Термодинаміка циклів енергоустановок з уловлюванням вуглекислоти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти України

Одеський державний політехнічний університет

УДК 621. 438. 082: 5

Термодинаміка циклів енергоустановок з уловлюванням вуглекислоти

05. 14. 14. - Теплові та ядерні енергоустановки

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Алі Абдельхафід Абулгасем

Одеса 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Одеському державному політехнічному університеті Міністерства освіти України.

Захист відбудеться “29” березня 2000 р. о 14 .00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д41.052.04. У Одеському державному політехнічному університеті за адресою: 270044, Одеса, пр. Шевченка, 1.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Одеського державного політехнічного університету за адресою: 270044, Одеса, пр. Шевченка, 1.

Автореферат розісланий “28” лютого 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Тодорцев Ю. К.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Як відомо, у теперішній час до 75 % первинних використовуваних енергоресурсів становить органічне паливо. За даними Світового Енергетичного агенства (СЕА) таке саме положення дотримається і до 2010 р., хоча загальне витрачання енергоресурсів зросте порівняно із сьогоднішнім днем у 1,5 раза. Тільки у електроенергетиці країн - членів СЕА, на долю котрих у теперішній час припадає до 60 % загального світового виробництва електроенергії, по прогнозам частка вироблення електроенергії на ТЕС до 2010 року зросте у ~ 1,6 раза. Зріст використання органічного палива супроводжується викидом до атмосфери парникових газів, насамперед вуглекислоти, зміст якої весь час зростає в атмосфері Землі. Вже на початку 50-х років викиди СО2 , обумовлені розвитком світової енергетики, практично зрівнялись з природним надходженням вуглекислоти до атмосфери, а за період з 1860 р. до 1987 р. концентрація СО2 в атмосфері Землі зросла на ~ 30 %. За більшистю прогнозів подвоєння концентрації СО2 повинно статися до середини XXI віку, імовірно в інтервалі між 2030 і 2060 роками. Існує два основних процеси, які підвищують зріст концентрації СО2 в атмосфері:

біопроцеси;

антропогенна діяльність людини, пов'язана з розвитком промисловості і енергетики.

Основний зріст дає другий процес. Поглинання СО2 також здійснюється двома процесами:

біологічним;

поглинаючою здатністю океану.

Основний вклад в поглинання СО2 на планеті вносить Світовий океан, поглинаюча здатність якого у теперішній час практично вичерпана. Зріст вміста вуглекислоти приводить до зрісту температури нижніх шарів атмосфери (парниковий ефект). До середини слідуючого століття можно очікувати зріст температури атмосфери у середньому на 1,5 ч 4,5 єС, що приведе до зрісту температури за Полярним колом на 8 ч 9,5 єС та до таяння арктичних льдів. Таке потепління може привести до затоплення густонаселених територій, зміни клімата у населених районах Землі, розвитку пустель, зниженню врожаю та інших непередбачуваних наслідків. Небезпека потепління зараз досить явно усвідомлюється світовим енергетичним суспільством і на різноманітних всесвітніх конференціях з кліматології та енергетики приймаються постанови та заклики знизити чи заморозити викиди СО2 у навколишнє середовище. Одним із шляхів рішення цього питання є створення високоекологічних енергоустановок з повним уловлюванням вуглекислоти.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота пов'язана з науковою програмою Мiнiстерства енергетки Украiни “Вдосконалення технiчноi бази паливно-енергетичноого комплексу та пiдвищення ефективностi використання енергоресурсiв “ та Програмою державного розвитку нетрадицiйних та поновлюючих джерел енергii.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розроблення оптимальних схем енергоустановок з повним уловлюванням вуглекислоти та аналіз впливу на показники схем основних термодинамічних параметрів.

Для досягнення поставленої мети у роботі вирішуються слідуючі задачі:

аналіз впливу антропогенної діяльності на клімат;

розробка схем енергоустановок, дозволяючих уловити усю вуглекислоту, що створюється в результаті спалювання органічного палива;

розробка математичних методів розрахунка склада і термодинамічних властивостей газових сумішей, що утворилися у наслідку згорання органічних палив та додатків у продукти згорання вуглекислоти або водяного пара;

розробка математичних моделей теплових схем енергоустановок з уловлюванням вуглекислоти та їх елементів;

розробка алгоритмів розрахунка схем енергоустановок з уловлюванням вуглекислоти;

аналіз впливу основних параметрів на термодинамічну ефективність установок.

Проведені досліди базуються на теоретичних основах теплотехніки, методах термодинамічного аналізу енергетичних установок.

Для досягнення поставленої мети проведені розрахунки та теоретичні досліди на ПЕВМ, для чого були складені та налагоджені відповідні розрахункові програми.

Наукова новизна одержаних результатів.

У роботі обгрунтована технічна можливість створення енергоустановок з повним уловлюванням вуглекислоти. Створені математичні моделі різноманітних схем енергоустановок з повним уловлюванням вуглекислоти, що створюються в наслідок згорання органічного палива. Проведений розрахунково - теоретичний аналіз схем енергоустановок з повним уловлюванням вуглекислоти. Показаний максимальний рівень ККД таких установок, порівняний і навіть перевищуючий ККД традиційних парогазових установок.

Практичне значення одержаних результатів.

Запропоновані рекомендації щодо створення енергоустановки з високим ККД і повним уловлюванням вуглекислоти, що утворилася в результаті згорання органічного палива. Визначена ступінь впливу конфігурації схеми, внутрішнього відносного ККД турбіни та інших факторів, що впливають на ККД подібної енергоустановки.

Створений обчислювальний комплекс по розрахунку ККД схем енергоустановок, що розглядаються, та дозволяючий проводити їх оптимізацію. Встановлено, що економічність пропонуємих схем частіше вище схем традиційних парогазових установок (ПГУ).

Особистий внесок здобувача у розробку наукових результатів, що виносяться на захист:

розробка математичних моделей схем газотурбінних установок (ГТУ) і ПГУ з повним уловлюванням вуглекислоти;

розробка математичних моделей і обчислювального комплекса по визначенню властивостей продуктів згорання та їх сумішей з водяним паром і вуглекислотою;

проведення відповідних розрахунків, дозволяючих порівняти різноманітні схеми по ККД одну з одною та з іншими перспективними схемами енергоустановок;

розробка схем ПГУ з повним уловлюванням вуглекислоти, що утворюється в наслідок спалювання органічного палива, розробка рекомендацій щодо вибору параметрів оптимальної по ККД схеми.

Апробація результатів дисертації. Основні матеріали дисертації докладались на VII конференції країн СНД по проблемам екології та експлуатації об'єктів енергетики, м. Севастопіль, 1997 р.; на наукових семінарах кафедри АЕС ОДПУ у 1996 та 1997 роках.

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи опубліковані у шести наукових статтях.

Структура дисертації. Робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списка використаних джерел (87 найменувань) і додатків. Дисертація виконена на 137 сторінках та включає 31 рис.

2. Основний зміст

У вступі обгрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета і задачі дослідження, відображені наукова новизна і практична цінність роботи, викладені основні положення, що виносяться на захист, приведені свідчення про публікації основних результатів дослідження і описан короткий зміст роботи.

У першому розділі розглядається екологічний стан навколишнього середовища на сучасному етапі життя світового суспільства і вплив на цей стан енергетики. Проведений огляд літератури дозволяє стверджувати, що до середини XXI віку середнє споживання енергії виросте у 1,5 - 3 рази, а до 2100 р. - у 2 - 5 разів (в залежності від прийнятих сценарієв розвитку енергетики та суспільства). Основним джерелом для виробництва усіх видів енергії є органічне паливо, і хоча його частка безперервно зменшується (у теперішній час складає 75 %), але у абсолютному відношенні частка використовуваного органічного палива безперервно зростає. Найбільш різко зростає вживання рідкого та газообразного палива. Як відомо, органічне паливо (особисто тверде та рідке) містить значну кількість вуглецю - до 80 % по масі умовного палива, а його спалювання приводить до створення вуглекислого газу, який викидається у навколишнє середовище.

Таким чином, на кожний кг умовного палива - рідкого чи твердого - у навколишнє середовище викидається від 2,6 до 3 кг СО2. Значно меньше викидається у навколишнє середовище вуглекислого газу при спалюванні природного газу (1,6 - 1,8 кг СО2 на 1 кг умовного палива). Особливістю вуглекислого газу є те, що він пропускає інфра-червоне випромінювання від Сонця до Землі та стримує довгохвильове ультрафіолетове випромінювання від Землі до космосу. Зріст концентрації вуглекислого газу у земній атмосфері неуникливо повинно привести до потепління на землі. Це явище, відоме під назвою парникового ефекту, з кінця 80-х - початку 90-х років приковує до себе усе більш уваги кліматологів та у теперішній час систематично обговорюється на різноманітних конференціях по кліматології. Зріст температури земної атмосфери приведе до таяння льоду біля полюсів та зрісту рівня Світового океану, тобто до непередбачуваних наслідків для людства. У наслідку того на Світових енергетичних і кліматологічних конференціях пропонується знизити викиди СО2 до 2005 р. на 20 % і до 2050 р. на 50 %. Таке зниження викидів можливо при швидкому скороченні використання органічного палива (часткова зміна його єдиним неорганічним пальним або поновлюючим джерелом енергії), значному зрісті економічності установок, працюючих на органічному паливі, або створені установок, що дозволять поряд зі зрістом економічності повністю або частково уловлювати вуглекислий газ, що створюється в наслідок спалювання вуглецю. В останньому випадку цей газ можна використовувати у народному господарстві для витеснення залишків рідкого або газообразного палива в частково відпрацьованих місценародженнях. Для витіснення метану з вугільного місценародження, створення спеціальних теплиць для одержання земної маси та її надальшої переробки у спирти і паливо, створення умов для переробки СО2 у органічне паливо, треба, насамперед, розширити використання в енергоустановках природного газу. Необхідно використовувати та розроблювати усі шляхи скорочення викидів вуглекислого газу у навколишнє середовище.

Другий розділ роботи присвячений методиці розрахунку теплової схеми установки з повним уловлюванням вуглекислоти. З цією метою складені математичні моделі властивостей газових сумішей та окремих речовин, що використовуються в установці, математичні моделі окремих елементів установки: компресора, газової турбіни паротурбінної установки, включаючи економайзерну, випарювальну, паронагрівальну і промпаронагрівальну частини котла - утілізатора, парової турбіни, камери згорання.

Для розрахунку схеми насамперед необхідне визначення ентальпії та ентропії газового потоку. В різноманітних елементах схеми використовуються як індивідуальні речовини (СО 2 , Н2О, СН4, N2), так і іх суміші.

Для індівидуальних речовин розглядалося декілька методів визначення ентальпії та ентропії:

введення табличних значень;

використовування формул, що описують табличні значення;

використовування формул, що визначають середню теплоємність;

У роботі використовуються усі три методи. У точках схеми, що мають високу температуру та низький тиск, властивості індивідуальних речовин достатньо точно описуються рівнянням стану ідеального газу, тобто визначати ентальпію та ентропію можна крізь дійсну теплоємність речовини:

термодинамічний антропогенний клімат вуглекислота

T

h = h0 + Cp (T)dT (1)

T0

T

S = S0 + Cp(T)/T - Rln(P/P0) (2)

T0

У ролі початкових точок відрахунку, при яких визначались ho i So , прийняті

То = 273, 16 К і РО = 0, 101 МПа. Ср (Т) - температурна залежність дійсної теплоємності, R - універсальна газова постійна - 8, 314 кДж/ (кмоль · К).

У наслідку отримані та використовувались слідуючі вирази:

hCO2 = (32,24Т + 11,1 10-3 Т2 - 1,16 10-6 Т 3 - 9605)/44, кДж/кг (3)

SCO2 = [32,24lnТ + 2210-3Т-1,7410-6 Т2 -186,78-8,314ln(P/ 0,101)]/44, кДж/кг.K (4)

hN2 = (28,3Т + 1,27 10 -3Т2 + -0,18110 -6 Т 3- 7824,2)/28 , кДж/кг.K (5)

SN2 = [28,3lnТ + 2,5410-3Т- 0,27210-6Т2 -159,46 - 8,314 ln(P/0,101)]/28, кДж/кг.K (6)

hH2O = (28,8 Т + 0,00687 Т2 - 0,478 10-6 Т 3- 8364,69)/18, кДж/кг (7)

SH2O = [28,8lnТ + 0,1375Т - 0,71610-6Т2-165,28 - 8,314ln(P/0,101)]/18, кДж/кг.K (8)

hCH4 = (14,3 Т + 37,4 10 -3Т2 - 5,81 10 -6Т 3- 6690,8)/16, кДж/кг (9)

SCH4 = [14,3 lnТ + 74,710 -3Т - 8,72 10 -6Т2 -99,95 - 8,314 ln(P/0,101)]/16, кДж/(кг .K) (10)

Ці формули використовуються для матеріально - енергетичного балансу теплообмінників і обладнання, в якому не здійснюються фазові перетворення, а також для матеріально - енергетичного балансу камер згорання.

Межа використовування виразів (3) ч (10) : Т 900 К, Р 40 МПа.

При більш низьких температурах властивості води, водяної пари і вуглекислого газу визначаються по табличним скелетним данним з використовуванням інтерполяції за схемою Ейткена. Була розроблена спецпрограма на мові “BASIC”, яка дозволяє визначити властивості води і водяного пара ST (P, t, h, S, V, X, i), в якій і - спосіб завдання вихідних данних: при і = 1 по Р і Т визначаються h, S, V; при і = 2 по Р і h визначаються усі інші параметри; при і = 3 - визначення t, h, V здійснюється по Р і S; при і = 4 по Р і Х визначаються ts, h, S, V і при і = 5 по t i x визначаються Ps, h, S, V.

У зв'язку з тим, що властивості водяного пара надаються у таблицях тільки до 950 єС, при більш високих температурах визначаються h (Р, 950 єС) за допомогою підпрограми ST, а потім до отриманих значень додають прирощення h i S , розраховані по (1) і (2), або (7 8).

Для розрахунка властивостей вуглекислого газу у сфері, коли реальністю знехтувати не можна, використовуються табличні дані і формули лінейної інтерполяції. Для цього розроблена спеціальна підпрограма СО 2 (P, T, h, S, V).

У цій підпрограмі уся сфера даних розділена на дві частини: при Т 350 К і при Т 350 К пошук даних у 1-й частині виконує підпрограма СО2 1, у 2-й частині - СО2 2. Властивості СО2 на лінії насичення визначаються розробленою підпрограмою СО2 NAS.

СО2 NAS (t, P, h1, h11, V1, V11, S1, S11)

Де h1, h11, V1, V11, S1 і S11 - ентальпії, питомі об'єми та ентропії насиченої рідини і сухого насиченого пару відповідно.

Вихідними являються t C і Р - тиск насичування в барах.

Для визначення властивостей СО2 поблизу сфери насичення при використовуванні інтерполяційних формул був розроблений спеціальний алгоритм, що дозволяє уточнити отримані значення, як для пара, так і для рідини.

При розрахунках властивостей окремих компонентів суміші усі компоненти зводяться до однієї точки відрахунку - 0 C і 1, 01 бар.

При розрахунках схеми доводиться мати діло із сумішшю газів Н2О, СО2 і N2, причому співвідношення цих газів різне, що вельми істотно сказується на термічних властивостях суміші.

Як відомо, властивості суміші реальних газів повинні відрізнятися від властивостей суміші ідеальних газів і для суміші реальних газів закони Дальтона і Амага не можуть бути застосовані.

У “Технічній термодинаміці” М.П. Вукаловича і І.І. Новікова 65 надається методика визначення калоричних властивостей суміші реальних газів по заданим тиску, температурі і молярному складу. Слід визначити, що метод достатньо вантажний. Тому у дисертації були приведені розрахунки для визначення термодинамічних властивостей суміші по законам ідеального газу. Розрахунки проводились при різноманітному складі суміші при параметрах, близьких до стану насищення. Зіставлення результатів розрахунка ентальпії і ентропії суміші по методу М.П. Вукаловича і І.І. Новікова з результатами розрахунку по формулам для ідеального газу показали, що різниця у абсолютних значеннях ентальпій і ентропій складає 0,2 0,6 %.

Але зі зрістом тиску суміші абсолютні значення різниці ентальпії і ентропії трохи зростають - до 1,3 2 %. Розрахунки проводились для сумішей СО2 і Н2О при температурах 300 350 С, тиску 75 150 бар і 30 40 % СО2 у суміші. В результаті у роботі зроблен висновок про те, що для інженерних розрахунків при температурах вище 350 С можна використовувати формули для ідеальніх газів.

Це заключення перекликається з висновком, зробленим у книзі П.М. Кессельмана і Е.Е. Шпільрайна “Термодинамічні властивості речовин” 41 про можливість використоввування для сумішей реальних газів закона Амага, тобто законів ідеальних газів. У дисертації розроблена спеціальна програма розрахунка властивостей суміші газів (СО2, Н2О, N2).

SMES (GCO2, GH2O, GN2, P, T, V, h, S, K)

Де GCO2, GH2O, GN2 - масові концентрації відповідних газів;

P, T - тиск та температура суміші;

V, h, S - питомий об'єм, ентальпія і ентропія суміші;

К - засіб завдання вихідних даних.

У дисертації також розроблена програма визначення параметрів суміші при конденсації з неї водяної пари. У цьому ж розділі складені математичні моделі для розрахунку компресора і складена підпрограма КОМР для розрахунку газової турбіни, для розрахунку парогенератора паротурбінної установки, у якій може вироблятися пара як докритичних, так і зверхкритичних параметрів і перегріватися пара промперегріву, а також камери згорання.

У програмі розрахунку парогенератора визначається кількість пари, яка виробляється у парогенераторі, витрат газу на промперегрів і нагрів гострого пару, температура газу, що виходить із парогенератоора.

У другому розділі проведено моделювання процеса горіння у камері згорання ГТУ.

Передбачується, що природний газ, який надходить у камеру згорання, складається на

98 % з СН4 і на 2 % з N2. Відбувається повне спалення за рівнянням

CH4 + 2O2 = CO2 + 2 H2O (11)

У продуктах згорання міститься тільки азот природного газу, бо згорання відбувається у середовищі кисню.

Правильна організація спалення природного газу дозволяє попередити виникнення окислів азоту. Для підтримання низької температури продуктів згорання у камеру згорання підводиться баластний поток СО2 і Н2О. Можливо охолодження продуктів згорання водою чи паром, що виробляється у камері згорання ПГУ.

Матеріально - енергетичний баланс камери згорання має вигляд:

GCO2 hCO2 + GCH4 h CH4 + GO2 hO2 + GN3 h N3 + Qзг = Gпр h пр + QПГ (12)

Де G - витрати відповідних речовин;

h - ентальпії;

Qзг - теплота згорання природного газу;

Qпг - теплота, що відводиться парою.

Оптимізованою величиною є температура продуктів згорання. З формули (12) визначається Qпг при заданому Gco2 , або Gco2 , якщо Qпг = 0. Для розрахунку камери згорання складена спеціальна програма ТОРКА.

Третій розділ присвячений розгляданню схем ГТУ з повним уловлюванням СО2 (ГТУУВ). Найпростіша схема ГТУУВ представлена на рис.1. Ця схема полягла до основи розглянутих далі схем ГТУУВ, а алгоритм її розрахунку ліг до основи розрахукну усіх наступних схем. Особливістю розрахунку є необхідність спочатку орієнтовано прийняти температуру байпасного потоку вуглекислоти, що надходить до камери згорання, для отримання необхідної температури газів перед газовою турбіною, яка підлягає уточнюванню в процесі розрахунку. Проведений розрахунок ККД схеми рис. 1 показав, що зі зрістом тиску і температури газів перед турбіною, ККД установки зростає. При цьому досліджувалась імовірність підвищення тиску газів до 350 бар. Подальше підвищення тиску уявляється малоімовірним у реальній схемі. Підвищує ККД схеми підвищення внутрішнього відносного ККД турбіни. Знижує ККД схеми зріст гідравлічних опорів у її елементах та витрат електроенергії на одержання кисню. Обробка результатів розрахунку дозволила запропонувати для опреділення ККД схеми рис.1 аппроксиматизаційне рівняння:

= А + В 10-2 Т + С 10-6 Т 2 + Д 10-9 Т 3 (13)

де Т - температура газу перед турбіною в С;

А, В, С, Д - коефіцієнти, що залежать від умов розрахунку схеми (внутрішній відносний ККД турбіни, витрати електроенергії на одержання кисню, втрати тиску у схемі і тиску газу перед турбіною).

Розміри коефіцієнтів надаються у дисертації. Максимальний ККД схеми при Т = 1400 С, оі = 0,9, dР = 2 %, Р = 350 бар і витратах електроенергії No2 = 0,3 кВт час/м3 О2 складає 45, 773 %.Модернізація схеми рис. 1 зводиться до введення промохолодження у процесі зтиснення вуглекислоти, двоступневого розширення і, накінець, наявності піджимаючого компресора - рис. 2 і 3. Кожне ускладнення схеми призводить до необхідності зміни і доповнення програми розрахунку. У роботі розроблені програми і алгоритми розрахунку усіх перерахованих схем і проведені відповідні розрахунки. Найбільш економічними виявилися схеми рис. 2 і 3.

СН4 12

повітря N2 КП

12 СН4 12 СН4

КП КП

1 О2 2.1 2 1 О2

17 Н2

Результати розрахунку схеми рис. 3 наведені на рис. 4 і 5. На рис. 4 наведені результати розрахунку при вимогах: внутрішній відносний ККД турбіни оі = 0,9, відносні втрати тиску у кожному елементі схеми Р = 2 %, витрати електроенергії на отримання кисню 0,3 кВт часа/м 3 О2;

На рис. 5 наведені результати розрахунку схеми при вимогах: внутрішній відносний ККД турбіни оі = 0,9, відносні втрати тиску у кожному елементі схеми Р = 10 %. Недоліком схем без піджимаючого компресора є високий тиск газу перед турбіною високого тиску - із зрістом тиску до 350 бар (максимально прийнятий тиск) ККД зростає. У схемах рис. 2 і 3 достатньо високий ККД може бути одержан і при більш низькому тиску перед турбіною. Більш того, зріст тиску перед турбіною з 100 бар до 250 бар збільшує при інших рівних вимогах ККД всього на 1 2 % (абс.) Значно більше впливає тиск перед піджимаючим компресором: зріст цього тиску з 5 бар до 20 бар знижує ККД на 20 %. У схемах без піджимаючого компресора використовування промохолодження знижує ККД, не зважаючи на зниження роботи стиснення. Причина складається у тому, що при промохолодженні знижується температура баластного потоку вуглекислоти, що надходить у камеру згорання, тобто зростає незворотність при підведенні тепла палива до робочого тіла.

Незважаючи на наявність спеціального апарату для розділення повітря і одержання кисню, ККД схем ГТУУВ виявився вище, ніж ККД схем традиційних ГТУ. Це з'ясовується тим, що у традиційних ГТУ робота стиснення повітря у компресорі доходить до 60 % від роботи турбіни, що практично перевищує витрати енергії на одержання кисню.

Четвертий розділ роботи присвячений дослідженню парогазових установок з повним уловлюванням вуглекислоти - ПГУУВ і порівнянню їх з ГТУУВ. Досліджувалось значно меньше схем, тому що у третьому розділі були визначені оптимальні схеми ГТУУВ. Оптимальна схема ПГУУВ представлена на рис. 7, а результати розрахунку - на рис. 8. У розділі 4 розроблені математичні моделі схеми ПГУУВ і алгоритми розрахунку, приведені результати розрахунку і проведено сопоставлення оптимальних схем ГТУУВ і ПГУУВ. Схеми ПГУУВ визначилися значно економніші схеми ГТУУВ. Недоліком схем ПГУУВ є наявність двох робочих тіл у установці. Для кінцевого вибору тої чи іншої схеми необхідне проведення зрівняльного техніко-економічного аналізу, який не входить у задачі цього дослідження.

Висновки

Проведено дослідження ГТУ і ПГУ з повним уловлюванням вуглекислоти (ГТУУВ і ПГУУВ), обрані найбільш ефективні схеми таких установок.

Розроблені термодинамічний метод, алгоритм і програми розрахунку схем ГТУУВ і ПГУУВ.

Розроблені відповідні математичні моделі і обчислювальний комплекс по визначенню властивостей продуктів згорання та їх сумішей.

Оптимальною по ККД схемою ГТУУВ є схема з двоступневим розширенням і піджимаючим компресором. Крім того, початковий тиск робочого тіла у такій схемі значно нижче (у 2 3 рази), ніж у других схемах ГТУУВ. Чим нижче тиск за турбіною (перед піджимаючим компресором) - тим вище ККД установки.

Зрівняння схем ПГУУВ і ГТУУВ виявило, що оптимальна схема ПГУУВ на 3 5 % економічніше ніж оптимальна схема ГТУУВ, причому зі зрістом початкових температур ця різниця зростає.

Максимальним ККД володіє схема ПГУУВ, яка має двоступневий підвод тепла та піджимаючий компресор, та у якій максимальний ККД коливається від 55,7 % при ТЗ = 1000 С до 62, 67 % при ТЗ = 1400 С, тобто вище, ніж у перспективних традиційних ПГУ, ККД яких складає 50 60 % при таких же температурах підвода теплоти у цикл. Таким чином, схема ПГУУВ по ККД вище і дозволяє уловити усю отриману при згоранні органічного палива вуглекислоту.

Список опублікованих автором праць

1. Верхивкер Г.П., Али Абдельхафид Абулгасем. Газотурбинная установка с полным улавливанием двуокиси углерода. Энергетика и электрификация, г.Киев, 1997, №6, С.48 -52;

2. Али Абдельхафид Абулгасем. Математическая модель и алгоритм расчетатепловой схемы ГТУ с полным улавливанием продуктов сгорания . Холодильная техника и технология .№ 63 , Август 1999.,С.81 - 85

3. Дубковский В.А., Али Абдельхафид Абулгасем. Вопрос о перспективности экологически чистых ГТУ и ПГУ. Холодильная техника и технология .№ 64, Октябрь 1999.,С.62 - 66 .

4. Верхивкер Г.П., Кравченко В.П., Али Абдельхафид Абулгасем .Модель определения калорических свойств продуктов сгорания . Придніпровський науковий вісник 14(81), Лютий 1998 .,С.42 - 48.

5. Верхивкер Г.П., Али Абдельхафид Абулгасем. Парогазовые установки с полным улавливанием углекислоты из продуктов сгорания. Придніпровський науковий вісник 16(93), березень 1998 .,С. 6 - 12.

6. Верхивкер Г.П., Али Абдельхафид Абулгасем. Газотурбинная установка с полным улавливанием углекислоты .Проблемы экологии и эксплуатации объектов энергетики (Тез. Докладов VII конференции стран СНГ), Киев, Институт промышленной Экологии, 1997, С. 52 - 55.

Размещено на Allbest.ru

...