Проектирование тепловой электростанции на сверхкритические параметры пара, с предполагаемым КПД приблизительно 50 %, страница 10

Основными направлениями работ по этой программе являются:

новые технологии производства и использования кислорода и водорода в энергетических целях;

новые энергетические технологии, в том числе: системы газификации различных топлив; системы очистки высокотемпературных газов; технологии, обеспечивающие снижение образования NO_Х при сжигании органических топлив; топливные элементы различных типов и др.;

использование керамики в высокотемпературных энергетических процессах;

применение перспективных катализаторов и сорбентов;

развитие средств и методов управления, технического и экономического анализа.

Пример модульного энергетического предприятия показан на рисунке 9. Сами модули, их количество и связи между ними в зависимости от рыночных требований могут быть различными.

Рисунок 9 -  Модульное энергетическое предприятие.

1 — газификационная установка; 2 — перспективная ГТУ; 3 — топливный элемент; 4 — комбинированная установка с топливным элементом и перспективной ГТУ; 5 — топливо и химические продукты; 6 — электроэнергия; 7 — тепло; 8 — потребители тепла; 9 — паровой утилизационный цикл

Наряду с программой «Видение 21» разрабатывается независимая, но связанная с ней программа удаления образующегося при переработке органических топлив СО₂.

Возможности улавливания и захоронения СО₂ не являются фантастическими. Его вывод из уходящих газов традиционных энергоблоков возможен с помощью процессов и оборудования, аналогичных освоенным для сероочистки, только значительно более дорогих. Удаление СО₂ из синтетического газа, полученного в ЛГУ с газификацией угля, где оно осуществляется под давлением, возможно с существенно меньшими издержками. Предварительно содержащийся в синтез-газе СО доокисляется на катализаторе до СО₂ с выделением водорода. Включение в цикл этого процесса увеличивает удельный расход тепла в ПГУ на 10... 15 %.

Захоронение выделенного СО₂ возможно в пористо-водоносных слоях под землей, например в выработанных месторождениях природного газа, или в глубинах океана. Оно, конечно, также требует значительных затрат. В Норвегии уже имеется промышленный опыт закачки под землю СО₂, который отделяют при добыче содержащего СО₂ природного газа перед его транспортировкой потребителям. Отделение и закачка СО₂ осуществляются по коммерческим, а не по природоохранным соображениям.

Проработаны специальные циклы и установки, с помощью которых возможно преобразование энергии без выбросов СО₂ в атмосферу. В [6] описаны, например, метаноловый и водородный циклы с КПД (брутто) > 70 %. Полный КПД водородного цикла, разрабатываемого в международном проекте, составляет 37,3 %.

Производство электроэнергии осуществляется с помощью парового цикла Ренкина с двукратным промперегревом пара до температуры 700°С. Пар образуется и перегревается путем прямого сжигания водорода в кислородной среде.

Конечно, реализация таких проектов дело далекого будущего. Они лишь демонстрируют возможности получения с использованием тепловых двигателей экологически чистой электроэнергии в нужном месте и в нужном количестве.

Сейчас трудно судить, потребуются ли вообще такие циклы и установки и будут ли они конкурентоспособны. Можно лишь сказать, что кратко описанные направления и результаты совершенствования традиционного энергетического оборудования (паровых и газовых турбин, теплообменников, топок и т.д.), направленные на повышение параметров и эффективности, создают основу для появления новых многообещающих предложений. Знание и учет мировых тенденций будут, безусловно, полезны для понимания российских нужд и путей их удовлетворения. [1]

1.4  Обзор современных решений в области применения сверхкритических параметров пара в мире

В 1998 г. в США на угле вырабатывалось 56% всей электроэнергии, а в Германии — 51%. Согласно прогнозным оценкам доля каменного угля в структуре котельно-печного топлива тепловых электростанций сохранится на высоком уровне и в будущем.

Это обусловлено следующими важнейшими факторами: