CC BY
3
Эксергетическая эффективность теплового двигателя (рис. 2) варьируется от 5,44% до 19,25%. При этом использование теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на СО2 в системе охлаждения паровых турбин типа ТК-450/500-5,9 позволяет экономить (рис. 1) до 4,86 т.у.т./час на АТЭЦ 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. Тепловая электрическая станция. Патент на полезную модель RUS 140405 04.12.2013.
5.Гафуров А.М. Тепловая электрическая станция. Патент на полезную модель RUS 140435 04.12.2013.
6.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 62-176.2
Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУВО «КГЭУ» Зайнуллин Р. Р., к ф. -м. н. старший преподаватель кафедры ПЭС
ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань
ВОЗМОЖНОСТИ ЭКОНОМИИ РАСХОДА УСЛОВНОГО ТОПЛИВА НА АТОМНЫХ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЯХ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ПАРОВЫХ ТУРБИН ТИПА ТК-450/500-5,9 КОНТУРА ЦИРКУЛЯЦИИ НА СзШ
Рассматриваются возможности экономии расхода условного топлива на атомных теплоэлектроцентралях при замещении традиционной системы охлаждения конденсаторов паровых турбин типа ТК-450/500-5,9 контуром циркуляции на сжиженном C3H8 в зимний период времени.
Ключевые слова: паровая турбина, система охлаждения, сжиженный пропан.
Gafurov A.M.
engineer of the I category «Management of research work» Zainullin R.R., candidate of physico-mathematical sciences senior lecturer of department «industrial electronics and lighting»
«KSPEU» Russia, Kazan
POSSIBILITIES OF ECONOMY OF A CONSUMPTION OF EQUIVALENT FUEL ON NUCLEAR COMBINED HEAT AND POWER
PLANTS WHEN USING IN AN INTEGRAL COOLING SYSTEM OF STEAM TURBINES ТК-450/500-5,9 OF A CONTOUR OF CIRCULATION
ON C3H8
The possibilities of economy of a consumption of equivalent fuel on nuclear combined heat and power plants at substitution of a traditional integral cooling system of condensers of steam turbines ТК-450/500-5,9 by a circulation contour on the liquefied C3H8 in a winter time span is considered.
Keywords: steam turbine, integral cooling system, liquefied propane.
В зимний период времени теплофикационные паровые турбины типа ТК-450/500-5,9 ТМЗ (Турбомоторный завод, ныне Уральский турбинный завод) могут работать в теплофикационном режиме со значительным расходом пара в конденсатор, когда часть теплоты отработавшего в турбине пара, имеющая более низкий потенциал, отбирается для централизованного теплоснабжения, а часть пара до 168 кг/с направляется в конденсатор паровой турбины. При этом в конденсаторе паровой турбины типа ТК-450/500-5,9 поддерживается низкое давление пара равное 9,0 кПа, что соответствует температуре насыщения в 43,76°С. Процесс конденсация 1 кг отработавшего в турбине пара сопровождается высвобождением скрытой теплоты парообразования (ранее затраченная на испарение) равная примерно 2127 кДж/кг, которая 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 168 кг/с затраты электрической мощности на циркуляционные насосы составили бы около 2 МВт.
Особенностью теплофикационных паровых турбин является возможность повышения их тепловой экономичности за счет усовершенствования той части тепловой схемы, которая относится к использованию теплоты отработавшего в турбине пара. То есть в зимний период времени конденсаторы паровых турбин типа ТК-450/500-5,9 являются источниками сбросной низкопотенциальной теплоты с температурой в 43,76°С, а окружающая среда - прямой источник холода с температурой вплоть до минус 50°С. Поэтому 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].
Проводятся исследования и разработки новых систем охлаждения конденсаторов паровых турбин, в которых промежуточным теплоносителем вместо воды служит низкокипящее рабочее тело, которое испаряется в поверхностном конденсаторе паровой турбины, расширяется в турбодетандере и конденсируется затем в охладительной башне, где теплота конденсации передается наружному воздуху [3, 4].
Таким образом, предлагается использование в системе охлаждения конденсаторов паровых турбин типа ТК-450/500-5,9 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 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 [5].
Способ работы низкотемпературного теплового двигателя на С3Н8 осуществляется следующим образом. Отработавший в паровой турбине влажный пар (10-14%) при давлении в 9,0 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 пропан С3Н8, который сжимают в насосе до давления 0,9-1,2 МПа и направляют в конденсатор паровой турбины типа ТК-450/500-5,9 для охлаждения отработавшего в турбине влажного пара. Конденсация 168 кг/с пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования равного примерно 357 МВт, которая отводится на нагрев и испарение сжиженного газа С3Н8 до температуры перегретого газа в 36°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 [6].
На рис. 1, 2 представлены графики расчетных показателей по экономии расхода условного топлива на АТЭЦ (т.у.т./ч) и эксергетической эффективности теплового двигателя при осуществлении процесса
охлаждения конденсаторов паровых турбин типа ТК-450/500-5,9 контуром циркуляции на СзНв в зависимости от температуры наружного воздуха.
228,15 233,1$
238.15 243.15 248.15 253.15 258.15 Темпера!ура наружною воздуха, К
268.15 273,15
Рис. 1. Для турбин ТК-450/500-5,9 с расходом пара в конденсатор 168 кг/с.
32
10 -1-1 I-1-1-1 I < > I
223,15 228.15 233.15 238.15 243.15 248.15 253.15 258.15 263,15 268,15 273.15
Температура наружною воздуха. К
Рис. 2. Для турбин ТК-450/500-5,9 с расходом пара в конденсатор 168 кг/с.
Эксергетическая эффективность теплового двигателя (рис. 2) варьируется от 10,92% до 30,58%. При этом использование теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на C3H8 в системе охлаждения паровых турбин типа ТК-450/500-5,9 позволяет экономить (рис. 1) до 6,82 т.у.т./час на АТЭЦ в температурном диапазоне окружающей среды от 273,15 К (0°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. Тепловая электрическая станция. Патент на полезную модель RUS 140405 04.12.2013.
4.Гафуров А.М. Тепловая электрическая станция. Патент на полезную модель RUS 140435 04.12.2013.
5.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.
6.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 62-176.2
Гафуров Н.М. студент 4 курс
факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
ФГБОУВО «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 ТК-450/500-5,9 ТМЗ ДЛЯ АТОМНЫХ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЕЙ ПРИ
ТЕМПЕРАТУРЕ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ В 24°С Рассматривается способ работы бинарной энергоустановки в составе теплофикационной паровой турбины типа ТК-450/500-5,9 ТМЗ (Турбомоторный завод) для атомных теплоэлектроцентралей при допустимой температуре охлаждающей воды в летний период в 24°С.
