Высокоэффективная когенерационная энергоустановка с глубокой рекуперацией на основе воздушного цикла Брайтона
Ключевые слова:
прямой цикл Брайтона, регенерация, воздушная турбина, когенерационная энергоустановкаАннотация
На сегодняшний день актуальной научной проблемой является разработка высокоэффективных, экологически чистых маневренных когенерационных энергетических установок малой мощности с небольшими массогабаритными характеристиками, использующих в качестве топлива возобновляемые ресурсы. Потенциальными потребителями вырабатываемой энергии являются предприятия в удаленных от теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) и тепловых электростанций (ТЭС) населенных пунктах, куда подвести тепло и электросети от крупных энергообъектов затруднительно, а транспортные расходы по доставке топлива очень велики. Предложена концепция создания высокоэффективной когенерационной энергоустановки на базе газотурбинных технологий. Проведен термодинамический анализ воздушного, простого и использующего регенерацию циклов Брайтона, по результатам которого в широком диапазоне варьирования режимных параметров определены условия реализации цикла, обеспечивающие высокую энергетическую эффективность. Особенность предлагаемого схемного решения заключается в использовании воздуха в качестве рабочего тела в турбине для получения полезной мощности. При этом теплота выходящего из турбины воздуха используется в процессе горения в котле. Предлагаемая установка может использоваться с любым источником тепла. Ее основные преимущества по сравнению с традиционными газотурбинными установками следующие: энергетические преимущества – установка камеры сгорания твердотопливного котла за воздушной турбиной позволяет использовать тепло выходящего из воздушной турбины воздуха и тем самым уменьшить расход топлива в камере сгорания и соответственно увеличить коэффициент полезного действия; технологические преимущества – турбина работает на чистом воздухе и защищена от образования осадков на поверхности лопаток или их эрозии при использовании «грязного» рабочего тела, не требует применения внешних систем охлаждения турбины, что значительно упрощает её конструкцию; экологические преимущества – возможность работы установки на газе, получаемом в результате термической обработки твердых бытовых отходов. Кроме того, камера сгорания котла работает практически при атмосферном давлении с меньшим выбросом вредных веществ в атмосферу.Библиографические ссылки
Akshel, V. A. (2009). Mini-TETS na baze mikroturbinnykh ustanovok [Mini-CHP based on microturbine plants]. Novosti teplosnabzheniya – Heat News, no. 2 (1002), pp. 28–33 (in Russian).
Akshel, V. A. (2006). Energotsentry na baze mikroturbinnykh ustanovok [Energy centers based on microturbine plants]. Energosberezheniye – Energy saving, no. 5, pp. 73–77 (in Russian).
Rassokhin, V. A., Zabelin, N. A., & Matveev, Yu. V. (2011). Osnovnyye napravleniya razvitiya mikroturbinnykh tekhnologiy v Rossii i za rubezhom [Main directions of development of microturbine technologies in Russia and abroad]. Nauchno-tekhnicheskiye vedomosti SPbGPU. Nauka i obrazovaniye – St. Petersburg Polytechnic University Journal of Engineering Science and Technology, no. 4, pp. 41–51 (in Russian).
Mazurenko, A. S., Denisova, A. Ye., Klimchuk, A. A., Khiyeu, Ngo Min', & Kotov, P. A. (2014). Eksergeticheskiye kharakteristiki biogazovykh ustanovok [Exergetic characteristics of biogas plants]. Vostochno-Yevropeyskiy zhurnal peredovykh tekhnologiy – Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, no. 1/8 (67), pp. 7–12 (in Russian). https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.20021
Bratuta, E. G. & Semeney, A. R. (2011). Otsenka effektivnosti ispol'zovaniya piroliznogo teplogeneratora v skhemakh teplo i elektrosnabzheniya [Evaluation of the effectiveness of using the pyrolysis heat generator in heat and power supply schemes]. Energosberezheniye. Energetika. Energoaudit – Energy saving. Power engineering. Energy audit, no. 5 (87), pp. 23–28 (in Russian).
Selnitsyn, A. S. (2018). Kogeneratsionnyye gazoturbinnyye ustanovki na produktakh gazifikatsii tverdykh bytovykh otkhodov [Cogeneration gas turbine plants based on gasification products of municipal solid waste]. Politekhnicheskiy molodezhnyy zhurnal – Polytechnic Youth Journal, no. 1, pp. 1–12 (in Russian). https://doi.org/10.18698/2541-8009-2018-1-240
Chukhin, I. M. (2008). Tekhnicheskaya termodinamika [Technical Thermodynamics]. Part 2. Ivanovo: Ivanovo Energy University, 228 p. (in Russian).
Tsanev, S. V., Burov, V. D., & Pustovalov, P. A. (2010). K voprosu o karnotizatsii tsikla Braytona energeticheskikh gazoturbinnykh ustanovok [To the question of the carnotization of the Brighton cycle of gas turbine power plants]. Energosberezheniye i vodopodgotovka – Energy Saving and Water Treatment, no. 6, pp. 2–6 (in Russian).
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2019 Andrii V. Rusanov, Andrii O. Kostikov, Oleksandr L. Shubenko, Dionis Kh. Kharlampidi, Viktoriia O. Tarasova, Oleksandr V. Senetskyi
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
Авторы, публикующиеся в этом журнале, соглашаются со следующими условиями:
- Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензионного договора (соглашения).
- Авторы имеют право заключать самостоятельно дополнительные договора (соглашения) о неэксклюзивном распространении работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале.
- Политика журнала позволяет размещение авторами в сети Интернет (например, в хранилищах учреждения или на персональных веб-сайтах) рукописи работы, как до подачи этой рукописи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, поскольку это способствует возникновению продуктивной научной дискуссии и позитивно отражается на оперативности и динамике цитирования опубликованной работы (см. The Effect of Open Access).
