автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Использование систем регенерации теплофикационных паровых турбин для подогрева низкопотенциальных теплоносителей ТЭЦ

На правах рукописи

КУЗЬМИН АНТОН ВЛАДИМИРОВИЧ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМ РЕГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ПАРОВЫХ ТУРБИН ДЛЯ ПОДОГРЕВА НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ТЭЦ

Специальность: 05.14.14 — тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань-2013

^ ЯН8 2314

005544501

Работа выполнена в научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки» ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный технический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Шарапов Владимир Иванович

Официальные оппоненты:

Аронсои Константин Эрленовнч

доктор технических наук, ФГБОУ ВПО «Уральский федеральный университет», главный научный сотрудник кафедры «Тепловые электрические станции», профессор кафедры «Турбины и двигатели»

Ведущая организация:

Филимонов Артем Геннадьевич

кандидат технических наук, доцент, руководитель группы перспективного развития ОАО «Генерирующая компания»

ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский университет "МЭИ"», г. Москва

Зашита состоится «^У» декабря 2013 г. в ^ ""часов на заседании диссертационного совета Д 212.082.02 при ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» по адресу: 420066, г. Казань, ул. Красносельская, д. 51, зал заседаний Диссертационного совета (Д-225).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет».

Автореферат разослан «.¿У» ноября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.082.02 кандидат химических наук, профессор

Э.Р. Зверева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Экономичность многих отечественных теплоэлектроцентралей в последние годы значительно снизилась, что обусловлено, прежде всего, существенным сокращением выработки электроэнергии на тепловом потреблении.

Однако анализ показывает, что в настоящее время имеются значительные резервы повышения энергетической эффективности отечественных ТЭЦ, связанные с обеспечением внутристанциоштых тепловых нагрузок. Существенная доля этих нагрузок приходится на водоподготовительные установки (ВПУ), восполняющие как потери пара и конденсата из цикла станции, так и сетевой воды из трубопроводов теплосети. Основным фактором, понижающим экономичность ВПУ и энергоустановки в целом, является практически повсеместное использование в схемах подогрева подпиточной и добавочной питательной воды в качестве греющей среды высокопотенциальных отборов пара турбин, применение которых существенно снижает долю выработки электроэнергии на тепловом потреблении.

В диссертационной работе обобщены выполненные автором разработки по использованию систем регенерации теплофикационных паровых турбин для подогрева низкопотенциальных теплоносителей ВПУ.

Актуальность данной работы подтверждается тем, что она соответствует одному из приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в РФ (утв. Президентом РФ 21.05.2006 г., Г1р-843): пункт 08 - энергетика и энергосбережение, а тематика работы соответствует двум пунктам критических технологий РФ (утв. Президентом РФ 21.05.2006 г., Пр-842): пункт 19 - технологии производства топлив и энергии из органического сырья; пункт 31 — технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии. Кроме того, направление работы определено в соответствии с распоряжением Правительства РФ «Об энергетической стратегии России на период до 2030 года» от 13.11.2009 г. № 1715 — р.

Объекты исследования — система регенерации теплофикационных паровых турбин ТЭЦ и технологии подогрева подпиточной воды теплосети и добавочной питательной воды котлоагрегатов ТЭЦ.

Целью настоящей работы является совершенствование схем подогрева подпиточной и добавочной питательной воды на ТЭЦ за счет использования систем регенерации теплофикационных паровых турбин.

Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие задачи:

- проведен анализ традиционных способов использования отборов пара турбин ТЭЦ для покрытия тепловых нагрузок водоподготовительных установок;

- разработаны технологии повышения эффективности систем регенерации паротурбинных установок ТЭЦ, за счет использования теплоты основного конденсата паровых турбин;

- экспериментально доказана промышленная применимость разработанных технологий, связанных с использованием теплоты основного конденсата паровых турбин типа Т-100-130 и ПТ-80-130/13 на Ульяновской ТЭЦ-1;

- проанализирована энергетическая эффективность структурных и режимных изменений в схемах регенерации паровых турбин ТЭЦ при реализации разработанных решений;

- выполнен технико-экономический анализ разработанных решений по использованию систем регенерации теплофикационных паровых турбин для подогрева низкопотенциальных теплоносителей ТЭЦ.

Основные методы научных исследований. В работе использованы метод пассивного эксперимента, статические методы корреляционного и регрессионного анализа результатов эксперимента, методы вычислительной математики, методы технико-экономического расчета в энергетике, эвристические методы поиска новых технических решений. Для расчетов и построения графических зависимостей использовался пакет прикладных программ Microsoft Excel и STATISTICA.

Научная новизна работы заключается в следующих основных положениях:

1. Создана серия научно обоснованных высокоэкономичных технических решений по совершенствованию схем подогрева подпиточной и добавочной питательной воды па ТЭЦ путем использования систем регенерации теплофикационных паровых турбин.

2. Экспериментально подтверждена возможность промышленной применимости разработанных технологий подогрева исходной воды перед водоподготовительной установкой или обессоленной воды перед вакуумным деаэратором с использованием низкопотенциальной теплоты основного конденсата турбин на ТЭЦ. Получены регрессионные уравнения для различных режимов работы турбин, обладающие высокой достоверностью, для дальнейшего использования их в практических расчетах и оценки степени нагрева основного конденсата паротурбинных установок в ПНД. С помощью миогофакторного прогнозирования получены функциональные зависимости прогнозируемого параметра от нескольких независимых переменных, т.е. установлены корреляционные связи между режимными характеристиками работы турбоустановок (расход свежего пара на турбин}', расход пара в теплофикационные отборы и расход пара в производственные отборы (для турбины типа ПТ)) и температурой основного конденсата.

3. Выполнен анализ энергетической эффективности разработанных решений по использованию систем регенерации теплофикационных паровых турбин для подогрева низкопотенциальных теплоносителей ТЭЦ путем оценки величины удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении.

Новизна созданных решений подтверждена 22-я патентами Российской Федерации на изобретения.

Достоверность п обоснованность научных положений и результатов работы обусловлена применением современных методов и средств теоретических и экспериментальных исследований, проведением эксперимента в реальных промышленных условиях, применением действующих нормативных методик оценки экономической и энергетической эффективности, патентной чистотой разработанных решений.

Практическая ценность работы заключается в том, что результаты выполненной работы дают возможность решать практические задачи, связанные с разработкой и внедрением энергоэффективных технологий покрытия тепловых нагрузок водоподготовительных установок ТЭЦ. Разработанные научно-технические решения позволяют повысить эффективность систем регенерации теплофикационных паровых турбин, что обеспечит увеличение выработки электроэнергии на тепловом потреблении. Результаты работы приняты к внедрению на Ульяновской ТЭЦ-1. Результаты работы могут использоваться эксплуатационными и проектными организациями при выборе способа покрытия тепловых нагрузок водоподготовительных установок ТЭЦ и при разработке тепловых схем, которые повышают экономичность тепловой электростанции.

Личный ¿клад автора в получении результатов, изложенных в диссертационной работе, заключается: в разработке технических решений; в непосредственном участии в формировании концепции работы; в разработке методик исследований, организации этих исследований и участии в них; в проведении расчетов, анализе и обобщении полученных результатов.

Основные положения, выносимые па защиту:

1. Научно обоснованные технические решения по использованию систем регенерации турбин для подогрева низкопотенциальных теплоносителей ТЭЦ.

2. Результаты экспериментального исследования промышленной применимости разработанных технологий с использованием теплоты основного конденсата теплофикационных паровых турбин типа Т-100-130 и ПТ-80-130/13, обосновывающие целесообразность применения этого источника низкопотенциалыюй теплоты практически во всем диапазоне изменения электрической и тепловой нагрузок турбоагрегата.

3. Результаты проведенного анализа энергетической эффективности структурных и режимных изменений в схемах регенерации турбин ТЭЦ, которые доказывают высокую эффективность применения разработанных технологий.

4. Результаты технико-экономической оценки, обосновывающие инвестиционную привлекательность разработанных технологий использования теплоты основного конденсата теплофикационных паровых турбин для нагрева низкопотенциальных теплоносителей ТЭЦ.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на: Молодежном инновационном форуме Приволжского федерального округа (УлГТУ, 2010); VII Школе-семинаре молодых ученых и специалистов академика РАН В. Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, Исследовательский центр проблем энергетики КазНЦ РАН (Академэнерго), 2010); IV Международной научно-технической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции» (Москва, МГСУ, 2011); Международной научно-технической конференции «Современные научно-технические проблемы теплоэнергетики. Пути их решения» (Саратов, СГТУ, 2012); VIII Школе-семинаре молодых ученых и специалистов академика РАН В. Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, Исследовательский центр проблем энергетики КазНЦ РАН (Академэнерго), 2012); XII Всероссийской выставке Научно-технического творчества молодежи (Москва, ВВЦ, 2012); заседаниях постоянно действующего семинара научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки» УлГТУ (УлГТУ, 2009-2013 гг.); 45-й, 46-й и 47-й НТК ППС УлГТУ (2011-2013 гг.); Шестой Международной научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (Ульяновск, УлГТУ, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 48 печатных работ, в том числе 1 монография, 5 статей в журналах из перечня ВАК Минобрнауки России, 14 статей в других изданиях, 1 полный текст доклада, тезисы 5 докладов, 22 патента на изобретения Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы из 146 наименований. Диссертационная работа изложена на 197 страницах машинописного текста, содержит 70 иллюстраций, 13 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введстга обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели исследования, защищаемые положения, определена научная новизна и практическая ценность работы, дано описание структуры диссертации.

В первой главе приведены общие сведения о системах регенерации теплофикационных паровых турбин. Рассмотрены основные факторы, влияющие на энергетическую эффективность регенеративного подогрева воды, т. е. на величину вырабатываемой регенеративными отборами пара электроэнергии на тепловом потреблении. Показаны кривые относительного повышения КПД турбоустановки в зависимости от конечной температуры подогрева питательной воды котлов и числа ступеней подогрева (отборов пара из турбины).

Выполнен анализ существующих тепловых схем водоподготовительных установок ТЭЦ, восполняющих потери сетевой воды из трубопроводов теплосети и восполняющих потери пара и конденсата из цикла станции. Анализ показал, что независимо от типа применяемых деаэраторов (атмосферные или вакуумные), а также вида водоподготовительной установки (подготовка добавочной питательной воды котлов или подпиточпой воды теплосети) для существующих схем ВПУ ТЭЦ характерны существенные потери энергоэффективности, связанные с нерациональным покрытием тепловых нагрузок этих установок. Основным фактором, понижающим экономичность ВПУ и энергоустановки в целом, является практически повсеместное использование в схемах подогрева подпиточной и добавочной питательной воды высокопотенциальных отборов пара турбин. Показано, что тепловые схемы водоподготовительных установок, применяемые на отечественных ТЭЦ, имеют существенные резервы для совершенствования.

Сформулированы цели и задачи исследования, которые содержатся в приведенной выше общей характеристике работы. Представлена схема решения проблемы.

Вторая глава посвящена разработке технологий эффективного использования регенеративных отборов пара турбин для подогрева ггизкопотенциальных теплоносителей ТЭЦ.

В результате проведенного в первой главе анализа основных факторов, влияющих на снижение энергетической эффективности системы регенерации и на недостаточную тепловую экономичность ВПУ ТЭЦ, были определены основные направления совершенствования технологий использования регенеративных отборов пара турбин для подогрева потоков подпиточной воды теплосети и добавочной питательной воды котлов.

В результате разработана и запатентована серия научно обоснованных технических решений с использованием потоков основного конденсата

теплофикационных турбин, позволяющих обеспечить нормативное качество обрабатываемой воды и существенно повысить тепловую экономичность водоподготовки и всей электростанции в целом. Значительные резервы тепловой экономичности реализованы благодаря увеличению комбинированной выработки электроэнергии за счет снижения давления и энтальпии греющего пара регенеративных отборов турбин.

Следует отметить, что предложенные технологии использования теплоты основного конденсата турбин разработаны применительно к турбоустановкам с турбинами Т-100-130 и ПТ-80-130/13, однако часть этих решений может быть применима и на других паротурбинных установках.

Так, для ТЭЦ с относительно малыми расходами подпиточной воды теплосети разработана схема подогрева исходной воды перед водоподготовительной установкой и вакуумными деаэраторами (рис. 1, а). Основной особенностью этого решения является включение подогревателя исходной воды (ПИВ) по греющей среде в трубопровод основного конденсата турбины после охладителя пара из уплотнений турбины (ОУ) и охладителя эжекторов (ОЭ) и перед ПНД 1. Исходная вода, проходя через ПИВ, нагревается до температуры 35 - 40 °С, достаточной для эффективной работы водоподготовительной установки и вакуумного деаэратора. Из деаэратора подпиточная вода подается в сетевой трубопровод, где смешивается с обратной сетевой водой, возвращающейся от потребителей.

Рис. 1. Схема подогрева основным конденсатом турбоустановки в подогревателе исходной воды (ПИВ): а — исходной подпиточной воды теплосети; б - исходной добавочной питательной воды котлов: I - паровая турбина; 2 - конденсатор; 3 - трубопровод основного конденсата; 4 - деаэратор питательной воды (повышенного давления); 5 — подогреватели низкого давления; 6 - вакуумный деаэратор; 7 - трубопровод деаэрированной воды; 8 — водоподготовительная установка; 9 - подогреватель исходной воды; ¡0 - регенеративные подогреватели высокого давления; 11 - сетевой трубопровод; 12. 13 - нижний и верхний сетевые подогреватели

Снижение температуры основного конденсата, которым подогревается исходная вода, приводит к увеличению расхода и понижению энтальпии пара

регенеративных отборов турбины, которым подогревается этот конденсат, и к соответствующему повышению выработки электроэнергии на тепловом потреблении.

На рис. 1, б показана схема подогрева добавочной питательной воды котлов. Разработанная технология реализуется следующим образом.

Исходную воду перед подачей в водоподготовителъную установку нагревают до технологически необходимой температуры в ПИВ, включенном в трубопровод основного конденсата турбины перед ПНД 1. Деаэрированную добавочную питательную воду подают по трубопроводу, подключенному в трубопровод основного конденсата между ПНД 1 и ПНД 2.

Основным преимуществом новых технологий с использованием низкопотеи-циального теплоносителя (основного конденсата турбины) является возможность повышения экономичности ТЭЦ за счет несложных изменений в тепловых схемах электростанций, не требующих значительных материальных затрат. Использование этих решений позволяет значительно снизить расход пара высокопотенциального производственного отбора, применяемого на большинстве ТЭЦ в качестве основного источника греющей среды при подготовке подпиточ-ной воды теплосети и добавочной питательной воды котлов. Немаловажным является также то, что экономический эффект достигается без снижения надежности и маневренности турбоустановок.

В третьей главе экспериментально исследована возможность промышленного использования технологий повышения эффективности систем регенерации турбин ТЭЦ.

Для оценки параметров основного конденсата проведено экспериментальное исследование на трех турбоустановках с агрегатами Т-100/120-130-2 ст. № 7, Т-100/120-130-3 ст. № 8 и ПТ-80-130/13 ст. № 9, установленных в филиале ОАО «Волжская ТГК» «Ульяновская ТЭЦ-1». Испытания проводились в течение десяти месяцев - с сентября 2011 по июнь 2012 года. В результате экспериментального исследования были решены следующие задачи:

1. Рассмотрены основные режимы работы паровых турбин Т-100-130 и турбины ПТ-80-130/13 при одноступенчатом и двухступенчатом подогреве сетевой воды.

2. Получены регрессионные уравнения для различных режимов работы турбин.

3. С помощью многофакторного прогнозирования получены функциональные зависимости прогнозируемого параметра от нескольких независимых переменных., т. е. установлены корреляционные связи между режимными характеристиками работы турбоустановок (расход свежего пара на турбину, расход пара в теплофикационные отборы и расход пара в производственные отборы (для турбины типа 1ТГ)) и температурой основного конденсата.

4. Подтверждена возможность промышленной применимости разработанных технологий с использованием низкопотенциальной теплоты основного конденсата турбин на ТЭЦ практически во всем диапазоне изменения электрической и тепловой нагрузок турбоустановок.

Во избежание возможного недоотпуска тепловой и электрической энергии выбрана пассивная форма проведения эксперимента.

Принципиальная тепловая схема турбины типа Т-100/] 20-130 с нанесением точек замера температуры основного конденсата представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема турбины Т-100/120-130 с нанесением точек замера температуры основного конденсата: I - трубопровод сетевой воды; 2 - нижний сетевой подогреватель (НСП); 3 — верхний сетевой подогреватель (ВПС); 4 - трубопровод основного конденсата турбины; 5 -конденсатный насос; 6 - подогреватели низкого давления (ПНД); 7 - подо1реватели высокого давления (ПВД); 8 - места установки термометров

По полученным в результате пассивного многофакторного эксперимента данным построены уравнения регрессии, описывающие зависимости температуры основного конденсата после каждой ступени регенеративного подогрева турбин Т-100/120-130-2 ст. № 7, Т-100/120-130-3 ст. № 8 и ПТ-80-130/13 ст. № 9 от количества пара, подаваемого в паротурбинную установки, от расхода пара, идущего в теплофикационные отборы, в конденсатор и в производственные отборы (для турбины типа ПТ), при режимах работы с одно- и двухступенчатым подогревом сетевой воды.

В результате обработки экспериментальных данных, собранных с турбины Т-100/120-130-2 ст. № 7 при одноступенчатом подогреве сетевой зоды. получены следующие уравнения регрессии:

У, =21,8476+0,1306-X, -0,035-Х2 -2,4788-е~5-X,2-0,0005-X, • Х2 +0,0006-Х22; (1) У2 = 39,2569+ 0,1646- Х1 - 0.1305- Х2 - 0,0001 ■ X,2 + 0,0002- X. - Хг - 0,0002- Х22; (2) У3 =6ф5511-0,0803Хт -0,0367Х2 +15939^ -X,2 -2,4292е"5 -X, -Х2 +8,3544е"5 -Х22; (3) У4 =9У654ь0,0684Х, +0,0105^-1,803-X,2-3,7703^ -X, -8,0765е"5 -ХД (4) где У;- температура основного конденсата перед ПНД 1, °С; У2-температура основного конденсата перед ПНД 2, °С; У,- температура основного конденсата перед ПНД 3, °С; У4 - температура основного конденсата перед ПНД 4, °С; X, — расход свежего пара на турбину; т/ч; Х2- расход пара в нижний отопительный отбор, т/ч.

Для визуализации данных эксперимента использована разработанная компанией StatSoft компьютерная программа «Statistica», применение которой позволило наглядно отразить в трехмерном пространстве зависимость температуры основного конденсата турбины от расхода свежего пара на турбину и расхода пара в отопительные отборы (рис. 3).

Для оценки достоверности аппроксимации результатов эксперимента использованы коэффициенты множественной корреляции R и достоверность аппроксимации R2. Результаты вычислений R и R2, представленные на рис. 3, указывают на очень сильную корреляционную связь, поскольку для всех опытов R больше 0,9.

Полученная графическая зависимость (рис. 3) показывает, что во всех реально осуществимых рабочих режимах работы турбины Т-100/120-13 0-2 температура основного конденсата достаточна для нагрева исходной воды перед водоподготовительной установкой до технологически необходимой температуры 35 - 45 °С, что подтверждает промышленную применимость разработанных технических решений.

Аналогичные математические модели и графические зависимости были получены для турбин Т-100/120-130-3 ст. № 8 и ПТ-80-130/13 ст. № 9 при одно- и двухступенчатом подогреве сетевой воды.

В четвертой главе выполнено технико-экономическое исследование технологий использования систем регенерации турбин для подогрева низкопотенциальных теплоносителей ТЭЦ. Рассмотрены основные методы оценки энергетической эффективности структурных и режимных изменений в схемах регенерации турбин ТЭЦ. Оценены экологические аспекты и выполнен анализ инвестиционной привлекательности разработанных, технологий на примере Ульяновской ТЭЦ- i.

Оценка тепловой экономичности разработанных технологий проведена по величине удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении утф,

кВт-ч/м5, получаемой за счет отборов пара на подогрев 1 м3 обрабатываемой воды (УВЭТП).

R = 0,9781; R = 0.8667

Рис. 3. Зависимость температуры основного конденсата турбины Т-100/120-130-2 ст. № 7 перед ПНД 1 от расхода свежего пара на турбину и расхода пара в нижний отопительный отбор при одноступенчатом подогреве сетевой вода

Удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении "м6,

кВт-ч/м3, при использовании схемы, представленной на рис. 1, а, составляет: ж1УВЭт. Т.атб __ 0,2778- т.-¡«ас..) (/7»т6-?„„„) .

тф -1 -Л -й . "К'о Ъотб/'^эи^"

Л то ' (1~ 1 (.Ь„тб ~ *?-«■*)

(?„.,. - ¿7.»»«) • (0,5 • го - 0,5 • ¡7отб) ■ цзм АР

(5)

(0.5-4+ 0,5-¿7^-/, а) Г}„'

-п

где - энтальпия исходной воды после подогревателя исходной воды (ПИВ), кДж/кг; - энтальпия исходной перед ПИВ, кДж/кг; - энтальпия основного конденсата турбоустановки перед ПИВ, кДж/кг: - энтальпия основного конденсата турбоустановки на выходе из ПИВ, кДж/кг; и - энтальпия основного конденсата турбины после ПНД 1, кДж/кг; - энтальпия дренажа греющего пара в ПНД 1, кДж/кг: - энтальпия пара 7-го отбора турбины Т-100/120-130, кДж/кг; го - энтальпия острого пара, кДж/кг; Тга - энтальпия питательной воды, кДж/кг: г/по - КПД теплообменного оборудования, кДж/кг.

Так, удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении при использовании схемы подогрева исходной добавочной питательной воды, представленной на рис. 1, б, определяется по формуле:

,з ъэтп 0,2778

^тф

-11 -I -« -11

(ь.„„,й г _ .

-I -]] -д ' 1л о Ч.отб) ' Чэм

I т.о {(осн.к ~ /осн.к ) (¿7 ~~ ( П.отб )

Г- - \ ^ _и

См

(0,5 ■ /„ + 0,5 ■ /7ошй - )

-Э- + 1

- (0,5 -¿„ + 0,5-1,

(б)

гДе _ энтальпия деаэрированной добавочной питательной воды, кДж/кг;

- эн тальпия смешанного потока основного конденсата турбины и добавочной питательной воды перед ПНД 2, кДж/кг; - энтальпия основного конденсата турбины после ПНД 2, кДж/кг; /¿^ - энтальпия дренажа греющего пара в ПНД 2. кДж/кг; /6мп6 -энтальпия пара 6-го отбора турбины Т-100/120-130, кДж/кг.

Результаты оценки энергетической эффективности новых технологий, предусматривающих использование в подогревателе исходной подпиточной воды в качестве греющего агента основного конденсата турбины, в сравнении с известными схемами подогрева исходной воды перед водоподготовительной установкой

и вакуумным деаэратором подпиточной воды теплосети, представлены в виде диаграммы на рис. 4.

Рис. 4. Удельная выработка электроэнергии для технологий подогрева исходной подпиточной воды: 1 - подогрев исходной воды паром производственного отбора турбоустановки ЛТ-135/165-130/15, 2 - подогрев исходной воды паром 4-го регенеративного отбора со сбросом конденсата в деаэратор питательной воды; 3 - подогрев исходной воды паром 5-го регенеративного отбора со сбросом конденсата в линию основного конденсата турбоустановки перед ПНД 3; 4 - подогрев исходной воды паром 6-го отбора (верхнего отопительного) со сбросом конденсата в линию основного конденсата турбоустановки перед ПНД 2; 5 - подогрев исходной воды паром 7-го отбора (нижнего отопительного) со сбросом конденсата в линию основного конденсата турбоустановки перед ПНД 1; 6 - подогрев исходной воды сетевой водой, отобранной после нижнего сетевого подогревателя (НСП); 7 - подогрев исходной воды в ПИВ, включенном в трубопровод основного конденсата перед ПНД 3; 8 - подогрев исходной воды в поверхностном теплообменнике, включенном в трубопровод основного конденсата перед ПНД 2; 9 - подогрев исходной воды в поверхностном теплообменнике, включенном в трубопровод основного конденсата перед ПНД 1 (рис. 1, а)

В результате проведенной оценки энергетической эффективности новых технологий подогрева ншколотеншальных теплоносителей в системах регенерации турбин ТЭЦ установлено, что годовая экономия условного топлива составляет более 6000 т. у. т. в год при производительности водоподготовитель-иой установки 1000 м3/ч.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведенный в работе анализ показал, что на большинстве действующих ТЭЦ имеются значительные резервы повышения энергетической эффективности, связанные с обеспечением внутристанционных тепловых нагрузок, приходящихся на водоподготовигельные установки.

2. Разработан комплекс научно обоснованных технических решений по использованию потоков основного конденсата теплофикационных турбин, позволяющих обеспечить нормативное качество обрабатываемой воды и существенно повысить тепловую экономичность водоподготовки и всей электростанции в целом.

3. Проведено экспериментальное исследование промышленной применимость разработанных технологий на трех турбоустановках с агрегатами

Т-100/120-130-2 ст. № 7, Т-100/120-130-3 ст. № 8 и ПХ-80-130/13 ст. № 9, установленных в филиале ОАО «Волжская ТГК» «Ульяновская ТЭЦ-1». В результате экспериментального исследования были решены следующие задачи:

1) рассмотрены основные режимы работы паровых турбин Т-100-130 и турбины ПТ-80-130/13 при одноступенчатом и двухступенчатом подогреве сетевой воды;

2) получены многофакторные регрессионные уравнения для различных режимов работы турбин;

3) установлены корреляционные связи между режимными характеристиками работы турбоустановок (расход свежего пара на турбину, расход пара в теплофикационные отборы и расход пара в производственные отборы (для турбины типа ПТ)) и температурой основного конденсата;

4) построены графические характеристики процесса изменения параметров основного конденсата, позволяющие прогнозировать изменение его температуры при изменении расхода пара на турбину и расхода пара в отопительные отборы;

5) доказана возможность промышленной применимости разработанных технологий с использованием низкопотенциальной теплоты основного конденсата турбин на ТЭЦ практически во всем диапазоне изменения электрической и тепловой нагрузок турбоустановок.

4. Проведена оценка энергетической эффективности новых технологий подогрева низкопотенциальных теплоносителей ТЭЦ методом удельной выработки электроэнергии па тепловом потреблении. Установлено, что годовая экономия условного топлива составляет более 6000 тонн условного топлива в год при производительности водоподготовительной установки 1000 м'/ч.

5. Установлено, что среднегодовой чистый дисконтируемый доход при норме дисконта 10 % для разработанных технических решений варьируется в пределах от 3,55 до 7,98 млн. руб./год в расчете на один энергоблок с турбиной Т-100-130, а срок окупаемости составляет от 2,6 до 7,5 месяцев, в зависимости от достигнутой экономии условного топлива на ТЭЦ и уровня капитальных затрат. Невысокий срок окупаемости свидетельствует о высоком инвестиционном потенциале энергосберегающих технологий.

6. Выявлено, что использование разработанных технологий дает существенный экологический эффект, так годовая эмиссия С02 при внедрении предложенных технологий на ТЭЦ сократится на величину от 1320 до 14840 т в год в расчете на один энергоблок с турбиной Т-100-130 и при производительности водоподготовительной установки до 1000 м3/ч.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монография

1. Шарапов, В. И. Использование систем регенерации турбин для подогрева низко потенциальных теплоносителей ТЭЦ / В. И. Шарапов, А. В. Кузьмин. - Ульяновск: УлГТУ, 2013.-253 с.

Статьи в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК

2. Шарапов, В.И. О подогреве подпиточной воды теплосети в теплофикационных турбоустановках в неотопительный период / В.И. Шарапов, A.B. Кузьмин // Энергосбережение и водоподштовка. 2010. -№ 6(68). - С. 30-32.

3. Шарапов, В.И. Совершенствовшше технологии подготовки добавочной питательной воды промышленных ТЭЦ / В.И. Шарапов, A.B. Кузьмин // Промышленная энергетика. 2011. - № 4. - С. 40-44.

4. Шарапов, В.И. Технологии подогрева добавочной питательной воды котлов промышленных ТЭЦ / В.И. Шарапов, A.B. Кузьмин // Научно-технический журнал. ВестникМГСУ. 2011. - № 7. - С. 416-421.

5. Шарапов, В.И. О подогреве подпиточной воды теплосети основным конденсатом турбины / В.И. Шарапов, A.B. Кузьмин // Проблемы энергетики. Известия вузов. 2012.-№3-4.-С. 12-22.

6. Шарапов, В.И. Об использовании пара нерегулируемых отборов турбин для по-дотрева низкопотенциальных теплоносителей / В.И. Шарапов, A.B. Кузьмин // Труды Академэнерго. 2013. - № 1. - С. 95-110.

По результатам выполненных работ получены патенты

7. Патент 2422646 (RU). МПК7 F01K 17/02. Способ работы тепловой электрической станции / В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, М.М. Замалеев, A.B. Кузьмин, A.A. Салихов // Бюллетень изобретений. - 2011. —№ 18.

8. Патент 2422647 (RU). МПК7 F01K 17/02. Способ работы тепловой электрической станции / В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, М.М. Замалеев, A.B. Кузьмин, A.A. Салихов // Бюллетень изобретений.-2011. -Л° 18.

9. Патент 2425228 (RU). МГ1К7 F01K 17/02. Способ работы тепловой электрической станции / В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, М.М. Замалеев, A.B. Кузьмин, A.A. Салихов // Бюллетень изобретении. — 2011. - № 21.

10. Патент 2425988 (RU). МПК7 F01K 17/00. Тепловая электрическая станция / В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, М.М. Замалеев, A.B. Кузьмин, A.A. Салихов // Бюллетень изобретений. -2011. 22.

11. Патент 2428571 (RU). МПК7Р01К 17/00. Тепловая электрическая станция/В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, М.М. Замалеев, A.B. Кузьмин, A.A. Салихов // Бюллетень изобретений. - 2011. —№ 25.

12. Патент 2428574 (RU). МПК7 FOIK 17/02. Способ работы тепловой электрической станции / В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, М.М. Замалеев, A.B. Кузьмин, A.A. Салихов // Бюллетень изобретений. — 2011. -№ 25.

13. Патент 2430243 (RU). МПК7 F01K 17/02. Способ работы тепловой электрической станции / В .И. Шарапов, М.Е. Орлов, М.М. Замалеев, A.B. Кузьмин, A.A. Салихов // Бюллетень изобретений. - 2011. — № 27.

Публикации в других изданиях

14. Кузьмин, A.B. Один из способов повышения эффективности ТЭЦ за счет использования низкопотенциальных источников теплоты путем прямого теплообмена / A.B. Кузьмин, В.И. Шарапов // Матер, докладов. VII Школа - семинар молодых ученых и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении». Исслед. центр проблем энергетики. - Казань : КазНЦ РАН, 2010. - С. 385-387.

15. Кузьмин, A.B. Повышение эффективности использования регенеративных отборов пара теплофикационных турбин / A.B. Кузьмин, В.И. Шарапов // Матер, докладов. VIII Школа - семинар молодых ученых и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении». Исслед. центр проблем энергетики. - Казань : КазНЦ РАН, 2012. - С. 541-545.

16. Кузьмин, A.B. Использование низкопотенциальных источников теплоты на внутристанционные нужды / A.B. Кузьмин // Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа. Сборник аннотаций проектов. - Ульяновск : УлГТУ, 2010.-С. 101-103.

17. Кузьмин, A.B. Подогрев исходной воды перед деаэраторами основным конденсатом турбин / A.B. Кузьмин // Теплоэнергетика и теплоснабжение. Сборник научных трудов НИЛ «ТЭСУ» Выпуск 9. -Ульяновск : УлГТУ, 2012. - С. 126-145.

18. Кузьмин, A.B. Новые технологии покрытия тепловой нагрузки водоподготови-тельной установки ТЭЦ / A.B. Кузьмин // Новые технологии в теплоснабжении и строительстве: Сборник работ аспирантов и студентов — сотрудников НИЛ «ТЭСУ». Выпуск 11.- Ульяновск : УлГТУ, 2013.-С.349-361.

19. Кузьмин, A.B. Определение инвестиционной привлекательности новых технологий покрытия тепловой нагрузки ВПУ ТЭЦ / A.B. Кузьмин // Новые технологии в теплоснабжении и строительстве: Сборник работ аспирантов и студентов — сотрудников НИЛ «ТЭСУ». Выпуск 11,- Ульяновск : УлГТУ, 2013. - С. 362-368.

Автореферат КУЗЬМИН Антон Владимирович ИСПОЛЬЗОВАН НЕ СИСТЕМ РЕГЕНЕРАЦИЯ ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ПАРОНЫХ ТУРБИП ДЛЯ ПОДОГРЕВА ПИЗКОПОТЕНЦИАЛЫГЫХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ТЭЦ Подписано в печать 19.11.2013. Формат 60*84|/1С. Усл. п. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 1082. ИПК «Венец» Ульяновского государственного технического университета 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32.

ФГБОУ ВПО Ульяновский государственный технический университет

На правах рукописи

КУЗЬМИН АНТОН ВЛАДИМИРОВИЧ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМ РЕГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ПАРОВЫХ ТУРБИН ДЛЯ ПОДОГРЕВА НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНЫХ

ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ТЭЦ

Специальность 05.14.14 «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Шарапов В.И.

Ульяновск 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................4

Глава первая. ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТБОРОВ ПАРА ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ТУРБИН ДЛЯ ПОДОГРЕВА ПОТОКОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ТЭЦ

1.1. Общая характеристика регенеративного подогрева воды............................10

1.1.1. Регенеративный подогрев воды и его энергетическая эффективность........10

1.1.2. Расход пара на турбину с регенеративными отборами............................. 16

1.1.3. Регенеративные подогреватели и схемы их подключения.....................18

1.2. Тепловые схемы водоподготовительных установок ТЭЦ, восполняющих потери сетевой воды из трубопроводов теплосети.................................. 27

1.3. Тепловые схемы водоподготовительных установок ТЭЦ, восполняющих потери пара и конденсата из цикла станции...............................................44

1.4. Постановка задач исследования........................................................56

Глава вторая. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ОТБОРОВ ПАРА ТУРБИН ДЛЯ ПОДОГРЕВА НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ТЭЦ

2.1. Технологии подогрева подпиточной воды теплосети..............................59

2.2. Технологии подогрева добавочной питательной воды котлоагрегатов........64

2.3. Выводы........................................................................................69

Глава третья. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

ПРОМЫШЛЕННОЙ ПРИМЕНИМОСТИ новых ТЕХНОЛОГИЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ РЕГЕНЕРАЦИИ ТУРБИН ТЭЦ

3.1. Задачи исследования.......................................................................70

3.2. Сведения об объекте исследования.....................................................74

3.3. Экспериментальное исследование систем регенерации турбин ТЭЦ..........85

3.3.1. Принципиальная схема измерений и приборы....................................85

3.3.2. Результаты эксперимента................................................................87

3.3.3. Математическая обработка экспериментальных данных.......................97

3.4. Выводы........................................................................................122

Глава четвертая. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

ТЕХНОЛОГИЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМ РЕГЕНЕРАЦИИ ТУРБИН ДЛЯ ПОДОГРЕВА НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ТЭЦ

4.1. Методы оценки энергетической эффективности структурных и режимных

изменений в схемах регенерации турбин ТЭЦ.....................................123

4.2. Энергетическая эффективность новых схем подогрева подпиточной и добавочной питательной воды на ТЭЦ............................................. 134

4.3. Варианты оценки инвестиционной привлекательности .........................160

4.4. Технико-экономическая оценка новых схем подогрева низкопотенциальных теплоносителей в системах регенерации турбин ТЭЦ..........................168

4.5. Экологические аспекты новых технологий........................................172

4.6. Выводы......................................................................................174

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..............................................................................175

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.................................................................177

ПРИЛОЖЕНИЕ...............................................................................192

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Особенностью отечественной энергетики является высокая степень централизации теплоснабжения. Основными источниками теплоты являются теплоэлектроцентрали, суммарная электрическая мощность которых составляет более 30% мощности тепловых электростанций страны. Эффективность использования отборов пара теплофикационных турбин (отопительных, регенеративных) для нужд теплового потребления в значительной мере определяет экономичность работы теплоэлектроцентралей. Существенное значение имеет развитие внутренней теплофикации - использование отборов пара турбин для подогрева питательной воды и других технологических внутристанционных потоков теплоносителей.

Для многих отечественных теплоэлектроцентралей характерны значительные расходы подпиточной воды теплосети и добавочной питательной воды котлов. Тепловая схема и температурный режим водоподготовки при больших расходах подготавливаемой воды в значительной мере определяют тепловую экономичность всей электростанции.

На большинстве действующих ТЭЦ с начальным давлением пара 12,8 МПа наблюдается перерасход топлива при комбинированной выработке тепловой и электрической энергии. Снижение экономичности ТЭЦ обусловлено, во-первых, существенным сокращением выработки электроэнергии на тепловом потреблении, во-вторых, имеются значительные потери при транспортировке теплоносителей (горячей воды и технологического пара).

В настоящее время имеются значительные резервы повышения энергетической эффективности отечественных ТЭЦ, связанные с обеспечением внутристанционных тепловых нагрузок. Существенная доля этих нагрузок приходится на во-доподготовительные установки (ВПУ), восполняющие как потери пара и конденсата из цикла станции, так и сетевой воды из трубопроводов теплосети. Основным фактором, понижающим экономичность ВПУ и энергоустановки в целом, является практически повсеместное использование в схемах подогрева подпиточной и

добавочной питательной воды в качестве греющей среды высокопотенциальных отборов пара турбин, применение которых существенно снижает долю выработки электроэнергии на тепловом потреблении.

В диссертационной работе обобщены выполненные автором разработки по использованию систем регенерации теплофикационных паровых турбин для подогрева низкопотенциальных теплоносителей ТЭЦ, которые направлены на покрытия внутристанционных тепловых нагрузок ВПУ.

Актуальность данной работы подтверждается также тем, что она соответствует одному из приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в РФ (утв. Президентом РФ 21.05.2006 г., Пр-843): пункт 08 - энергетика и энергосбережение, а тематика работы соответствует двум пунктам критических технологий РФ (утв. Президентом РФ 21.05.2006 г., Пр-842): пункт 19 - технологии производства топлив и энергии из органического сырья; пункт 31 - технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии. Кроме того, направление работы определено в соответствии с распоряжением Правительства РФ «Об энергетической стратегии России на период до 2030 года» от 13.11.2009 г. № 1715 - р.

Объекты исследования - система регенерации теплофикационных паровых турбин ТЭЦ и технологии подогрева подпиточной воды теплосети и добавочной питательной воды котлоагрегатов ТЭЦ.

Целью настоящей работы является совершенствование схем подогрева подпиточной и добавочной питательной воды на ТЭЦ за счёт использования систем регенерации теплофикационных паровых турбин.

Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие задачи:

- проведен анализ традиционных способов использования отборов пара турбин ТЭЦ для покрытия тепловых нагрузок водоподготовительных установок;

- разработаны технологии повышения эффективности систем регенерации паротурбинных установок ТЭЦ, за счет использования теплоты основного конденсата паровых турбин;

- экспериментально доказана промышленная применимость разработанных технологий, связанных с использованием теплоты основного конденсата паровых турбин типа Т-100-130 и ПТ-80-130/13 на Ульяновской ТЭЦ-1;

- проанализирована энергетическая эффективность структурных и режимных изменений в схемах регенерации паровых турбин ТЭЦ при реализации разработанных решений;

- выполнен технико-экономический анализ разработанных решений по использованию систем регенерации теплофикационных паровых турбин для подогрева низкопотенциальных теплоносителей ТЭЦ.

Основные методы научных исследований. В работе использованы метод пассивного эксперимента, статические методы корреляционного и регрессионного анализа результатов эксперимента, методы вычислительной математики, методы технико-экономического расчёта в энергетике, эвристические методы поиска новых технических решений. Для расчётов и построения графических зависимостей использовался пакет прикладных программ Microsoft Excel и STATISTICA.

Научная новизна работы заключается в следующих основных положениях:

1. Создана серия научно обоснованных высокоэкономичных технических решений совершенствования схем подогрева подпиточной и добавочной питательной воды на ТЭЦ путём использования систем регенерации теплофикационных паровых турбин.

2. Экспериментально подтверждена возможность промышленной применимости разработанных технологий подогрева исходной воды перед водоподготови-тельной установкой или обессоленной воды перед вакуумным деаэратором с использованием низкопотенциальной теплоты основного конденсата турбин на ТЭЦ. Получены многофакторные уравнения регрессии для различных режимов работы турбин, обладающие высокой достоверностью для дальнейшего использования их в практических расчетах и оценки степени нагрева основного конденсата паротурбинных установок в ПНД. С помощью многофакторного прогнозирования получены функциональные зависимости прогнозируемого параметра от нескольких независимых переменных, т.е. установлены корреляционные связи между ре-

жимными характеристиками работы турбоустановок (расход свежего пара на турбину, расход пара в теплофикационные отборы и расход пара в производственные отборы (для турбины типа ПТ)) и температурой основного конденсата.

3. Выполнен анализ энергетической эффективности разработанных решений по использованию систем регенерации теплофикационных паровых турбин для подогрева низкопотенциальных теплоносителей ТЭЦ путём оценки величины удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении.

Новизна созданных решений подтверждена 22-я патентами Российской Федерации на изобретения.

Достоверность и обоснованность научных положений и результатов работы обусловлена применением современных методов и средств теоретических и экспериментальных исследований, проведением эксперимента в реальных промышленных условиях, применением действующих нормативных методик оценки экономической и энергетической эффективности, патентной чистотой разработанных решений.

Практическая ценность работы заключается в том, что результаты выполненной работы дают возможность решать практические задачи, связанные с разработкой и внедрением энергоэффективных технологий покрытия тепловых нагрузок водоподготовительных установок ТЭЦ. Разработанные научно-технические решения позволяют повысить эффективность систем регенерации теплофикационных паровых турбин, что обеспечит увеличение выработки электроэнергии на тепловом потреблении. Результаты работы приняты к внедрению на Ульяновской ТЭЦ-1. Результаты работы могут использоваться эксплуатационными и проектными организациями при выборе способа покрытия тепловых нагрузок водоподготовительных установок ТЭЦ и при разработке тепловых схем, которые повышают экономичность тепловой электростанции.

Личный вклад автора в получении результатов, изложенных в диссертационной работе, заключается: в разработке технических решений; в непосредственном участии в формировании концепции работы; в разработке методик исследо-

ваний, организации этих исследований и участии в них; в проведении расчетов, анализе и обобщении полученных результатов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Научно обоснованные технические решения по использованию систем регенерации турбин для подогрева низкопотенциальных теплоносителей ТЭЦ.

2. Результаты экспериментального исследования промышленной применимости разработанных технологий с использованием теплоты основного конденсата теплофикационных паровых турбин типа Т-100-130 и ПТ-80-130/13, обосновывающие целесообразность применения этого источника низкопотенциальной теплоты практически во всем диапазоне изменения электрической и тепловой нагрузок турбоагрегата.

3. Результаты проведенного анализа энергетической эффективности структурных и режимных изменений в схемах регенерации турбин ТЭЦ, которые доказывают высокую эффективность применения разработанных технологий.

4. Результаты технико-экономической оценки, обосновывающие инвестиционную привлекательность разработанных технологий использования теплоты основного конденсата теплофикационных паровых турбин для нагрева низкопотенциальных теплоносителей ТЭЦ.

Соответствие диссертации специальности 05.14.14 «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты». Диссертация соответствует следующим пунктам паспорта специальности 05.14.14:

- разработка научных основ методов расчета, выбора и оптимизации параметров, показателей качества и режимов работы агрегатов, систем и тепловых электростанций в целом;

- исследование и математическое моделирование процессов, протекающих в агрегатах, системах и общем цикле тепловых электростанций;

- разработка, исследование, совершенствование действующих и освоение новых технологий производства электрической энергии и тепла, использования топлива, водных и химических режимов, способов снижения влияния работы тепловых электростанций на окружающую среду;

- разработка вопросов эксплуатации систем и оборудования тепловых электростанций.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на: Молодежном инновационном форуме Приволжского федерального округа (УлГТУ, 2010); VII Школе-семинаре молодых ученых и специалистов академика РАН В. Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, Исследовательский центр проблем энергетики КазНЦ РАН (Академэнерго), 2010); IV Международной научно-технической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции» (Москва, МГСУ, 2011); Международной научно-технической конференции «Современные научно-технические проблемы теплоэнергетики. Пути их решения» (Саратов, СГТУ, 2012); VIII Школе-семинаре молодых ученых и специалистов академика РАН В. Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, Исследовательский центр проблем энергетики КазНЦ РАН (Академэнерго), 2012); XII Всероссийской выставке Научно-технического творчества молодёжи (Москва, ВВЦ, 2012); заседаниях постоянно действующего семинара научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки» УлГТУ (УлГТУ, 2009-2013 гг.); 45-й, 46-й и 47-й НТК ППС УлГТУ (2011-2013 гг.); Шестой Международной научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (Ульяновск, УлГТУ, 2013). .

Публикации. По теме диссертации опубликовано 48 печатных работ, в том числе 1 монография, 5 статей в журналах из перечня ВАК Минобрнауки России, 14 статей в других изданиях, 1 полный текст доклада, тезисы 5 докладов, 22 патента на изобретения Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы из 146 наименований. Диссертационная работа изложена на 193 страницах машинописного текста, содержит 70 иллюстраций, 13 таблиц.

Глава первая

ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТБОРОВ ПАРА ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ТУРБИН ДЛЯ ПОДОГРЕВА ПОТОКОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ТЭЦ

1.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГЕНЕРАТИВНОГО

ПОДОГРЕВА ВОДЫ

1.1.1. РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПОДОГРЕВ ВОДЫ И ЕГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Подогрев основного конденсата в регенеративных подогревателях низкого давления (ПНД) и питательной воды котлов в подогревателях высокого давления (ПВД) осуществляется отработавшим в турбине паром. Отработавший в турбине пар конденсируется после совершения работы в подогревателях. Теплота, выделенная этим паром, регенерируется, то есть возвращается в цикл ТЭЦ [58].

Применяемый на всех современных тепловых электрических станциях с паровыми турбинами регенеративный подогрев воды (питательной воды котлоагре-гатов и основного конденсата турбины) увеличивает КПД паротурбинной установки примерно на 10 - 12% и [58].

Турбины выполняются с 7 - 9 регенеративными отборами пара, подключенными к последовательно включенным подогревателям. Увеличение КПД паровых турбин ТЭЦ происходит благодаря выработке электрической энергии без дополнительной потери тепловой энергии в конденсаторе паротурбинной установки.

Полный КПД конденсационной паровой турбины равен КПД по выработке электрической энергии. А для теплофикационных паровых турбин КПД имеют неодинаковый характер.

Электроэнергетические процессы паротурбинных тепловых электрических станций основ