ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ НА ОСНОВЕ УТИЛИЗАЦИИ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ПОТОКОВ ТЕПЛОТЫ НА ТЭС

ENERGY CONSERVATION ON THE BASIS OF UTILIZATION OF LOW POTENTIAL HEAT FLOWS AT HPP

Kuanysh Zamangaliev

master student of the Department of Technical Physics and Heat Power Engineering, Shakarim State University of Semey,

Kazakhstan, Semey

Symbat Nurakhan

student of the Department of Technical Physics and Heat Power Engineering, Shakarim State University of Semey,

Kazakhstan, Semey

Askar Kassymov

PhD, acting ass. prof. of the Department of Technical Physics and Heat Power Engineering, Shakarim State University of Semey,

Kazakhstan, Semey

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены основные виды потерь низкопотенциальногой энергии на тепловых электростанциях. Основная их доля приходится на потери через охлаждающую воду конденсатора турбины. Показаны способы повышения тепловой эффективности энергоустановок за счет утилизации такой энергии.

ABSTRACT

The paper considers the main types of low-potential energy losses at heat power plants. Their main part is the loss through the cooling water of the turbine condenser. Ways to increase the thermal efficiency of power plants by utilizing such energy were shown.

Ключевые слова: низкопотенциальная теплота; тепловая электростанция; энергосбережение.

Keywords: low potential heat; heat power plant; energy conservation.

В настоящее время электрическая энергия вырабатывается самыми различными источниками, такими как геотермальная энергия, гидроэнергия, ветровая энергия, энергия биогаза, солнечная энергия и т.д. Несмотря на это большая часть электроэнергии, производимой во всем мире, все еще генерируется на тепловых электростанциях. Преобразование тепловой энергии в электрическую происходит на установках, работающих на основе цикла Ренкина [1]. В основном, в качестве рабочей жидкости используется вода. Цикл состоит из пяти процессов, показанных на рисунке 1.

1–2: Изоэнтропическое расширение (Паровая турбина)

2–3: Изобарический отвод тепла (Конденсатор)

3–4: Сжатие воды (Питательный насос)

4–5: Нагревание воды и парообразование (Паровой котел)

5–1: Перегрев пара (Пароперегреватель)

Рисунок 1. Цикл Ренкина

Цикл Ренкина реализуется на тепловых электростанциях, работающих на различных видах органического топлива [2]. Принцип работы атомных электростанций в целом такой же, однако, вместо парового котла на нижеприведенной схеме будет располагаться атомный реактор. Принципиальная схема классической ТЭС показана на рисунке 2.

 1 – паровой котел; 2- пароперегреватель; 3 –паровая турбина; 4 – электрический генератор; 5 – конденсатор турбины; 6 – конденсатный насос; 7 – подогреватель воды; 8 – питательный насос.

Рисунок 2. Принципиальная схема ТЭЦ

Термодинамический анализ цикла Ренкина показывает, что основная часть потерь на тепловых электростанциях происходит через конденсатор турбины. На чисто конденсационных электростанциях (КЭС) доля этих потерь может достигать громадных значений. Вследствие того, что из логистических соображений такие КЭС располагаются по возможности близко к источникам органического топлива, зачастую отсутствует возможность осуществления когенерации, то есть производства электрической энергии на базе тепловой [3]. Эта схема хорошо себя показывает, например, на ТЭЦ в городах, когда есть потребители теплоты. Однако на КЭС это невозможно, поэтому большинство низкопотенциальной теплоты, которой обладает охлаждающая вода конденсатора турбины, попросту выбрасывается в атмосферу через градирни или пруды-охладители. Одной из перспективных технологий для утилизации такой теплоты является использование ее в самом цикле ТЭС с помощью теплонасосных систем [4]. Принципиальная схема такой установки показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Использование теплового насоса для утилизации низкопотенциальной теплоты

На данной схеме показан способ утилизации низкопотенциальных потоковс помощью использования теплоты конденсатора турбины. Предполагается ее применение для предварительного подогрева подпиточной воды, прежде чем она будет поступать в цикл для пополнения потерь рабочего тела [5]. Таким образом, не затрачивая дополнительную теплоту и не сжигая дополнительное количество органического топлива можно сохранять выбрасываемую теплоту в  цикле и повысить термический КПД тепловых электростанций.

Список литературы:

1. Гафуров А. М. Возможности использования органического цикла Ренкина для утилизации низкопотенциальной теплоты //Вестник Казанского государственного энергетического университета. – 2014. – №. 2. – С. 20-25.
2. Шереметьев С. С., Апсит К. А., Лавров Н. А. Утилизация тепловой энергии с помощью органического цикла Ренкина //Наука сегодня: реальность и перспективы. – 2016. – С. 22-23.
3. Маляренко В. А. и др. Когенерация в котельных на основе органического цикла Ренкина //Комунальне господарство міст. Сер.: Технічні науки та архітектури. – 2016. – №. 130. – С. 55-64.
4. Кишкин А. А. и др. Разработка установок-утилизаторов низкопотенциального тепла на основе органического цикла Ренкина //Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. – 2013. – №. 14. – С. 57-63.
5. Леонов В. П. и др. Цикл Ренкина с низкопотенциальным источником теплоты //Инженерный журнал: наука и инновации. – 2015. – №. 2 (38).