Разработка и исследование высокоэффективных энергетических комплексов на базе ПГУ с утилизацией низкопотенциальной теплоты

Работа посвящена повышению эффективности производства электроэнергии на парогазовых установках утилизационного типа за счёт разработки технических и технологических решений по интеграции циклов на органических теплоносителях для утилизации низкопотенциальной теплоты. Разработана структура тепловых схем парогазовых установок, отличающаяся развитой системой регенерации паротурбинного контура и наличием контура на низкокипящем теплоносителе, утилизирующего низкопотенциальную теплоту уходящих газов, и обеспечивающая повышенный на 2 и 0,79%, по сравнению с традиционными одно- и двухконтурными ПГУ соответственно, уровень энергетической эффективности. На основе термодинамического анализа тепловых схем ПГУ тринарного типа получены зависимости КПД нетто от температуры питательной воды ПТУ, начального и конечного давления в ПТУ и ОЦР, вида теплоносителя ОЦР. Показано, что наибольшие значения КПД нетто ОЦР для температур уходящих газов от 180 до 210°С могут быть достигнуты при использовании фреона R236ea и находятся в диапазоне 16-19%, для температур 210-240°С – R1336mzz и находятся в диапазоне 19-21%, а для более высоких температур – R1233zd со значением КПД нетто 21% и выше. На основе численного исследования теплогидравлических процессов, протекающих в каналах рекуператора органического цикла Ренкина, выявлено сочетание геометрических параметров развитых поверхностей теплообмена с локальными турбулизаторами потока, отличающихся от существующих наличием сферических углублений на оребряющих пластинах, расположенных соосно с трубами в шахматном пучке, обеспечивающее повышенный уровень теплогидравлической эффективности, значение которого может достигать 1,25 в диапазоне чисел Рейнольдса от 5000 до 20000, а также установлены зависимости среднеинтегрального числа Нуссельта и коэффициента потерь от числа Рейнольдса.