Спосіб виробництва електричної енергії у тепловій установці за трьома теплосиловими циклами

1. Спосіб виробництва електричної енергії у тепловій установці за трьома теплосиловими циклами, що включає використання парогазової і паросилової установок, які містять високотемпературну, середньотемпературну та низькотемпературну частини, який відрізняється тим, що процес виробництва електричної енергії у тепловій установці проводять з різними робочими тілами, а саме: продуктами згорання палива у високотемпера C2 1 3 68585 4 дять в окремих частинах установки з різними рообмінник 7 у парогенератор 1. У випарній частині бочими тілами, а саме: конденсатора-випарника 5, за рахунок відбору продуктами згоряння палива у високотемператепла від водяної пари при її конденсації, рідкий ' турній частині установки; аміак нагрівають до температури кипіння t1a утвоперегрітим водяним паром у середньотемперюючи з нього насичений аміачний пар при тиску ратурній частині установки; Р1а (стан 5'). Утворений насичений аміачний пар перегрітим паром робочого тіла киплячого при направляють у пароперегрівник 11, де доводять низькій температурі у низькотемпературній частині його температуру до перегріву t1a (стан 1'). З паустановки. Цим підвищують середній температурроперегрівника перегрітий аміачний пар подають у ний рівень підведення теплоти і збільшують спрапарову аміачну турбіну 12, де його розширюють до цювання температурного теплоперепада силовитиску Р2а знижуючи температуру до t2а (стан 2'), ми турбінами, що значно зменшує втрати тепла на виконуючи заодно корисну механічну роботу 1квт. годину відпущеної електроенергії з охолообертаючи ротор турбіни і ротор електрогенератодженою водою у конденсаторі. При цьому, термічра 13. Відпрацьований аміачний пар при тиску Р2а ний к.к.д. способу виробництва електричної енергії подають у конденсатор 14, через трубки якого у тепловій установці, що працює за трьома теплопрокачують охолоджену воду. В конденсаторі амісиловими циклами досягає 75%, а цим самим пиачний пар повністю конденсують (стан 3') за рахутому витрату палива зменшують на 35-50%. нок віддачі прихованої теплоти пароутворення Сутність винаходу доводиться на наведеному охолодженій воді. Утворений аміачний конденсат нижче прикладі і розрахунками з ілюстрацією на всмоктують аміачним живильним насосом 15, при фіг.1 та фіг.2, а в якості робочого тіла, що кипить цьому підвищують його тиск до Р1а і подають у при низькій температурі, використовується аміак. випарну частину конденсатора-випарника 5 (стан Основне обладнання теплової установки на4'). ведено на тепловій схемі фіг.1: 1 - парогенератор; Термічний к.к.д. теплової установки, що пра2 - пароперегрівник водяної пари; 3 - турбіна водяцює за трьома теплосиловими циклами, при сліної пари; 4 - електрогенератор; 5 - конденсатордуючих вихідних даних: випарник; 6 - насос живильної води; 7 - газоводяТ1=293К - температура повітря на вході у турний теплообмінник; 8 - турбокомпресор; 9 - газова бокомпресор; турбіна; 10 - електрогенератор; 11 - пароперегрівник аміачної пари; 12 - турбіна аміачної пари; 13 електрогенератор; 14 - конденсатор відпрацьованого аміачного пара; 15 - живильний аміачний насос. Процес виробництва електричної енергії у тепловій установці, що працює за трьома теплосиловими циклами, - фіг.1 та фіг.2, слідуючий: повітря з атмосфери засмоктують турбокомпресором " P1 8, де його стискують до тиску (стан 2" - фіг.2 на ТS-діаграмі) та подають в топку парогенератора 1, де разом з паливом проводять процес горіння при постійному тиску. Утворені у топці продукти згоряння палива направляють в газову турбіну 9 (стан 3"), де при розширенні вони виконують корисну роботу обертаючи ротор турбіни і електрогенератора 10. Відпрацьовані продукти згоряння палива від газової турбіни (стан 4") подають у поверхневий теплообмінник 7 для підігріву живильної води, а далі їх виводять в атмосферу (стан 1"). Підігріту живильну воду подають у парогенератор 1, де доводять її нагрівання до температури кипіння (стан 4) і заодно перетворюючи її у насичений водяний пар (стан 5). Після цього, насичену водяну пару направляють в пароперегрівник 2, де здійснюють її перегрів до температури t1 (стан 1). Перегрітий водяний пар з параметрами Р1 і t1 направляють у парову турбіну 3, де вона розширюється (стан 2) виконуючи корисну роботу заодно обертаючи ротор електрогенератора 4. Від турбіни відпрацьована водяна пара з параметрами Р2 і t2 надходить у поверхневий теплообмінник, а саме у конденсаторну частину конденсатора-випарника 5, де вона повністю конденсується (стан 3) за рахунок віддачі прихованого тепла пароутворення рідкому аміаку, що знаходиться у випарній частині. Водяний конденсат всмоктують живильним насосом 6 і при тиску Р1 його прокачують через тепло " P2 4,8 - ступінь стиску повітря у турбо" P1 компресорі; Т3=1053К - температура продуктів згоряння палива за парогенератором; " T1 373K - температура виходящих газів за теплообмінником 7; Р1=13МПа - початковий тиск перегрітої водяної пари; t1=565°С - температура перегрітої водяної пари; і1=3520кДж/кг - ентальпія перегрітої водяної пари (знаходять по iS діаграмі для водяної пари М.П. Вукалович); Р2=0,05МПа - тиск конденсації водяної пари; t2=81,33°С - температура конденсації водяної пари; і2=2325кДж/кг - ентальпія водяної пари за турбіною (знаходять по іS діаграмі для водяної пари при х=0,856 вологості); i'2 340,5кДж / кг - ентальпія конденсату водяної пари (знаходять по таблиці сухої насиченої пари і води); ' t1a 76 C - температура кипіння аміаку у випарній частині конденсатора-випарника; Р1а=3,798МПа - тиск при якому відбувається кипіння, пароутворення і перегрів аміаку (знаходять по таблиці властивостей NН3 на лінії наси ' чення при t1a ); ' i1a 1676,7кДж / кг - ентальпія сухої насиченої пари аміаку (знаходить по таблиці властивостей NH3 на лінії насичення); 5 68585 і'2а 522,4кДж / кг - ентальпія конденсату аміачної пари за конденсатором при температурі конденсації t'2a 26 C (знаходять по таблиці властивостей NН3 на лінії насичення); Р2а=1,035МПа - тиск аміачної пари за турбіною при t'2a 26 C (знаходять по таблиці властивостей NH3 на лінії насичення); t1а=350°С - температура перегріву аміачної пари; і1a=2492кДж/кг - ентальпія перегрітої аміачної пари (знаходять по IP діаграмі аміаку для параметрів t1a і Р1а); і2а=1500кДж/кг - ентальпія аміачної пари за турбіною при степені сухості х=0,82 (знаходять по IP діаграмі аміаку); ' і1 1015кДж / кг - ентальпія живильної води за теплообмінником; продукти згоряння палива приймають по своїм теплофізичним властивостям схожими до властивостей повітря. Температура в характерних точках 2” і 4” високотемпературної частини теплової установки, що працює за трьома теплосиловими циклами: k 1 14 1 , T2 T1 293 4,8 458,7К 185,5 С ; k 14 , T 1053 293 T4 T3 1 672,6К 399,5 С . T2 458,7 Кратність циркуляції газу - n по відношенню до води, тобто, це кількість кілограмів продуктів згорання палива, яка припадає на 1кг води, знаходять із теплового баланса теплоти теплообмінника 7 для підігріву живильної води, ' i1 i'2 1015 340,5 674,5 2,175 " 1035 672,6 373 , 310,086 CP T4 T1 де: CР=1,035кДж/кг К - середня масова теплоємність газу при Р=const. З теплового балансу конденсатора-випарника 5 знаходять кратність циркуляції аміаку - m, тобто, це кількість аміаку в кг низькотемпературної частини теплової установки, яка приходиться на 1кг води середньотемпературної частини теплової установки, n m i2 i'2 ' i1a i'2a 2325 340,5 1676,7 522,4 172 . , Корисна робота газового циклу високотемпературної частини теплової установки, lг=n[CP(T3T4)-CP(T2 Т1)]=2,175[1,1137(1053-672,6)1,0226(458,7-293)]=2,175(423,65169,44)=552,9кДк/кг. Корисна робота перегрітої водяної пари в середньотемпературній частині теплової установки, lв=і1-і2=3520-2325=1195кДж/кг. 6 Корисна робота перегрітої аміачної пари в низькотемпературній частині теплової установки, la=m.(i1a-i2a)=1,72.(2492-1500)=1706,24кДж/кг. Теплота, яку підводять у високотемпературній частині теплової установки, qг=n[CP(T3-T2)]=2,175[1,0908(1053-458,7)]= =2,175.648,26=1410кДж/кг. Теплота, яку підводять у середньотемпературній частині теплової установки, ' qв i1 i1 3520 1015 2505кДж / кг . Теплота, яку підводять у низькотемпературній частині теплової установки, ' m i1a i1a 172 2492 1676,7 1402,3кДж / кг . , Отже, визначають термічний к.к.д. теплової установки, що працює за трьома теплосиловими циклами із слідуючого рівняння, lг lв lа 552,9 1195 1706,24 3454,14 0,65 . t qа qг qв qа 1410 2505 1402,3 5317,3 Джерела інформації 1. Трубилов М.А., Арсеньев Г.В., Фролов В.В. и др. Под ред. Костюка А.Г., Фролова В.В. Паровые и газовые турбины. М., Энергоатомиздат, 1985, гл.12.9, С.276-279. 2. Швець І.Т., Толубінський В.І., Кіраковський М.Ф., Недужий І.О., Шелудько І.М. Теплотехніка., В-во "Вища школа", Київ, 1969, част.1 - 41, с.96-98. 3. Трубилов М.А. и др. Под ред. Костюка А.Г., Фролова В.В. Паровые и газовые турбини. М., Энергоатомиздат, 1985, гл.12.1-12.9 , С.258-279, гл.13.1-13.8, С.279-303. 4. Газа В.М. Заявка в Укрпатент за №2003087441 від 06 серпня 2003 року на "Спосіб виробництва електричної енергії у тепловій установці за двома паросиловими циклами". 5. Вукалович М.П., Новиков И.И., Александров А.А. Таблицы теплофизических свойств води и водяного пара. М., И-во стандартов, 1969. 6. Варгафтик Н.Б., Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М., Наука, 1972 -Термодинамические свойства аммиака на линии насыщения. 7. Бучко Н.А. и др. Теплофизические основи получения искусственного холода. Справочник. М., "Пищевая пр-ть", 1980. Приложение 1 - Свойства NH3 на линии насыщения, С.182-184. 8. ІР діаграма аміака - і, Р - диаграмма аммиака. 9. іS діаграма для водяної пари М.П. Вукалович - i, S - диаграмма для водяного пара до 700°C и 100МПа по М.П. Вукаловичу. 10. Швець І.То і інші. Теплотехніка. В-во "Вища школа", Київ, 1969, додаток 2, таблица 2, C.581583. 11. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейдлин А.Е. Техническая термодинамика. Изд. 2-е. М., "Энергия", 1974. 7 Комп’ютерна верстка M. Клюкін 68585 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601