ON THE POSSIBILITY TO IMPROVE THE ENERGY EFFICIENCY OF THE CHP HEAT BALANCE DIAGRAM USING A HEAT PUMP

PURPOSE. This article discusses the possibility of increasing the efficiency of the heat balance diagram of the thermal power plant through the installation of steam compression heat pumps and absorption heat pumps. The project under consideration involves the installation of ten steam compression heat pumps or two absorption heat pumps in the operation cycle of a thermal power plant to increase its energy efficiency. The CHP heat balance diagram as well as the water and steam flow rate in the various elements of the heat balance diagram are calculated. The material and energy balance is drawn up. The section of heat efficiency indices calculation deals with the determination of power generating unit efficiency and natural fuel consumption. The second part of the work is devoted to the determination of the necessary number of installations of steam compression or absorption type heat pumps. The index of thermal efficiency of the CHP power generating unit with steam compression heat pumps and with absorption heat pumps is determined as well. METHODS. The heat balance diagram of a thermal power plant with the turbine K-325-23.5 has been calculated on the basis of methodical instructions. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The paper presents the calculations of the CHP heat balance diagram with and without the application of heat pumps (absorption and steam compression). The conducted comparative analysis allows to find out that the use of steam compression heat pump in the CHP technological cycle can increase the installed capacity of the power plant from 269.74 to 271.34 MW, and its absolute efficiency by 0.7 %. The use of the absorption heat pump in the CHP technological cycle allows to increase the power plant capacity from 269.75 to 365.61 MW, and its absolute efficiency by 2.6%. CONCLUSIONS. When calculating the heat balance diagram of a thermal power plant with the turbine K-325-23.5 the highest energy efficiency of the CHP heat balance diagram is achieved when two absorption heat pumps with steam heating are installed on the steam turbine condenser.

thermal power plants, absorption heat pump, steam compression heat pump, improving energy efficiency

1. Чиркин Н.Б., Кузнецов М.А., Шерстов Е.В., Стенников В.Н. Потенциальная возможность и техническая рациональность применения теплонасосных технологий при комбинированном производстве электрической и тепловой энергии // Проблемы машиностроения. 2014. Т. 17. № 1. С. 11-20.

2. Скубиенко С.В., Янченко И.В., Бабушкин А.Ю. Анализ возможностей использования тепловых насосов при производстве тепловой и электрической энергии на ТЭС и АЭС // Кибернетика энергетических систем: сборник материалов ХХХVIII сессии Всерос. научного семинара по тематике «Диагностика энергооборудования» (Новочеркасск, 17-19 октября 2016 г.). Новочеркасск: Изд-во Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) им. М.И. Платова, 2016. С. 330-336.

3. Байбаков С.А. Энергетическая эффективность использования тепловых насосов в конденсационных паросиловых циклах // Энергетик. 2014. № 1. С. 28-35.

4. Ильюшенко В.А., Смирнов А.В. Применение тепловых насосов на тепловых электростанциях // Научно-техническое творчество аспирантов и студентов: материалы 46-й науч.-техн. конф. студентов и аспирантов (Комсомольск-на-Амуре, 01-15 апреля 2016 г.). Комсомольск н/А: Изд-во Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета, 2016. С. 233-235.

5. Орехов И.И., Тимофеевский Л.С., Караван С.В. Абсорбционные преобразователи теплоты. Л.: Химия, 1989. 208 с.

6. Папин В.В., Ефимов Н.Н. Перспективы использования тепловых насосов в энергетике [Электронный ресурс]. URL: http://don-tech.ru/wp-content/uploads/2014/05/Perspektivy-ispolzovaniya-TN.pdf (17.03.2018).

7. Аникина И.Д., Сергеев В.В. Применение тепловых насосов для повышения энергоэффективности паросиловых ТЭС // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государтсвенного политехнического университета. Информатика. Телекомуникации. Управление. 2013. № 3 (178). С. 56-61.

8. Буров В.Д., Дудолин А.А., Ильина И.П., Олейникова Е.Н., Седлов А.С., Тимошенко Н.И. Оценка эффективности применения тепловых насосов на парогазовых ТЭС // Вестник Московского энергетического института. 2013. № 3. С. 44-50.

9. Чиркин Н.Б., Кузнецов М.А., Шерстов Е.В., Стенников В.Н. Потенциальная возможность и техническая рациональность применения теплонасосных технологий при комбинированном производстве электрической и тепловой энергии // Проблемы машиностроения. 2014. Т. 17. № 1. С. 11-20.

10. Чепурной М.Н., Резидент Н.В. Применение парокомпрессионных теплонасосных установок для утилизации сбросной теплоты конденсаторов паровых турбин // Научные труды Винницкого национального технического университета. 2013. № 4. С. 8.

11. Перминова А.Ю. Абсорбционные тепловые насосы [Электронный ресурс]. URL: http://www.bibl.nngasu.ru/electronicresources/uch-metod/education/4779-2.pdf (17.03.2018).

12. Шидловская Д.К., Седельников Г.Д. Применение абсорбционных тепловых насосов в тепловой схеме турбоустановки Т-180/210-130 [Электронный ресурс] // Международный студенческий научный вестник: электронный научный журнал. 2016. № 3 (ч. 2). URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=14933 (17.03.2018).

13. Романюк В.Н., Муслина Д.Б., Бобич А.А., Коломыцкая Н.А., Бубырь Т.В., Мальков С.В. Абсорбционные тепловые насосы в тепловой схеме ТЭЦ для повышения ее энергетической эффективности [Электронный ресурс] // Энергия и менеджмент. Журнал для энергетиков. 2013. № 1 (70). URL: http://broad-ctx.by/stati/absorbcionnye-teplovye-nasosy-v-teplovoj-sxeme-tyec (17.03.2018).

14. Скубиенко С.В., Янченко И.В. Исследование тепловой экономичности ТЭС с турбоустановкой К-300-240-2 ХТГЗ и абсорбционным тепловым насосом при переменных режимах работы // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2015. № 2. С. 30-35. https://doi.org/10.17213/0321-2653-20152-30-35

15. Ефимов Н.Н., Янченко И.В., Скубиенко С.В. Энергетическая эффективность использования абсорбционного бромисто-литиевого теплового насоса в тепловых схемах ТЭС // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2014. № 1. С. 17-21.