Повышение энергоэффективности тригенерационного цикла

Актуальность исследования обусловлена низкой эффективностью использования теплоты сгорания топлива в современных промышленных, энергетических и отопительных установках.

Данная статья направленна на повышение энергоэффективности при проектировании тринегерационных установок, а также усовершенствования существующих систем тригенерации.

Существующая установка имеет высокоэффективный подход в энергетике, который направлен на одновременное производство электричества, тепла и холода от локального централизованного места. Популярным технологическим решением для создания систем тригенерации является комбинация газопоршневых электростанций и абсорбционных чиллеров, при которой энергия отработанных газов используется для выработки холода.

В связи с этим, данная статья направлена на раскрытие возможностей использования теплоты уходящих газов когенерационной установки, в том числе скрытой теплоты образования водяных паров, содержащихся в дымовых газах.

В данном исследовании ключевой составляющей является способ утилизации горячих выхлопных газов газотурбинной системы, который в свою очередь заключается в передаче теплоты от горячих газов по средству парокомпрессионного теплового насоса, который обеспечивает рекуперативный теплообмен.

Температура горячих газов, которые выходят из газовой турбины, может быть около 450^oC, и эти газы обычно содержат достаточное количество тепла, что делает экономически оправданным рекуперацию теплоты. Как правило, выходные газы подаются в теплообменник с косвенным контактом, содержащий воду, которая испаряется. Образующийся водяной пар подается на паровую турбину, соединенную с генератором, который производит электричество, а расширенный пар выходит из турбины. Расширенный пар конденсируется в конденсаторе, в который обычно подается охлаждающая вода из водоема, связанного, например, с градирней.

Во время холодной погоды температура воздуха может упасть ниже температуры замерзания воды, приводя к замерзанию охлаждающей воды и парового конденсата, таким образом препятствуя функционированию конденсатора и градирни. Когда это происходит, то работа цикла рекуперации тепла должна прекратиться.

Основным подходом к решению данной проблемы, является утилизация теплоты уходящих газов когенерационной установки с использованием парокомпрессорного теплового насоса, что в свою очередь повышает энергоэффективность тригенерации когенерационной установки за счет снижения эксергетических потерь. Для анализа эффективности цикла применен метод эксергетического анализа.

Материалы статьи представляют практическую ценность для проектировщиков систем комплексного теплоснабжения.

1. . Патент № 2 671 074, опубл. 29.10.2018.

2. . Эффективность развития малых ТЭЦ на базе газотурбинных и дизельных энергоустановок при газификации районов / Карасевич А.М., Сеннова Е.В., Федяев А.В. // Теплоэнергетика, 2000. № 12.

3. . Авт. свид. СССР № 243802 с приоритетом от 25.03.1964 г. Кремнев О.А., Чавдаров А.С., Балицкий С.А., Журавленко В. Я., Гершкович В.Ф., Згурский О.А., Пекер Я.Д., Медведев М.И.

4. . Астапова, Ю. А. Когенеративные установки / Ю. А. Астапова, К. С. Шульга, А. А. Бубенчиков. — Текст: непосредственный // Потенциал современной науки. — 2014. — № 8. — С. 9–13.

5. . Дзино, А. А. Абсорбционные холодильные машины: Учеб.-метод. пособие / 2 А. А. Дзино, О. С. Малинина. — СПб: Университет ИТМО, 2015. — 68 c.

6. . Зайнуллин, Р. Р. Опыт эксплуатации абсорбционных холодильных машин / Р. Р. Зайнуллин, А. А. Галяутдинов. — Текст: непосредственный // Инновационная наука. — 2016. — № 6. — С. 91–93.

7. . Тригенерация. — Текст: электронный // INNIO: [сайт]. — URL: https://www.innio.com/ru/rucis/resheniya/proizvodstvolektroenergii/trigeneratsiya (дата обращения: 14.05.2021).

8. . Ефремова, С. А. Внедрение тригенерационных установок как способ повышения эффективности энергосистем / С. А. Ефремова, А. Н. Зацепина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 20 (362). — С. 80-83. — URL: https://moluch.ru/archive/362/81114/ (дата обращения: 09.04.2022).