CC BY
3
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 1,23 МВт в зимний период времени.
Использованные источники:
1. Калимуллина Д.Д., Гафуров А.М. Новые системы охлаждения конденсаторов паровых турбин ТЭС. // Инновационная наука. - 2016. - № 3-3 (15). - С. 100-101.
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 Р.М. Сжиженный углекислый газ в качестве рабочего тела в тепловом контуре органического цикла Ренкина. // Инновационная наука. - 2015. - № 12-2. - С. 38-40.
4. Гафуров А.М., Гафуров Н.М., Гатина Р.З. Способ работы низкотемпературного теплового двигателя на сжиженном газе СО2 с комбинированным охлаждением. // Теория и практика современной науки. -2016. - № 9 (15). - С. 122-125.
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 СО2 ПО ВЫРАБОТКЕ 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 углекислом газе по выработке 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 углекислый газ.
Zainullin R.R.
Gafurov A.M.
RESEARCH OF BINARY POWER INSTALLATION ON СО2 ON ELECTRICITY PRODUCTION ON TPP DUE TO UTILIZATION OF WARMTH OF CONDENSATION OF STEAM WHICH HAS FULFILLED IN THE TURBINE WITH PRESSURE IN 6,5 KPA
Results of research of binary power installation are presented on the liquefied carbon dioxide gas on electricity production at the thermal power plants (TPP) due to utilization of warmth of condensation of steam which has fulfilled in the turbine with pressure in 6,5 kPa.
Keywords: condenser of the steam turbine, warmth utilization, binary power installation, liquefied carbon dioxide gas.
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 6,5 кПа, что соответствует температуре насыщения в 37,63°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 37,63°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 6,5 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 и направляют в конденсатор паровой турбины для охлаждения отработавшего в турбине пара. Конденсация пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования равного примерно 2126 кДж/кг, которая отводится на нагрев и испарение сжиженного газа СО2 до температуры перегретого газа в 32,63°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 на ТЭС и абсолютного электрического КПД турбогенератора низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на СО2 при осуществлении утилизации сбросной теплоты в конденсаторах паровых турбин с давлением в 6,5 кПа и расходом пара в 1 кг/с в зависимости от температуры наружного воздуха [5].
90 80
О 'X
| В \
аа 5 -Ю ■> \
5 \
-20 -1-1-1 I-1-1 I I-1-1
223,15 228,15 233.15 238,15 243.15 248.15 253.15 258.15 263.15 268.15 273.15
Темпера! ура наружною но мула. К
Рис. 1. При давлении в конденсаторе паровой турбины равной 6,5 кПа.
7 ■
я а.
5* "V
Т" 55 — Г \
1 = 6.5 ■ \
!§ \
■=* 2 \
| | М 6 ■ \
1 5 \
Ё-г. * С а я « 1 \
2 7 х " 5.5 ■ \
2 3 \
6 = V — \
«а л?
223.15 228.15 233.15 238.15 243.15 248.15 253.15 258.15 263.15 268.15 273.15
Температура наружного воздуха. К
Рис. 2. При давлении в конденсаторе паровой турбины равной 6,5 кПа. Абсолютный электрический КПД турбогенератора
низкотемпературного теплового двигателя составляет 6,81% в
температурном диапазоне окружающей среды от 263,15 К (-10°С) до 223,15 К (-50°С). К примеру, для паровых турбин типа ПТ-140/165-130 с расходом пара в конденсатор до 9 кг/с (10% от номинала) в теплофикационном режиме дополнительная выработка электроэнергии на ТЭС с помощью низкотемпературного теплового двигателя может составить до 0,76 МВт в зимний период времени.
Использованные источники:
1. Калимуллина Д.Д., Гафуров А.М. Новые системы охлаждения конденсаторов паровых турбин ТЭС. // Инновационная наука. - 2016. - № 3-3 (15). - С. 100-101.
2. 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.
3. Гафуров А.М., Калимуллина Р.М. Сжиженный углекислый газ в качестве рабочего тела в тепловом контуре органического цикла Ренкина. // Инновационная наука. - 2015. - № 12-2. - С. 38-40.
4. Гафуров А.М., Гафуров Н.М., Гатина Р.З. Способ работы низкотемпературного теплового двигателя на сжиженном газе СО2 с комбинированным охлаждением. // Теория и практика современной науки. -2016. - № 9 (15). - С. 122-125.
5. 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.
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 СО2 ПО ВЫРАБОТКЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ТЭС ЗА СЧЕТ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ КОНДЕНСАЦИИ ОТРАБОТАВШЕГО В ТУРБИНЕ ПАРА
С ДАВЛЕНИЕМ В 7 КПА
Представлены результаты исследования бинарной энергоустановки на сжиженном углекислом газе по выработке электроэнергии на тепловых электрических станциях (ТЭС) за счет утилизации теплоты конденсации отработавшего в турбине пара с давлением в 7 кПа.
Ключевые слова: конденсатор паровой турбины, утилизация теплоты, бинарная энергоустановка, сжиженный углекислый газ.
