- Код статьи
- 10.31857/S0002331023030056-1
- DOI
- 10.31857/S0002331023030056
- Тип публикации
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 3
- Страницы
- 18-33
- Аннотация
- Снижение выбросов вредных веществ при производстве электроэнергии на тепловых электрических станциях возможно за счет перехода на полузакрытые газотурбинные циклы с кислородно-топливным сжиганием и углекислотно-паровым рабочим телом. Их основными преимуществами по сравнению с закрытыми циклами Ренкина на водяном паре и открытыми циклами Брайтона на продуктах сгорания топливно-воздушной смеси являются отсутствие опасности образования токсичных веществ и эффективная, основанная на термодинамическом принципе сепарация компонентов теплоносителя, позволяющая впоследствии утилизировать диоксид углерода высокой чистоты. В настоящей работе представлены результаты термодинамического анализа энергетических показателей наиболее известных кислородно-топливных циклов с углекислотно-паровым рабочим телом. Подробно описана методика моделирования тепловых схем перспективных энергетических комплексов, учитывающая потери на охлаждение высокотемпературных углекислотных турбин, затраты энергии на производство и сжатие кислорода, а также сжатие углекислого газа перед захоронением. По результатам математического моделирования установлено, что электрический КПД нетто для полузакрытого комбинированного цикла с кислородным сжиганием топлива может достигать значения 44.5% при температуре на входе в газовую турбину 1400°С, а для цикла Аллама – 43.2% при 1100°С.
- Ключевые слова
- выбросы диоксид углерода эффективность рециркуляция воздухоразделительная установка энергетический баланс моделирование
- Дата публикации
- 14.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 12
Библиография
- 1. Pata U.K. Linking renewable energy, globalization, agriculture, CO2 emissions and ecological footprint in BRIC countries: A sustainability perspective // Renewable Energy. 2021. V. 173. P. 197–208.
- 2. Emissions from public electricity and heat production-explanatory indicators (ENER 009) – European Environment Agency [Electronic resource]: Indicator Specification. URL: https://www. eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/emissions-co2-so2-nox-from-1 (accessed: 17.06.2022).
- 3. US EPA OAR. Sources of Greenhouse Gas Emissions [Electronic resource]: Overviews and Factsheets. 2015. URL: https://www.epa.gov/ghgemissions/sources-greenhouse-gas-emissions (accessed: 17.06.2022).
- 4. Jacobson M.Z. The health and climate impacts of carbon capture and direct air capture // Energy Environ. Sci. 2019. V. 12. № 12. P. 3567–3574.
- 5. Rogalev A. et al. Research and Development of the Oxy-Fuel Combustion Power Cycles with CO2 Recirculation // Energies. 2021. V. 14. № 10. P. 2927.
- 6. Allam R. et al. Demonstration of the Allam Cycle: An Update on the Development Status of a High Efficiency Supercritical Carbon Dioxide Power Process Employing Full Carbon Capture // Energy Procedia. 2017. V. 114. P. 5948–5966.
- 7. Allam R.J. et al. High Efficiency and Low Cost of Electricity Generation from Fossil Fuels While Eliminating Atmospheric Emissions, Including Carbon Dioxide // Energy Procedia. 2013. V. 37. P. 1135–1149.
- 8. Aspen Technology Inc. Aspen Plus [Electronic resource]: USA. 2013. URL: https://www.aspentech.com/en/products/engineering/aspen-plus (accessed: 19.07.2021).
- 9. Рогалев А. и др. Исследование экологически безопасных энергетических комплексов с кислородным сжиганием топлива // Новое в российской электроэнергетике. 2019. № 8. P. 6–25.
- 10. Yang H. et al. Evaluation of design performance of the semi-closed oxy-fuel combustion combined cycle // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2012. V. 134. № 11.
- 11. Kindra V.O. et al. Parametric optimization of the semi-closed oxy-fuel combustion combined cycle // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1683. № 5. P. 052028.
- 12. Rogalev A. et al. Thermodynamic optimization and equipment development for a high efficient fossil fuel power plant with zero emissions // Journal of Cleaner Production. 2019. V. 236. P. 117592.
- 13. Трухний А.Д. Парогазовые установки электростанций: учебник для вузов. М.: Издательство МЭИ, 2017. P. 675.
- 14. Choi B.S. Influence of a recuperator on the performance of the semi-closed oxy-fuel combustion combined cycle // Applied Thermal Engineering. 2017. P. 11.
- 15. Mitchell C. et al. An initial assessment of the value of Allam Cycle power plants with liquid oxygen storage in future GB electricity system // International Journal of Greenhouse Gas Control. 2019. V. 87. P. 1–18.
- 16. Scaccabarozzi R., Gatti M., Martelli E. Thermodynamic analysis and numerical optimization of the NET Power oxy-combustion cycle // Applied Energy. 2016. V. 178. P. 505–526.
- 17. Zhao Y. et al. Parametric study of a direct-fired supercritical carbon dioxide power cycle coupled to coal gasification process // Energy Conversion and Management. 2018. V. 156. P. 733–745.
- 18. Lemmon E.W. et al. NIST Standard Reference Database 23: Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties-REFPROP, Version 10.0, National Institute of Standards and Technology. 2018.
- 19. Bertini M. et al. Evaluation of the property methods for pure and mixture of CO2 for power cycles analysis // Energy Conversion and Management. 2021. V. 245. P. 114568.
- 20. White C.W., Weiland N.T. Evaluation of Property Methods for Modeling Direct-Supercritical CO2 Power Cycles // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2018. V. 140. № 1. P. 011701.
- 21. Ануров С.А. Криогенные технологии разделения газов. ООО “АР-Консалт”. М.: Общество с ограниченной ответственностью АР-Консалт, 2017. С. 233.
- 22. Кортиков А., Тарасова Е., Агекян Г. Современные типы воздухоразделительных установок ОАО Криогенмаш для получения технического кислорода // Технические газы. 2010. № 2. С. 31–38.
- 23. Dokhaee E. et al. Simulation of the Allam cycle with carbon dioxide working fluid and comparison with Brayton cycle // Int J Energy Environ Eng. 2021. V. 12. № 3. P. 543–550.
