На главную

Статьи, публикации, архив номеров  

«     2018     2017  |   2016  |   2015  |   2014  |   2013  |   2012  |   2011  |   2010  |   2009  |   2008  |   »
«     Январь  |   Февраль  |   Март  |   Апрель  |   Май  |   Июнь  |   Июль  |   Август  |   Сентябрь  |   Октябрь  |   Ноябрь  |   Декабрь     »

Наука для практики

01.02.2009 Использование компрессионных теплонасосных установок на республиканских паротурбинных ТЭЦ

 

Использование компрессионных теплонасосных установок на республиканских паротурбинных ТЭЦ

 

Функционирование любой ТЭС всегда сопровождается потерями энергии, переходящими в теплоту, которая в итоге рассеивается в окружающей среде [1]. Такие потери традиционно считаются неизбежными из-за низкого потенциала теряемой теплоты, хотя их наличие ведет к существенному понижению энергетической эффективности ТЭС [2].

Так, для отвода теплоты от обмоток и стали турбогенераторов используют водород. Его охлаждают в водяных газоохладителях технологической водой, которая затем поступает в градирни или сбрасывается в водоем.

 

Количество выделяемой теплоты зависит от электромагнитного КПД генератора и определяется по уравнению:

 

(1)

где Pг – мощность генератора;

ηг – КПД генератора.

Основной целью применения теплонаносных установок (ТНУ) является утилизация теплоты низкого потенциала, благодаря чему снижаются затраты первичной, более ценной энергии [3]. В данной статье мы рассмотрим целесообразность использования компрессионных ТНУ для утилизации теплоты охлаждающей воды генераторов на паротурбинных ТЭЦ для нужд теплоснабжения (рис. 1).

 

 

Количество теплоты, отпущенное от ТНУ в тепловую сеть, составит:

QТНУ = Qг + РТНУ,

(2)

где PТНУ – мощность на валу электродвигателя ТНУ.

Одной из важных характеристик теплового насоса является коэффициент преобразования энергии:

 

(3)

Учитывая (3), выражение (2) можно записать в следующем виде:

 

(4)

Сокращение расхода топлива на ТЭЦ вследствие применения ТНУ определится из выражения:

 

(5)

где W – полная удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении;

ηка – КПД котла (парового или водогрейного);

Qнр – низшая теплота сгорания топлива.

В то же время при работе ТЭЦ изолированно от водогрейной котельной отпуск теплоты от ТНУ приведет к необходимости в дополнительной выработке электроэнергии на замыкающей КЭС:

 

(6)

Выработка электроэнергии на ТЭЦ непосредственно оказывает влияние на расход топлива на КЭС [4]. Поэтому для сохранения электропотребления в энергетической системе расход топлива на замыкающей КЭС возрастет на величину:

 

(7)

где ηКЭС – КПД КЭС;

ηЛЭП – КПД электрических сетей.

Изменение системного расхода топлива от использования компрессионных ТНУ для утилизации теплоты охлаждающей воды генераторов на паротурбинных ТЭЦ для нужд теплоснабжения запишется как разность (7) и (5):

 

(8)

Если в выражение (8) подставить (1) и принять Qг = 1, а Qнр = 0,00814 МВт•ч/кг у.т., то получим изменение системного расхода топлива, отнесенное к 1 МВт•ч утилизированной тепловой энергии:

 

(9)

Когда ТЭЦ работает параллельно с водогрейной котельной, ТНУ разгрузит водогрейные котлы и изменение системного расхода топлива, отнесенное к 1 МВт•ч утилизированной тепловой энергии, запишется:

 

(10)

В случае применения (9) и (10) для конкретной энергетической системы значения ηка, ηКЭС и ηЛЭП с большой точностью могут считаться постоянными величинами, принимаемыми из отчетных и справочных данных. Следовательно, изменение системного расхода топлива главным образом зависит от k и W. Современные компрессионные ТНУ обладают коэффициентом преобразования энергии k = 2…6, а удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении республиканских ТЭЦ изменяется в пределах W = 0,07…0,60.

На рис. 2 (а, б) представлены результаты расчетов изменения системного расхода топлива по выражениям (9) и (10) соответственно в зависимости от использования компрессионных ТНУ для утилизации теплоты охлаждающей воды генераторов на паротурбинных ТЭЦ для нужд теплоснабжения в условиях Белорусской энергосистемы. Здесь в качестве замыкающей КЭС рассматривалась Лукомльская ГРЭС.

 

 

Очевидно, что положительные значения ΔBc характеризуют системный перерасход топлива, отрицательные – экономию. Аналогичные расчеты выполнены для случая, когда в качестве замыкающей КЭС рассматривается блок ПГУ Минской ТЭЦ-5 электрической мощностью 450 МВт (рис. 3 (а, б)), который планируется ввести в эксплуатацию в ближайшее время [5].

 

 

Анализ графического материала, представленного на рис. 2, 3, позволяет выделить область значений k и W, для которых наблюдается системная экономия топлива в результате использования компрессионных ТНУ для утилизации теплоты охлаждающей воды генераторов на паротурбинных ТЭЦ для нужд теплоснабжения.

 

Максим БОГДАНОВИЧ, аспирант БНТУ,
Виктор СЕНЬКО, студент БНТУ,
Владимир ТУМАШЕВСКИЙ, студент БНТУ

 

Выводы

Результаты теоретического исследования использования компрессионных ТНУ для утилизации теплоты охлаждающей воды генераторов на паротурбинных ТЭЦ для нужд теплоснабжения в Белорусской энергосистеме говорят о следующем.

1. При работе ТЭЦ изолированно от водогрейной котельной системная экономия топлива прямо пропорциональна коэффициенту преобразования энергии ТНУ k и обратно пропорциональна удельной выработке электроэнергии на тепловом потреблении ТЭЦ W.

2. При работе ТЭЦ параллельно с водогрейной котельной системная экономия топлива прямо пропорциональна коэффициенту преобразования энергии ТНУ k независимо от удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении ТЭЦ W.

3. При введении блока ПГУ Минской ТЭЦ-5 электрической мощностью 450 МВт системная экономия топлива возрастет в результате роста ηКЭС.

4. Необходимо провести дополнительные исследования для определения экономической целесообразности использования ТНУ на республиканских ТЭЦ.

 

Литература

1. Гохштейн Д. П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок. М.: «Энергия», 1969. – 368 с.

2. Кубашов С. Е. Регенерация низкопотенциальных потоков теплоты тепловых электрических станций. Автореф. канд. техн. наук., Иваново, 2008. – С. 20.

3. Шарапов В. И., Ротов П. В. Регулирование нагрузки систем теплоснабжения. М.: «Новости теплоснабжения», 2007. – 164 с.

4. Андрющенко А. И., Николаев Ю. Е., Ларин Е. А., Осипов В. Н. Совершенствование методики расчетов эффективности систем теплофикации городов // Вестник СГТУ. – 2008. – № 1. – С. 111–117.

5. Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 28.02.2008 г. № 261 «О мероприятиях по выполнению в 2008 году Государственной комплексной программы модернизации основных производственных фондов Белорусской энергетической системы, энергосбережения и увеличения доли использования в республике собственных топливно-энергетических ресурсов на период до 2011 года».

 

Контакты

Беларусь: 220121, г. Минск
а/я 72
Тел.: +375 (17) 385-94-44,
385-96-66

Факс: +375 (17) 392-33-33
Gsm: +375 (29) 385-96-66 (Vel)

Е-mail: energopress@energetika.by
E-mail отдела рекламы:
reklama@energetika.by

© ОДО Энергопресс, 2003—2009. Все права защищены.
Мониторинг состояния сайта
Создание сайта Атлант Телеком