CC BY
4
теплоты ТЭС в работу низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2016. - №3 (31). - С. 73-78.
УДК 62-176.2
Зайнуллин Р. Р., к ф. -м. н. старший преподаватель кафедры ПЭС
ФГБОУВО «КГЭУ» Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань
ВОЗМОЖНОСТИ ЭКОНОМИИ РАСХОДА УСЛОВНОГО ТОПЛИВА НА АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ПАРОВЫХ ТУРБИН ТИПА К-500-60/1500 КОНТУРА ЦИРКУЛЯЦИИ НА СЖИЖЕННОМ ПРОПАНЕ
Рассматриваются возможности экономии расхода условного топлива на атомных электростанциях при замещении традиционной системы охлаждения конденсаторов паровых турбин типа К-500-60/1500 контуром циркуляции на сжиженном C3H8 в зимний период времени.
Ключевые слова: паровая турбина, система охлаждения, сжиженный пропан.
Zainullin R.R., candidate of physico-mathematical sciences senior lecturer of department «industrial electronics and lighting»
Gafurov A.M.
engineer of the I category «Management of research work»
«KSPEU» Russia, Kazan
POSSIBILITIES OF ECONOMY OF A CONSUMPTION OF EQUIVALENT FUEL ON NUCLEAR POWER STATIONS WHEN USING IN AN INTEGRAL COOLING SYSTEM OF STEAM TURBINES К-500-60/1500 OF A CONTOUR OF CIRCULATION ON THE LIQUEFIED
PROPANE
The possibilities of economy of a consumption of equivalent fuel on nuclear power stations at substitution of a traditional integral cooling system of condensers of steam turbines К-500-60/1500 by a circulation contour on the liquefied C3H8 in a winter time span is considered.
Keywords: steam turbine, integral cooling system, liquefied propane.
Применение тихоходных (1500 об./мин.) паровых турбин на атомных электростанциях (АЭС) обусловлено тем, что они характеризуются повышенной экономичностью (на 2%), меньшими нагрузками на ротор, лопатки и прочие элементы, менее требовательны к виброустойчивости и балансированию.
Рассмотрим тихоходную паровую турбину типа К-500-60/1500 (номинальной мощностью 500 МВт и начальными параметрами пара: давление 5,9 МПа и температура 274,3°С), которая используется на АЭС с водоводяными реакторами ВВЭР-1000. Данная паровая турбина предназначена для выработки электроэнергии со значительным расходом пара в конденсатор равным около 489,8 кг/с. При этом в конденсаторе паровой турбины типа К-500-60/1500 поддерживается низкое давление пара равное 5,88 кПа, что соответствует температуре насыщения в 35,79°С. Процесс конденсация 1 кг пара сопровождается высвобождением скрытой теплоты парообразования (ранее затраченная на испарение) равная примерно 2130 кДж/кг, которая в настоящее время отводиться с помощью охлаждающей воды в окружающую среду [1].
Известно, что при традиционном способе охлаждения 1 кг пара в конденсаторе паровой турбины требуется прокачивать около 45-60 кг охлаждающей воды с затратами электрической мощности на циркуляционные насосы в среднем 11-12 кВт. В данном случаи при расходе пара в конденсатор до 489,8 кг/с затраты электрической мощности на циркуляционные насосы составили бы около 5,4 МВт.
Поэтому потери теплоты в конденсаторе паровой турбины (холодном источнике) могут составлять до половины (45-50%) затрачиваемой теплоты в термодинамическом цикле.
Одной из возможностей повышения тепловой экономичности конденсационных паровых турбин является усовершенствование той части тепловой схемы, которая относится к использованию теплоты отработавшего в турбине пара. То есть в зимний период времени конденсаторы паровых турбин типа К-500-60/1500 являются источниками сбросной низкопотенциальной теплоты с температурой в 35,79°С, а окружающая среда - прямой источник холода с допустимой температурой до минус 50°С. Имеющийся теплоперепад можно сработать с помощью замкнутого контура циркуляции на низкокипящем рабочем теле представляющий собой тепловой двигатель, осуществляющий свою работу по органическому циклу Ренкина [2].
Таким образом, предлагается использование в системе охлаждения конденсаторов паровых турбин типа К-500-60/1500 контура циркуляции на сжиженном пропане в виде теплового двигателя, где реализуется термодинамический цикл Ренкина на основе парового контура с отводом теплоты в холодном источнике (конденсаторе) второму контуру на низкокипящем рабочем теле - С3Н8. Основным преимуществом использования пропана С3Н8 является его температура насыщения равная минус 42°С при давлении 0,1 МПа, что позволяет осуществлять процесс охлаждения и сжижения газообразного С3Н8 наружным воздухом окружающей среды в зимний период времени при температуре от 0°С до минус 50°С [3].
Способ работы теплового двигателя на С3Н8 осуществляется следующим образом. Отработавший в паровой турбине влажный пар (1014%) при давлении в 5,88 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 С3Н8, который сжимают в насосе до давления 0,9-1,2 МПа и направляют в конденсатор паровой турбины типа К-500-60/1500 для охлаждения отработавшего в турбине влажного пара. Конденсация 489,8 кг/с пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования равного примерно 1043,3 МВт, которая отводится на нагрев и испарение сжиженного газа С3Н8 до температуры перегретого газа в 29°С. На выходе из конденсатора паровой турбины полученный перегретый газ С3Н8 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 С3Н8 направляют в теплообменник-конденсатор аппарата воздушного охлаждения, где в процессе охлаждения газообразного С3Н8 ниже его температуры насыщения происходит процесс интенсивного сжижения, после чего сжиженный газ направляют в насос и цикл повторяется [4].
На рис. 1, 2 представлены графики расчетных показателей по экономии расхода условного топлива на АЭС (т.у.т./ч) и эксергетической эффективности теплового двигателя при осуществлении процесса охлаждения конденсаторов паровых турбин типа К-500-60/1500 контуром циркуляции на С3Н8 в зависимости от температуры наружного воздуха в зимний период времени.
Рис. 1. Для турбин К-500-60/1500 с расходом пара в конденсатор 489,8 кг/с.
Рис. 2. Для турбин К-500-60/1500 с расходом пара в конденсатор 489,8 кг/с.
Эксергетическая эффективность теплового двигателя (рис. 2) варьируется от 6,07% до 23,05%. При этом использование теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на C3H8 в системе охлаждения паровых турбин типа К-500-60/1500 позволяет экономить (рис. 1) до 14,42 т.у.т./час на АЭС в температурном диапазоне окружающей среды от 268,15 К (-5°С) до 223,15 К (-50°С).
Использованные источники:
1.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.
2.Гафуров А.М. Использование сбросной низкопотенциальной теплоты для повышения экономической эффективности ТЭС в зимний период времени. // Энергетика Татарстана. - 2014. - № 3-4 (35-36). - С. 69-76.
3.Гафуров А.М. Возможности повышения выработки электроэнергии на Заинской ГРЭС в зимний период времени. Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы технических наук в современных условиях». - 2015. - С. 82-85.
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.
УДК 577.352.46.
Зарипов А.А. ассистент кафедры «Биологии» Каракалпакский государственный университет им. Бердаха
Розумбетов К. У. студент 2 курс по специальности «Биология» Каракалпакский государственный университет им. Бердахаг
Нукус, Республика Узбекистан К ВОПРОСУ ИЗУЧЕНИЯ СЕЛЕКТИВНОТИ ИОННЫХ КАНАЛОВ
БИОМЕМБРАН
Аннотация: статья посвящается к изучению соединений, обладающих биологической (физиологической) активностью на биомембраны.
Ключевые слова: клеточная мембрана, ионные каналы, активность.
