CC BY
4
пособие). Ташкент, 2010, 90 с.
4. Ерматова Д. Биология полевых культур и технология их выращивания. Ташкент, 2000, 322 с.
УДК 62-176.2
Гатина Р.З. студент 4 курса
факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
Гафуров Н.М. студент 4 курса
факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
ФГБОУ ВО «КНИТУ» Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань ПОВЫШЕНИЕ ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ ТЭС ПРИ УТИЛИЗАЦИИ СБРОСНОЙ ТЕПЛОТЫ В КОНДЕНСАТОРАХ ПАРОВЫХ ТУРБИН С ДАВЛЕНИЕМ В 3 кПа
Рассматриваются возможности повышения топливной экономичности тепловых электрических станций (ТЭС) с помощью бинарных энергоустановок по утилизации сбросной теплоты в конденсаторах паровых турбин с давлением в 3 кПа.
Ключевые слова: конденсатор паровой турбины, утилизация теплоты, бинарный цикл.
Gatina R.Z.
Gafurov N.M.
Gafurov A.M.
INCREASE OF FUEL PROFITABILITY OF THERMAL POWER PLANT AT UTILIZATION OF WASTE WARMTH IN CONDENSERS OF STEAM TURBINES WITH PRESSURE IN 3 kPa
The possibilities of increase offuel profitability of the thermal power plants (TPP) by means of binary power installations on utilization of waste warmth in condensers of steam turbines with pressure in 3 kPa are considered.
Keywords: condenser of the steam turbine, warmth utilization, binary cycle.
Одним из основных источников сбросной низкопотенциальной теплоты на ТЭС являются конденсаторы паровых турбин, где происходит конденсация отработавшего в турбине пара с выделение скрытой теплоты парообразования, которая отводится при помощи охлаждающей жидкости в окружающую среду. Основные потери теплоты в конденсаторах паровых турбин - потери в холодном источнике, которые составляют примерно половины (45-50%) затрачиваемой теплоты. Остальные потери теплоты на
электростанции значительно меньше [1].
В конденсаторе паровой турбины поддерживается низкое давление пара равное 3 кПа, что соответствует температуре насыщения в 24,08°С. Для осуществления процесса утилизации 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 низкопотенциальной теплоты с температурой в 24,08°С, а окружающая среда - прямой источник холода с температурой вплоть до минус 55°С. Имеющийся теплоперепад можно сработать с помощью бинарной энергоустановки на основе низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на низкокипящем рабочем теле - сжиженном углекислом газе СО2 [2].
Замкнутый контур циркуляции низкотемпературного теплового двигателя содержит последовательно соединенные конденсатный насос, 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 55°С [3].
Бинарный термодинамический цикл - совокупность двух термодинамических циклов, осуществляемых двумя рабочими телами так, что теплота, отводимая в одном цикле, используется в другом цикле.
Бинарная энергоустановка работает следующим образом. Отработавший в турбине пар охлаждается и конденсируется в конденсаторе паровой турбины при давлении в 3 кПа. 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 2156 кДж/кг, которая отводится на нагрев и испарение сжиженного газа СО2 до температуры перегретого газа в 19°С. Далее перегретый газ СО2 расширяется в турбодетандере, 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 направляют в насос и цикл повторяется [4, 5].
На рис. 1, 2 представлены графики расчетных показателей по экономии расхода условного топлива на ТЭС (кг.у.т./ч) и эксергетической эффективности низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на СО2 (линия —•—) при осуществлении утилизации сбросной теплоты в конденсаторах паровых турбин с давлением в 3 кПа и
расходом пара в 1 кг/с в зависимости от температуры наружного воздуха.
Рис. 1. При давлении в конденсаторе паровой турбины равной 3 кПа.
Рис. 2. При давлении в конденсаторе паровой турбины равной 3 кПа. Эксергетическая эффективность низкотемпературного теплового
двигателя варьируется от 3% до 9,5% в температурном диапазоне окружающей среды от 258,15 К (-15°С) до 223,15 К (-50°С). К примеру, для паровых турбин типа К-220-44 с расходом пара в конденсатор 200 кг/с дополнительная выработка электроэнергии с помощью низкотемпературного теплового двигателя может составить до 9 МВт, что позволит сэкономить до 2800 кг.у.т./час в зимний период времени.
Использованные источники:
1. Калимуллина Д.Д., Гафуров А.М. Потребности в водоснабжении и водоотведении на тепловых электрических станциях. // Инновационная наука. - 2016. - № 3-3. - С. 98-100.
2. 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.
3. Патент на изобретение №2552481 РФ. Способ работы тепловой электрической станции / Гафуров А.М. 10.06.2015 г.
4. Гафуров А.М. Способ преобразования сбросной низкопотенциальной теплоты ТЭС в работу низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2016. - №3 (31). - С. 73-78.
5. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Замещение водяного охлаждения конденсаторов паровых турбин контуром циркуляции на СО2. // Инновационная наука. - 2016. - № 1-2 (13). - С. 23-25.
УДК 62-176.2
Гатина Р.З. студент 4 курса
факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
Гафуров Н.М. студент 4 курса
факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
ФГБОУ ВО «КНИТУ» Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань ПОВЫШЕНИЕ ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ ТЭС ПРИ УТИЛИЗАЦИИ СБРОСНОЙ ТЕПЛОТЫ В КОНДЕНСАТОРАХ ПАРОВЫХ ТУРБИН С ДАВЛЕНИЕМ В 3,5 кПа Рассматриваются возможности повышения топливной экономичности тепловых электрических станций (ТЭС) с помощью бинарных энергоустановок по утилизации сбросной теплоты в конденсаторах паровых турбин с давлением в 3,5 кПа.
Ключевые слова: конденсатор паровой турбины, утилизация
