CC BY
3
Абсолютный электрический КПД (рис. 2) турбогенератора низкотемпературного теплового двигателя варьируется от 1,72% до 4,07%. При этом использование низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на C3H8 в системе охлаждения паровых турбин типа К-500-65 позволяет дополнительно вырабатывать электроэнергию на ТЭС (рис. 1) в диапазоне температур окружающей среды от 263,15 К (-10°С) до 223,15 К (-50°С).
Использованные источники:
1.Гафуров А.М. Способ утилизации сбросной теплоты в конденсаторах паровых турбин, охлаждаемых водными ресурсами при температуре 5°С в зимний период времени. // Инновационная наука. 2016. - № 4-3. - С. 50-51.
2.Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Эффективность низкотемпературного теплового двигателя по утилизации теплоты в конденсаторе паровой турбины при давлении пара в 4 кПа. // Инновационная наука. 2016. № 2-3. -С. 34-36.
3.Гафуров А.М., Гафуров Н.М., Гатина Р.З. Способ работы низкотемпературного теплового двигателя на сжиженном газе C3H8 с комбинированным охлаждением. // Теория и практика современной науки. -2016. - № 9 (15). - С. 95-98.
4.Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Замещение воздушного охлаждения конденсаторов паровых турбин контуром циркуляции на C3H8. // Инновационная наука. - 2016. - № 1-2 (13). - С. 29-31.
5.Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Эффективность низкотемпературного теплового двигателя по утилизации теплоты в конденсаторе паровой турбины при давлении пара в 4,5 кПа. // Инновационная наука. - 2016. № 23. - С. 36-38.
УДК 62-176.2
Гатина Р.З. студент 4 курс
факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
ФГБОУ ВО «КНИТУ» Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ
ОХЛАЖДЕНИЯ ПАРОВЫХ ТУРБИН ТИПА К-500-65 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНТУРА ЦИРКУЛЯЦИИ НА СО2 Представлены результаты исследования бинарной энергоустановки на сжиженном углекислом газе по экономии расхода условного топлива в системе охлаждения паровых турбин типа К-500-65 в зимний период. Ключевые слова: конденсатор паровой турбины, система охлаждения, бинарная энергоустановка, сжиженный углекислый газ.
Gatina R.Z.
Gafurov A.M.
INCREASE OF ENERGY EFFICIENCY OF AN COOLING SYSTEM OF К-500-65 STEAM TURBINES WITH USE OF A CONTOUR OF
CIRCULATION ON СО2
Results of research of binary power installation are presented on the liquefied carbon dioxide gas on economy of a consumption of equivalent fuel in cooling system of К-500-65 steam turbines in a winter time span.
Keywords: condenser of the steam turbine, cooling system, binary power installation, liquefied carbon dioxide gas.
В настоящее время существует проблема теплового загрязнения окружающей среды тепловыми электростанциями (ТЭС), связанная с использованием озерной или речной воды в качестве охлаждающей среды, которую прокачивают через конденсаторы паровых турбин для поглощения тепловой энергии, и затем возвращают её в водоёмы без предварительного охлаждения. Полезное использование сбросной теплоты не представляется возможным из-за низкой температуры в 25-40°С [1].
В конденсаторе паровой турбины типа К-500-65 поддерживается низкое давление пара равное 4,0 кПа, что соответствует температуре насыщения в 28,96°С. Процесс конденсации пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования, которая отводится при помощи охлаждающей жидкости в окружающую среду. При этом потери теплоты в конденсаторе паровой турбины составляют примерно половины (45-50%) затрачиваемой теплоты в цикле. В зимний период времени конденсатор паровой турбины является источником сбросной низкопотенциальной теплоты с температурой в 28,96°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 4,0 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 6,33 МПа и
направляют в конденсатор паровой турбины для охлаждения отработавшего в турбине пара. Конденсация пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования равного примерно 2145 кДж/кг, которая отводится на нагрев и испарение сжиженного газа СО2 до температуры перегретого газа в 23,85°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 экономии расхода условного топлива на ТЭС (т.у.т./ч) и эксергетической эффективности низкотемпературного теплового двигателя при осуществлении процесса охлаждения конденсаторов паровых турбин типа К-500-65 контуром циркуляции на СО2 в зависимости от температуры наружного воздуха [5].
Температурный диапазон использования сжиженного газа СО2 в тепловом контуре бинарной энергоустановки ограничивается показателями критической температуры в 31°С и температурой в тройной точке -56,56°С. Поэтому использование сжиженного СО2 в температурном диапазоне от 60°С до -50°С позволит обеспечить приемлемые давления контура циркуляции теплового двигателя и затраты на его сжатие.
Рис. 1. Для паровых турбин типа К-500-65 с расходом пара в 470 кг/с.
Рис. 2. Для паровых турбин типа К-500-65 с расходом пара в 470 кг/с.
Эксергетическая эффективность низкотемпературного теплового двигателя (рис. 2) варьируется от 0,8% до 13,25%. При этом использование низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на СО2 в системе охлаждения паровых турбин типа К-500-65 позволяет экономить (рис. 1) до 9,25 т.у.т./час на ТЭС в температурном диапазоне окружающей среды от 263,15 К (-10°С) до 223,15 К (-50°С).
Использованные источники:
1.Гафуров А.М. Способ утилизации сбросной теплоты в конденсаторах паровых турбин, охлаждаемых водными ресурсами при температуре 12°С в осенне-весенний период времени. // Инновационная наука. 2016. - № 4-3. -С. 51-53.
2.Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Эффективность низкотемпературного теплового двигателя по утилизации теплоты в конденсаторе паровой турбины при давлении пара в 4 кПа. // Инновационная наука. 2016. № 2-3. -С. 34-36.
3.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.
4.Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Замещение воздушного охлаждения конденсаторов паровых турбин контуром циркуляции на СО2. // Инновационная наука. - 2016. - № 1-2 (13). - С. 27-29.
5.Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Эффективность низкотемпературного теплового двигателя по утилизации теплоты в конденсаторе паровой турбины при давлении пара в 4,5 кПа. // Инновационная наука. - 2016. № 23. - С. 36-38.
УДК 62-176.2
Гатина Р.З. студент 4 курс
факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
ФГБОУ ВО «КНИТУ» Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ
ОХЛАЖДЕНИЯ ПАРОВЫХ ТУРБИН ТИПА К-500-65 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНТУРА ЦИРКУЛЯЦИИ НА С3Н8 Представлены результаты исследования бинарной энергоустановки на сжиженном пропане по экономии расхода условного топлива в системе охлаждения паровых турбин типа К-500-65 в зимний период времени. Ключевые слова: конденсатор паровой турбины, система охлаждения, бинарная энергоустановка, сжиженный пропан.
