ИССЛЕДОВАНИЕ БИНАРНОЙ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ НА C3H8 ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ТЭС ЗА СЧЕТ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ КОНДЕНСАЦИИ ОТРАБОТАВШЕГО В ТУРБИНЕ ПАРА С ДАВЛЕНИЕМ В 6 КПА Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

температурном диапазоне окружающей среды от 263,15 К (-10°С) до 223,15 К (-50°С). К примеру, для паровых турбин типа Т-110/120-130 с расходом пара в конденсатор до 8 кг/с (10% от номинала) в теплофикационном режиме дополнительная выработка электроэнергии на ТЭС с помощью низкотемпературного теплового двигателя может составить до 0,8 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 5,5 кПа. // Инновационная наука. - 2016. - № 23. - С. 40-42.

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 5 кПа. // Инновационная наука. - 2016. - № 2-3. - С. 38-40.

УДК 62-176.2

Зайнуллин Р.Р., к.ф.-м.н. старший преподаватель кафедра ПЭС Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУВО «КГЭУ» Россия, г. Казань

ИССЛЕДОВАНИЕ БИНАРНОЙ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ НА C3H8 ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ТЭС ЗА СЧЕТ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ КОНДЕНСАЦИИ ОТРАБОТАВШЕГО В ТУРБИНЕ ПАРА

С ДАВЛЕНИЕМ В 6 КПА

Представлены результаты исследования бинарной энергоустановки на сжиженном пропане для выработки электроэнергии на тепловых электрических станциях (ТЭС) за счет утилизации теплоты конденсации отработавшего в турбине пара с давлением в 6 кПа.

Ключевые слова: конденсатор паровой турбины, утилизация теплоты, бинарная энергоустановка, сжиженный пропан.

Zainullin R.R.

Gafurov A.M.

RESEARCH OF BINARY POWER INSTALLATION ON C3H8 FOR ELECTRICITY PRODUCTION ON TPP DUE TO UTILIZATION OF WARMTH OF CONDENSATION OF STEAM WHICH HAS FULFILLED IN THE TURBINE WITH PRESSURE IN 6 KPA

Results of research of binary power installation on the liquefied propane for power generation at the thermal power plants (TPP) due to utilization of warmth of condensation of steam which fulfilled in the turbine with pressure are presented to 6 kPa.

Keywords: condenser of the steam turbine, warmth utilization, binary power installation, liquefied propane.

Конденсаторы паровых турбин ТЭС являются одним из основных источников сбросной низкопотенциальной теплоты, 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 6 кПа, что соответствует температуре насыщения в 36,16°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 36,16°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, теплообменник -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 при давлении в 6 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 пропан C3H8, который сжимают в насосе до давления 0,9-1,2 МПа и направляют в конденсатор паровой турбины для охлаждения отработавшего в турбине пара. Конденсация пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования равного примерно 2130 кДж/кг, которая отводится на нагрев и испарение сжиженного газа C3H8 до температуры перегретого газа в 31,16°С. Далее перегретый газ C3H8 расширяют в турбодетандере теплового двигателя, 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 интенсивное сжижение, после чего сжиженный газ C3H8 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 полезной электрической мощности на ТЭС и абсолютного электрического КПД турбогенератора низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на C3H8 при осуществлении утилизации сбросной теплоты в конденсаторе паровой турбины с давлением в 6 кПа и расходом пара в 1 кг/с в зависимости от температуры наружного воздуха [5].

Рис. 1. При давлении в конденсаторе паровой турбины равной 6 кПа.

6.5

я

3.5 I I-1-1 I I-1 I I-1

22.1,15 228.15 23.1.15 238.15 243.15 248.15 253.15 258.15 263.15 268.15 273.15

_Температура наружного воздуха, К_

Рис. 2. При давлении в конденсаторе паровой турбины равной 6 кПа. Абсолютный электрический КПД турбогенератора

низкотемпературного теплового двигателя составляет 6,03% в температурном диапазоне окружающей среды от 263,15 К (-10°С) до 223,15

К (-50°С). К примеру, для паровых турбин типа Т-250/300-240 с расходом пара в конденсатор до 15 кг/с (10% от номинала) в теплофикационном режиме дополнительная выработка электроэнергии на ТЭС с помощью низкотемпературного теплового двигателя может составить до 1,65 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 6 кПа. // Инновационная наука. - 2016. - № 2-3. - С. 42-44.

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 6,5 кПа. // Инновационная наука. - 2016. - № 23. - С. 44-46.

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

ИССЛЕДОВАНИЕ БИНАРНОЙ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ НА C3H8 ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ТЭС ЗА СЧЕТ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ КОНДЕНСАЦИИ ОТРАБОТАВШЕГО В ТУРБИНЕ ПАРА

С ДАВЛЕНИЕМ В 6,5 КПА

Представлены результаты исследования бинарной энергоустановки на сжиженном пропане для выработки электроэнергии на тепловых электрических станциях (ТЭС) за счет утилизации теплоты конденсации отработавшего в турбине пара с давлением в 6,5 кПа.

Ключевые слова: конденсатор паровой турбины, утилизация теплоты, бинарная энергоустановка, сжиженный пропан.