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

Эксергетическая эффективность низкотемпературного теплового двигателя варьируется от 3% до 20% в температурном диапазоне окружающей среды от 263,15К (-10°С) до 223,15К (-50°С). К примеру, для паровой турбины К-750-65 с расходом пара в конденсаторе 705 кг/с дополнительная выработка электроэнергии с помощью низкотемпературного теплового двигателя составит до 57 МВт и позволит экономить до 18 т.у.т./час в зимний период времени. Список использованной литературы:

1. Гафуров А.М., Калимуллина Р.М. Сжиженный углекислый газ в качестве рабочего тела в тепловом контуре органического цикла Ренкина. // Инновационная наука. - 2015. - № 12-2 (12). - С. 38-40.

2. Москаленко Н.И., Мисбахов Р.Ш., Ермаков А.М., Гуреев В.М. Моделирование процессов теплообмена и гидродинамики в кожухотрубном теплообменном аппарате.// Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2014. - № 11-12. - С. 75-80.

© 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 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 5 кПа.

Ключевые слова

Конденсатор паровой турбины, утилизация теплоты, тепловой двигатель

В конденсаторе паровой турбины поддерживается низкое давление пара равное 5 кПа, что соответствует температуре насыщения в 32,87°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 32,87°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

температуре 32°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 С3Н8 (линия ——) в зависимости от температуры наружного воздуха и при расходе пара в конденсаторе в 1 кг/с.

1 vy

90  И si so  5 а 1 Он о ' И 70

» •

Ф о % Z 60  >а - С -Ü . * 5. M 50  ia £ Ï Ч h г. с я ; л» .

— ^ ^ чи В CL ü /-Ч « t« = 3 I S н 30  s к » Ф H t  5 ^п .

JJ m et 5* a " S Iii .

—' lu E S ' H Я u .. a 0 0  s 1 « 2 -10  Q, E m -20  1Л

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

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

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

Эксергетическая эффективность низкотемпературного теплового двигателя варьируется от 5% до 23% в температурном диапазоне окружающей среды от 268,15К (-5°С) до 223,15К (-50°С). К примеру, для паровой турбины К-1000-60 с расходом пара в конденсаторе 1340 кг/с дополнительная выработка электроэнергии с помощью низкотемпературного теплового двигателя составит до 124,3 МВт и позволит экономить до 40 т.у.т./час в зимний период времени.

Список использованной литературы:

1. Гафуров А.М., Калимуллина Д.Д. Способ утилизации теплоты в конденсаторах паровых турбин, охлаждаемых водно-воздушными ресурсами. // Инновационная наука. - 2015. - № 12-2 (12). - С. 31-33.

2. Гуреев В.М., Ермаков А.М., Мисбахов Р.Ш., Москаленко Н.И. Численное моделирование кожухотрубного теплообменного аппарата с кольцевыми и полукольцевыми выемками.// Промышленная энергетика. 2014. № 11. С. 13-16.

© 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 5,5 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 5,5 кПа.

Ключевые слова

Конденсатор паровой турбины, утилизация теплоты, тепловой двигатель

В конденсаторе паровой турбины поддерживается низкое давление пара равное 5,5 кПа, что соответствует температуре насыщения в 34,58°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 34,58°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