CC BY
3
УДК 62-176.2
Гафуров Н.М. студент 4 курс
факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
ФГБОУ ВО «КНИТУ» Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань
ВЫРАБОТКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ ПАРОВЫХ ТУРБИН ТИПА Т-180/210-130 С ПОМОЩЬЮ КОНТУРА ЦИРКУЛЯЦИИ НА СО2
Представлены результаты исследования энергоустановки на сжиженном углекислом газе по выработке электроэнергии в системе охлаждения конденсаторов паровых турбин типа Т-180/210-130 в зимний период. Ключевые слова: конденсатор паровой турбины, система охлаждения, низкотемпературный тепловой двигатель, сжиженный углекислый газ.
Gafurov N.M.
Gafurov A.M.
ELECTRICITY PRODUCTION IN AN COOLING SYSTEM OF CONDENSERS OF T-180/210-130 STEAM TURBINES BY MEANS OF A
CIRCULATION CONTOUR ON CO2
Results of research of power installation are presented on the liquefied carbon dioxide gas on electricity production in an cooling system of condensers of T-180/210-130 steam turbines during the winter period.
Keywords: condenser of the steam turbine, cooling system, low-temperature heat engine, liquefied carbon dioxide gas.
Основная часть электроэнергии в настоящее время производится на тепловых электростанциях (ТЭС). На ТЭС используется только 40% энергии топлива, это означает, что 60% этой энергии теряется безвозвратно в виде тепловых отходов. На охлаждение отработанного пара на ТЭС мощностью 1000 МВт требуется вода из водоема-охладителя площадью примерно 810 га, глубиной около 8,7 м. Поэтому в последнее время прилагаются большие усилия по утилизации тепловых отходов с возможностью генерации электроэнергии [1].
В конденсаторе паровой турбины типа Т-180/210-130 поддерживается низкое давление пара равное 7,0 кПа, что соответствует температуре насыщения в 39°С. Процесс конденсации пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования, которая отводится при помощи охлаждающей воды в окружающую среду. В зимний период времени конденсатор паровой турбины является источником сбросной низкопотенциальной теплоты с температурой в 39°С, а окружающая среда -прямой источник холода с температурой вплоть до минус 50°С. Имеющийся теплоперепад можно сработать с помощью 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-испаритель (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].
В зимний период времени паровые турбины типа Т-180/210-130 работают в теплофикационном режиме, когда часть теплоты отработавшего в турбине пара, имеющая более низкий потенциал, отбирается для централизованного теплоснабжения, а часть пара (10% от номинала) направляется в конденсатор паровой турбины для осуществления вентиляционного режима работы последней ступени паровой турбины. Работа низкотемпературного теплового двигателя осуществляется следующим образом. Отработавший в турбине пар поступает в конденсатор при давлении в 7,41 кПа, где 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 7,6 МПа и направляют в конденсатор паровой турбины для охлаждения отработавшего в турбине пара. Конденсация пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования равного примерно 2122 кДж/кг, которая отводится на нагрев и испарение сжиженного газа СО2 до температуры перегретого газа в 34°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 выработке (потреблению) полезной электрической мощности низкотемпературным тепловым двигателем и абсолютного электрического КПД турбогенератора при осуществлении процесса охлаждения конденсаторов паровых турбин типа Т-180/210-130 контуром циркуляции на СО2 в зависимости от температуры наружного воздуха [5].
1.2
-0.2 -1-1-1-1-1-1-1-1-1-1
223.15 228.15 233,15 238.15 243.15 248.15 253,15 25Я.15 263.15 268.15 273,15
Температура наружною воздух*, К*
Рис. 1. При расходе пара в конденсатор до 12,5 кг/с (10% от номинала).
Рис. 2. При расходе пара в конденсатор до 12,5 кг/с (10% от номинала).
Абсолютный электрический КПД (рис. 2) турбогенератора низкотемпературного теплового двигателя варьируется от 5,34% до 7,04%.
Использование низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на СО2 в системе охлаждения паровых турбин типа Т-180/210-130 с расходом пара в конденсатор до 12,5 кг/с (в теплофикационном режиме) позволяет дополнительно вырабатывать электроэнергию на ТЭС (рис. 1) в диапазоне температур окружающей среды от 268,15 К (-5°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 7 кПа. // Инновационная наука. 2016. № 2-3. -С. 46-48.
3.Патент на полезную модель №140435 РФ. Тепловая электрическая станция / Гафуров А.М. 10.05.2014 г.
4.Гафуров Н.М., Гатина Р.З., Гафуров А.М. Возможности использования геотермальной теплоты с температурой до 250°С в бинарных циклах, охлаждаемых воздушными ресурсами. // Теория и практика современной науки. - 2017. - № 2 (20). - С. 190-193.
5.Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Эффективность низкотемпературного теплового двигателя по утилизации теплоты в конденсаторе паровой турбины при давлении пара в 7,5 кПа. // Инновационная наука. - 2016. № 23. - С. 48-50.
УДК 62-176.2
Гафуров Н.М. студент 4 курс
факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
ФГБОУ ВО «КНИТУ» Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУ ВО «КГЭУ» Россия, г. Казань
ВЫРАБОТКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ ПАРОВЫХ ТУРБИН ТИПА Т-180/210-130 С ПОМОЩЬЮ КОНТУРА ЦИРКУЛЯЦИИ НА
Представлены результаты исследования энергоустановки на сжиженном пропане по выработке электроэнергии в системе охлаждения конденсаторов паровых турбин типа Т-180/210-130 в зимний период. Ключевые слова: конденсатор паровой турбины, система охлаждения, низкотемпературный тепловой двигатель, сжиженный пропан.
