CC BY
5
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.
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-250/300-240-2 TMP AT AN TEMPERATURE
OF THE COOLING WATER IN 12°С
Mode of work of binary power installation as a part of a extraction turbine Т-250/300-240-2 TMP (Turbomotor plant) at an admissible temperature of the cooling water in 12°C for a direct-flow water supply system is considered.
Keywords: combined heat and power plant, extraction turbine, binary cycle, low-boiling working fluid.
Паровая турбина типа Т-250/300-240-2 ТМЗ (Турбомоторный завод, ныне Уральский турбинный завод) - единственная в нашей стране теплофикационная турбина сверхкритического давления. Целесообразность эксплуатации теплофикационных паровых турбин типа Т-250/300-240-2 на сверхкритических параметрах (23,5 МПа, 540-560°С) с применением вторичного перегрева пара обусловлено необходимостью уменьшения расхода топлива на отпущенный 1 кВт-ч электроэнергии и на 1 Гкал тепла.
Первый теплофикационный энергоблок типа Т-250/300-240-2 ТМЗ был введен в работу в 1971 г. на ТЭЦ-22 Мосэнерго. На этой ТЭЦ работают в настоящее время три энергоблока мощностью 250/300 МВт, за время эксплуатации этих энергоблоков с нагрузками, близкими к номинальным, достигнут удельный расход топлива 207 г/(кВт-ч) и 174,2 кг/Гкал [1].
Особенностью теплофикационных турбин является возможность повышения их тепловой экономичности за счет усовершенствования той части тепловой схемы, которая относится к использованию теплоты отработавшего в турбине пара.
Мощные теплофикационные паровые турбины типа Т-250/300-240-2 ТМЗ (номинальной мощностью 250 МВт и начальными параметрами пара: давление 23,5 МПа и температура 540°С) снабжаются двумя теплофикационными отборами пара (верхний и нижний) для отопления и горячего водоснабжения. Максимальная электрическая мощность турбоустановки 300 МВт достигается при конденсационных (летних) режимах работы с расходом пара в конденсатор около 148,6 кг/с [2].
В конденсаторе паровой турбины типа Т-250/300-240-2 ТМЗ поддерживается низкое давление пара равное 5,8 кПа, что соответствует температуре насыщения в 35,54°С. Процесс конденсации 1 кг пара сопровождается высвобождением скрытой теплоты парообразования равная примерно 2130 кДж/кг, которая в настоящее время отводиться с помощью охлаждающей воды в окружающую среду. В летний период времени
конденсаторы паровых турбин типа Т-250/300-240-2 являются источниками сбросной низкопотенциальной теплоты с температурой в 35,54°С, а окружающая среда - прямой источник холода с допустимой температурой охлаждающей воды в 12°С при использовании прямоточной системы водоснабжения. Имеющийся теплоперепад можно сработать с помощью бинарной энергоустановки с замкнутым контуром циркуляции на низкокипящем рабочем теле [3].
Предлагается использование бинарной энергоустановки в составе мощной теплофикационной паровой турбины типа Т-250/300-240-2 ТМЗ, 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-250/300-240-2 предлагается использовать сжиженный пропан С3Н8. При этом охлаждение низкокипящего рабочего газа С3Н8 будет осуществляться с использованием прямоточной системы водоснабжения [4, 5].
регенерации
Рис. 1. Принципиальная схема бинарной энергоустановки в составе мощной теплофикационной паровой турбины типа Т-250/300-240-2 ТМЗ для конденсационного (летнего) режима работы.
Представленная бинарная энергоустановка (рис. 1) работает следующим образом. Отработавший в паровой турбине влажный пар (3%-
10%) при давлении в 5,8 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-250/300-240-2 ТМЗ для охлаждения отработавшего в турбине влажного пара. Конденсация 148,6 кг/с пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования равного примерно 316,5 МВт, которая отводится на нагрев и испарение сжиженного газа с расходом в 892 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 22°С направляют в конденсатор водяного охлаждения, который охлаждается технической водой окружающей среды при допустимой температуре в 12°С для прямоточной системы водоснабжения. В процессе охлаждения газообразного пропана ниже его температуры насыщения происходит процесс интенсивного сжижения, после чего сжиженный газ с температурой в 20°С направляют в насос и цикл повторяется [6, 7].
Таким образом, допустимый температурный перепад в 23°С обеспечивает дополнительную полезную выработку электроэнергии бинарной энергоустановкой в 1,32 МВт при использовании в качестве источника холода - водные ресурсы окружающей среды. В данном случаи дополнительная выработка электроэнергии позволяет экономить на станции расход условного топлива до 0,42 т.у.т./час при использовании в качестве низкокипящего рабочего тела - сжиженный пропан ^Щ.
Также использование данной бинарной установки способствует снижению температуры нагрева охлаждающей воды, что соответствует современным экологическим требованиям, где допустимый подогрев воды в реке (водоеме) не должен превышать летом 3°С, а зимой 5°С. В противном случае уменьшается содержание в воде растворенного кислорода, усиливается развитие водной растительности, а в ряде случаев оказывает вредное воздействие на ценные виды холодолюбивых рыб.
Использованные источники:
1.Турбины Турбомоторного завода. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://mash-xxl.info/info/538340/.
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 5°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 5°С для зимнего периода времени.
Ключевые слова: теплоэлектроцентраль, теплофикационная турбина, бинарный цикл, низкокипящеерабочее тело.
