ЭКОНОМИЯ РАСХОДА УСЛОВНОГО ТОПЛИВА НА ТЭС ЗА СЧЕТ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ КОНДЕНСАЦИИ ОТРАБОТАВШЕГО В ТУРБИНЕ ПАРА С ДАВЛЕНИЕМ В 4,5 КПА Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 62-176.2

Гафуров Н.М. студент 4 курса

факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»

Гатина Р.З. студент 4 курса

факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»

ФГБОУ ВО «КНИТУ» Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань

ЭКОНОМИЯ РАСХОДА УСЛОВНОГО ТОПЛИВА НА ТЭС ЗА СЧЕТ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ КОНДЕНСАЦИИ ОТРАБОТАВШЕГО В ТУРБИНЕ ПАРА С ДАВЛЕНИЕМ В 4,5 КПА

Рассматриваются возможности экономии расхода условного топлива на тепловых электрических станций (ТЭС) при использовании бинарных энергоустановок на низкокипящих рабочих телах по утилизации теплоты конденсации отработавшего в турбине пара с давлением в 4,5 кПа.

Ключевые слова: отработавший в турбине пар, утилизация сбросной теплоты, низкокипящеерабочее тело.

Gafurov N.M.

Gatina R.Z.

Gafurov A.M.

ECONOMY OF A CONSUMPTION OF EQUIVALENT FUEL ON THERMAL POWER PLANT DUE TO UTILIZATION OF WARMTH OF CONDENSATION OF STEAM WHICH HAS FULFILLED IN THE TURBINE WITH PRESSURE IN 4,5 KPA

The possibilities of economy of a consumption of equivalent fuel on the thermal power plants (TPP) when using binary power installations on the low-boiling working mediums on utilization of warmth of condensation of steam which has fulfilled in the turbine with pressure in 4,5 kPa are considered.

Keywords: steam which has fulfilled in the turbine, utilization of waste warmth, low-boiling working fluid.

Одним из основных источников сбросной низкопотенциальной теплоты на ТЭС являются конденсаторы паровых турбин, где происходит конденсация отработавшего в турбине пара с выделение скрытой теплоты парообразования, которая отводится при помощи охлаждающей жидкости в окружающую среду. Проводятся исследования и разработки новых систем охлаждения, в которых промежуточным теплоносителем вместо воды служит низкокипящее рабочее тело, которое испаряется в поверхностном конденсаторе паровой турбины, расширяется в турбодетандере и

конденсируется затем в охладительной башне, где теплота конденсации передается наружному воздуху [1].

В конденсаторе паровой турбины поддерживается низкое давление пара равное 4,5 кПа, что соответствует температуре насыщения в 31°С. Для осуществления процесса утилизации сбросной низкопотенциальной теплоты с помощью бинарной энергоустановки, необходимо иметь достаточный температурный перепад между теплотой в конденсаторе паровой турбины и окружающей средой. В зимний период времени конденсатор паровой турбины является источником сбросной низкопотенциальной теплоты с температурой в 31°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 пропане C3H8 [2].

Замкнутый контур циркуляции низкотемпературного теплового двигателя содержит последовательно соединенные насос, конденсатор паровой турбины, турбодетандер с электрогенератором и теплообменник-конденсатор аппарата воздушного охлаждения (АВО). Причем охлаждение низкокипящего рабочего газа C3H8 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 охлаждается и конденсируется в конденсаторе паровой турбины при давлении в 4,5 кПа. Полученный основной конденсат с помощью конденсатного насоса направляют в систему регенерации. В качестве охлаждающей жидкости используется сжиженный пропан C3H8, который сжимают в насосе до среднего давления и направляют в конденсатор паровой турбины для охлаждения отработавшего в турбине пара. Конденсация пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования равного примерно 2141 кДж/кг, которая отводится на нагрев и испарение сжиженного газа C3H8 до температуры перегретого газа в 26°С. Далее перегретый газ C3H8 расширяется в турбодетандере, который соединен с электрогенератором. На выходе из турбодетандера отработавший в турбине газ C3H8 направляют на охлаждение в конденсатор АВО, где в процессе охлаждения газа C3H8 ниже его температуры насыщения происходит сжижение, после чего сжиженный газ направляют в насос и цикл повторяется [4, 5].

На рис. 1, 2 представлены графики расчетных показателей по экономии расхода условного топлива на ТЭС (кг.у.т./ч) и эксергетической эффективности низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на C3H8 при осуществлении утилизации теплоты в конденсаторах паровых турбин с давлением в 4,5 кПа и расходом пара в 1 кг/с в зависимости от температуры наружного воздуха [6].

Рис. 1. При давлении в конденсаторе паровой турбины равной 4,5 кПа.

Рис. 2. При давлении в конденсаторе паровой турбины равной 4,5 кПа. Эксергетическая эффективность низкотемпературного теплового двигателя варьируется от 10% до 20,26% в температурном диапазоне

окружающей среды от 263,15 К (-10°С) до 223,15 К (-50°С). К примеру, для паровых турбин типа К-750-65 с расходом пара в конденсатор 705 кг/с дополнительная выработка электроэнергии с помощью низкотемпературного теплового двигателя может составить до 57,25 МВт, что позволит сэкономить до 18000 кг.у.т./час в зимний период времени.

Использованные источники:

1. Гафуров А.М. Выбор оптимального низкокипящего рабочего тела для системы охлаждения конденсаторов паровых турбин термодинамическим показателям. // Инновационная наука. - 2016. - № 4-3. - С. 41-43.

2. Гафуров А.М., Гафуров Н.М., Гатина Р.З. Способ работы низкотемпературного теплового двигателя на сжиженном газе C3H8 с комбинированным охлаждением. // Теория и практика современной науки. -2016. - № 9 (15). - С. 95-98.

3. Патент на изобретение №2562506 РФ. Способ работы тепловой электрической станции / Гафуров А.М. 10.09.2015 г.

4. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Характерные особенности использования пропана С3Н8 в качестве низкокипящего рабочего тела. // Инновационная наука. - 2016. - № 1-2 (13). - С. 21-23.

5. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Замещение водяного охлаждения конденсаторов паровых турбин контуром циркуляции на C3H8. // Инновационная наука. - 2016. - № 1-2 (13). - С. 25-27.

6. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Эффективность низкотемпературного теплового двигателя по утилизации теплоты в конденсаторе паровой турбины при давлении пара в 4,5 кПа. // Инновационная наука. - 2016. № 2-3. - С. 36-38.

УДК 62-176.2

Гафуров Н.М. студент 4 курса

факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»

Гатина Р.З. студент 4 курса

факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»

ФГБОУ ВО «КНИТУ» Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань

ЭКОНОМИЯ РАСХОДА УСЛОВНОГО ТОПЛИВА НА ТЭС ЗА СЧЕТ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ КОНДЕНСАЦИИ ОТРАБОТАВШЕГО В ТУРБИНЕ ПАРА С ДАВЛЕНИЕМ В 5 КПА

Рассматриваются возможности экономии расхода условного топлива на тепловых электрических станций (ТЭС) при использовании бинарных энергоустановок на низкокипящих рабочих телах по утилизации теплоты