CC BY
21
5. 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 курса, ФГБОУ ВО «КНИТУ» факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань
ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ ОПЫТ СОЗДАНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ С БИНАРНЫМ ЦИКЛОМ
Рассматривается отечественный опыт создания геотермальной электростанции с бинарным циклом. Перспективы использования низкоэнтальпийных источников теплоты для выработки электроэнергии.
Ключевые слова: геотермальная электростанция, бинарный цикл, низкокипящее рабочее тело.
Gafurov N.M.
4th year student, faculty of «Energy-intensive materials and products»
«KNRTU» Gafurov A.M.
engineer of the I category «Management of research work»
«KSPEU» Russia, Kazan
DOMESTIC EXPERIENCE OF CREATION OF GEOTHERMAL POWER STATION WITH A BINARY CYCLE
Domestic experience of creation of geothermal power station with a binary cycle is considered. Perspectives of use of low-enthalpy sources of warmth for electricity production.
Keywords: geothermal power station, binary cycle, low-boiling working
fluid.
Сегодня в России открываются большие перспективы использования бинарных геотермальных электростанций (ГеоЭС) блочного типа мощностью от 100 кВт до 12 МВт для северных районов Дальнего Востока, а также на Камчатке и Курильских островах, где имеется горячая геотермальная вода.
В 2012 г. завершилось строительство 1-го в России бинарного энергоблока на площадке Паужетской ГеоЭС (входит в состав ПАО «РусГидро») мощностью 2,5 МВт с использование замкнутого цикла и
безопасного рабочего тела (хладагента R-134a). Практически все оборудование для бинарного блока было изготовлено на отечественных заводах. Турбогенератор производства ОАО «Калужский турбинный завод», бак-ресивер, конденсатор и испаритель-пароперегреватель производства ООО «НПО Спецнефтехиммаш», и лишь насосное оборудование производства английской компании «HMD Seal/Less Pumps Ltd» [1, 2].
В процессе завершения работы над пилотным проектом на Паужетской геотермальной станции (Камчатка), были проведены испытания отечественной технологии по производству электроэнергии на геотермальных энергоустановках с бинарным циклом. По итогам, которых специалистами были получены результаты подтверждающие правильность технических решений, расчетных параметров и экспериментальные доказательства работоспособности технологической схемы и специально разработанного оборудования бинарной энергоустановки как единого комплекса (рис. 1) [3].
Технология бинарного цикла основана на использовании среднетемпературного тепла сбросного сепарата. Ранее горячую воду (около 80% общего расхода пароводяной смеси) с температурой 120°С, выходящую вместе с паром из геотермальной скважины (сепарат), не использовали в процессе выработки электроэнергии, а сбрасывали в нерестовую реку Озерная, куда впадает река Паужетка, что приводило не только к потерям теплового потенциала геотермального теплоносителя, но и существенно ухудшало экологическое состояние реки.
вода
Г»
*—4
Конденсатор
Контур R-134a
Испаритель
Сепарат от ПГеоЭС
Насос
I
Подогреватель
Рис. 1. Принципиальная схема пилотного проекта Паужетской бинарной ГеоЭС мощностью 2,5 МВт: БТ - бинарная турбина.
Рассматриваемый замкнутый цикл (рис. 1), в котором горячую воду (сепарат) направляют в теплообменник-испаритель, где в процессе теплообмена сепарат нагревает и испаряет низкокипящее рабочее тело -хладон ^-134а). Полученный хладоновый пар под давлением раскручивает турбину (БТ). Затем он охлаждается, конденсируется и становится жидкостью, которую направляют на сжатие в насос и цикл повторяется.
Технические характеристики пилотного проекта Паужетской бинарной ГеоЭС мощностью 2,5 МВт приведены в табл. 1 [4].
Таблица 1
Технические характеристики пилотного проекта Паужетской бинарной
ГеоЭС
Показатель параметра, размерность Значение
Установленная мощность, кВт 2500
Температура теплоносителя - горячей воды (сепарата) на входе, °С 120
Температура горячей воды (сепарата) на выходе из испарителя, °С 62
Расход горячей воды (сепарата), кг/с 118
Температура охлаждающей воды из реки Паужетка, °С 8
Расход охлаждающей воды из реки Паужетка, м3/ч 1500
Температура пара ^-134а) перед турбиной (БТ), °С 76
Давление пара ^-134а) перед турбиной (БТ), МПа 2,3
Температура пара ^-134а) в конденсаторе, °С 33
Давление пара ^-134а) в конденсаторе, МПа 0,76
Расход хладона ^-134а) в контуре, кг/с 144,8
Главным достоинством бинарного цикла является возможность его адаптации к различным источникам тепловой энергии. За счет варьирования рабочего тела его можно использовать в широком диапазоне температур и давлений, как в высокотемпературной, так и в средне- и низкотемпературной области. В качестве низкокипящих рабочих тел могут применяться различные углеводороды (бутан, пропан), хладоны ^11, R12, R114, R123, Я245+а), аммиак, толуол, дифенил, силиконовое масло, в том числе углекислый газ при высоком давлении и новые синтетические вещества такие как «Novec 649», разрабатываемые компанией «3М» [5].
Реализация данных проектов по использованию низкоэнтальпийных источников теплоты на ГеоЭС для выработки электроэнергии позволит в будущем повысить эффективный КПД станции и возможность конкурировать с традиционными тепловыми электростанциями.
Актуальность проблемы импорт замещения решаются созданием конструкций бинарных энергоустановок из обычных материалов и отечественных комплектующих (низкий уровень температур, минимальные
окружные скорости и напряжения).
Использованные источники:
1. Паужетская ГеоЭС на Камчатке увеличит мощность на 2,5 МВт к концу 2012 г. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://neftegaz.ru/news/view/102910-Pauzhetskaya-GeoES-na-Kamchatke-uvelichit-mo schno st-na-25-MVt-k-kontsu-2012-g.
2. Бинарный энергоблок на Паужетской ГеоЭС. Инновации в действии. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://blog.rushydro.ru/?p=1753.
3. Паужетская ГеоЭС испытала экспериментальную бинарную технологию. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.ortea.ru/News/1183.html.
4. Стратегия развития возобновляемой энергетики России. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://nts-ees.ru/sites/default/files/strategiya_razvitiya_vozobnovlyaemoy_energetiki_rossii. pdf.
5. Гафуров А.М. Зарубежный опыт эксплуатации установок на низкокипящих рабочих телах. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2014. Т. 24. №4 (24). - С. 26-31.
УДК 62-176.2
Гафуров Н.М. студент 4 курса, ФГБОУ ВО «КНИТУ» факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань
ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ БИНАРНЫХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК НА ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ РОССИИ
Рассматривается перспектива внедрения на Верхне-Мутновской ГеоЭС комбинированной энергоустановки с бинарным циклом. Использование в качестве низкокипящего рабочего тела - изобутана.
Ключевые слова: геотермальная электростанция, бинарный цикл, низкокипящее рабочее тело.
Gafurov N.M.
4th year student, faculty of «Energy-intensive materials and products»
«KNRTU» Gafurov A.M.
engineer of the I category «Management of research work»
«KSPEU» Russia, Kazan
PERSPECTIVES OF IMPLEMENTATION OF BINARY POWER INSTALLATIONS ON GEOTHERMAL POWER STATIONS OF RUSSIA
The implementation prospect on the Upper-Mutnovsky GeoES of the
