CC BY
3
температурном диапазоне окружающей среды от 263,15 К (-10°С) до 223,15 К (-50°С). К примеру, для паровых турбин типа Т-180/210-130 с расходом пара в конденсатор до 12,5 кг/с (10% от номинала) в теплофикационном режиме дополнительная выработка электроэнергии на ТЭС с помощью низкотемпературного теплового двигателя может составить до 1,6 МВт в зимний период времени.
Использованные источники:
1. Гафуров А.М. Выбор оптимального низкокипящего рабочего тела для системы охлаждения конденсаторов паровых турбин по теплофизическим показателям. // Инновационная наука. - 2016. - № 4-3. - С. 43-45.
2. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Эффективность низкотемпературного теплового двигателя по утилизации теплоты в конденсаторе паровой турбины при давлении пара в 7,5 кПа. // Инновационная наука. - 2016. - № 23. - С. 48-50.
3. Гафуров А.М., Калимуллина Д.Д. Способ утилизации сбросной теплоты в конденсаторах паровых турбин, охлаждаемых воздушными ресурсами. // Инновационная наука. - 2015. - № 12-2. - С. 29-31.
4. Гафуров А.М. Выбор оптимального низкокипящего рабочего тела для системы охлаждения конденсаторов паровых турбин по кривой линии насыщенного газа. // Инновационная наука. - 2016. - № 4-3. - С. 45-47.
5. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Эффективность низкотемпературного теплового двигателя по утилизации теплоты в конденсаторе паровой турбины при давлении пара в 7 кПа. // Инновационная наука. - 2016. - № 2-3. - С. 46-48.
УДК 62-176.2
ЗайнуллинР.Р., к.ф.-м.н. старший преподаватель кафедра ПЭС Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУВО «КГЭУ» Россия, г. Казань ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ВЫРАБОТКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ПАРОВЫХ ТУРБИН ТИПА К-200-130 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНТУРА ЦИРКУЛЯЦИИ НА СО2 Представлены результаты исследования бинарной энергоустановки на сжиженном углекислом газе по выработке электроэнергии в системе охлаждения паровых турбин типа К-200-130 в зимний период времени.
Ключевые слова: конденсатор паровой турбины, система охлаждения, бинарная энергоустановка, сжиженный углекислый газ.
Zainullin R.R.
Gafurov A.M.
ADDITIONAL ELECTRICITY PRODUCTION IN AN COOLING SYSTEM OF K-200-130 STEAM TURBINES WITH USE OF A CONTOUR
OF CIRCULATION ON СО2
Results of research of binary power installation are presented on the liquefied carbon dioxide gas on electricity production in an cooling system of K-200-130 steam turbines in a winter time span.
Keywords: condenser of the steam turbine, cooling system, binary power installation, liquefied carbon dioxide gas.
Конденсаторы паровых турбин являются основными потребителями воды в системе технического водоснабжения тепловых электростанций (ТЭС). Доля воды, идущей на охлаждение конденсаторов, составляет 90 -94%, что в среднем для производства 1 кВт^ч электроэнергии требуется 130 кг воды. Поэтому возможность эффективного использования охлаждающей среды (воды, воздуха) в системе охлаждения конденсаторов паровых турбин является важной научно-технической задачей [1].
В конденсаторе паровой турбины типа К-200-130 поддерживается низкое давление пара равное 3,5 кПа, что соответствует температуре насыщения в 26,67°С. Процесс конденсации пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования, которая отводится при помощи охлаждающей жидкости в окружающую среду. Потери теплоты в конденсаторе паровой турбины составляют примерно половины (45-50%) затрачиваемой теплоты в цикле. В зимний период времени конденсатор паровой турбины является источником сбросной низкопотенциальной теплоты с температурой в 26,67°С, а окружающая среда - прямой источник холода с температурой вплоть до минус 50°С. Имеющийся теплоперепад можно сработать с помощью бинарной энергоустановки на основе низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на сжиженном углекислом газе СО2 [2].
Замкнутый контур циркуляции низкотемпературного теплового двигателя содержит последовательно соединенные насос, теплообменник-конденсатор паровой турбины, турбодетандер с электрогенератором и теплообменник-конденсатор аппарата воздушного охлаждения (АВО). Причем охлаждение низкокипящего рабочего газа СО2 осуществляют наружным воздухом окружающей среды в зимний период времени при температуре от 0°С до минус 50°С [3].
Бинарная энергоустановка работает следующим образом. Отработавший в турбине пар при давлении в 3,5 кПа охлаждается и конденсируется на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает охлаждающая жидкость. Полученный основной конденсат с помощью конденсатного насоса направляют в систему регенерации. В качестве охлаждающей жидкости используется сжиженный углекислый газ
СО2, который сжимают в насосе до высокого давления 6 МПа и направляют в конденсатор паровой турбины для охлаждения отработавшего в турбине пара. Конденсация пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования равного примерно 2150 кДж/кг, которая отводится на нагрев и испарение сжиженного газа СО2 до температуры перегретого газа в 21,67°С. Далее перегретый газ СО2 расширяют в турбодетандере теплового двигателя, который соединен с электрогенератором. На выходе из турбодетандера отработавший в турбине газ СО2 направляют на охлаждение в конденсатор АВО, где в процессе охлаждения газа СО2 ниже его температуры насыщения происходит интенсивное сжижение, после чего сжиженный газ СО2 направляют для сжатия в насос теплового двигателя. Затем органический цикл Ренкина на основе низкокипящего рабочего тела повторяется [4].
На рис. 1, 2 представлены графики расчетных показателей по выработке (потреблению) полезной электрической мощности низкотемпературным тепловым двигателем и абсолютного электрического КПД турбогенератора при осуществлении процесса охлаждения конденсаторов паровых турбин типа К-200-130 контуром циркуляции на СО2 в зависимости от температуры наружного воздуха [5].
Температурный диапазон использования сжиженного газа СО2 в тепловом контуре бинарной энергоустановки ограничивается показателями критической температуры в 31°С и температурой в тройной точке -56,56°С. Поэтому использование сжиженного СО2 в температурном диапазоне от 60°С до -50°С позволит обеспечить приемлемые давления контура циркуляции теплового двигателя и затраты на его сжатие.
Рис. 1. Для паровых турбин типа К-200-130 с расходом пара в 111 кг/с.
Рис. 2. Для паровых турбин типа К-200-130 с расходом пара в 111 кг/с. Абсолютный электрический КПД турбогенератора
низкотемпературного теплового двигателя варьируется от 2,26% до 4,58%. При этом использование низкотемпературного теплового двигателя с
замкнутым контуром циркуляции на СО2 в системе охлаждения паровых турбин типа К-200-130 позволяет дополнительно выработать электроэнергию на ТЭС в температурном диапазоне окружающей среды от 258,15 К (-15°С) до 223,15 К (-50°С).
Использованные источники:
1. Гафуров А.М. Утилизация сбросной низкопотенциальной теплоты ТЭС в зимний период времени для дополнительной выработки электроэнергии. // Энергетика Татарстана. - 2014. - № 2 (34). - С. 21-25.
2. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Эффективность низкотемпературного теплового двигателя по утилизации теплоты в конденсаторе паровой турбины при давлении пара в 3,5 кПа. // Инновационная наука. - 2016. - № 23. - С. 32-34.
3. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Перспективы утилизации тепловых отходов на тепловых электрических станциях в зимний период. // Инновационная наука. - 2015. - № 10-1. - С. 53-55.
4. Гафуров А.М. Возможности повышения выработки электроэнергии на Заинской ГРЭС в зимний период времени. Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы технических наук в современных условиях». - 2015. - С. 82-85.
5. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Эффективность низкотемпературного теплового двигателя по утилизации теплоты в конденсаторе паровой турбины при давлении пара в 3 кПа. // Инновационная наука. 2016. № 2-3. -С. 30-32.
УДК 62-176.2
ЗайнуллинР.Р., к.ф.-м.н. старший преподаватель кафедра ПЭС Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУВО «КГЭУ» Россия, г. Казань ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ВЫРАБОТКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ПАРОВЫХ ТУРБИН ТИПА К-200-130 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНТУРА ЦИРКУЛЯЦИИ НА C3H8 Представлены результаты исследования бинарной энергоустановки на сжиженном пропане по выработке электроэнергии в системе охлаждения паровых турбин типа К-200-130 в зимний период времени.
Ключевые слова: конденсатор паровой турбины, система охлаждения, бинарная энергоустановка, сжиженный пропан.
