Главная » Публикация Эксергетический анализ новых термодинамических циклов с улавливанием диоксида углерода
Публикация статьи "Эксергетический анализ новых термодинамических циклов с улавливанием диоксида углерода"
В журнале "Теплоэнергетика" (№7, 2023) опубликована статья "Эксергетический анализ новых термодинамических циклов с улавливанием диоксида углерода", одним из авторов которой является академик Сергей Филиппов (соавторы Косой А.С., Косой А.А., Попель О.С., Зейгарник Ю.А., Синкевич М.В.). В статье представлены результаты эксергетического анализа двух новых термодинамических циклов: цикла Аллама и цикла бескомпрессорной парогазовой установки (ОИВТ). Их принципиальной особенностью является возможность вывода диоксида углерода, образующегося при сжигании органического топлива, непосредственно из цикла энергетической установки. Это делает такие установки чрезвычайно привлекательными для проведения декарбонизации энергетики. Установки на основе цикла ОИВТ являются более универсальными, поскольку позволяют производить не только электрическую, но и тепловую энергию для централизованного теплоснабжения, а также обеспечивать вывод углекислого газа из цикла не в газообразном, а в жидком виде, более удобном для транспортировки к потребителю и/или захоронения. Показано, что электрический КПД установки на основе цикла Аллама составляет 58,1 %, а на основе цикла ОИВТ при работе в режиме когенерации 45,5 % при общей эффективности использования топлива 92.5%. При отсутствии отпуска тепла электрический КПД цикла ОИВТ приближается к КПД цикла Аллама. Расчеты сопровождены детальным представлением рассматриваемых циклов на T, s-диаграмме. Выделены процессы, в которых происходят основные потери эксергии. Сделан вывод, что рассмотренные установки могут составить реальную конкуренцию традиционным энергоустановкам с улавливанием диоксида углерода сорбционными и мембранными методами. Для верификации методики и расчетной модели предварительно был выполнен эксергетический анализ традиционной газотурбинной установки простого цикла ГТУ-110, парогазовой установки на его основе электрической мощностью 325 МВт и микротурбины с регенерацией Capstone C30. Выделены основные научно-технические задачи, требующие решения для успешного освоения рассмотренных инновационных циклов. Они включают в себя создание теплового регенератора со степенью рекуперации более 95 %, работающего при температуре около 1000 K, кислородно-топливной камеры сгорания на давление более 30 МПа, парогазовой турбины с рабочим телом, имеющим температуру на входе более 1400 K и давление выше 30 МПа. Эти задачи не представляются более сложными, чем те, что ставились и успешно решались при создании современных высокотемпературных газотурбинных установок большой мощности.
