Високоефективна когенераційна енергоустановка з глибокою рекуперацією на основі повітряного циклу Брайтона
Ключові слова:
прямий цикл Брайтона, регенерація, повітряна турбіна, когенераційна енергоустановкаАнотація
На сьогодні актуальною науковою проблемою є розробка високоефективних, екологічно чистих маневрених когенераційних енергетичних установок малої потужності з невеликими масогабаритними характеристиками, що використовують як паливо поновлювані ресурси. Потенційними споживачами енергії, що виробляється, є підприємства у віддалених від теплоелектроцентралей (ТЕЦ) і теплових електростанцій (ТЕС) населених пунктах, куди підвести тепло і електромережі від великих енергооб'єктів важко, а транспортні витрати з доставки палива дуже великі. Запропоновано концепцію створення високоефективної когенераційної енергоустановки на базі газотурбінних технологій. Проведено термодинамічний аналіз повітряного, простого і такого, що використовує регенерацію, циклів Брайтона, за результатами якого в широкому діапазоні варіювання режимних параметрів визначені умови реалізації циклу, які забезпечують високу енергетичну ефективність. Особливість запропонованого схемного розв’язку полягає у використанні повітря як робочого тіла в турбіні для отримання корисної потужності. За таких умов теплота повітря, що виходить з турбіни, використовується в процесі горіння в котлі. Установка, що пропонується, може використовуватися з будь-яким джерелом тепла. Її основні переваги порівняно з традиційними газотурбінними установками такі: енергетичні переваги – установка камери згоряння твердопаливного котла за повітряною турбіною дозволяє використовувати тепло повітря, що виходить з повітряної турбіни, і тим самим зменшити витрату палива в камері згоряння та відповідно збільшити коефіцієнт корисної дії; технологічні переваги – турбіна працює на чистому повітрі і захищена від утворення осадів на поверхні лопаток або їх ерозії при використанні «брудного» робочого тіла, не потребує застосування зовнішніх систем охолодження турбіни, що значно спрощує її конструкцію; екологічні переваги – можливість роботи установки на газі, що отримується в результаті термічної обробки твердих побутових відходів. Крім того, камера згоряння котла працює практично за атмосферного тиску з меншим викидом шкідливих речовин в атмосферу.Посилання
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).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Andrii V. Rusanov, Andrii O. Kostikov, Oleksandr L. Shubenko, Dionis Kh. Kharlampidi, Viktoriia O. Tarasova, Oleksandr V. Senetskyi
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by-nd/4.0/88x31.png)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи і передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензійного договору (угоди).
- Автори мають право самостійно укладати додаткові договори (угоди) з неексклюзивного поширення роботи в тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати в складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установи або на персональних веб-сайтах) рукопису роботи як до подачі цього рукопису в редакцію, так і під час її редакційної обробки, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії і позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).