Refrigeration Engineering and Technology

ISSN-print: 0453-8307
ISSN-online: 2409-6792
ISO: 26324:2012
Архiви

Підвищення ефективності потужних паротурбінних установок у результаті використання природного газу та кисню

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Г.К. Лавренченко
http://orcid.org/0000-0002-8239-7587

Анотація

Паротурбінні установки – основа сучасної теплоенергетики. Один із способів підвищення їх ефективності полягає у збільшенні температури робочого тіла перед турбінами за рахунок змішування водяної пари з продуктами згоряння природного газу в чистому кисні. Аналіз цього способу показав, що ефективність такої установки можна суттєво підвищити в результаті використання термохімічної регенерації (ТХР) теплоти природного газу. На підтвердження правильності прийнятих рішень наводилися розрахунки кількох типів паротурбінних установок (ПТУ) К-1200-240. Метою було розгляд та дослідження трьох задач: 1. Зменшити енерговитрати на забезпечення роботи допоміжного обладнання. 2. Зменшити витрати природного газу, кисню, а також кількість діоксиду вуглецю, що виділяється. 3. Досягти більш високої енергоекологічної ефективності застосовуваного способу. Для вирішення першої задачі було максимально знижено енерговитрати на стиснення природного газу та кисню. Для цього кисень компримувався в рідкому стані за допомогою насоса до тиску 24 МПа і потім газифікувався. Для вирішення другої задачі в камерах згоряння стали використовувати кисень та конвертований газ. У зв'язку з цим до складу ПТУ було включено блок каталітичної парової конверсії метану. Використовуваний потік газу ділився на дві частини: більша його частина (80 %) брала участь у конверсії метану, а менша (20 %) – забезпечувала теплотою процес конверсії. З метою підвищення ефективності сучасних потужних ПТУ за рахунок застосування способу збільшення ТХР теплоти проводилася двоступенева конверсія метану для одержання чистого водню, який потім спалюється в камерах згоряння і в конверторі. Для вирішення третьої задачі необхідно отримати у вигляді низькотемпературної рідини діоксид вуглецю, що видаляється з конденсаторів ПТУ, а також з димових газів, що утворилися після спалювання частини газу, який забезпечує теплотою процес конверсії. Останній варіант ПТУ К-1200-240 ТХР може забезпечувати термічний ККД – 65,5 %, а ефективний – 57,6 %, що підтверджує високу ефективність використання газу. Установка також виробить додатковий продукт – рідкий низькотемпературний діоксид вуглецю, що може повністю знизити емісію СО2 в навколишнє середовище

Ключові слова:
Паротурбінна установка, Природний газ, Кисень, Конвертований газ, Рідкий діоксид вуглецю, Парова конверсія метану, Емісія діоксиду вуглецю, Ефективний ККД, Термохімічна регенерація тепла

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Лавренченко, Г. (2022). Підвищення ефективності потужних паротурбінних установок у результаті використання природного газу та кисню. Refrigeration Engineering and Technology, 58(4), 216-227. https://doi.org/10.15673/ret.v58i4.2571
Розділ
ЕНЕРГЕТИКА ТА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ

Посилання

1. Vasserman, O.A., Shutenko, M.A. (2002) The use of oxygen and gas to increase the efficiency of steam turbine plants. Industrial gases, 2, 39-42.
2. Pyatnychko, V.A. (2002) Utilization of low-potential heat in power plants with organic heat carriers. Eco-technologies and resource conservation, 5, 10-14.
3. Verkhivker, G.P., Kaher, A.E., Kravchenko, V.P. et al. (2000) About the steam utilization circuit of steam and gas plants. Refrigeration engineering and technology, 65, 30-35.
4. Verkhivker, G.P., Kaher, A.E., Kravchenko, V.P. et al. (2000) The use of chemical regeneration of heat in gas turbine and steam-gas plants. Refrigeration engineering and technology, 69, 85-90.
5. Kaher, A.E. (1999) Mathematical model and algorithm for calculation of the thermal scheme of the GTU with complete capture of combustion products. Refrigeration engineering and technology, 63, 83-85.
6. Verkhivker, G.P., Kaher, A.E. (1997) Gas turbine installation with complete capture of carbon dioxide. Energy and electrification, 6, 48-50.
7. Olkhovskii, H.G. (1996) Development of promising energy gas turbines. Teploenergetika, 4, 66-75.
8. Nosach, V.G. (1987) Thermochemical regeneration of thermal energy. Energy and transport, 5, 139-145.
9. Nosach, V.G. (1981) Thermochemical regeneration of heat in the cycles of heating plants. Promyslova teplotechnika, 3, 6, 60-64.
10. Holstrem, VA, Kuznetsov, Yu.L. (1983) Engineer's energy handbook. K.: Tekhnika, 487.
11. Holstrem, VA, Kuznetsov, Yu.L. (1985) Handbook on saving fuel and energy resources. K.: Tekhnika, 384.
12. (1997) United Nations on Climate Change. Global Warming General Convention. Kyoto, 8.
13. Vasserman, O.A., Shutenko, M.A. (2003) Patent of Ukraine No. 57773. Method of increasing the temperature of steam in front of the turbine. Industrial Property, Bulletin, 7.
14. (1967) Handbook of nitrogen. Volume 1. Edited by E. Ya. Melnikov. M.: Khimiya, 492.
15. Handbook of nitrogen. Volume 2. Edited by E. Ya. Melnikov. M.: Khimiya, 444.
16. Vakk, E.G., Semenov, V.P. (1973) Catalytic conversion of hydrocarbons in tubular furnaces. M: Khimiya, 146.
17. Lavrenchenko, G.K., Kopytin, O.V. (2004) Efficiency of production of gaseous carbon dioxide and nitrogen from flue gases using absorption-desorption processes. Industrial gases, 3, 8-17.
18. Lavrenchenko, G.K., Kopytin, O.V. (2004) Increasing the efficiency of complexes for the production of liquid carbon dioxide and gaseous nitrogen from flue gases. Chemical and petroleum engineering, 5, 19.

Найчастіше прочитані статті того самого автора (ів)