Эффективность низкотемпературного теплового двигателя по утилизации теплоты в конденсаторе паровой турбины при давлении пара в 3,5 кПа

Эксергетическая эффективность низкотемпературного теплового двигателя варьируется от 3% до 10% в температурном диапазоне окружающей среды от 258,15К (-15°С) до 223,15К (-50°С). К примеру, для паровой турбины К-220-44 с расходом пара в конденсаторе 200 кг/с дополнительная выработка электроэнергии с помощью низкотемпературного теплового двигателя составит до 9 МВт и позволит экономить до 2,85 т.у.т./час в зимний период времени. Список использованной литературы:

1. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Перспективы утилизации тепловых отходов на тепловых электрических станциях в зимний период. // Инновационная наука. - 2015. - № 10-1 (10). - С. 53-55.

2. Гафуров А.М., Калимуллина Д.Д. Способ утилизации сбросной теплоты в конденсаторах паровых турбин, охлаждаемых воздушными ресурсами. // Инновационная наука. - 2015. - № 12-2 (12). - С. 29-31.

© Гафуров А.М., Гафуров Н.М., 2016

УДК 62-176.2

А.М. Гафуров

инженер кафедры «Котельные установки и парогенераторы» Казанский государственный энергетический университет

Н.М. Гафуров

студент 3 курса факультета энергонасыщенных материалов и изделий (ФЭМИ) Казанский национальный исследовательский технологический университет

Г. Казань, Российская Федерация

ЭФФЕКТИВНОСТЬ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ПО УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ В КОНДЕНСАТОРЕ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ ПРИ ДАВЛЕНИИ ПАРА В 3,5 кПа

Аннотация

Представлена эффективность низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на СО2 и С3Н8, обеспечивающего утилизацию теплоты в конденсаторе паровой турбины при давлении пара в 3,5 кПа.

Ключевые слова

Конденсатор паровой турбины, утилизация теплоты, тепловой двигатель

В конденсаторе паровой турбины поддерживается низкое давление пара равное 3,5 кПа, что соответствует температуре насыщения в 26,67°С. Для осуществления процесса утилизации низкопотенциальной теплоты с помощью низкотемпературного теплового двигателя, 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 26,67°С, а окружающая среда - прямой источник холода с температурой до минус 50°С. Имеющийся теплоперепад можно сработать с помощью низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на СО2 и С3Н8 [1].

Замкнутый контур циркуляции низкотемпературного теплового двигателя содержит последовательно соединенные конденсатный насос, конденсатор паровой турбины, турбодетандер с электрогенератором и теплообменник-конденсатор аппарата воздушного охлаждения. Причем охлаждение низкокипящего рабочего газа СО2 и С3Н8 осуществляют наружным воздухом окружающей среды в зимний период времени [2].

Низкотемпературный тепловой двигатель работает следующим образом, сжиженный газ СО2 (или СзНв) сжимают в конденсатном насосе, нагревают и испаряют в конденсаторе паровой турбины при

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №2/2016 ISSN 2410-6070

температуре 26°С, расширяют в турбодетандере теплового двигателя и конденсируют в теплообменнике -конденсаторе воздушного охлаждения при температуре от 0°С до минус 50°С.

На рис. 1, 2 представлены графики по выработке (потреблению) полезной электрической мощности и эксергетической эффективности для низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на СО2 (линия —•—) и C3H8 (линия ——) в зависимости от температуры наружного воздуха и при расходе пара в конденсаторе в 1 кг/с.

Выработка (потребление) полезной электрической мощности низкотемпературным тепловым двигателем, кВт ч ¿> — — ы ы ¿1 '.л е гооовооо«         — •

,15

223 ,15 228,15 233,15 238,15 243,15 248,15 253,15 258,15 263,15 268,15 273 Температура наружного воздуха, К

Рисунок 1 - При давлении в конденсаторе паровой турбины равной 3,5 кПа.

14

£ 12

о 12 Е а | ___ *---—н

£ 1« < I5! щ в' i- с s s Й Ь я .

5 я я Я U я я Li ч с Й £ А £  6 " ЭЯ CA я С М Ч й Я QJ Е Н

,15

н 4 ' ш - а <и О а

СП i

223 ,15 228,15 233,15 238.15 243,15 248 Температура napi ,15 253 ,жного во ,15 258 здуха, К ,15 263,15 268 ,15 273

Рисунок 2 - При давлении в конденсаторе паровой турбины равной 3,5 кПа.

Эксергетическая эффективность низкотемпературного теплового двигателя варьируется от 7% до 14% в температурном диапазоне окружающей среды от 258,15К (-15°С) до 223,15К (-50°С). К примеру, для паровой турбины К-200-130 с расходом пара в конденсаторе 111 кг/с дополнительная выработка электроэнергии с помощью низкотемпературного теплового двигателя составит до 6,41 МВт и позволит экономить до 2,03 т.у.т./час в зимний период времени.

Список использованной литературы:

1. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Перспективы утилизации тепловых отходов на тепловых электрических станциях в зимний период. // Инновационная наука. - 2015. - № 10-1 (10). - С. 53-55.

2. Гафуров А.М., Калимуллина Д.Д. Способ утилизации сбросной теплоты в конденсаторах паровых турбин, охлаждаемых воздушными ресурсами. // Инновационная наука. - 2015. - № 12-2 (12). - С. 29-31.

© А.М. Гафуров, Н.М. Гафуров, 2016

УДК 62-176.2

А.М. Гафуров

инженер кафедры «Котельные установки и парогенераторы» Казанский государственный энергетический университет

Н.М. Гафуров

студент 3 курса факультета энергонасыщенных материалов и изделий (ФЭМИ) Казанский национальный исследовательский технологический университет

Г. Казань, Российская Федерация

ЭФФЕКТИВНОСТЬ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ПО УТИЛИЗАЦИИ

ТЕПЛОТЫ В КОНДЕНСАТОРЕ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ ПРИ ДАВЛЕНИИ ПАРА В 4 кПа

Аннотация

Представлена эффективность низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на СО2 и С3Н8, обеспечивающего утилизацию теплоты в конденсаторе паровой турбины при давлении пара в 4 кПа.

Ключевые слова

Конденсатор паровой турбины, утилизация теплоты, тепловой двигатель

В конденсаторе паровой турбины поддерживается низкое давление пара равное 4 кПа, что соответствует температуре насыщения в 28,96°С. Для осуществления процесса утилизации низкопотенциальной теплоты с помощью низкотемпературного теплового двигателя, 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 28,96°С, а окружающая среда - прямой источник холода с температурой до минус 50°С. Имеющийся теплоперепад можно сработать с помощью низкотемпературного теплового двигателя с замкнутым контуром циркуляции на СО2 и С3Н8 [1].

Замкнутый контур циркуляции низкотемпературного теплового двигателя содержит последовательно соединенные конденсатный насос, конденсатор паровой турбины, турбодетандер с электрогенератором и теплообменник-конденсатор аппарата воздушного охлаждения. Причем охлаждение низкокипящего рабочего газа СО2 и С3Н8 осуществляют наружным воздухом окружающей среды в зимний период времени [2].

Низкотемпературный тепловой двигатель работает следующим образом, сжиженный газ СО2 (или С3Н8) сжимают в конденсатном насосе, нагревают и испаряют в конденсаторе паровой турбины при