоеи несоздаваемое вещество, которое имело названиетеплород. М.В.Ломоносов был одним из первых, кто опроверг эту теорию. В своейработе “Размышление о причинах теплоты и холода”, изданной в
1774 г. он писал, что теплота является формой движения мельчайших частиц тела,заложив тем самым основы механической теории теплоты. М.В.Ломоносов один изпервых высказал идею закона сохранения энергии. В его формулировке этого законаеще не содержатся количественные соотношения, но, несмотря на это, отчетливо иполно определяется сущность закона сохранения и превращения энергии.

     Лишь столетие спустя этот закон благодаря работам Майера, Гельмгольца, Джоуляполучил всеобщее признание. В 1842 году появилась работа естествоиспытателяМайера “Размышления о силах неживой природы”. Его формулировка первого законатермодинамики в основном была философски умозрительной. В 1847 году была изданамонография немецкого врача Гельмгольца  “О сохранении силы”, гдеподчеркивается общее значение первого начала как закона сохранения энергии,дается его математическая формулировка и приложение к технике. В 1856 годуДжоуль экспериментально доказал существование этого закона.

      В1824 году появился труд французского инженераСадиКарно “Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать этусилу”, в котором были заложены основы термодинамики. В этой работе он указалпричины несовершенства тепловых машин, пути повышения их коэффициента полезногодействия (кпд), сформулировал второй закон термодинамики, идеальный циклтепловых машин (цикл Карно) и другие важные положения термодинамики.

      В1906 г. Нернст сформулировал третье начало термодинамики, в которомпредположил, что с приближением абсолютной температуры к нулю интенсивностьтеплового движения и энтропия стремятся к нулю. Принцип недостижимостиабсолютного нуля температур — одно из следствий известной тепловой теоремыНернста.

     Существует еще понятие так называемого нулевого начала термодинамики. Изучаяявления в рамках классической термодинамики, как правило, отвлекаются отхарактера молекулярного и атомного строения вещества. При исследовании явленийобращают внимание исключительно на макроскопические свойства системы, которыеоцениваются по опытным данным измерения  макроскопическими приборами: термометрами,калориметрами, манометрами и т.д. Поэтому классическая термодинамика являетсяфеноменологической наукой. Таким образом, в классической термодинамикеотвлекаются от движения микрочастиц тела и рассматривают лишь результат этогодвижения, который есть не что иное, как температура тела. Это и есть нулевоеначало термодинамики. Оно формулируется в виде следующей аксиомы: все тела притепловом равновесии обладают температурой. Нулевое начало является исходнымположением термодинамики, так как тепловое движение происходит во всех телах.Оно неуничтожимо, как неуничтожимо всякое движение в природе.

      Вконце XIX века Л.Больцманом и У.Гиббсом были заложены основы статистическойтермодинамики. В отличие от классической термодинамики она позволяет вычислитьмакроскопические характеристики по данным о состоянии микрочастиц тела — ихрасположению, скоростях, энергии. У.Гиббс внес существенный вклад и вклассическую термодинамику, разработав метод потенциалов, установив правило фази др.

     После создания фундамента термодинамического метода началась разработка егоприложений  и, прежде всего, к теории тепловых машин. Большое значениеимело введенное Ж.Гюи и А.Стодолой понятиеработоспособности теплоты, или максимальной технической работы, которую можно получитьот имеющегося количества теплоты в заданном интервале температур. В 1956 годуР.Рант дал этой величине название “эксергия”. Вотличие от энтропии, всегда возрастающей в реальных процессах, в отличие отэнергии, количество которой строго сохраняется (согласно первому законутермодинамики), эксергия — запас работоспособностиили это то количество полезной работы, которое можно получить от имеющейсятеплоты в заданном интервале температур.

<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-font-kerning:16.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">
3. Развитие теплоэнергетики в Санкт-Петербурге

Звание первого отечественного теплоэнергетика поправу принадлежит петербуржцу, Николаю Александровичу Львову(1753-1803),выпустившему в 1795 году двухтомник «Русская пиростатика», в которомописывалось устройство «воздушных» или «духовых» печей его собственной конструкции.Как это часто бывает, новаторство петербургского ученого не было в полной мереоценено его современниками. Только лишь через сто лет обогрев помещений спомощью нагретых воздуха или воды получил широкое применение.

Первая установка централизованного нагреваниявоздуха в водо-воздушной системе отопления и вентиляции была применена в XIXвеке в здании Петербургской Академии художеств. Она обогревала два большихзала, объемом более 3000 куб.метров.

А в 1909 году, опять-таки в Петербурге, в зданииМихайловского театра была смонтирована первая в России насосная системаводяного отопления. Автором проекта этой системы был Н.П. Мельников. Тем неменее, до революции в Петербурге большинство жилых домов отапливалось с помощьюдровяных печей. По данным историков, в городе незадолго до революциинасчитывалось всего 102 дома (из, примерно, 40 тысяч) с центральным отоплениемот местных котельных.

Официальной датой начала теплофикации города наНеве можно считать 25 ноября 1924 года, когда впервые в шестиэтажный дом нанаб. реки Фонтанки было подано тепло по проложенному теплопроводу. Вскоре теплостало поступать и в другие общественные и жилые здания, в числе которых былиОбуховская больница и Казачьи бани.

К 1927 году по трубопроводам тепло стало поступатьв Александрийский театр, Публичную библиотеку и Госбанк. Затем была проложенаРузовская магистраль, для теплоснабжения зданий по загородному проспекту иРузовских казарм. ГЭС №3, от которой производилось теплоснабжение всех этихзданий, была переоборудована для комбинированной выработки тепловой иэлектрической энергии. Она стала первой отечественной теплоцентралью, аЛенинград – пионером теплофикации.

Новый способ обогрева помещений, без помощи дров,угля или торфа понравился горожанам, и стал быстро распространяться, (темболее, что он был наиболее эффективным и экономически выгодным). Так, если в1928 году централизованно отапливалось всего 32 здания, а протяженностьтепловых сетей в городе составляла лишь 5 километров, то в 1935 году длинатепловых сетей увеличилась до 56 километров, к которым было подключено около400 зданий, а к 1941 году централизованным теплоснабжением обеспечивалось уже1648 зданий. Длина сетей тогда составляла уже 75 километров.

Столь быстрому росту и развитию централизованноготеплоснабжения не приходится удивляться – в конце 1931 года было принятоспециальное обращение ЦК и Совнаркома СССР о превращении Ленинграда вобразцовый центр городского хозяйства. А через 7 лет — 17 июня 1938 года вышлоПостановление СНК о создании в системе Ленсовета Топливно-энергетическогоуправления (ТЭУ) – родоначальника сегодняшнего Топливно-энергетическогокомплекса города.

В подчинении этого управления тогда находился трест«Ленгаз» и трест «Ленгортоп». В его же юрисдикции находились контроль инаблюдение за «Ленэнерго». По сути дела ТЭУ отвечало за все вопросы, связанныес обеспечением нашего города топливом и электроэнергией.

Наиболее тяжелыми для Топливно-энергетическогоуправления Ленгорисполкома стали военные годы.

Война в первые же недели войны нарушила связь споставщиками, дезорганизовала транспорт. Управление работало в режимеоперативного органа. Приходилось принимать нестандартные, но жизненно важныерешения, например, слом на топливо ветхих строений и зданий. В авральном режимеработали аварийные бригады, занимаясь ликвидацией повреждений на коммуникациях,в том числе повреждений от артобстрелов.

После окончания войны Топливно-энергетическоеуправление Ленгорисполкома обязано было не только восстановить свое хозяйство,но и обеспечить стремительно возрастающие потребности в топливе городаЛенинграда. Кроме того, с начала 50-х годов ТЭУ стало выполнять и экологическиезадачи, внедряя на объектах оборудование, уменьшающее выброс вредных веществ ватмосферу.

В 1955 году Управлению подчинили трест наружногоосвещения «Ленсвет». Через два года на улицах Ленинграда ежедневно зажигалосьоколо 49 тысяч фонарей ( к началу войны эта цифра достигало 30 тысяч). А ещечерез 7 лет в городе заработала служба декоративной подсветки монументальнойскульптуры и памятников архитектуры.

В 1962 году управлению передают Дирекциюквартальных котельных и тепловых сетей. Это стало поворотным событием вдеятельности ТЭУ, определившее стержневое направление его работы на долгие годы– строительство и эксплуатация теплоисточников и тепловых сетей. Чуть позже (всередине 60-х годов) началась активная работа по автоматизации идиспетчеризации котельных…

За последующие годы предприятие претерпело многоизменений – менялись название, структура. В 1993 году было зарегистрированоГосударственное предприятие «Топливно-энергетический комплексСанкт-Петербурга», которое явилось прямым правопреемником управления. В 2000году, распоряжением Комитета по управлению городским имуществом города оно былопереименовано в государственное унитарное предприятие «ТЭК СПб».

Все эти годы оставалось неизменным лишь одно –система теплообеспечения города развивалась, становилась более совершенной,даже несмотря на непростые времена, которые переживала страна и город на Неве в1990-е годы.

<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-font-kerning:16.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">
4. История развития тепловых сетей Москвы


В начале ХХ века Москва представляла собой явно неблагоустроенный город. Резкоеразличие между центром города и убогими окраинами, беспорядочное размещениепромышленных предприятий и транспортных средств, отсталость всех отраслейгородского хозяйства были характерными для Москвы тех лет.
Теплоснабжение жилищно-коммунального сектора и промышленных предприятий былодецентрализовано. Предприятия и крупные дома имели свои индивидуальные котельные.В центре Москвы действовало 1760 котельных, которые обеспечивали отопление 1170зданий.

Основная масса жилых домов была оборудована печнымотоплением. Печей насчитывалось свыше 500 тысяч. Элементарными коммунальными ибытовыми удобствами пользовалось население, проживающее в пределах Садовогокольца и принадлежащее к зажиточным слоям.

По окончании Гражданской войны в Москверазвернулось хозяйственное строительство и встал вопрос о рациональном способетеплоснабжения жилых зданий и промышленных предприятий города.

На базе принятого плана ГОЭЛРО и рекомендацийкомиссии по теплофикации при Главэнерго было принято решение о централизованномтеплоснабжении города на базе теплофикации.

Началом теплофикации Москвы явилась прокладка в1928 г. паропровода от экспериментальной ТЭЦ ВТИ к заводам «Динамо»,«Парострой» и другим близлежащим объектам.

В 1929 г. была сооружена Краснопресненская ТЭЦ(ныне филиал ТЭЦ-12), снабжавшая паром Трехгорную мануфактуру, а в конце 1930г. с первой Московской ТЭЦ высокого давления (ТЭЦ-8) был подан пар на заводы«Клейтук», «Новый мыловар» и Первый подшипниковый завод (ГПЗ-1) по паропроводамШ 300 мм и протяженностью 1,5 км.

Одновременно со строительством новых ТЭЦпроводились работы по теплофикации центра города. Еще в 1927 г. был составленэскизный проект, а в 1931 г. от ГЭС-1 был проложен первый в Москве водянойдвухтрубный трубопровод Ш250 мм по Раушской набережной, Старому Москворецкомумосту, по улице Разина (Варварка) к зданию ВСНХ на пл. Ногина (Китай-город).

28 января 1931 г. для проектирования, строительстваи эксплуатации тепловых сетей Москвы было создано специализированноепредприятие — Теплосеть Мосэнерго, а в конце года организован Всесоюзный трест«Теплосетьстрой», первым главным инженером которого был назначен В.А.Чугреев,отдавший впоследствии много сил и энергии организации эксплуатации идальнейшему развитию тепловых сетей Москвы.

С самого начала Теплосеть Мосэнерго явиласьпромышленной лабораторией для решения многих научных и технических проблем,связанных с разработкой и освоением теплофикационного оборудованияэлектростанций и тепловых сетей.

В области рационализации систем теплоснабжениябольшое значение имели работы, выполненные Московской Теплосетью в содружествес научно-исследовательскими организациями. К числу важнейших разработок следуетотнести:

— внедрение в качестве типовой элеваторной схемыпобуждения циркуляции в местных системах отопления при расчетной температуресетевой воды до 150°С (по предложению проф. В.М. Чаплина, ВТИ);
— разработку схем присоединения абонентов горячего водоснабжения и графиковотпуска тепла при качественном регулировании (ВТИ, МЭИ, Теплосеть Мосэнерго);
— создание методов гидравлического и технико-экономического расчетов тепловыхсетей и разработку основ гидравлической устойчивости их работы (проф. Б.П.Шифринсон, Теплосеть Мосэнерго).

Если в начальный период теплофикации преобладалосооружение паропроводов для теплоснабжения промышленных предприятий, то впослевоенный период был взят курс на первоочередное покрытиекоммунально-бытовых потребностей в горячей воде. Районы массовой застройки, атакже большинство центральных районов становились зонами сплошной теплофикации.

Новым этапом технического прогресса в областикомбинированной выработки электрической и тепловой энергии, начиная с 1972 г.,явился ввод в эксплуатацию энергоблоков на закритические параметры пара 240 атми 540°С с теплофикационной турбинной мощностью 250 МВт.

Наибольшее развитие теплофикация Москвы получила сначалом массовой жилой застройки города, когда стали прокладываться тепловыемагистрали протяженностью 20 — 30 км и диаметром 1200 — 1400 мм от новых мощныхТЭЦ, размещаемых вдоль МКАД, что потребовало разработки новых конструктивныхрешений. Увеличение протяженности тепломагистралей привело к сооружению рядакрупных насосно-перекачивающих станций.

В этот же период в районах жилой застройки сталисооружаться отдельно стоящие тепловые пункты (ЦТП) на группу зданий взаменстроившихся ранее индивидуальных тепловых пунктов в подвалах домов, а теплопроводыпрокладываться в городских коллекторах совместно с другими инженернымикоммуникациями (силовые кабели, кабели связи, водопровод и др.).

Тепловые магистрали крупных диаметров и большойпротяженности представляют собой сложные инженерные сооружения. Ихстроительство в городской застройке, в сложных гидрогеологических условиях, спересечением водных преград, железнодорожных путей и улиц с интенсивнымдвижением потребовало сооружения щитовых тоннелей круглого сечения, мостовыхпереходов и дюкеров. Наиболее распространенным типом прокладки тепловых сетейявлялась канальная. Каналы выполнялись из сборного железобетона.

Наряду с навесной изоляцией теплопроводов матами изминеральной ваты широко применялась монолитная армопенобетонная теплоизоляциязаводского изготовления.

Современные Тепловые сети ОАО «Мосэнерго» являютсякрупнейшим теплоснабжающим предприятием и обеспечивают централизованноетеплоснабжение г. Москвы от 16 ТЭЦ 12444 абонентов с суммарной присоединеннойнагрузкой 30,3 тыс. Гкал/ч.

Протяженность тепловых сетей в двухтрубномисчислении, находящихся на балансе на 01.01.97 г., составила 2285,8 км, в томчисле водяных 2252,9 км и паровых 32,9 км, средний диаметр трубопроводов 560мм. При этом протяженность трубопроводов диаметром 400 мм и более составляет1550 км, в том числе ш1000 мм — 146,7 км, ш1200 мм -186,5 км и ш1400 мм — 78,3км.

Основной тип прокладок — подземная, составляющаяболее 95% от общей протяженности тепловых сетей. На тепловых сетях установлена21 крупная насосно-перекачивающая станция, 227 дренажных насосных, более 16тыс. подземных камер, где размещено более 52 тыс. единиц запорной арматуры, втом числе 3,6 тыс. с электроприводом, около 10 тыс. единиц компенсаторов идругое оборудование. К Тепловым сетям Мосэнерго присоединено 47432 здания.

Тепловые сети покрывают 82% потребности в теплежилищно-коммунального сектора города и обеспечивают теплоснабжение около 700промышленных предприятий.

<span Arial",«sans-serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-font-kerning:16.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">
5. Солнечная теплоэнергетика

Развитие и внедрение солнечныхтепловых установок имеет 25 — летнюю историю. В 1975 — 1979 годы, после «1энергетического кризиса», началось широкое применение солнечных установокдля получения тепловой энергии.

Основанием для этого были опасения перед растущими ценами на энергию и желаниенезависимости от поставщиков энергии. В зависимости от колебаний цен на энергиюэтот процесс имел различную динамику.

После всемирных переговоров на высшем уровне, в 1992 в Рио — де — Жанейро, былоутверждено использование регенеративных источников энергии в качестве государственныхполитических целей в рамках национальной программы защиты окружающей среды ипрограмм защиты от вредных атмосферных воздействий и подтвержденосоответствующими законами. При этом были выработаны разнообразныестратегические подходы к продолжительному развитию и внедрению регенеративныхтехнологий.

Очень эффективная стратегия по внедрению солнечных тепловых установок быларазработана в Австрии и впоследствии принята Германией, Швейцарией, Венгрией,Словенией, Чехией и Словакией.

Эта стратегия базирует на создании «групп самостроя» использующихблоки и части для сборки установки, комплектных солнечных установок, (солнечныеколлектора, аккумуляторы тепла, насосы, техника автоматического управления ирегулирования, трубопроводы) изготовленные на производстве. Приобретая данныйнабор (комплект), после короткой подготовки в соответствующем центре обучения,осуществлялся самостоятельный монтаж с помощью предоставленных напрокат наборовинструмента.

Таким образом, в Австрии до сих пор были установлены 1.240.554 m2солнечных коллекторов, при этом 155.980 m2 в 1995-м году. Внастоящее время ежегодный прирост составляет около 300.000 m2.

еще рефераты
Еще работы по промышленности и производству