Термодинамический ресурс повышения энергоэффективности паросиловых установок

Рассмотрены возможности повышения энергоэффективности работы паросиловых установок (ПСУ). Последние используют для генерации электроэнергии на основе теоретических положений технической термодинамики с использованием системного анализа. Реализуется системный подход для комплекса энергетических, экологических и экономических проблем, стоящих перед теплоэнергетикой. На основе мировых тенденций экологии и энергопотребления рассмотрена основная задача теплоэнергетики России по снижению удельного расхода условного топлива на единицу произведенной электроэнергии. Сформулирована математическая модель поставленной задачи. Основное внимание уделено поддержанию проектных параметров цикла ПСУ в конденсаторе. При невозможности обеспечить в нем требуемые температуру и давление за счет использования природного источника охлаждения воды предлагается применять тепловые насосы. В отличие от известных способов установки тепловых насосов для использования отходящей охлаждающей воды предлагается отбирать тепло на подводящей линии воды, доводя температуру до проектной. Тепло, полученное из воды, подаваемой на охлаждение конденсата, предлагается не отводить, а направлять в цикл ПСУ. Показано, что за счет этого тепла можно отказаться от устройства подогревателей низкого давления (ПНД), что намного упростит устройство ПСУ и позволит пар промежуточного отбора для ПНД использовать на выработку электроэнергии. Рассчитана возможность подогрева воды в тепловом насосе до температуры 140 °С, что соответствует уровню подогрева в ПНД. Указаны еще несколько способов использования законов термодинамики в работе паро силовой установки, которые до сих пор не используются: применение воздуха с отрицательной температурой для охлаждения циклонного конденсатора вместо использования традиционного трубчатого, использование фазового перехода (кипения) охлаждающей жидкости для конденсатора.

теплоэнергетика, энергоэффективность, удельный расход топлива, тепловой насос, циклонный теплообменник, трубчатый теплообменник, внешнее воздушное охлаждение

1. Paris Agreement on Climate Change. The Intergovernmental Panel on Climate Change, 2015. URL: http://www.ipcc.ch (Accessed: 15.03.2017).

2. Carbon market solutions – Website for practical research consultants on the Kyoto Protocol mechanisms. URL: http://www.carbonmarketsolutios.com (Accessed: 15.03.2017).

3. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Хрестоматия энергосбережения: Справочное издание в 2-х книгах. Книга 1 / Под ред. В.Г. Лисиенко. – М.: Теплоэнергетик, 2002. – 688 с.

4. Welfems P.J.J., Meyer B., Pfaffenberg W., Jusinski P., Jungmittag A. Energy Policies in the European Union Germany’s Ecological Tax Reform. – Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2001.

5. Kutateladze S.S. Fundamentals of heat transfer. – United States: N. p., 1964. Web. – 660 p.

6. Hotel H.C., Zarofun A.F. Radiative Transfer. – New York: McGraw Hill, 1967. – 520 p.

7. Meadows D., Randers J., William W. Behrens III. The Limits to growth. – Universe Book, New-York: 1991. – 210 p.

8. Новак А.В. Электроэнергетика Россия – состояние и перспективы развития // Энергосбережение. 2014. № 1. С. 4 – 8.

9. Теплотехника. Учебник для вузов / В.А. Гуляев, Б.А. Вороненко, Л.М. Корнюшко и др. – СПб.: Изд-во «РАПП», 2009. – 352 с.

10. Carnot S. Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance // Annales scientifiques de l’É.N.S. 2e série, 1824. – 457 p.

11. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. Учебник для вузов. – М.: «Энергия», 1974. – 448 с.

12. Теплогенерирующие установки / Делягин Г.Н. и др. – М.: БАСТЕТ, 2010. – 624 с.

13. Лосев С.М. Паровые турбины и конденсационные устройства. – М.: Энергия, 1964. – 376 с.

14. Searle M., Furby J. Design and exploration of condensing boilers. 52nd Autumn Meeting, Westminster, SWIP3EE, November 1986. Р. 22 – 24.

15. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и пара. – М.: Энергия, 1975. – 80 с.

16. СП 131.13330.2018 Строительная климатология (СНиП 23-01-99*). – М.: Минрегион России, 2018. – 107 с.

17. Ito O., Koboyashi H. Development of gas Engine-Driven Heat Pumps and Vulleumier Cycle Heat Pumps for Residential Use. Reprint of the 1995 Int. Gas Research Conf., Cannes, France. 6-9th November. Vol. 5. Industrial Utilisation. P. 1 – 10.

18. Ivano H., Yamada T. Development of Absorption Type Air C tioners for Residential Use. Reprint of the 1995 Int. Gas Research Conf., Cannes, France. 6-9th November. Vol. 5. Industrial Utilisation. P. 11 – 22.

19. Branson T., Lorton R., Winnington T.L., Gorritxategi X., Green R.J., Sanz Saiz J.I., Uselton R.B. Interotex – the Development of Hight Lift Hight Perfomance Heat Pumps. Reprint of the 1995 Int. Gas Research Conf., Cannes, France. 6-9th November. Vol. 5. Industrial Utilisation. P. 23 – 32.

20. Кобылкин М.В., Батухтин С.Г., Кубряков К.А. Перспективное направление внедрения тепловых насосов // Международный научно-исследовательский журнал. 2014. № 5-1 (24). С. 74, 75.

21. Пат. 2689233 РФ. Способ повышения энергоэффективности паросиловой установки и устройство для его осуществления / Стерлигов В.В., Пуликов П.С., Стерлигов М.В.; заявл. 21.06.2018; опубл. 24.05.2019. Бюл. № 15.

22. William Thomson, 1st Baron Kelvin – Wikipedia, 2015. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/William_Thomson,_1st_Baron_Kelvin/ (Accessed: 25.03.2018).

23. Стерлигов В.В., Евтушенко В.Ф., Зайцев В.П. Применение планирования эксперимента при исследовании конвективного теплообмена. Сообщение 2 // Изв. вуз. Черная металлургия. 1974. № 2. С. 165 – 169.