Щинников Павел Александрович – д-р. техн. наук, профессор, заведующий кафедрой Тепловых электрических станций (ТЭС)
Pavel A. Shchinnikov
Корепанова Ева Михайловна – студент
Eva M. Korepanova
ЦЕЛЬ работы заключается в установлении взаимосвязи термодинамических параметров цикла Аллама с мощностью воздухоразделительной установки, так как последняя является потребителем электроэнергии собственных нужд энергоблока. Для этого необходимо разработать расчетный метод и на его основе выявить функциональные зависимости влияния.
МЕТОДЫ. Представлена методика исследования, в которой обеспечивается взаимосвязанность термодинамических начальных параметров цикла Аллама с его эффективностью и расходами топлива, которые, в свою очередь, влияют на мощность воздухоразделительной установки, предназначенной для производства кислорода. В методике полагают, что обеспечение кислородного сжигания метана происходит при их стехиометрическом соотношении. Установлена взаимосвязанность термического КПД цикла и начальных параметров рабочего тела, представлены формулы по определению секундного расхода условного топлива на установку, КПД выработки электроэнергии и электрической мощности установки по подготовке кислорода. При получении конечного результата учитывают фактор влияния внутреннего относительного КПД СО2-турбины.
РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье показано, что при реализации цикла Аллама на основе углекислого газа при сжигании метана в кислороде, существенную роль играет установка по производству кислорода. Это энергозатратное оборудование собственных нужд. Проведены количественные оценки и показано как начальные параметры термодинамического цикла влияют на мощность воздухоразделительной установки, в которой и производят кислород. В статье показано, что ее мощность может быть обеспечена на уровне 20% от единичной мощности энергоблока.
The PURPOSE of the work is to establish the relationship between the thermodynamic parameters of the Allam cycle and the capacity of the air separation unit. The air separation plant is a consumer of electricity. To solve the problem, a calculation method is developed and functional dependencies are revealed.
METHODS. A research methodology is presented that provides a connection between the thermodynamic parameters of the Allam cycle and its efficiency and fuel consumption, which, in turn, affect the capacity of an air separation plant designed to produce oxygen. The method assumes that the provision of oxygen combustion of methane occurs at their stoichiometric ratio. The method establishes a connection between the thermal efficiency of the cycle and the parameters of the working fluid. Formulas are presented for determining the consumption of standard fuel for the installation, the efficiency of electricity generation and the electric power of the oxygen preparation plant. When obtaining the final result, the factor of influence of the internal relative efficiency of the CO2 turbine is taken into account.
RESULTS. The article shows that in the implementation of the Allam cycle based on carbon dioxide by burning methane in oxygen, an oxygen production unit plays a significant role. This is an energy-consuming equipment for own needs. Quantitative estimates have been made and it has been shown how the initial parameters of the thermodynamic cycle affect the capacity of the air separation unit, in which oxygen is produced. The article shows that its capacity can be provided at the level of 20% of the capacity of the power unit.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.