energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2025-68-4-343-352energy-2481Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGИспользование дымовых газов котла для абсорбционных бромисто-литиевых тепловых насосов системы регенеративного подогрева подпиточной водыThe Use of Boiler Flue Gases for Absorption Lithium Bromide Heat Pumps in the System of Regenerative Heating of Make-up WaterЯнчукВ. В.YanchukV. V.

Минск

Minsk

pte@bntu.byРоманюкВ. Н.RomaniukV. N.

Адрес для переписки: Романюк Владимир Никанорович — Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65/2, 220013, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 293-92-16 pte@bntu.by

Address for correspondence: Romaniuk Vladimir N. — Belаrusian National Technical University, 65/2, Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus. Tel.: +375 17 293-92-16 pte@bntu.by

pte@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus202513082025684343352Copyright © Янчук В.В., Романюк В.Н., 20252025Янчук В.В., Романюк В.Н.Yanchuk V.V., Romaniuk V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/2481

Повышение эффективности использования первичных энергоресурсов при производстве тепловой и электрической энергии на тепловых электроцентралях (ТЭЦ) – непреходящая задача в контексте снижения себестоимости производства преобразованных энергопотоков и улучшения экологических характеристик энергогенерирующей установки. Для решения обозначенной задачи предложено развитие системы регенеративного подогрева питательной воды за счет использования сбросных низкотемпературных тепловых потоков ТЭЦ, что возможно с интеграцией в тепловую схему станции утилизационных теплоиспользующих тепловых насосов. В данной работе рассмотрено применение упомянутых абсорбционных бромисто-литиевых тепловых насосов (АБТН), для которых в качестве греющего теплового потока используются дымовые газы, отбираемые из тракта парового котла, в качестве источника низкопотенциальной энергии – поток циркуляционной воды конденсатора. В зависимости от функции цели при оптимизации режима работы электростанции в соответствии с требованиями энергосистемы после модернизации возможно снижение электрической мощности турбоустановки, увеличение либо ее сохранение на прежнем уровне. Для каждого из трех вариантов проведен численный эксперимент для турбоагрегата ПТ-60, наиболее распространенного в Белорусской объединенной энергетической системе. Для варианта со снижением электрической мощности получены следующие результаты: рост электрического, энергетического и эксергетического КПД соответственно составил 4,3, 2,6 и 1,1 %, при этом также снижается температура уходящих дымовых газов за счет их более глубокого охлаждения до 110 °С. В работе определено сечение газо-воздушного тракта котлоагрегата для отбора дымовых газов с температурой, обеспечивающей работу абсорбционного теплового насоса на номинальных параметрах. Отработанные в АБТН дымовые газы перед сбросом в дымовую трубу смешиваются с потоком дымовых газов непосредственно от котла.

Increasing the efficiency of primary energy sources use in the production of heat and electricity at thermal power plants is an enduring task in the context of reducing the cost of converted energy flows production and improving the environmental characteristics of a power gene-rating unit. To solve this problem, it is proposed to develop a system for regenerative heating of feedwater via the use of low-temperature waste heat flows from a thermal power plant, which is possible with the integration of heat-recovery heat pumps into the thermal scheme of the station. In this paper, we consider the use of the aforementioned lithium bromide absorption heat pumps driven by flue gases extracted from the steam boiler path and the circulating water stream of the condenser is used as a source of low-potential energy. Depending on the efficiency function, when optimizing the operating mode of the power plant in accordance with the requirements of the power system after modernization, it is possible to reduce the electric power of the turbine, increase it or maintain it at the same level. For each of the three variants, a numerical experiment was conducted for the PT-60 turbine unit, which is the most common in the unified Belarusian Energy System. For the option with a decrease in electrical power, the following results were obtained: an increase in electrical, energy and exergetic efficiency, respectively, amounted to 4.3, 2.6 and 1.1 %, while also reducing the temperature of outgoing flue gases due to their deeper cooling to 110 °C. The paper determines the cross-sections of the gas-air duct of the boiler unit for the selection of flue gases with a temperature that ensures the operation of the absorption heat pump at nominal parameters. The flue exhaust gases of the lithium bromide absorption heat pumps are mixed with the flue gas stream directly from the boiler before being discharged into the smokestack.

низкопотенциальные тепловые потокиабсорбционный тепловой насос с газовым приводомсистема подогрева питательной воды ТЭЦlow-potential heat flowsgas-driven absorption heat pumpCHP feedwater heating systemReferencesEnergy efficiency and sustainable development goals (SDGs) / A. Zakari, I. Khan, D. Tan [et al.] // Energy. 2022. Vol. 239, Part E. Art. 122365. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.122365.Zakari A., Khan I., Tan D., Alvaro R., Dagar V. (2022) Energy Efficiency and Sustainable Development Goals (SDGs); Energy Efficiency and Sustainable Development Goals (SDGs). Energy, 239 (Part E), 122365. https://doi.org/10.10.1016/j.energy.2021.122365.Пути повышения эффективности использования первичного топлива в Республике Беларусь: [энергосбережение в Республике Беларусь] / В. Н. Романюк Д. Б. Муслина, А. А. Бобич [и др.] // Энергетическая стратегия. 2013. № 3. С. 39–43.Romanyuk V. N., Muslina D. B., Bobich A. A., Kolomytskaya N. A., Bubyr' T. V. (2013) Ways to Increase the Efficiency of Primary Fuel Use in the Republic of Belarus. Energeticheskaya strategiya [Energy Strategy], (3), 39–43 (in Russian).Япаров, И. В. Повышение технико-экономических показателей газотурбинных и парогазовых ТЭС путем эффективного использования низкопотенциальных источников энергии / И. В. Япаров, М. М. Замалеев // Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности: Седьмая Междунар. науч.-техн. конф., Ульяновск, 21–22 апр. 2017 г. Ульяновск: Ульяновск. гос. техн. ун-т, 2017. Т. 1. С. 281–285.Yaparov I. V., Zamaleev M. M. (2017) Improving the Technical and Economic Performance of Gas Turbine and Combined-Cycle Thermal Power Plants Through the Efficient Use of Low-potential Energy Sources. Energosberezhenie v gorodskom khozyaistve, energetike, promyshlennosti : Sed'maya mezhdunar. nauch.-tekhn. konf., Ul'yanovsk, 21–22 apr. 2017 g. [Energy Saving in Urban Economy, Energy, Industry: Proceedings of the 7th International Scientific and Technical Conference]. Ulyanovsk, 281–285 (in Russian).Янчук, В. В. Повышение эффективности действующих тепловых электрических станций в современных условиях / В. В. Янчук, В. Н. Романюк // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2022. Т. 65, № 6. С. 511–523. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2022-65-5-511-523Yanchuk V. V., Romaniuk V. N. (2022) Operating Thermal Power Plants Efficiency Improvement under Current Conditions. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 65 (6), 511–523. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2022-65-5-511-523 (in Russian).Ritchie, H. Electricity Mix / H. Ritchie, P. Rosado // Our world in data. URL: https://ourworldindata.org/electricity-mix. Date publ.: July 2020.Ritchie H., Rosado P. (July 2020) Electricity Mix. Our world in data. Available at: https://ourworldindata.org/electricity-mix.Янчук, В. В. Модернизация системы регенеративного подогрева питательной воды в цикле турбоустановки ПТ-60 / В. В. Янчук, В. Н. Романюк // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2023. Т. 66, № 6. С. 509–529. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-6-509-529Yanchuk V. V., Romaniuk V. N. (2023) Modernization of the Feed Water Regenerative Heating System in the “PT-60” Steam Turbine Unit Cycle. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 66 (6), 509–523. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-6-509-529 (in Russian)Heat Pump // Thermax. URL: https://www.thermaxglobal.com/heat-pumps/ (date of access: 30.10.2024).Heat Pump. Thermax. Available at: https://www.thermaxglobal.com/heat-pumps/ (accessed 30 October 2024).DEEPBLUE: [website]. URL: https://www.deepbluechiller.com/ (date of access: 30.10.2024).DEEPBLUE. Available at: https://www.deepbluechiller.com/ (accessed 30 October 2024).Романюк, В. Н. Абсорбционные или парокомпрессионные тепловые насосы в схемах ТЭЦ / В. Н. Романюк, А. А. Бобич, С. В. Мальков // Энергия и Менеджмент. 2013. № 4. С. 18–21.Romanyuk V. N., Babich A. A., Mal’kov S. V. (2013) Absorption or Steam Compression Heat Pumps in Thermal Power Plant Circuits. Energiya i Menedzhment [Energy and Management], (4), 18–21 (in Russian).Бродянский, В. М. Эксергетический метод термодинамического анализа / В. М. Бродянский. М.: Энергия, 1973. 296 с.Brodyanskii V. M. (1973) Exergetic Method of Thermodynamic Analysis. Moscow: Energiya Publ. 296 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.