VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Применение тепловых насосов позволяет передавать тепло низкого потенциала на более высокий температурный уровень. Это является одним из направлений энергосбережения, т.к. использовать низкопотенциальное тепло затруднительно и оно, как правило, сбрасывается в окружающую среду. Вместе с тем, по оценки эффективности работы тепловых насосов в составе тепловых электрических станций у специалистов нет однозначного мнения. Так, в работе [1] показано, что применение компрессорных тепловых насосов в схемах ТЭЦ не дает энергетического эффекта. С другой стороны есть примеры успешного применения тепловых насосов, в частности, на электростанции Шенту (Китай), на Новосибирской ТЭЦ-4 [2] и др.

Эффективность использования тепловых насосов определяется как их типом и видом рабочего тела, так и способом их включения в тепловую схему турбоустановки. Наряду с компрессорными есть теплоиспользующие тепловые насосы, работающие на теплоте горячей воды, пара или газа. Расход электроэнергии в таких агрегатах минимальный, т.к. идет только на привод насосов, перекачивающих теплоносители. К наиболее эффективным теплоиспользующим тепловым насосам относятся абсорбционные бромистолитиевые тепловые насосы (АБТН).

ОКБ «ТЕПЛОСИБМАШ» предлагает АБТН с паровым и газовым обогревом тепловой мощностью от 1725 до 11000 кВт [2]. Они предназначены для теплоснабжения различных объектов с температурой до 80 ⁰С и используют сбросную теплоту от источников с температурой от 20 до 40 ⁰С. Доля утилизируемой теплоты низкого потенциала доходит до 40 % от тепловой мощности АБТН.

Для тепловой схемы турбины Т-180/210-130 рассматривалась возможность использования двойного эффекта АБТН: дополнительное охлаждение циркуляционной воды после градирни с помощью испарителя и нагрев воды горячего водоснабжения и сетевой воды с помощью абсорбера и конденсатора АБТН. Был выполнен расчет АБТН на тепловую мощность 25 МВт и расчеты тепловой схемы турбоустановки: для летнего периода с отпуском 25 МВт на горячее водоснабжение, для весеннего и осеннего отопительных периодов с тепловыми нагрузками до 100 МВт. Итоговые результаты приведены в таблице 1, где обозначены: Q_ТУ – полный расход тепла на турбоустановку, D_О – расход пара в «голову» турбины, D_ТП – расход пара из отборов турбины на теплоснабжение, d – удельный расход пара, _ЭЛ – КПД по производству электроэнергии, b_ЭЛ –удельный расход топлива на производство электроэнергии.

Таблица 1 – Технико-экономические показатели вариантов с сетевыми подогревателями

Обозначение, единица измерения	Тепловая нагрузка, МВТ
	25		50		75		100
	СП	ТН	СП	ТН	СП	ТН	СП	ТН
QТУ , МВт	350,9	339,8	367,6	353,7	384,4	362,1	403,9	370,4
DО , кг/с	126	122	132	127	138	130	145	133
DТП , кг/с	10,6	5,9	21,2	11,9	31,8	17,8	42,5	23,8
d, кг/кВт.ч	2,52	2,44	2,64	2,54	2,76	2,6	2,9	2,66
ЭЛ, -	0,498	0,515	0,511	0,534	0,525	0,566	0,535	0,601
bЭЛ, г/кВт.ч	246,9	238,5	240,5	230,1	234,2	217,4	229,9	204,7

(СП) и с тепловыми насосами (ТН)

Результаты показывают, что применение АБТН по сравнению с традиционными сетевыми подогревателями в зависимости от тепловой нагрузки повышает КПД по производству электроэнергии на 3,5 – 12,3 % относительных. Эффект от охлаждения циркуляционной воды получился менее значительным, чем от нагрева сетевой воды. Так, из-за больших расходов циркуляционной воды (22000 м³/ч), она дополнительно охлаждается с помощью АБТН при тепловой нагрузке 25 МВт лишь на 0,5 ⁰С с выработкой дополнительных 0,29 МВт, а при нагрузке 100 МВт на 2,0 ⁰С с дополнительными 1,18 МВт.

Следует отметить, что АБТН по габаритам существенно проигрываю компрессорным тепловым насосам. Отчасти эта проблема решается объединением аппаратов, работающих при одинаковом давлении, т.е. генератора с конденсатором, а испарителя с абсорбером.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Байбаков, С.А. Оценка эффективности применения компрессорных тепловых насосов в схемах теплофикационных установок турбин // Энергетик. – 2013. - №10. - С. 17-24.

2. Абсорбционные бромистолитиевые тепловые насосы. URL: http: // www. teplosibmash.ru/catalog/id/7/ (дата обращения: 06.05.2015).

Код для цитирования: Скопировать