Optimal Thermal Output of an Absorption Heat Pump with Steam Heating Integrated in a PT-60/70-130/13 Steam Turbine

Optimal Thermal Output of an Absorption Heat Pump with Steam Heating Integrated in a PT-60/70-130/13 Steam Turbine

The problem of determining the optimal thermal power of the absorption bromide-lithium heat pump (AHP) with steam heating, integrated into the thermal scheme of the PT-60/70-130/13 steam turbine when operating in the mode with a slight opening of the rotary regulating diaphragm, was formulated and s...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2025
Hauptverfasser: Шубенко, О. Л., Тарасова, В. О., Бабак, М. Ю., Бояршинов, О. Ю.
Format: Artikel
Sprache:English
Ukrainian
Veröffentlicht: Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2025
Online Zugang:https://journals.uran.ua/jme/article/view/321247
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Energy Technologies & Resource Saving

Institution

Energy Technologies & Resource Saving
id oai:ojs.journals.uran.ua:article-321247
record_format ojs
institution Energy Technologies & Resource Saving
baseUrl_str
datestamp_date 2025-03-12T15:11:08Z
collection OJS
language English
Ukrainian
format Article
author Шубенко, О. Л.
Тарасова, В. О.
Бабак, М. Ю.
Бояршинов, О. Ю.
spellingShingle Шубенко, О. Л.
Тарасова, В. О.
Бабак, М. Ю.
Бояршинов, О. Ю.
Optimal Thermal Output of an Absorption Heat Pump with Steam Heating Integrated in a PT-60/70-130/13 Steam Turbine
author_facet Шубенко, О. Л.
Тарасова, В. О.
Бабак, М. Ю.
Бояршинов, О. Ю.
author_sort Шубенко, О. Л.
title Optimal Thermal Output of an Absorption Heat Pump with Steam Heating Integrated in a PT-60/70-130/13 Steam Turbine
title_short Optimal Thermal Output of an Absorption Heat Pump with Steam Heating Integrated in a PT-60/70-130/13 Steam Turbine
title_full Optimal Thermal Output of an Absorption Heat Pump with Steam Heating Integrated in a PT-60/70-130/13 Steam Turbine
title_fullStr Optimal Thermal Output of an Absorption Heat Pump with Steam Heating Integrated in a PT-60/70-130/13 Steam Turbine
title_full_unstemmed Optimal Thermal Output of an Absorption Heat Pump with Steam Heating Integrated in a PT-60/70-130/13 Steam Turbine
title_sort optimal thermal output of an absorption heat pump with steam heating integrated in a pt-60/70-130/13 steam turbine
title_alt Оптимальна теплова потужність абсорбційного теплового насосу з паровим обігрівом, що інтегрований в парову турбіну ПТ-60/70-130/13
Оптимальна теплова потужність абсорбційного теплового насосу з паровим обігрівом, що інтегрований в парову турбіну ПТ-60/70-130/13
description The problem of determining the optimal thermal power of the absorption bromide-lithium heat pump (AHP) with steam heating, integrated into the thermal scheme of the PT-60/70-130/13 steam turbine when operating in the mode with a slight opening of the rotary regulating diaphragm, was formulated and solved. The turbine plant released steam to consumers and provided heat according to the schedule of 150 / 70 ºС. The characteristics of AHP were modeled using approximate dependencies based on the characteristics of thermotransformer manufacturers. AHP was heated by steam from the production selection of the turbine after the steam screw machine installed for energy saving. The general optimization problem with the objective function of total changing the monthly fuel consumption after the integration of AHP, based on the average monthly outdoor air temperature in the heating season in Ukraine, was divided into 6 auxiliary optimization problems. The control parameters of these problems were: thermal capacity of the AHP, steam pressure in the turbine condenser and at the inlet to the heat pump, steam pressure in the turbine headю These problems were solved by the coordinate descent method. Modes with steam consumption in the production selection of the turbine for the consumers were studied: 15, 30 and 45 t/h (with parameters: 1.296 MPa, 280 ºС) and mains water: 1600, 1650 and 1700 m3/h. Their feature is the provision of "useful" generation in volumes corresponding to the work of PT-60/70-130/13 without AHP with a closed rotary diaphragm. For all considered options of the turbine load, the optimal power of the integrated AHP is defined as 20 MW. During the heating period PT-60/70-130/13 with AHP 20 MW when operating in a mode close to the thermal load with the lower of the studied consumptions of production steam and mains water leads to savings of: fuel by ~3.5%, softened water by 8.5%, technical of water by 79.9%, as well as to a noticeable ecological effect due to the reduction of harmful emissions into the atmosphere. The preliminary payback period of AHP is close to 3 years. It is noted that the option of the integrated turbine with a partially open regulating diaphragm at the accepted prices for fuel and electricity loses in terms of economic indicators to the option with a closed diaphragm.
publisher Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
publishDate 2025
url https://journals.uran.ua/jme/article/view/321247
work_keys_str_mv AT šubenkool optimalthermaloutputofanabsorptionheatpumpwithsteamheatingintegratedinapt607013013steamturbine
AT tarasovavo optimalthermaloutputofanabsorptionheatpumpwithsteamheatingintegratedinapt607013013steamturbine
AT babakmû optimalthermaloutputofanabsorptionheatpumpwithsteamheatingintegratedinapt607013013steamturbine
AT boâršinovoû optimalthermaloutputofanabsorptionheatpumpwithsteamheatingintegratedinapt607013013steamturbine
AT šubenkool optimalʹnateplovapotužnístʹabsorbcíjnogoteplovogonasosuzparovimobígrívomŝoíntegrovanijvparovuturbínupt607013013
AT tarasovavo optimalʹnateplovapotužnístʹabsorbcíjnogoteplovogonasosuzparovimobígrívomŝoíntegrovanijvparovuturbínupt607013013
AT babakmû optimalʹnateplovapotužnístʹabsorbcíjnogoteplovogonasosuzparovimobígrívomŝoíntegrovanijvparovuturbínupt607013013
AT boâršinovoû optimalʹnateplovapotužnístʹabsorbcíjnogoteplovogonasosuzparovimobígrívomŝoíntegrovanijvparovuturbínupt607013013
first_indexed 2025-07-17T12:03:12Z
last_indexed 2025-07-17T12:03:12Z
_version_ 1837895561279176704
spelling oai:ojs.journals.uran.ua:article-3212472025-03-12T15:11:08Z Optimal Thermal Output of an Absorption Heat Pump with Steam Heating Integrated in a PT-60/70-130/13 Steam Turbine Оптимальна теплова потужність абсорбційного теплового насосу з паровим обігрівом, що інтегрований в парову турбіну ПТ-60/70-130/13 Оптимальна теплова потужність абсорбційного теплового насосу з паровим обігрівом, що інтегрований в парову турбіну ПТ-60/70-130/13 Шубенко, О. Л. Тарасова, В. О. Бабак, М. Ю. Бояршинов, О. Ю. The problem of determining the optimal thermal power of the absorption bromide-lithium heat pump (AHP) with steam heating, integrated into the thermal scheme of the PT-60/70-130/13 steam turbine when operating in the mode with a slight opening of the rotary regulating diaphragm, was formulated and solved. The turbine plant released steam to consumers and provided heat according to the schedule of 150 / 70 ºС. The characteristics of AHP were modeled using approximate dependencies based on the characteristics of thermotransformer manufacturers. AHP was heated by steam from the production selection of the turbine after the steam screw machine installed for energy saving. The general optimization problem with the objective function of total changing the monthly fuel consumption after the integration of AHP, based on the average monthly outdoor air temperature in the heating season in Ukraine, was divided into 6 auxiliary optimization problems. The control parameters of these problems were: thermal capacity of the AHP, steam pressure in the turbine condenser and at the inlet to the heat pump, steam pressure in the turbine headю These problems were solved by the coordinate descent method. Modes with steam consumption in the production selection of the turbine for the consumers were studied: 15, 30 and 45 t/h (with parameters: 1.296 MPa, 280 ºС) and mains water: 1600, 1650 and 1700 m3/h. Their feature is the provision of "useful" generation in volumes corresponding to the work of PT-60/70-130/13 without AHP with a closed rotary diaphragm. For all considered options of the turbine load, the optimal power of the integrated AHP is defined as 20 MW. During the heating period PT-60/70-130/13 with AHP 20 MW when operating in a mode close to the thermal load with the lower of the studied consumptions of production steam and mains water leads to savings of: fuel by ~3.5%, softened water by 8.5%, technical of water by 79.9%, as well as to a noticeable ecological effect due to the reduction of harmful emissions into the atmosphere. The preliminary payback period of AHP is close to 3 years. It is noted that the option of the integrated turbine with a partially open regulating diaphragm at the accepted prices for fuel and electricity loses in terms of economic indicators to the option with a closed diaphragm. Сформульована і вирішена задача з визначення оптимальної теплової потужності абсорбційного бромісто-літієвого теплового насоса (АБТН) з паровим обігрівом, інтегрованого в теплову схему парової турбіни ПТ-60/70-130/13 при роботі на режимі з незначним відкриттям поворотної регулюючої діафрагми. Турбоустановка відпускала пару користувачам і забезпечувала теплопостачання за графіком 150 / 70 ºС. Характеристики АБТН моделювалися з використанням апроксимаційних залежностей, заснованих на характеристиках виробників термотрансформаторів. АБТН обігрівався парою з виробничого відбору турбіни після парової гвинтової машини, встановленої для енергозбереження. Загальна оптимізаційна задача з функцією цілі сумарні зміни місячних витрат палива після інтеграції АБТН, виходячи з середньомісячної температури зовнішнього повітря в опалювальному сезоні в Україні, розбивалася на 6 допоміжних оптимізаційних задач. Параметрами управління цих задач виступали: теплова потужність АБТН, тиск пари у конденсаторі турбіни і на вході у тепловий насос, витрата пари в голову турбіни. Дана задача вирішувалася методом покоординатного спуску. Досліджувалися режими з витратами пари у виробничий відбір турбіни споживачам: 15, 30 і 45 т/год. (з параметрами: 1,296 МПа, 280 ºС) і сітьової води: 1600, 1650 і 1700 м3/год. Їх особливість – забезпечення «корисної» генерації в об’ємах, що відповідають роботі ПТ-60/70-130/13 без АБТН із закритою поворотною діафрагмою. Для всіх розглянутих варіантів навантаження турбіни оптимальна потужність інтегрованого АБТН визначена в 20 МВт. За опалювальний період ПТ-60/70-130/13 з АБТН 20 МВт при роботі на режимі, близькому до теплового навантаження при менших за досліджені витрати виробничої пари та сітьової води, дозволяє зекономити: палива ~3,5%, пом'якшеної води 8,5%, технічної води 79,9%, а також дає помітний екологічний ефект за рахунок зменшення шкідливих викидів до атмосфери. Попередній строк окупності АБТН близький до 3 років. Відзначається, що варіант роботи інтегрованої турбіни з частково відкритою регулюючою діафрагмою за наявних цін на паливо та електроенергію програє по економічних показниках варіанту із закритою діафрагмою. Сформульована і вирішена задача з визначення оптимальної теплової потужності абсорбційного бромісто-літієвого теплового насоса (АБТН) з паровим обігрівом, інтегрованого в теплову схему парової турбіни ПТ-60/70-130/13 при роботі на режимі з незначним відкриттям поворотної регулюючої діафрагми. Турбоустановка відпускала пару користувачам і забезпечувала теплопостачання за графіком 150 / 70 ºС. Характеристики АБТН моделювалися з використанням апроксимаційних залежностей, заснованих на характеристиках виробників термотрансформаторів. АБТН обігрівався парою з виробничого відбору турбіни після парової гвинтової машини, встановленої для енергозбереження. Загальна оптимізаційна задача з функцією цілі сумарні зміни місячних витрат палива після інтеграції АБТН, виходячи з середньомісячної температури зовнішнього повітря в опалювальному сезоні в Україні, розбивалася на 6 допоміжних оптимізаційних задач. Параметрами управління цих задач виступали: теплова потужність АБТН, тиск пари у конденсаторі турбіни і на вході у тепловий насос, витрата пари в голову турбіни. Дана задача вирішувалася методом покоординатного спуску. Досліджувалися режими з витратами пари у виробничий відбір турбіни споживачам: 15, 30 і 45 т/год. (з параметрами: 1,296 МПа, 280 ºС) і сітьової води: 1600, 1650 і 1700 м3/год. Їх особливість – забезпечення «корисної» генерації в об’ємах, що відповідають роботі ПТ-60/70-130/13 без АБТН із закритою поворотною діафрагмою. Для всіх розглянутих варіантів навантаження турбіни оптимальна потужність інтегрованого АБТН визначена в 20 МВт. За опалювальний період ПТ-60/70-130/13 з АБТН 20 МВт при роботі на режимі, близькому до теплового навантаження при менших за досліджені витрати виробничої пари та сітьової води, дозволяє зекономити: палива ~3,5%, пом'якшеної води 8,5%, технічної води 79,9%, а також дає помітний екологічний ефект за рахунок зменшення шкідливих викидів до атмосфери. Попередній строк окупності АБТН близький до 3 років. Відзначається, що варіант роботи інтегрованої турбіни з частково відкритою регулюючою діафрагмою за наявних цін на паливо та електроенергію програє по економічних показниках варіанту із закритою діафрагмою. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2025-03-12 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/321247 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 27 No. 4 (2024); 59-72 Проблемы машиностроения; Том 27 № 4 (2024); 59-72 Проблеми машинобудування; Том 27 № 4 (2024); 59-72 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/321247/311767 https://journals.uran.ua/jme/article/view/321247/311768 Copyright (c) 2025 О. Л. Шубенко, В. О. Тарасова, М. Ю. Бабак, О. Ю. Бояршинов http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0

Ähnliche Einträge