Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Сравнительный анализ удельных показателей когенерационной газотурбинной установки, работающей на продуктах окисления алюминия и бора

https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.28-33.073-085

Полный текст:

Аннотация

Представлена когенерационная энергетическая установка на базе газотурбинного двигателя с внешним подводом теплоты к рабочему телу-воздуху. В качестве топлива использовались мелкодисперсные порошки алюминия или бора, в качестве окислителя – воздух. На основании уравнений химической термодинамики рассчитаны теплота окисления алюминия алюминиевой пудры 31 005 кДж на 1кг алюминия и 26 283 кДж на 1кг бора. Определено, что коэффициент использования топлива энергетической установкой, работающей на алюминии, составляет 0,578, а на боре – 0,501; удельный расход условного топлива при производстве электрической энергии – 163,6 гр у.т./( кВт·ч), на боре – 185 гр у.т./(кВт·ч), а тепловой энергии – 67,6 кг у.т./ГДж и 76,49 кг у.т./ГДж соответственно. Удельная выработка электрической энергии на внешнем тепловом потреблении при работе на алюминии и боре равняется 136,5 кВт·ч/ГДж и 136,5 кВт·ч/ГДж соответственно. Приведены удельные затраты топлива на энергетической установке без использования теплоты выхлопа после газовой турбины для подогрева сетевой воды. Полученные данные сравнивались с аналогичными для действующих энергетических установок, работающих на органическом топливе. Сведены материальные и тепловые балансы. Установлено, что в ГТУ предпочтительнее использовать в качестве топлива алюминий, так как бор показал худшие удельные параметры.

Об авторах

С. Е. Щеклеин
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Сергей Евгеньевич Щеклеин д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Атомные станции и возобновляемые источники энергии»; действительный член Международной энергетической академии; член редколлегии журнала «Известия вузов. Ядерная энергетика»; Международного научного журнала «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE); сборника трудов УГТУ-УПИ «Теплофизика ядерных энергетических установок»; Трудов Одесского национального политехнического университета; Научно-технического журнала «Энергоэффективность и анализ».

д. 19, ул. Мира, Екатеринбург, 620002



А. М. Дубинин
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Алексей Михайлович Дубинин д-р техн. наук, профессор кафедры «Теплоэнергетика и теплотехника»

д. 19, ул. Мира, Екатеринбург, 620002



Список литературы

1. Щеклеин, С.Е. Моделирование нестационарных случайных процессов в задачах обоснования возобновляемых источников энергии / С.Е. Щеклеин, В.В. Власов // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2012. – № 3 (107). – С. 67–71.

2. Обухова, Н.В. О возможности совместной работы СЭС с энергосистемой по параметрам качества энергии / Н.В. Обухова, А.О. Егоров, С.Е. Щеклеин // Труды второй научно-технической конференции молодых ученых Уральского энергетического института. Екатеринбург, 2017. – С. 236–238.

3. Елистратов, В.В. Аккумулирование электроэнергии от ВИЭ для централизованного энергоснабжения / В.В. Елистратов // В сборнике: Природоохранные и гидротехнические сооружения: проблемы строительства, эксплуатации, экологии и подготовки специалистов. Материалы Международной научно-технической конференции. Самарский государственный архитектурно-строительный университет. – 2014. – С. 289–294.

4. Franzoni, F. Combined hydrogen production and power generation from aluminum combustion with water:Analysis of the concept / F. Franzoni [et al.] // International Journal of Hydrogen Energy. – 2010. – Vol. 35. – Iss. 4. – P.1548–1559.

5. Shkolnikov, E.I. Aluminum as energy carrier: Feasibility analysis and current technologies overview / E.I. Shkolnikov, A.Z. Zhuk, M.S. Vlaskin // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2011. – Vol. 15. – Iss. 9. – P. 4611–4623.

6. Дудоладов, А.О. Экспериментальное исследование процессов низкотемпературного окисления алюминия с выделением водорода / А.О. Дудоладов [и др.] // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2015. – № 21 (185). – С. 112–120.

7. Амбарян, Г.Н. Генерация водорода путем окисления алюминия в низкоконцентрированном водном растворе калиевой щелочи при интенсивном перемешивании / Г.Н. Амбарян [и др.] // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2015. – № 23 (187). – С. 95–104.

8. Ларичев, М.Н. Реакция алюминиевых частиц с жидкой водой и водяным паром – перспективный источник водорода для нужд водородной энергетики / М.Н. Ларичев [и др.] // Известия Российской академии наук. Энергетика. – 2007. – № 5. – С.125–139.

9. Ларичев, М.Н. Окисление алюминиевого порошка АСД-4 водой. Возможности химической и физической активации процесса. Получение наноразмерных продуктов окисления / М.Н. Ларичев [и др.] // Известия Российской академии наук. Энергетика. –2010. – № 2. – С. 85–104.

10. Bergthorson, J.M. Directcombustionof recyclable metal fuels for zero-carbon heat and power / J.M. Bergthorson [et al.] // Applied Energy. – 2015. – Vol. 160. – P. 368–382.

11. Bergthorson, J.M. Recyclable metal fuels for clean and compact zero-carbon power / J.M. Bergthorson // Progress in Energy and Combustion Science. – 2018. – Vol. 68. – P. 169–196.

12. Kleiner, K. Powdered Metal: The Fuel of the Future / K. Kleiner // New Scientist. – 2005. – Vol. 185. – Iss. 2522. – P. 34–37.

13. Korotkikh, A. Ignition study of high-energy materials containing Al, B, AlB2 and TiB2 powders / A. Korotkikh [et al.] // В сборнике: MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 33.– «33rd Siberian Thermophysical Seminar, STS 2017». – P. 03016.

14. Коротких, А.Г. Исследование кинетики окисления и горения порошков алюминия / А.Г. Коротких, И.А. Ионова, М.К. Карпович // Сборник трудов XVIII Международной научно-практической конференции «Современные техника и технологии». – Томск, 2012. – С. 359–360.

15. Коротких, А.Г. Зажигание и горение высокоэнергетических материалов, содержащих алюминий, бор и диборид алюминия / А.Г. Коротких [и др.] // Химическая физика и мезоскопия. – 2018. – Т. 20. – № 1. – С. 5–14.

16. Малинин В.И., Серебренников С.Ю., Бербек А.М. Анализ особенностей горения порошков металлов в смесях с воздухом, водой, диоксидом углерода / В.И. Малинин, С.Ю. Серебренников, А.М. Бербек // Пожаровзрывобезопасность. – 2010. – Т. 19. – № 4. – С. 12–17.

17. Карапетьянц, М.Х. Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ / М.Х. Карапетьянц, М.Л. Карапетьянц. – М.: «Химия». 1968. – 470 с.

18. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика / М.Х. Карапетьянц. – М.: Химия. 1975. – 504с.

19. Промышленные тепловые электростанции: Учебник для вузов / Баженов М.И., Богородский А.С., Сазанов Б.В., Юренѐв В.Н.; под ред. Соколова А.С. 2-е изд., перераб. – М.: Энергия,1979. – 296 с.

20. Яковлев, Б.В. Повышение эффективности систем теплофикации и теплоснабжения / Б.В. Яковлев // М.: Новости теплоснабжения. – 2008. – 448с.

21. Cernuschi, F. Thermo-physical properties of as deposited and aged thermal barrier coatings (TBC) for gas turbines:State-of-the art and advanced TBCs / F. Cernuschi [et al.] // Journal of the European Ceramic Society. – 2018. – Vol. 38. – Iss.11. – P. 3945–3961.

22. Gorunov, A.I. Complex refurbishment of titanium turbine blades by applying heat-resistant coatings by direct metal deposition / A.I. Gorunov // Engineering Failure Analysis. – 2018. – Vol. 86. – P. 115–130.

23. Кустов А.Д., Парфенов О.Г. Высокоскоростная металлургия алюминия / А.Д. Кустов, О.Г. Парфенов //Доклады академии наук. Химия. – 2015. – Т. 462. – № 5. – C. 555–557.


Для цитирования:


Щеклеин С.Е., Дубинин А.М. Сравнительный анализ удельных показателей когенерационной газотурбинной установки, работающей на продуктах окисления алюминия и бора. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2019;(28-33):73-85. https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.28-33.073-085

For citation:


Shcheklein S.E., Dubinin A.M. Comparative Analysis of Specific Indicators of Cogeneration Gas Turbine Unit Working on Aluminum and Boron Oxidation Products. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2019;(28-33):73-85. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.28-33.073-085

Просмотров: 56


ISSN 1608-8298 (Print)