Том 330 № 3 (2019)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2019/3/159

ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ С ГАЗИФИКАЦИЕЙ УГЛЯ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫМ ПОДОГРЕВОМ ДУТЬЕВОГО ВОЗДУХА

Актуальность. Парогазовые установки с газификацией угля рассматриваются как одно из перспективных направлений развития теплоэнергетических установок на органическом топливе. Интерес к этому направлению объясняется большими природными запасами угля и минимальными вредными выбросами в атмосферу при сжигании генераторного газа. Для улучшения процесса газификации в основном используется воздух, обогащённый кислородом, что является достаточно затратным мероприятием и ведёт к удорожанию установки. Другим способом повышения калорийности генераторного газа является подача в газогенератор воздуха, нагретого до высокой температуры (1000 °С и более). Традиционные трубчатые рекуперативные теплообменники не позволяют осуществить такой подогрев. Единственный реальный способ нагрева воздуха до указанного уровня температур – это использование регенеративных теплообменников периодического действия с керамической засыпкой. Цель: выбор рациональной технологической схемы парогазовой установки c внутрицикловой газификацией угля с использованием высокотемпературного дутьевого воздуха, определение оптимальных параметров цикла и конструктивных параметров отдельных элементов; а также проведение оптимизационных исследований установки по критериям экономической и энергетической эффективности и определение условий конкурентоспособности для исследуемой парогазовой установки. Методы. Сложные теплосиловые системы, включая парогазовые установки, характеризуются многообразием процессов, протекающих в их элементах. Такие установки возможно эффективно исследовать лишь с помощью методов математического моделирования и оптимизации. При проведении оптимизационных исследований использован методический подход, разработанный в ИСЭМ СО РАН для сопоставления эффективности сложных теплоэнергетических установок. Он основан на совместной оптимизации параметров цикла и конструктивных параметров отдельных элементов. Результаты. Проведены оптимизационные технико-экономические исследования парогазовой установки с внутрицикловой газификацией угля. Рассматривалась установка как с использованием высокотемпературного воздуха, подогреваемого в системе керамических теплообменников периодического действия, так и без такого подогрева. Показано, что подача нагретого до высокой температуры воздуха в газогенератор не приводит к значительному улучшению технико-экономических показателей парогазовой установки с газификацией угля, но позволяет получить более калорийный генераторный газ при сопоставимых значениях КПД и цены электроэнергии.

Ключевые слова:

Высокотемпературный подогрев воздуха, внутрицикловая газификация угля, газификация в воздушном потоке, математическое моделирование, технико-экономические оптимизационные исследования

Авторы:

Клер Александр Матвеевич (Alexandr M. Kler)

Маринченко Андрей Юрьевич (Andrey Yu. Marinchenko)

Потанина Юлия Михайловна (Yulia M. Potanina)

Скачать PDF