Утилизация вторичных энергоресурсов в газовоздушном тракте Мубарекской ТЭЦ

DOI: 10.32743/UniTech.2021.84.3-4.21-24

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены вопросы энергосбережения в теплоэлектроцентралях с усовершенствованием систем маслоснабжения газовоздушных трактов на основе утилизации низкопотенциальной тепловой энергии. Проанализированы основные показатели газовоздушного тракта и выявлены основные источники вторичных энергоресурсов на Мубарекской ТЭЦ.

ABSTRACT

This article discusses the issues of energy saving in combined heat and power plants with the improvement of oil supply systems for gas-air ducts based on the utilization of low-grade thermal energy. The main indicators of the gas-air path have been analyzed and the main sources of secondary energy resources at the Mubarek TPP have been identified.

Ключевые слова: теплоэлектроцентраль, утилизация вторичных энергоресурсов,  эффективность котельные установки, тепловая энергия.

Keywords: combined heat and power plant, utilization of secondary energy resources, efficiency of boiler plants, thermal energy.

В настоящее время при выработке электроэнергии в энергобалансе Узбекистана доминирует природный газ, его использование доходит 90 %, и запасы постепенно уменьшается. Природный газ обладает свойствами не только высокачественного топлива для энергетических котлов, но и является ценным энергоносителем. Анализ теплового баланса эксплуатируемых энергетических котлов показывает, что потери тепла с уходящими дымовыми газами по низшей теплоты сгорания топлива колеблются от 4% до 7,5 %. Кроме того в уходящих дымовых газах котлов, сжигающих природный газ, содержится около 15% водяных паров. Скрытая теплота парообразования водяных паров составляет до 12 % низшей теплоты сгорания топлива. Таким образом, суммарные потери тепла с уходящими дымовыми газами при составлении теплового баланса по высшей теплоте сгорания топлива составляет от 16 % до 19 % [1-6]. Поэтому, снижение потерь с теплотой уходящих дымовых газов является наиболее перспективным направлением повышения эффективности использования органического топлива в ТЭС [1-8].

Современные электростанции преобразуют в полезную электрическую энергию 30-40 % теплоты топлива, а остальное 60-70 % рассеиваются в окружающей среде [1]. Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), где осуществляется комплексная выработка электрической и тепловой энергии, обладают КПД в 1,5-1,7 раз выше, достигающим 60-65%. Утилизация вторичных энергоресурсов, в том числе тепла уходящих газов является одним из основных способов повышения эффективности энергетических котлов ТЭЦ. С началом массового применения природного газа в котельных установках, задача полезного использования тепла дымовых газов приобрела особую важность. Одной из особенностей работы ТЭЦ на природном газе, или другом углеводородном топливе является повышенное содержание водяных паров в продуктах сгорания. Потери тепловой энергии с уходящими дымовыми газами в ТЭЦ составляет 13-21 % в общем тепловом балансе.

Анализ потери энергии в ТЭЦ показывают, что общие потери энергии составляет около 38 %, из них 12 % в котельных агрегатах.

Целью исследования является оценка потенциала ВЭР на примере Мубарекской ТЭЦ и разработка схемы утилизации низкопотенциальной тепловой энергии маслоохладительной системы с теплонасосной установкой.

В существующей системе тягодутьевых установок Мубарекской ТЭЦ (подшипников дымососа, дутьевого вентилятора, и дымососа для рециркуляции дымовых газов, их электродвигатели) подшипники охлаждаются маслом марки ТП-22с. При процессе охлаждения подшипников, масла нагревается до 65 ^°С. Такая температура масло требует охлаждения, для предотвращения высокотемпературного износа металлической части подшипников. При этом все масло стекает в картеры, затем поступает в маслобак, где осветляется от механических примесей (механические примесы отправляются в отстойники). Очищенное масло всасывается маслонасосом Щ-5-25. В маслобаке, масло очищается, но не охлаждается. В этом тракте, после насоса установлен маслофильтр, где масло фильтруется и очищается от мелкодисперсных соединений. После фильтра масло поступает в охладитель, где оно охлаждается технической водой. Охлажденное масло возвращается в систему подшипников тягодутьевых машин (ТДМ).

В системе охлаждения энергетических установок Мубарекской ТЭЦ работает насос для перекачки технической воды с расходом 240 т/ч. Основной поток воды разделяется на четыре трубопровода. Первый  трубопровод диаметром Ø159 направлен для охлаждения электрогенератора, второй трубопровод того же диаметра, используются в маслоохладителях систем смазки и системах уплотнения паровой турбины, третий поток трубопроводам Ø108 направляется, в газоохладители питательного электронасоса, а последний поток воды с трубопроводом Ø32 используется для охлаждения масла в маслосистеме ТДМ. Первые три потока технической воды после использования в системе охлаждения энергетических установок направляется для охлаждения в градирню (рис.1).

Рисунок 1. Система технического водоснабжения энергоустановок в Мубарекской ТЭЦ.

А четвертый поток воды, используются в системе охлаждения маслосистемы ТДМ, где после использования сливается в канализационную систему. Таким образом, в существующей системе требуются большой расход воды и электроэнергии на привод тягодутьевых машин. 

Рисунок 3. Существующая система маслоснабжения тягодутьевых механизмов (ТДМ) котлоагрегата №1 Мубарекской ТЭЦ.

Нами разработана тепловая схема систем маслоснабжения котлоагрегата №1 Мубарекской ТЭЦ с теплонасосной установкой (для утилизации тепла) (рис.2). В предложенной системе испаритель теплового насоса, расположена в корпусе маслоохладителя, а конденсатор в воздуховоде калорифера.

При охлаждение масло в испарителе тепла отбирается хладагентам, затем компрессором ТН хладагент сжимается и нагретый хладагентом тепло передается к воздуху, идущую в топку котла. 

Нагретый воздух используется в паровом котле при сжигании топлива, а охлажденный хладагент снова поступает в испаритель теплового насоса.

Применение теплового насоса для утилизации низкопотенциального бросового тепла систем охлаждения масел ТДМ позволяет охлаждать маслу до температуры 35-48 °С, при этом одновременно нагревает воздух идущей в топку котла. Предварительные расчеты показывает, что за счет утилизации тепловых выбросов с применением ТН экономия тепловой энергии составляет 70-75 кВт. 

Таким образом, при использовании ТН в системе маслоснабжения одновременно позволяет охлаждения масел и нагревания воздуха, обеспечить утилизации низкопотенциального тепла и экономии энергии в системе ТДМ.

Список литературы:

1. Кудинов А.А. Энергосбережение в теплогенерирующих установках. – Ульяновск.: УлГТУ, 2000. – 139 с.
2. Sychov, A., Kharchenko, V., Vasant, P., Uzakov, G. Application of Various Computer Tools for the Optimization of the Heat Pump Heating Systems with Extraction of Low-Grade Heat from Surface Watercourses. Advances in Intelligent Systems and Computing, 2019, 866, PP. 310–319.
3. Г.Н. Узаков, А.Т. Теймурханов, А.Б. Вардияшвили, Р.А. Захидов. Исследование теплофизических характеристик картофеля при длительном хранении в малом хранилище. Хранение и переработка сельхозсырья. 1999 г. №2 стр. 59-63.
4. У.Х. Ибрагимов, Р.П. Бобоходжаев, Г.Н. Узаков, С.М. Шомуратова. Экспериментальная установка для исследования процессов гидродинамики и теплообмена в трубках теплообменника. Молодой ученый. 2013 г. №3 стр. 58-60.
5. Uzakov, G.N. Technical and economic calculation of combined heating and cooling systems vegetable store-solar greenhouse. Applied Solar Energy (English translation of Geliotekhnika), 2012, 48(1), РР.  60–61.
6. Khuzhakulov, S.M., Uzakov, G.N., Vardiyashvili, A.B. Effectiveness of solar heating systems for the regeneration of adsorbents in recessed fruit and vegetable storages. Applied Solar Energy (English translation of Geliotekhnika), 2013, 49(4), стр. 257–260
7. Липец А.У., Дирина А.В., Надыров И.И. Об использовании скрытой теплоты парообразования водяных паров, уходящих газов в мощных энергетических котлах. //Энергетик, 2002. - №2. – с.19-20.
8. Ростунцова И.А., Шевченко Н.Ю. Эффективность использования низкопотенциальной теплоты ТЭС в качестве вторичных энергоресурсов. //Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. №9-4. – с. 618-621.