CC BY
3
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
конденсации отработавшего в турбине пара с давлением в 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 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 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 5 кПа, что соответствует температуре насыщения в 32,87°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 32,87°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 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 2136 кДж/кг, которая отводится на нагрев и испарение сжиженного газа C3H8 до температуры перегретого газа в 27,85°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 сбросной теплоты в конденсаторах паровых турбин с давлением в 5 кПа и расходом пара в 1 кг/с в зависимости от температуры наружного воздуха [6].
а
-10 I I-1 I-1-1 I-1 I I
223.15 228,15 233,15 238.15 243.15 2-18.15 253.15 258.15 263.15 268.15 273.15
Температура наружного пошла, К
Рис. 1. При давлении в конденсаторе паровой турбины равной 5 кПа.
Рис. 2. При давлении в конденсаторе паровой турбины равной 5 кПа. Эксергетическая эффективность низкотемпературного теплового двигателя варьируется от 6,07% до 23,05% в температурном диапазоне
окружающей среды от 268,15 К (-5°С) до 223,15 К (-50°С). К примеру, для паровых турбин типа К-1000-60 с расходом пара в конденсатор 1340 кг/с дополнительная выработка электроэнергии с помощью низкотемпературного теплового двигателя может составить до 124,3 МВт, что позволит сэкономить до 39450 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 5 кПа. // Инновационная наука. 2016. № 2-3. -С. 38-40.
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 5,5 КПА
Рассматриваются возможности экономии расхода условного топлива на тепловых электрических станций (ТЭС) при использовании бинарных энергоустановок на низкокипящих рабочих телах по утилизации теплоты
