Эффективность низкотемпературного теплового двигателя по утилизации теплоты в конденсаторе паровой турбины при давлении пара в 4 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 СзНв) сжимают в конденсатном насосе, нагревают и испаряют в конденсаторе паровой турбины при

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

температуре 28°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.

СП

ли := а 70 J а s В 2 , а. о 60 ' Н ч ? = К 4> £ Ь 50 .

:= i Я X * 3&9 40  5 Р - 2 S £ _ д. Ф ъ Ё 2 зо  * Е 5 X QJ « V Н u g о Я -jii . « S ч ё * = s ю  w Ь й О ё | о  *§ 1 5" * 2 1 л .

£ -10 in ,15

-¿и 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 4 кПа.

18

о ---1-----1- -

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 2 - При давлении в конденсаторе паровой турбины равной 4 кПа.

Эксергетическая эффективность низкотемпературного теплового двигателя варьируется от 1% до 17% в температурном диапазоне окружающей среды от 263,15К (-10°С) до 223,15К (-50°С). К примеру, для паровой турбины К-500-65 с расходом пара в конденсаторе 470 кг/с дополнительная выработка электроэнергии с помощью низкотемпературного теплового двигателя составит до 33 МВт и позволит экономить до 10,5 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. 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.

© 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 4,5 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 4,5 кПа.

Ключевые слова

Конденсатор паровой турбины, утилизация теплоты, тепловой двигатель

В конденсаторе паровой турбины поддерживается низкое давление пара равное 4,5 кПа, что соответствует температуре насыщения в 31°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 31°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