Високоефективна когенераційна енергоустановка з глибокою рекуперацією на основі повітряного циклу Брайтона

Анотація

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.