Holodilʹnaâ Tehnika i Tehnologiâ (Dec 2022)
Підвищення ефективності потужних паротурбінних установок у результаті використання природного газу та кисню
Abstract
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
Keywords
