Підвищення енергоефективності енергоблоку Т-110/120-130 за рахунок модифікації функціональної поверхні конденсатора
Автор: Казмірук Мирослава Василівна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Теплоенергетика
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: Казмірук М.В., Римар Т.І. (керівник). Підвищення енергоефективності енергоблоку Т-110/120-130 за рахунок модифікації функціональної поверхні конденсатора. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2020. Розширена анотація Одним з актуальних завдань сучасної енергетики є підвищення енергоефективності і економічності як діючих енергоблоків так тих, що знаходяться на етапі проектування. Відомо, що на економічність роботи паротурбінних установок впливає ефективність роботи устаткування низькопотенційного комплексу ТЕС. Так, наприклад, збільшення тиску в конденсаторі на 1 кПа призводить до зниження потужності турбоустановок в конденсаційному режимі на 0,8 – 1,5 %, а турбоустановок низького і середнього тиску – на 1,5 – 2 %. Залежність дійсної потужності електростанції від ефективності роботи низькопотенційного комплексу і параметрів атмосферного повітря в кінцевому вигляді зводиться до визначення можливостей системи технічного водопостачання і гідроохолоджувача до перенесення і віддачі тепла в атмосферу. У зв’язку з цим мають місце обмеження встановленої потужності енергоустановки, внаслідок підвищення температури охолоджуваної води в літній період (від недостатньої кількості градирень за проектом до недостатної продуктивності циркуляційних насосів, тощо). За існуючими нормативами допустимий тиск пари в конденсаторі за умовами нормальної роботи останнього ступеня ЦНТ, встановлений заводом-виготовлювачем, як правило, складає 12 кПа. Інтенсифікація теплообмінних процесів при конденсації пари призведе до зниження величини недогріву охолоджувальної води і тиску в конденсаторі, і, отже, до підвищення енергоефективності роботи енергоблоку в цілому, з урахуванням недовиробітку потужності, що викликано граничною величиною вакууму в конденсаторі. Однією з характерних особливостей незадовільної роботи низькопоненційного комплексу на електростанціях України є незадовільний технічний стан конденсаторів (підвищена забрудненість трубної системи, недостатня продуктивність повітревідсмоктувальних пристроїв) [1 – 3]. Так в багатьох публікаціях останніх років, присвячених цій проблемі [4, 5], показано, що практично на всіх електричних станціях незадовільна робота системи оборотного охолодження з градирнями зумовлюється поганою якістю циркулюючої води. Об?єкт дослідження – конденсатор парової турбіни енергоблоку Т-110/120-130 Харківської ТЕЦ-5. Предмет дослідження – методичні підходи до вирішення задач розрахункового обгрунтування підвищення енергоефективності енергоблоку Т-110/120-130 за рахунок модифікації функціональної поверхні конденсатора. Мета дослідження: підвищення енергоефективності паротурбінних установок на основі інтенсифікації теплообмінних процесів в конденсаторах за рахунок переведення плівкової конденсації в краплинну з використанням гідрофобізації функціональних поверхонь. Аналіз стану проблеми підвищення енергоефективності роботи ТЕЦ та ТЕС на основі інтенсифікації теплообмінних процесів в конденсаторі показав, що одним з найбільш перспективних і ефективних способів є переведення плівкової конденсації в краплинну. Застосування цього способу пов?язано з використанням поверхнево-активних речовин. У цьому випадку на прикладі одиничної трубки є можливість підвищення коефіцієнт тепловіддачі в 5 разів, а коефіцієнт теплопередачі відповідно підвищується на 30 – 50 %. При існуванні в світі способів отримання ультрагідрофобних поверхонь практично відсутні дані про використання їх в енергетиці для підвищення ефективності роботи енергоблоків. Проаналізовано існуючий метод гідрофобізації функціональних поверхонь конденсатора з парової сторони з використанням молекулярних шарів поверхнево-активних речовин. Запропоновано застосування трьох способів гідрофобізації функціональних поверхонь конденсатора, що дають можливість досягти краєвих кутів змочування до 149о. Проаналізовано експериментальні залежності коефіцієнта теплопередачі конденсатора з модифікованими функціональними поверхнями від температури охолоджувальної води в умовах, що моделюють реальні режими експлуатації конденсаторів ТЕС. Проаналізовано спосіб обробки функціональних поверхонь конденсаторів ТЕЦ для забезпечення краплинної конденсації пари впроваджений на конденсаторі турбоустановки Т-110/120-130 Харківської ТЕЦ-5. Проаналізовано дані про вплив переведення плівкової конденсації в краплинну реального конденсатора на ефективність роботи енергоблока. Виконані розрахунки економічних показників, згідно яких впровадження технології на конденсаторі КГ-2-6200-2 турбіни Т-110/120-130 Харківської ТЕЦ-5 має термін окупності проекту 3,66 роки. Таким чином, підтверджена висока ефективність розроблених рішень стосовно підвищення ефективності роботи турбоустановок ТЕС. Ключові слова: конденсатор парової турбіни, краплинна конденсація, плівкова конденсація, модифіковані функціональні поверхні, гідрофобізація. Перелік використаних джерел літератури: 1. Трушии В.Н., Александров И.П., Борец В.И. (1985) Влияние эффективности отсоса воздуха из сливных камер конденсаторов на экономичность работы турбин К-500-65/3000. Теплоэнергетика. №7. 2. Симою Л.Л., Лагун В.П., Ефимочкин Г.И. и др. (1995) Эрозия трубок конденсатора мощной паровой турбины. Электрические станции. №3. 3. Меркулов В.А. (2001) Видалення несконденсованих газів із конденсаторів турбін // Энергосбережение и водоподготовка. №1. С. 54 – 57. 4. Галустов B.C. (2010) Энергетическая эффективность водооборотных систем и градирен / Труды Академэнерго. № 2. - С. 104 – 112. 5. Бикова Т.І. (2011) Реновація енергоблоків ТЕС і АЕС шляхом діагностування їх низькопотенційних комплексів // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. № 7(89). С. 53 – 58. Kazmiruk М.V., Rymar Т.I. (supervisor). The improvement of energy efficiency of the T-110 / 120-130 power unit by modifying the functional surface of the condenser. Master’s thesis. – Lviv Polytechnic National University, Lviv, 2020.