Применение тепловых насосов позволяет передавать тепло низкого потенциала на более высокий температурный уровень. Это является одним из направлений энергосбережения, т.к. использовать низкопотенциальное тепло затруднительно и оно, как правило, сбрасывается в окружающую среду. Вместе с тем, по оценки эффективности работы тепловых насосов в составе тепловых электрических станций у специалистов нет однозначного мнения. Так, в работе [1] показано, что применение компрессорных тепловых насосов в схемах ТЭЦ не дает энергетического эффекта. С другой стороны есть примеры успешного применения тепловых насосов, в частности, на электростанции Шенту (Китай), на Новосибирской ТЭЦ-4 [2] и др.
Эффективность использования тепловых насосов определяется как их типом и видом рабочего тела, так и способом их включения в тепловую схему турбоустановки. Наряду с компрессорными есть теплоиспользующие тепловые насосы, работающие на теплоте горячей воды, пара или газа. Расход электроэнергии в таких агрегатах минимальный, т.к. идет только на привод насосов, перекачивающих теплоносители. К наиболее эффективным теплоиспользующим тепловым насосам относятся абсорбционные бромистолитиевые тепловые насосы (АБТН).
ОКБ «ТЕПЛОСИБМАШ» предлагает АБТН с паровым и газовым обогревом тепловой мощностью от 1725 до 11000 кВт [2]. Они предназначены для теплоснабжения различных объектов с температурой до 80°С и используют сбросную теплоту от источников с температурой от 20 до 40°С. Доля утилизируемой теплоты низкого потенциала доходит до 40 % от тепловой мощности АБТН.
Для тепловой схемы турбины Т-180/210-130 рассматривалась возможность использования двойного эффекта АБТН: дополнительное охлаждение циркуляционной воды после градирни с помощью испарителя и нагрев воды горячего водоснабжения и сетевой воды с помощью абсорбера и конденсатора АБТН. Был выполнен расчет АБТН на тепловую мощность 25 МВт и расчеты тепловой схемы турбоустановки: для летнего периода с отпуском 25 МВт на горячее водоснабжение, для весеннего и осеннего отопительных периодов с тепловыми нагрузками до 100 МВт. Итоговые результаты приведены в таблице 1, где обозначены: QТУ – полный расход тепла на турбоустановку, DО – расход пара в «голову» турбины, DТП – расход пара из отборов турбины на теплоснабжение, d – удельный расход пара, hЭЛ – КПД по производству электроэнергии, bЭЛ – удельный расход топлива на производство электроэнергии.
Технико-экономические показатели вариантов с сетевыми подогревателями (СП) и с тепловыми насосами (ТН)
|
Обозначение, единица измерения |
Тепловая нагрузка, МВТ |
|||||||
|
25 |
50 |
75 |
100 |
|||||
|
СП |
ТН |
СП |
ТН |
СП |
ТН |
СП |
ТН |
|
|
QТУ, МВт |
350,9 |
339,8 |
367,6 |
353,7 |
384,4 |
362,1 |
403,9 |
370,4 |
|
DО, кг/с |
126 |
122 |
132 |
127 |
138 |
130 |
145 |
133 |
|
DТП, кг/с |
10,6 |
5,9 |
21,2 |
11,9 |
31,8 |
17,8 |
42,5 |
23,8 |
|
d, кг/кВт.ч |
2,52 |
2,44 |
2,64 |
2,54 |
2,76 |
2,6 |
2,9 |
2,66 |
|
hЭЛ |
0,498 |
0,515 |
0,511 |
0,534 |
0,525 |
0,566 |
0,535 |
0,601 |
|
bЭЛ, г/кВт?ч |
246,9 |
238,5 |
240,5 |
230,1 |
234,2 |
217,4 |
229,9 |
204,7 |
Результаты показывают, что применение АБТН по сравнению с традиционными сетевыми подогревателями в зависимости от тепловой нагрузки повышает КПД по производству электроэнергии на 3,5 – 12,3 % относительных. Эффект от охлаждения циркуляционной воды получился менее значительным, чем от нагрева сетевой воды. Так, из-за больших расходов циркуляционной воды (22000 м3/ч), она дополнительно охлаждается с помощью АБТН при тепловой нагрузке 25 МВт лишь на 0,5 0С с выработкой дополнительных 0,29 МВт, а при нагрузке 100 МВт на 2,0 0С с дополнительными 1,18 МВт.
Следует отметить, что АБТН по габаритам существенно проигрываю компрессорным тепловым насосам. Отчасти эта проблема решается объединением аппаратов, работающих при одинаковом давлении, т.е. генератора с конденсатором, а испарителя с абсорбером.