CC BY
3
в конденсаторе паровой турбины, охлаждаемого водными ресурсами в зимний период. В сборнике: Интеллектуальный и научный потенциал XXI века. Сборник статей Международной научно-практической конференции. 2016. С. 17-20.
3.Патент на изобретение №2560505 РФ. Способ работы тепловой электрической станции / Гафуров А.М., Гафуров Н.М. 20.08.2015 г.
4.Гафуров А.М., Гафуров Н.М., Гатина Р.З. Пути развития геотермальных электростанций России с использованием бинарных энергоустановок. В сборнике: Тинчуринские чтения. Материалы докладов XII Международной молодежной научной конференции: в трех томах. 2017. С. 178-179.
5.Гафуров А.М. Повышение экономической эффективности тепловых электрических станций при генерации электроэнергии в зимний период времени. В сборнике: Сборник материалов докладов Национального конгресса по энергетике. 2014. С. 130-136.
6.Гафуров А.М., Осипов Б.М., Гафуров Н.М., Гатина Р.З. Способ утилизации тепловых вторичных энергоресурсов промышленных предприятий для выработки электроэнергии. // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2016. - № 11-12. - С. 36-42.
УДК 62-176.2
Гафуров Н.М. студент 4 курс
факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
ФГБОУ ВО «КНИТУ» Зайнуллин Р.Р., к.ф.-м.н. старший преподаватель кафедры ПЭС
ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ БИНАРНОГО ЦИКЛА В СОСТАВЕ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ ТИПА Т-180/215-12,8-2 ЛМЗ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ В 5°С Рассматривается способ работы бинарной энергоустановки в составе теплофикационной паровой турбины типа Т-180/215-12,8-2 ЛМЗ (Ленинградский Металлический завод) при допустимой температуре охлаждающей воды в 5°С для зимнего периода времени.
Ключевые слова: теплоэлектроцентраль, теплофикационная турбина, бинарный цикл, низкокипящеерабочее тело.
Gafurov N.M.
4th year student, faculty of «Energy-intensive materials and products»
«KNRTU»
Zainullin R.R., candidate of physico-mathematical sciences senior lecturer of department «industrial electronics and lighting»
«KSPEU» Russia, Kazan
IMPLEMENTATION OF A BINARY CYCLE AS A PART OF A EXTRACTION TURBINE Т-180/215-12,8-2 LMP AT AN TEMPERATURE
OF THE COOLING WATER IN 5°С
Mode of work of binary power installation as a part of a extraction turbine Т-180/215-12,8-2 LMP (LeningradMetal Plant) at an admissible temperature of the cooling water in 5°C for an winter time span is considered.
Keywords: combined heat and power plant, extraction turbine, binary cycle, low-boiling working fluid.
Теплофикационные паровые турбины предназначены для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, имеют один или несколько регулируемых отборов пара, в которых поддерживается заданное давление. Основными производителями теплофикационных паровых турбин в России являются Ленинградский металлический завод (ЛМЗ, входит в состав «Силовые машины», г. Санкт-Петербург) и Турбомоторный завод (ТМЗ, ныне Уральский турбинный завод, г. Екатеринбург).
Большинство теплофикационных паровых турбин с отопительным отбором пара (типа Т) спроектированы так, чтобы при максимальной теплофикационной нагрузке ступени, расположенные за зоной отбора, мощности не вырабатывали. Однако вращение ротора в корпусе, через который не пропускается пар, приведет за счет сил трения между лопатками и рабочим телом к чрезмерному перегреву ротора из-за недостаточного отвода теплоты и, как следствие, понижению механической прочности металла. Для отвода данной теплоты через часть низкого давления должно обязательно пропускаться некоторое вентиляционное количество пара. Минимальное количество вентиляционного пара составляет 5-10% от расчетного, проходящего через часть низкого давления [1].
Теплофикационные паровые турбины типа Т-180/215-12,8-2 ЛМЗ (номинальной мощностью 180 МВт и начальными параметрами пара: давление 12,8 МПа и температура 540°С) снабжаются двумя отопительными отборами пара - верхний и нижний, предназначенные для ступенчатого подогрева сетевой воды. При этом минимальное расчетное количество пара, поступающего в конденсатор при номинальном режиме, включенных сетевых подогревателях верхней и нижней ступени подогрева составляет примерно 8,3 кг/с [2].
При допустимой температуре охлаждающей воды в 5°С для зимнего периода времени в конденсаторе паровой турбины типа Т-180/215-12,8-2
ЛМЗ поддерживается низкое давление пара равное 6,27 кПа, что соответствует температуре насыщения в 37°С. Процесс конденсации 1 кг пара сопровождается высвобождением скрытой теплоты парообразования в 2128 кДж/кг, которая отводиться с помощью охлаждающей воды в окружающую среду. Таким образом конденсаторы паровых турбин типа Т-180/215-12,8-2 являются источниками сбросной низкопотенциальной теплоты с температурой в 37°С, а окружающая среда - прямой источник холода с температурой охлаждающей воды в 5°С. Имеющийся теплоперепад можно сработать с помощью бинарной энергоустановки с замкнутым контуром циркуляции на низкокипящем рабочем теле [3].
Предлагается способ работы бинарной энергоустановки в зимний период времени в составе теплофикационной паровой турбины типа Т-180/215-12,8-2 ЛМЗ, где реализуется термодинамический цикл Ренкина на основе парового контура с отводом теплоты в холодном источнике (конденсаторе) второму контуру на низкокипящем рабочем теле (рис. 1). В качестве низкокипящего рабочего тела для бинарной энергоустановки в составе паровой турбины типа Т-180/215-12,8-2 предлагается использовать сжиженный пропан СзНв [4, 5].
регенерации
Рис. 1. Принципиальная схема бинарной энергоустановки в составе теплофикационной паровой турбины типа Т-180/215-12,8-2 ЛМЗ, охлаждаемая технической водой при полной тепловой нагрузке отопительных отборов в зимний период времени: Т - отопительный отбор пара.
Представленная бинарная энергоустановка (рис. 1) работает следующим образом. Отработавший в паровой турбине влажный пар (3%-10%) при давлении в 6,27 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 ^Щ, который сжимают в насосе до давления 1,02 МПа и направляют в конденсатор паровой турбины типа Т-180/215-12,8-2 ЛМЗ для охлаждения отработавшего в турбине влажного пара. Конденсация 8,3 кг/с пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования равного примерно 17,66 МВт, которая отводится на нагрев и испарение сжиженного газа с расходом в 48 кг/с до
температуры перегретого газа в 28°С. На выходе из конденсатора паровой турбины полученный перегретый газ направляют в турбодетандер, где в процессе расширения газа происходит снижение его температуры и давления, а мощность на валу турбодетандера передается соединенному на одном валу электрогенератору. После турбодетандера газообразный пропан с температурой в 15°С направляют в конденсатор водяного охлаждения, который охлаждается технической водой окружающей среды при допустимой температуре в 5°С для зимнего периода времени. В процессе охлаждения газообразного пропана ниже его температуры насыщения происходит процесс интенсивного сжижения, после чего сжиженный газ с температурой в 13°С направляют в насос и цикл повторяется [6, 7].
Таким образом, допустимый температурный перепад в 32°С обеспечивает дополнительную полезную выработку электроэнергии бинарной энергоустановкой в 379 кВт при использовании в качестве источника холода - водные ресурсы окружающей среды с температурой в 5°С. Поэтому при значительном вентиляционном пропуске пара через цилиндр низкого давления паровой турбины типа Т-180/215-12,8-2 ЛМЗ данная бинарная энергоустановка может обеспечить ее надежную работу без снижения экономичности станции.
Использованные источники:
1.Пропуск пара вентиляционный через ЧНД турбины. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://mash-xxl.info/info/345214/.
2.Клименко А.В., Зорин В.М. Тепловые и атомные электростанции: Справочник. Книга 3. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2003. - 648 с.
3.Гафуров Н.М. Эффективность теплового двигателя по утилизации теплоты в конденсаторе паровой турбины, охлаждаемого водными ресурсами в зимний период. В сборнике: Интеллектуальный и научный потенциал XXI века. Сборник статей Международной научно-практической конференции. 2016. С. 17-20.
4.Патент на изобретение №2560505 РФ. Способ работы тепловой
электрической станции / Гафуров А.М., Гафуров Н.М. 20.08.2015 г.
5.Гафуров А.М., Гафуров Н.М., Гатина Р.З. Пути развития геотермальных электростанций России с использованием бинарных энергоустановок. В сборнике: Тинчуринские чтения. Материалы докладов XII Международной молодежной научной конференции: в трех томах. 2017. С. 178-179.
6.Гафуров А.М. Повышение экономической эффективности тепловых электрических станций при генерации электроэнергии в зимний период времени. В сборнике: Сборник материалов докладов Национального конгресса по энергетике. 2014. С. 130-136.
7.Гафуров А.М., Осипов Б.М., Гафуров Н.М., Гатина Р.З. Способ утилизации тепловых вторичных энергоресурсов промышленных предприятий для выработки электроэнергии. // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2016. - № 11-12. - С. 36-42.
УДК 62-176.2
Гафуров Н.М. студент 4 курс
факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
ФГБОУ ВО «КНИТУ» Зайнуллин Р. Р., к ф. -м. н. старший преподаватель кафедры ПЭС
ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ БИНАРНОГО ЦИКЛА В СОСТАВЕ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ ТИПА Т-250/300-240-2 ТМЗ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ В 12°С Рассматривается способ работы бинарной энергоустановки в составе теплофикационной паровой турбины типа Т-250/300-240-2 ТМЗ (Турбомоторный завод) при допустимой температуре охлаждающей воды в 12°С для прямоточной системы водоснабжения.
Ключевые слова: теплоэлектроцентраль, теплофикационная турбина, бинарный цикл, низкокипящеерабочее тело.
