|

Когенерационные газотурбинные установки на продуктах газификации твердых бытовых отходов

Авторы: Сельницын А.С.
Опубликовано в выпуске: #1(18)/2018
DOI: 10.18698/2541-8009-2018-1-240


Раздел: Экология и промышленная безопасность

Ключевые слова: газотурбинная установка, газификация, рециклинг, газотурбинный двигатель, утилизация, возобновляемые источники энергии, твердые бытовые отходы

Опубликовано: 11.01.2018

Изложены проблемы утилизации твердых бытовых отходов (ТБО). В качестве технологичного решения предложен эффективный метод утилизации ТБО путем предварительной сортировки с целью извлечения вторичного сырья для рециклинга и последующей газификации. Проведен обзор и выполнен анализ энергетических установок малой мощности. Обоснован выбор газотурбинных установок (ГТУ) в качестве преобразователя химической энергии синтез-газа в электрическую и тепловую энергию. Выполнен сравнительный анализ схем, работающих на продуктах газификации ТБО традиционной ГТУ малой мощности и ГТУ с измененной последовательностью процессов. Использование сухой очистки синтез-газа при электрической мощности ГТУ 300 кВт, степени повышения давления 4,5, температуре в камере сгорания 1173 K позволяет повысить электрический КПД ГТУ с измененной последовательностью процессов на 6 % по сравнению с мокрой очисткой.


Литература

[1] Rogoff M.J., Screve, F. Waste to energy technologies and project implementation. 2nd ed. UK, Noyes Publ., 2011.

[2] Малышевский А.Ф. Обоснование выбора оптимального способа обезвреживания твердых бытовых отходов жилого фонда в городах России [Электронный ресурс] // Федеральная служба по надзору в сфере природопользования. URL: http://rpn.gov.ru/sites/all/files/users/rpnglavred/filebrowser/docs/doklad_po_tbo.pdf (дата обращения 05.03.2017).

[3] Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс]. URL: http://www.gks.ru (дата обращения 05.03.2017).

[4] Общемировой объем выбросов метана и возможности его сокращения [Электронный ресурс] // Global Methane Initiative (GMI). URL: https://www.globalmethane.org/documents/analysis_fs_rus.pdf (дата обращения 05.03.2017).

[5] Подлесная Т.А. Анализ эффективности и оптимизация параметров ГТУ с реактором-газификатором твердых бытовых, промышленных отходов и низкосортных твердых. Автореф. … дис. канд. техн. наук. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 16 с.

[6] Данилова С.К., Тумашев Р.З. Энерготехнологическая установка на базе газотурбинного двигателя с использованием продуктов газификации древесных отходов // Машины и установки: проектирование, разработка и эксплуатация. 2016. № 4. C. 1–13 (in Russ.). DOI: 10.7463/aplts.0416.0846815

[7] Иванов В.Л. Газотурбинный энергопреобразователь для установки утилизации твердых бытовых и промышленных отходов методом газификации // Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. Вып. 10. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-10-399 URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/energy/399.html

[8] Анализ мирового опыта развития передовых технологий в теплоэнергетике // Модернизация электроэнергетики России на период до 2020 года [Электронный ресурс]. URL: http://nnhpe.spbstu.ru/wpcontent/uploads/2015/01/Analiz_mirovogo_opyta_razviti_tehnologiy.pdf (дата обращения 05.03.2017).

[9] Micro turbine CHP. Applications for oil and gas industry // Capstone Turbine Corporation, 2008.

[10] Kunte B. Thermodynamic, economic and emissions analysis of a micro gas turbine cogeneration system operating on biofuels / Benjamin Kunte. Guaratinguetá, 2015.

[11] Bohn D. Micro gas turbine and fuel cell – a hybrid energy conversion system with high potential. Micro Gas Turbines, 2005, pp. 13-1–13-46.

[12] Do Nascimento M.A.R., de Oliveira R.L., dos Santos E.C., Gomes E.E.B., Dias F.L.G., Velásques E.I.G., Carrillo R.A.M. Micro gas turbine engine: A review. In progress in gas turbine performance. New York, USA. 2013.

[13] Цанев С.В., Буров В.Д., Пустовалов П.А. К вопросу о карнотизации цикла Брайтона энергетических газотурбинных установок // Энергосбережение и водоподготовка. 2010. № 6. С. 2–6.

[14] Моляков В.Д., Тумашев Р.З. Обоснование схем и параметров высокоэффективных газотурбинных установок для малой энергетики // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2012. № 10. С. 52–58.

[15] Гусаров В.А., Кулагин Я.В. Применение газотурбинных энергогенераторов в сельском хозяйстве // Вестник ВИЭСХ. 2012. № 8. Т.3. С. 63–65.

[16] Морозенко М.И., Черняев С.И., Попова Е.В., Морозенко Д.Н., Карева Е.О. Исследование характеристик генераторного газа при пароплазменной газификации ТБО // Успехи современного естествознания. 2016. № 5. С. 141–147.

[17] Загрутдинов Р.Ш., Никишанин М.С., Сеначин П.К. Газификация твердых бытовых отходов // Всероссийская конференция с международным участием «Горения топлива: теория, эксперимент, приложения». Новосибирск, 16–18 ноября 2015 г. Институт теплофизики СО РАН.

[18] Тумашев Р.З., Бодров Н.Г. Когенерационная установка на попутных нефтяных газах с высоким содержанием тяжелых углеводородов // Инженерный журнал: наука и инновации, 2012, вып 10. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-10-401 URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/energy/401.html

[19] Михальцев В.Е., Моляков В.Д. Расчет параметров цикла при проектировании газотурбинных двигателей и комбинированных установок. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 58 с.

[20] Молявко М.А., Чалова О.Б. Коррозия металлов. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008. 100 с.

[21] Тумашев Р.З., Щеголев Н.Л., Кулаков Д.М. Утилизация шахтного метана в газотурбинных установках для производства электрической энергии и теплоты // Безопасность в техносфере. 2015. Т. 4. №. 5. C. 41–48. DOI: 10.12737/16963.

[22] Осипов М.И., Тумашев Р.З., Моляков В.Д. Усовершенствование ГТУ малой мощности при использовании топливных газов низкого давления // Труды Междунар. науч.-практич. конф. «Малая энергетика-2004». Москва, 2004. С. 113–116.

[23] Холщевников К.В., Емин О.Н., Митрохин В.Т. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. М.: Машиностроение, 1986.