Описание технологии Утилизатор низкопотенциального тепла

Утилизатор низкопотенциального тепла


Газоаккумулирующая энергосистема замкнутого цикла на CO2

  • Принцип работы:

    Газоаккумулирующая электростанция (ГЭ), является тепловой машиной использующей в качестве рабочего тела диоксид углерода (СО2) с подводом тепла от внешних источников.
    ГЭ работает, как замкнутая система, внутри которой циркулирует определенный объем СО2, обладающий физическими свойствами позволяющими ему находиться в трех агрегатных состояниях – твердой, жидкой и газообразной, в диапазоне температур до критичного состояния от -79 до +300С при давлении от 1 до 70 бар. Наличие всех трех фаз СО2 в технологическом процессе работы электростанции – является отличительной особенностью работы ГЭ.

    CO2 в жидким состояние с температурой +300С, давлением 70 бар поступает в турбин-детандер вращая ротор, адиабатически расширяясь, совершает работу, при этом снижается температура до -50 -700С, и давление до 1-2 бар, выходит из турбины и поступает в насос-компрессор (РПМ патент№159326). Далее CO2 в трех фазном состоянии сжимается, преобразуясь в жидкую фазу с температурой минус 50-550С, проходит через каскадный теплообменник, повышается температура и давление не превышающей до критического состояние (t-310С, p-73бар) и в виде жидкого СО2 подаётся на турбину-детандер. Цикл замкнулся.

Энергетический и тепловой баланс ГЭ


1,0 ГДж утилизированного тепла позволяет получить энергии в виде:

  • 60-70 кВт электроэнергии
    100-120кВт холода
    200 литров пресной воды (в виде конденсата)


    Оценка эффективности от внедрения ГЭ

    Экономическая эффективность от включения в технологический контур ТЭЦ газоаккумулирующей энергосистемы достигается за счет получения дополнительно электроэнергии в объеме 30-35% от расчетной мощности энергоблока. Технология ГЭ позволяет «доизвлекать» энергию из низко потенциальных источников энергии, там, где другие технологии этого не могут достичь.

    Для достижения максимального давления рабочего тела СО2 требуется нагреть его всего до +30 0С. Такую температуру можно получить от солнечной энергии, тепловой энергии выбрасываемой в атмосферу градирнями и с дымовыми газами электростанций, металлургических предприятий, выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания, от любых производства, использующие в своих технологиях сжигание углеводородов.


Диаграмма фазового состояния диоксида углерода

  • Газоаккумулирующая энергосистема работает в до критической фазе состояния жидкого CO2, в диапазоне температур от - 79 С0 до + 30 С0 и давления до 70 бар
    Газоаккумулирующая энергосистема в качестве Пиковой электростанции
    Технология производства электроэнергии на ТЭЦ предусматривает генерацию электроэнергии в постоянном объеме в не зависимости от изменения потребности в течении суток. Производство электроэнергии в ГЭ технологии может меняться в зависимости от ее потребности в режиме реального времени.

    ГЭ включенная в технологический контур ТЭЦ, может обеспечить дополнительную выработку электроэнергии станции до 20% за счет утилизации тепла от сжигания углеводородного топлива ТЭЦ, образуя второй контур генерации электроэнергии.
    Производительность ТЭЦ может составлять 80% от величины пикового потребления электроэнергии, 20% производимой электроэнергии обеспечивает ГЭ в режиме автоматического поддержания уровня требуемой производительности электроэнергии за счет возможности регулирования подачи тепла в теплообменное устройства ГЭ, фактически обеспечивая функции Пиковой электростанции.
    Достигается экономия углеводородного топлива до 20%.



Газоаккумулирующая энергосистема может выполнять функции конденсатора и градирни

  • Газоаккумулирующая энергосистема(ГЭ), включенная в технологический контур тепловой электростанции, позволит обеспечить отвод тепла от воды и отработанного пара после турбины, фактически выполняя функции конденсатора и градирни за счет того, что выполняя роль теплообменника у которого в циркуляционном контуре содержится рабочее тело CO2 с температурой – 700С-560С, т.е. примерно в 5 - 7 раз ниже температуры воды применяемой при охлаждении в существующих конструкциях. По такому же принципу работают системы охлаждения в двигателях внутреннего сгорания. Кроме того ГЭ сама по себе является электрогенерирующей системой, обеспечивая себя собственной электроэнергией и реализуя энергию стороннему потребителю. Такая система позволит создавать замкнутое использование циркуляционной воды у которой весь пар после турбин забирается для передачи тепла Газоаккумулирующей энергосистеме и возвращается конденсат в виде циркуляционной воды, исключая тепловое загрязнение природных водоемов при этом затраты на водоподготовку значительно сокращаются.

    Конкурентные преимущества ГЭ
    - не составляет конкуренции электрогенерирующим компаниям, получающим тепло в своих технологиях, сжигающих углеводородное сырье
    - увеличивает КПД, «доизвлекая» энергию из низкопотенциальных источников энергии, там где другие технологии этого не могут достичь.
    - Процесс производства ГЭ прост в организационном плане, не содержит дорогостоящих материалов и технологий.
    - ГЭ безопасна , в качестве рабочего тела использует безопасный дешевый газ CO2 не поддерживающий процесс горения, искрообразования. При механическом разрушении и контакте с атмосферой превращается в лед не образуя поражающих элементов.