Технико-экономическая оценка параметров тепловых схем ТЭС с водородным генератором

ЦЕЛЬ. Исследование направлено на изучение влияния топливных газов различного компонентного состава на экологические показатели работы газотурбинной установки GE 6FA. Рассмотреть возможность применения в качестве основного топлива водорода для минимизации выбросов и улучшения характеристик работы газотурбинной установки GE 6FA. МЕТОДЫ. Для выполнения поставленной цели был использован программный комплекс «АСГРЭТ» (Автоматизированная система газодинамических расчетов энергетических турбомашин). РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье рассмотрены перспективные направления поутилизацииСО₂с применением высокоэффективных технологий с дальнейшим использованием или захоронением. Представлены математическая модель газотурбинной установки GE 6FA, диаграммы изменения основных характеристик и состав выбросов при работе на разных видах топлива, включая водород. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Проведенные исследования показывают, что изменение компонентного состава газа оказывает влияние на энергетические характеристики двигателя. Приведена методика определения количественного состава COx, NOx, SOx в отработавших газах газотурбинной установки. Переход на резервное топливо керосин приводит к увеличению количества выбросов, что необходимо учитывать при проектировании систем улавливания вредных выбросов при двухтопливной системе подачи топливного газа. Применение водорода в качестве топлива для газовых турбин позволяет сократить не только расходы на топливоподготовку, но и минимизировать выбросы и улучшить характеристики работы газотурбинной установки.

1. Марьин Г.Е., Осипов Б.М. Критерии выбора составов топлив при их сжигании в газотурбинных установках с незначительными переделками топливной системы // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 2(151). С. 356-365.

2. Васильева Г.М. Киотский протокол в глобальном историческом контексте // Вестник Томского государственного университета. 2019. № 439. С. 120-127.

3. Шаповалов А.Б. К вопросу о роли диоксид углерода и его влиянии на биосферу // Образовательные ресурсы и технологии. 2017. № 3(20). С. 78-85.

4. Юдин Р.А., Шестаков Н.И., Аншелес В.Р., и др. Основные закономерности неполного сгорания природного газа // Вестник Череповецкого государственного университета. 2013. № 3-1(49). С. 26-29.

5. Евсеева А.О. Влияние тепловых электростанций на природу и человека // Colloquium-journal. 2019. № 12-2(36). С. 56-58.

6. Chen Y., Sima V., Lin W., et al. HCCI / Rich SACI gasoline combustion cycling and three-way catalyst for fuel efficiency and NOx reduction // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2015. V. 137(12).

7. Sarkisov A.A., Rudakov O.A., SalivonN.D., et al. The generalized emissions characteristic of a gas-turbine engine as a function ofthe design and operating parameters of the combustion chamber // Thermal Engineering. 2000. V.47(4).pp. 352-355.

8. Huang R.F., Kimilu R.K. Effects of jet pulsation intensity on a wake-stabilized non-premixed jet flame in crossflow // Experimental Thermal and Fluid Science. 2016. V. 78.pp. 153-166.

9. Marin G., Mendeleev D., Osipov B., et al. Supply of additional working fluid to the flow part of the NK-8 gas turbine engine // High Speed Turbomachines and Electrical Drives Conference 2020 (HSTED-2020).E3S Web of Conferences. 2020. V. 178.

10. Иванова М.С., Вишнецкая М.В., Томский К.О. Каталитическая очистка газовых выбросов от СО2 // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2019. № 1(69).С. 24-31.

11. Косой А.С., Зейгарник Ю.А., Попель О.С., и др. Концептуальная схема парогазовой установки с полным улавливанием диоксида углерода из продуктов сгорания // Теплоэнергетика. 2018. № 9. С. 23-32.

12. Lee U., Han C. Simulation and optimization of multi-component organic Rankine cycle integrated with post-combustion capture process // Computers and Chemical Engineering. 2015. V. 83.pp. 21-34.

13. Aresta M., Dibenedetto A., Angelini A. Catalysis for the valorization of exhaust carbon: From CO2 to chemicals, materials, and fuels technological use of CO2 // Chemical Reviews.2014. V. 114(3). pp. 1709-1742. https://doi.org/10.1021/cr4002758.

14. Shaw R., Naskar S., Das T., et al. Review on the advanced techniques used for the capturing and storage of CO2 from fossil fuel power plants // Lecture notes in civil engineering. 2021. V. 93. pp. 193-197.

15. Schorn F., Lohse D., Samsun R.C., et al. The biogas-oxyfuel process as a carbon source for power-to-fuel synthesis: Enhancing availability while reducing separation effort // Journal of CO2 Utilization. 2021. V. 45.

16. Carapellucci R., Giordano L., Vaccarelli M. Application of an amine-based CO2 capture system in retrofitting combined gas-steam power plants // Energy. 2017. V. 118.pp. 808-826.

17. Alemasov VE, Dregalin AF, Tishin AP, et al. Thermodynamic and thermophysical properties of combustion products. VINITI Handbook. ed. acad. Glushko VP. M. Ed. VINITI. 1971;1:266

18. Титов A.В., Осипов Б.М., Хамматов А.Р., и др. Применение программного комплекса град для исследований стационарных энергетических установок // Тяжелое машиностроение. 2009. № 6. С. 9-11.

19. Осипов Б.М., Титов А.В., Хамматов А.Р. Инструментальная среда исследования газотурбинных установок // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2009. № 1. С. 22-25.

20. Менделеев Д.И., Марьин Г.Е., Ахметшин А.Р. Показатели режимных характеристик парогазового энергоблока пгу-110 мвт на частичных нагрузках // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2019. Т. 11. № 3(43). С. 47-56.

21. Марьин Г.Е., Осипов Б.М., Зунино П., и др. Влияние состава топлива на энергетические параметры газотурбинной установки // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2020. 22(5) C. 41-51. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-5-41-51

22. IRENA. Global energy transformation: A road map to 2050 (2019 edition).2019. 52 с. Доступно по URL:https://www.irena.org/publications/2019/Apr/Globalenergy-transformation-A-roadmap-to-2050-2019Edition.