energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2024-17-3-231-235energsecurity-968Research ArticleОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИOPERATING EXPERIENCEОценка влияния интенсификации теплообменных процессов в подогревателях на эффективность энергоблокаAssessment of the impact of intensification of heat exchange processes in heaters on power unit efficiencyНикишовК. С.NikishovK. S.

Вернадского проспект, д. 101, корп. 3, 119526, Москва

Vernadskogo prospect 101, bldg.3, 119526, Moscow

ВолковА. В.VolkovA. V.

Красноказарменная ул., д. 14, вн. тер. г. муниципальный округ Лефортово,111250, Москва

14  Krasnokazarmennaya St., 14, ext. ter. d., Lefortovo municipal district, 111250, Moscow

РыженковО. В.RyzhenkovO. V.

Красноказарменная ул., д. 14, вн. тер. г. муниципальный округ Лефортово,111250, Москва

14  Krasnokazarmennaya St., 14, ext. ter. d., Lefortovo municipal district, 111250, Moscow

ДасаевМ. Р.DasaevM. R.

Красноказарменная ул., д. 14, вн. тер. г. муниципальный округ Лефортово,111250, Москва

14  Krasnokazarmennaya St., 14, ext. ter. d., Lefortovo municipal district, 111250, Moscow

DasayevMR@mpei.ruТереховаА. А.TerekhovaA. A.

Красноказарменная ул., д. 14, вн. тер. г. муниципальный округ Лефортово,111250, Москва

14  Krasnokazarmennaya St., 14, ext. ter. d., Lefortovo municipal district, 111250, Moscow

Публичное акционерное общество энергетики и электрификации «Мосэнерго»РоссияPublic Joint Stock Company of Energy and Electrification "Mosenergo"Russian FederationФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»РоссияFGBOU VO "National Research University "MPEI"Russian Federation202414112024173231235Copyright © Никишов К.С., Волков А.В., Рыженков О.В., Дасаев М.Р., Терехова А.А., 20242024Никишов К.С., Волков А.В., Рыженков О.В., Дасаев М.Р., Терехова А.А.Nikishov K.S., Volkov A.V., Ryzhenkov O.V., Dasaev M.R., Terekhova A.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/968

В различных сферах современной промышленности, в том числе энергетике, актуальной является проблема низкой эффективности эксплуатации теплообменных аппаратов, в которых происходит конденсация парогазовых сред. Известно, что одним из эффективных способов решения данной проблемы является интенсификация теплообменных процессов путем перевода из традиционного пленочного в капельный режим конденсации. Перспективным и технически простым способом достижения капельного режима конденсации является способ, основанный на обработке теплообменных поверхностей с использованием поверхностно-активного вещества – октадециламина (ОДА). Анализ работ, в которых приведены результаты экспериментальных исследований и промышленного внедрения, показал, что применение указанного способа в условиях конденсации водяного пара способствует становлению устойчивого капельного режима конденсации, вследствие чего происходит увеличение коэффициента теплоотдачи по паровой стороне более чем в 2 раза.

Не менее важным и интересным является вопрос, связанный с определением влияния эффективности теплообменных аппаратов на показатели экономичности сложных систем, в технологических схемах которых они эксплуатируются. Проведен анализ влияния эффективности работы сетевых и регенеративных подогревателей на энергоэффективность и экономичность работы энергоблока на базе паротурбинной установки Т-110-12,8-3, эксплуатируемой в теплофикационном режиме. Для этого произведен расчет тепловой схемы при различных условиях работы указанных теплообменных аппаратов и определены некоторые из основных показателей экономичности, в том числе: коэффициент использования теплоты топлива (КИТТ) и электрический коэффициент полезного действия (КПДэ). Выявлено, что интенсификация теплообменных процессов в 2 раза в сетевых горизонтальных подогревателях (ПСГ) или в подогревателях низкого давления (ПНД) приводит к повышению показателей эффективности энергоблока в целом. При этом как показал анализ результатов расчета наибольший эффект достигается при реализации данного мероприятия в ПСГ.

In various spheres of modern industry, including power engineering, the issue of low efficiency of operation of heatexchange equipment, where condensation of vapour-gas media occurs, is a significant concern. It is known that one of the effective ways of solving this problem is intensification of heat exchange processes by transitioning from the traditional film condensation mode to the droplet condensation mode. A promising and technically straightforward way to achieve the droplet mode of condensation is a method based on the treatment of heat-exchange surfaces using a surfactant – octadecylamine (ODA). The analysis of studies, in which results of experimental research and industrial implementation are given, has shown that application of the specified method in conditions of condensation of water steam promotes formation of a stable droplet mode of condensation; as a result, the heat transfer coefficient on the steam side can more than double.

Equally important and interesting is the question of how the efficiency of heat exchangers impacts the overall efficiency of complex systems, in which they operate. In this study, we examined the effect of the operational efficiency of network and regenerative heaters on the energy efficiency and economic performance of a power unit based on steam turbine unit T-110-12,8-3 operating in the heat recovery mode. To this end, we calculated the thermal scheme under various operating conditions of these heat exchangers and determined several key efficiency indicators, including the fuel heat utilisation factor (HUF) and electrical efficiency (EE). It is revealed that intensification of heat-exchange processes by a factor of 2 in horizontal delivery water heaters (HDWH) or in low-pressure heaters (LPH) significantly enhances the efficiency indicators of the power unit as a whole. At the same time, as the analysis of calculation results showed, the greatest benefits are realized when this measure is implemented in HDWH.

энергоблоктеплообменный аппаратпаротурбинная установкаинтенсификация теплообменакапельная конденсациягидрофобизацияpower unitheat exchangersteam turbine unitheat exchange intensificationdroplet condensationhydrophobisationReferencesЛаркин Д. К. Тепломассообменное оборудование предприятий: учебное пособие для вузов / Д. К. Ларкин. – 2-е изд. – Москва: Издательство Юрайт 2024, 1 – 246.Larkin D. K. Heat and mass exchange equipment of enterprises: textbook for universities / D. K. Larkin. – 2nd ed. – Moscow: Yurait Publishing House 2024, 1 – 246. (In Russ.)Hydrophobic hybrid silica sol-gel coating on aluminium: Stability evaluation during saturated vapour condensation / Basso Maria, Colusso Elena, Tancon Marco et al. // Journal of Non-Crystalline Solids: 2022, X. 17. 100143.Hydrophobic hybrid silica sol-gel coating on aluminium: Stability evaluation during saturated vapour condensation / Basso Maria, Colusso Elena, Tancon Marco et al. // Journal of Non-Crystalline Solids: 2022, X. 17. 100143. (In Eng.)Goswami A. Surface modifications to enhance dropwise condensation / Goswami A., Pillai S. C., McGranaghan, G. // Surfaces and Interfaces 2021, 25, 101143.Goswami A. Surface modifications to enhance dropwise condensation / Goswami A., Pillai S. C., McGranaghan, G. // Surfaces and Interfaces, 2021, 25, 101143. (In Eng.)Effect of steam velocity during dropwise condensation / Tancon M., Parin R., Bortolin S. et al. // International Journal of Heat and Mass Transfer 2021, 165, 120624.Effect of steam velocity during dropwise condensation / Tancon M., Parin R., Bortolin S. et al. // International Journal of Heat and Mass Transfer 2021, 165, 120624. (In Eng.)Dropwise condensation heat transfers of the surface with micro columns / Yao Yuanlin, Peng Yi, Wu Xuan et al. // Energy Reports 2022. Vol. 8. PP. 8883 – 8895.Dropwise condensation heat transfers of the surface with micro columns / Yao Yuanlin, Peng Yi, Wu Xuan et al. // Energy Reports 2022. Vol. 8. PP. 8883 – 8895. (In Eng.)Modeling of growth and dynamics of droplets during dropwise condensation of steam / M. Mirafiori, M. Tancon, S. Bortolin, et al. // Int J. Heat. Mass Transf. 2024, 222, 125109.Modeling of growth and dynamics of droplets during dropwise condensation of steam / M. Mirafiori, M. Tancon, S. Bortolin, et al. // Int J. Heat. Mass Transf. 2024, 222, 125109 (In Eng.)Исследования теплообмена при пленочной и капельной конденсации пара в условиях эксплуатационных значений вакуума в конденсаторах паровых турбин / В. А. Рыженков, А. В. Куршаков, С. И. Погорелов [и др.] // Новое в российской электроэнергетике 2012; 5: 5 – 15.Investigations of Heat Transfer at Film and Droplet Condensation of Steam under Conditions of Operational Vacuum Values in Steam Turbine Condensers / V. A. Ryzhenkov, A.V. Kurshakov, S. I. Pogorelov et al. // NRE. 2012; 5: 5 – 15. (In Russ.)Куршаков, А. В. Повышение надежности и экономичности ПТУ путем микродозирования ОДА в турбину / А. В. Куршаков, А. В. Рыженков, О. В. Рыженков // Надежность и безопасность энергетики 2014; 2(25): 13 – 17.A. V. Kurshakov. Improvement of reliability and efficiency of PTU by microdosing of ODA in the turbine / A. V. Kurshakov, A. V. Ryzhenkov, O. V. Ryzhenkov // Reliability and safety of power engineering 2014; 2(25): 13 – 17. (In Russ.)Интенсификация теплообменных процессов в конденсаторах паровых турбин с использованием поверхностно-активных веществ / А. В. Куршаков, А. В. Рыженков, А. А. Бодров [и др.] // Теплоэнергетика 2014; 11: 16 – 20.Intensification of Heat Exchange Processes in Steam Turbine Condensers Using Surfactants / A. V. Kurshakov, A. V. Ryzhenkov, A. A. Bodrov, O. V. Ryzhenkov et al. // Teploenergetika 2014; 11: 16 – 20 (In Russ.)Тепловые электрические станции: учебник для вузов / В. Д. Буров, Е. В. Дорохов, Д. П. Елизаров и др.; под ред. В. М. Лавыгина, А. С. Седлова, С. В. Цанева. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва: МЭИ, 2020.Thermal power plants: textbook for universities / V. D. Burov, E. V. Dorokhov, D. P. Elizarov et al.; edited by V. M. Lavygin, A. S. Sedlov, S. V. Tsanev. – 2nd ed. Moscow: MPEI, 2020.

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