Підвищення ефективності теплонасосної утилізації циркуляційної води електростанцій

Abstract

В роботі виконано аналітичні дослідження ефективності роботи теплових насосів у теплових схемах теплових та атомних електростанцій для систем централізованого опалення та гарячого водозабезпечення з урахуванням кліматичних умов України, що відповідає завданням енергозбереження і дозволяє зменшити викиди шкідливих речовин у навколишнє середовище. Основна увага приділяється підвищенню ефективності теплонасосної системи енергопостачання, до якої інтегрується альтернативне джерело енергії. Виконано аналіз ексергетичних параметрів циклів теплових насосів, що дозволив встановити, що найбільш ефективним робочим тілом циклу є фреон R152a, при якому досягається найбільший коефіцієнт перетворення теплового насоса, і найменший показник потужності компресора. Запропоновано шляхи та методи, що призводять до зменшення коефіцієнта недовиробітку електроенергії турбоустановкою та збільшення коефіцієнта корисної дії паротурбінного циклу. Показано, що ефективність системи найбільше впливають втрати у випарнику, тому ефективності цього елемента теплового насоса необхідно приділяти найбільшу увагу при використанні енергії циркуляційної води. Додатковий аспект новизни запропонованого методу полягає у можливості подальшої оптимізації техніко економічних параметрів енергосистеми. Запропоновано методологію, яка базується на використанні ексергетичного методу аналізу для обґрунтування умов раціонального використання теплових насосів для електростанцій при утилізації низькопотенційної теплоти циркуляційної води охолодження конденсаторів турбін, що можна вважати інноваційним підходом до аналізу перспектив розвитку теплонасосного теплопостачання.

In the article analytical studies of the efficiency of heat pumps in the thermal schemes of thermal and nuclear power plants for centralized heating and hot water supply systems taking into account the climatic conditions of Ukraine have been carried out. This task meets the objectives of energy saving and reduces emissions of harmful substances into the environment. The main focus is on improving the efficiency of the heat pump power supply system, which integrates an alternative energy source. An analysis of the exergy parameters of heat pump cycles has been performed, which have made it possible to establish that the most efficient working fluid of the cycle is freon R152a, at which the highest heat pump conversion coefficient and the lowest compressor power indicator are achieved. Ways and methods leading to reduction to underproduction of the electricity by turbine of of power plant and to increasation of the efficiency of a steam turbine cycle are proposed. It is shown that the efficiency of the system is most affected by losses in the evaporator, so the efficiency of this element of the heat pump should be given the most attention when using the energy of circulating water. An additional aspect of the novelty of the proposed method lies in the possibility of further optimization of the technical and economic parameters of the power system. A methodology based on the use of the exergy method of analysis to substantiate the conditions for the rational use of heat pumps for power plants in the utilization of low-grade heat of circulating water for cooling the turbine condensers is proposed, which can be considered as innovative way. Results open the further prospects for the development of heat pump heat supplyhas been proposed.