ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНОЇ ПОТУЖНОСТІ АБСОРБЦІЙНОГО ТЕПЛОВОГО НАСОСУ ПРИ ІНТЕГРАЦІЇ ДО ТЕПЛОВОЇ СХЕМИ ПТ-60/70-130/13
Бічна панель сторінки статті
Основний зміст сторінки статті
Анотація
Вирішується задача визначення оптимальної теплової потужності абсорбційного теплового насоса з паровим нагріванням при одноступеневій регенерації (СОР = 1,71). Розглядуваний тепловий насос інтегрований в теплову схему парової турбіни ПТ-60/70-130/13. Графік теплопостачання для даного паротурбінного циклу становить 150/70 °С. Також установкою виробляється пар на технологічні потреби. Визначення теплових та витратних характеристик абсорбційного теплового насоса здійснюється з використанням побудованої та запропонованої апроксимаційної математичної моделі. На підставі проведеного аналізу та наявного досвіду сформульовано оптимізаційну задачу. Функцією мети є вибір оптимальної потужності інтегрованого абсорбційного теплового насоса за умови оптимальної витрати енергетичного палива. Пошук оптимальної теплової потужності абсорбційного теплового насоса здійснювався за умови відпуску пари через регульований виробничий відбір турбіни з параметрами 1,296 МПа, 280 °С. Були розглянуті варіанти для змінної витрати пари на технологічні потреби (0, 20, 50 та 80 т/год). Умовою була постійність витрати протягом року. Отримані результати показали, що щодо всіх розглянутих режимів завантаження турбіни, оптимальне значення потужності абсорбційного теплового насоса є ідентичним і становить
~ 17,25 МВт. Розрахункові дослідження показали, що за вартості електроенергії 0,13 дол./(кВт·ч) та умовного палива 309 дол./т енергоблок з турбіною ПТ-60/70-130/13 та інтегрований абсорбційний тепловий насос (тепловою потужністю 15–18 МВт) при виробничому навантаженні понад 20 т/год пари, а також витраті оборотної мережної води на теплопостачання понад 1550 т/год дозволить отримати окупність проекту енергозбереження менше 3 років. Наступним позитивним ефектом є те, що економія палива дозволяє знизити викиди СО2 на 9321 т і NOx на 48 т. За результатами досліджень спостерігаємо позитивний екологічний ефект від інтеграції абсорбційного теплового насоса в існуючу теплову схему.
Блок інформації про статтю
Посилання
Romanyuk V. N., Muslina D. B., Bobich A. A., Kolomyts'ka N. A., Bubyr' T. V., Mal'kov S. V. Absorbtsiyni teplovi nasosy u teploviy skhemi TETs dlya pidvyshchennya yiyi enerhetychnoyi efektyvnosti [Absorption heat pumps in the thermal circuit of the CHP to increase its energy efficiency]. Enerhiya i menedzhment. 2013, no. 1, pp. 14–19.
Absorption heat pumps. Available at: https://est- rus.en/oborudovanie/teplovie-nasosy (accessed 02.12.2022).
Absorption heat pump water chilling unit energy-saving reconstruction project of Cangzhou Huarun Thermal Power Plant. Available at: http://en.thholding.com.cn/2016-08/03/c_54899.htm (accessed 10.11.2016).
Typovi vymohy do obladnannya ta materialiv pry budivnytstvi, rekonstruktsiyi ta remonti enerhoob'yektiv strukturnykh pidrozdiliv KP ''KYIVTEPLOENERHO''. Tekhnichna polityka. Teplotekhnichne obladnannya. TP-4/01/1-87-21 [Standard requirements for equipment and materials for the construction, reconstruction and repair of power facilities of the structural units of KIEVTEPLOENERGO. Technical policy. Heat engineering equipment. TP-4/01/1-87-21]. Kyiv, 2021. 86 p. Available at: http://kte.kmda.gov.ua/wp-content/uploads/2921/09/Tehn.-polityka- KP-KTE-teplo-2021-zatverdzh.pdf (accessed 10.11.2021).
Deng T., Controls J., Liu Z., Yin P. Waste-heat Recovery from Power Plant for District Heating. Heat Transfer. 2019, vol. 26, no. 8, pp. 39–41.
Zhang L., Zhang Yu, Zhou L., E Z., Wang K., Wang Z., Li G., Qu B. Research of waste heat energy efficiency for absorption heat pump recycling thermal power plant circulating water. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. Vol. 121, issue 4. Sanya, IOP Publ., 2018, 4 p. doi: 10.1088/1755-1315/121/4/0
Wang J., Liu W., Liu G., Sun W., Li G., Qiu B. Theoretical Design and Analysis of the Waste Heat Recovery System of Turbine Exhaust Steam Using an Absorption Heat Pump for Heating Supply. Energies. 2020, vol. 13, no. 23. doi: 10.3390/en13236256
Yavorovsky Yu. V., Bartenev A. I., Sultanguzin I. A., Alimgazin A. Sh, Prishchepova S. A., Kalyakin I. D. Improving Energy and Environmental Efficiency of Combined Heat-and Power Plant Based on Absorption Heat Transformers. E3S Web of Conferences. 2020, vol. 178, 6 p. doi: 10.1051/e3sconf/ 202017801010
Xu Z. Y., Gao J. T., Mao H. C., Liu D. S., Wang R. Z. Double- section absorption heat pump for the deep recovery of low-grade waste heat. Energy Conversion and Management. 2020. P. 113072.
Wang Z., Shen H., Gu Q., Wen D., Liu G., Gao W., Ren J. Economic Analysis of Heat Pump Recovery System for Circulating Water Waste Heat in Power Plant. E3S Web of Conferences. 2021, vol. 256, 4 p. doi: 10.1051/e3sconf/202125602011
Chyrkin M. B., Kuznyetsov M. A., Sherstov Ye. V., Stennykov V. N. Potentsiyna mozhlyvist' ta tekhnichna ratsional'nist' zastosuvannya teplonasosnykh tekhnolohiy pry kombinovanomu vyrobnytstvi elektrychnoyi ta teplovoyi enerhiyi [Potential possibility and technical rationality of using heat pump technologies in combined heat and power generation]. Problemy mashynobuduvannya. 2014, vol. 17, no. 1, pp. 11–20.
Shubenko O. L., Babak M. Yu., Senets'kyy O. V. Otsinka dotsil'nosti intehratsiyi absorbtsiynoho teplovoho nasosa do tekhnolohichnoyi skhemy kondensatsiynoyi turbiny [Assessment of the feasibility of integrating an absorption heat pump into a condensing turbine process flow diagram]. Materialy mizhnarodnoyi naukovo-tekhnichnoyi konferentsiyi ''Fizyko-tekhnichni problemy enerhetyky ta shlyakhy yikh vyrishennya'' (19 chervnya 2019 r., Kharkiv) [Proc. of the Int. Sci.-Techn. Conf. "Physical and Technical Problems of Energy and Ways to Solve Them" (19 June 2019, Kharkiv)]. Kharkiv, V. N. Karazin Kharkiv National University Publ., 2019, pp. 30–31.
Redko A., Redko I., Pavlovskiy S., Burda Y., Pivnenko Y., Alforov S. Application of an absorption heat pump in the conditions of an existing combined heat and power plant. Ventylyatsiya, osvitlennya ta teplohazopostachannya. 2020, issue 34, pp. 57–62. doi: 10.32347/2409-2606.2020.34.57-62
Arsen'yev V. M., Meleychuk S. S. Teplovi nasosy: osnovy teoriyi i rozrakhunku [Heat pumps: the basics of theory and calculation]. Sumy, SumDU Publ., 2018. 364 p.
Typova normatyvna kharakterystyka turboahrehatu PT-60-130-13 RD 34.30.711. [Typical regulatory characteristics of PT-60-130-13 RD 34.30.711]. Kyiv, Spetsializovanyy tsentr naukovo-tekhnichnoyi informatsiyi ORHRES Publ., 1975. 36 p.
Broad absorption heat pump. Available at: http://www/.en.broad. com/Storage/Largedownloads/enydfdrb.pdf (accessed 02.12.2022).
Absorption lithium bromide heat pumps TEPLOSIBMASH. Available at: http://www.teplosibmash.en/catalog/id/7/ (accessed 03.12.2022).
Absorption lithium bromide heat pumps TEPLOSIBMASH. 2003, no. 1, pp. 30–41. Available at: http://www.teplosibmash.en (accessed 03.12.2022).
Usatyy O. P., Zhivotchenko Yu. V. Analiz vplyvu efektyvnosti okremykh vidsikiv potuzhnoyi parovoyi turbiny na rezul'taty optymizatsiyi teplovoyi skhemy turbobloka [Analysis of the influence of the efficiency of individual compartments of a powerful steam turbine on the results of optimisation of the turbine unit thermal scheme]. Visnyk Nats. tekhn. un-tu ''KhPI''. Seriya: Enerhetychni ta teplotekhnichni protsesy y ustatkuvannya [Bulletin of the National Technical University ''KhPI''. Series: Power and Heat Engineering Processes and Equipment]. Kharkiv, NTU ''KhPI'' Publ., 2018, no. 10, pp. 19–25.
Malyarenko V. A., Shubenko O. L., Andryeyev S. Yu., Babak M. Yu., Senets'kyy O. V. Koheneratsiyni tekhnolohiyi v maliy enerhetytsi: monohrafiya [Cogeneration technologies in small energy]. Kharkiv. nats. un-t mis'k. hop-va im. O. M. Beketova, In-t problem mashynobud. im. A. M. Pidhornoho [O. M. Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv, A. Podgorny Institute of Problems of Mechanical Engineering NAS Ukraine]. Kharkiv, O. M. Becketov KhNUMG Publ., 2018. 454 p.
Rotach R. R., Van'kov Yu. V., Zihanshyn Sh. H., Izmaylova O. V. Optymizatsiya teplovoyi skhemy shlyakhom vprovadzhennya parovoyi hvyntovoyi mashyny [Optimisation of the thermal scheme by introducing a steam screw machine]. Visti vyshchykh navchal'nykh zakladiv. Problemy enerhetyky. 2019, vol. 19, no. 5 pp. 14–21.
Shubenko A., Babak M., Senetskyi O., Sarapin V., Forkun Ya. Turboexpander unit use for efficiency increase of gas compressor station. Advances in Mechanical and Power Engineering. CAMPE 2021. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Cham, Springer Publ., 2023. P. 34–43. doi: 10.1007/978-3-031-18487-1_4
Heat pumps in modern industry and municipal infrastructure. Informational and methodological publication. Pero Publishing House, 2016. 204 p.