Тригенерационная и полигенерационная утилизация вторичных энергетических ресурсов

Abstract

В работе предложены схемы тригенерационного и полигенерационного способов утилизации вторичных энергетических ресурсов на базе турбин на органическом цикле Ренкина с промежуточным перегревом и сверхкритическими параметрами рабочего тела. Разработанная схемы полигенерации позволяет вырабатывать не только электричество, теплоту и холод, но и дополнительно производить углекислоту в жидком и газообразном состоянии, которая в свою очередь изымается из продуктов сгорания топлива (вторичных энергетических ресурсов). Полученнаяуглекислотаможет быть использована для широкого спектра промышленных предприятий и в качестве одного из компонентов авиационного топлива, на предприятиях химической, целлюлозно- бумажной, горнодобывающей, фармацевтической и др. промышленностей. А также может выступать в качестве рабочего тела в органическом цикле Ренкина. В качестве рабочих тел схем тригенерации и полигенерации рассматривались озонобезопасный хладагент R410A и диоксид углерода соответственно. Полезное использование, полученной из продуктов сгорания, углекислоты позволяет снизить выбросы диоксида углерода в атмосферу. Для сравнения предложена когененерационная схема с классическим циклом Ренкина на водяном паре. При помощи разработанной запатентованной программы по моделированию полигенерационых установок произведен эксергетический анализ когенерационного (на основе классического цикла Ренкина), тригенерационого и полигенерационного способов утилизации вторичных энергетических ресурсов. При этом температура рабочего тела перед турбиной составила 250 °C. Получены экономические показатели исследуемых вариантов схем. Произведен их технико-экономический анализ. Наилучшими технико-экономическими показателями обладает полигенерационная установка на диоксиде углерода с динамическим сроком окупаемости 3,2 года при ставке дисконтирования 10%. Следующей по эффективности является тригенерационная установка на R410A с динамическим сроком окупаемости 4,5 года. Наименьшей эффективностью обладает когенерационная паросиловая установка на водяном паре с динамическим сроком окупаемости 7,1 года.