probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2026-28-2-162-171probener-3888Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И КОМПЛЕКСЫENERGY SYSTEMS AND COMPLEXESПрогнозирование энергетических характеристик газовой турбины при переходе на синтез-газForecasting the energy characteristics of a gas turbine during the transition to synthesis gasЗвереваЭ. Р.ZverevaE. R.

Зверева Эльвира Рафиковна – д-р техн. наук, профессор кафедры «Энергетическое машиностроение»

Elvira R. Zvereva

6elvira6@list.ruМарьинГ. Е.MarinG. E.

Марьин Георгий Евгеньевич – канд. техн. наук, доцент кафедры «Энергетическое машиностроение»

Georgе E. Marin

george64199@mail.ruКазанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation202614062026282162171Copyright © Зверева Э.Р., Марьин Г.Е., 20262026Зверева Э.Р., Марьин Г.Е.Zvereva E.R., Marin G.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/3888

ЦЕЛЬ.В работе показана возможность использования Балахтинского углядля производства синтез-газа путем газификации с последующим его в газовой турбине. Целью исследования стала оценка эффективности процесса газификации Балахтинского угля и определение основных характеристик образующегося генераторного газа. Показано, что при газификации угля образуется генераторный газ со средней теплотой сгорания 4608,41 кДж/нм3. В результат расчета установлено количество основных компонентов в составе продуктов газификации, коэффициент избытка воздуха, доля вводимого водяного пара, выход синтез-газа. Полученный синтез-газ может быть направлен в газовую турбину для выработки электроэнергии.В статье представлено влияние природного газа и генераторного газа, полученного при газификации Балахтинского угля на энергетические характеристики газовой турбины. Данное сравнение позволяет прогнозировать изменение энергетических характеристик ГТУ.МЕТОДЫ. Для решения поставленных задач в научной статье были использован расчетный метод исследования. В качестве объектов исследования были выбраны: Балахтинский бурыйуголь и синтез-газ, полученный при газификации угля. РЕЗУЛЬТАТ. Приведены результаты расчетных исследований газификации твердого топлива в поточном газогенераторе. Представлено сравнение влияния полученного синтез-газа и природного газа на энергетические характеристики газовой турбины. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Образующийся в результате газификации синтез-газ является перспективным альтернативным топливом для газовых турбин, которое позволит сократить расход природного ископаемого топлива, снизить негативное воздействие угля на окружающую среду.

Purpose. The paper shows the possibility of using Balakhtin coal for the production of synthesis gas by gasification followed by its use in a gas turbine. The purpose of the study was to evaluate the efficiency of the Balakhtin coal gasification process and determine the main characteristics of the generated generator gas. It is shown that coal gasification produces a generator gas with an average heat of combustion of 4608.41 kJ/Nm³. As a result of the calculation, the number of main components in the gasification products, the excess air coefficient, the proportion of water vapor introduced, and the synthesis gas output were determined. The resulting synthesis gas can be sent to a gas turbine to generate electricity. The article presents the effect of natural gas and generator gas produced during gasification of Balakhtin coal on the energy characteristics of a gas turbine. This comparison makes it possible to predict changes in the energy characteristics of the gas turbine unit (GTU). Methods. To solve the tasks set in the scientific article, a computational research method was used. The following research objects were selected: Balakhta brown coal and synthesis gas obtained during coal gasification. Results. The results of computational studies of solid fuel gasification in a flow-through gas generator are presented. A comparison of the effect of the obtained synthesis gas and natural gas on the energy characteristics of a gas turbine is presented. Conclusion. The synthesis gas produced as a result of gasification is a promising alternative fuel for gas turbines, which will reduce the consumption of natural fossil fuels and reduce the negative impact of coal on the environment.

топливоугольгазификациясинтез газгазогенераторгазовая турбинаэнергетические характеристикиfuelcoalgasificationsynthesis gasgas generatorgasturbineenergy characteristicsРабота выполнена в рамках гранта Академии Наук Республики Татарстан на поддержку программ развития передовых инженерных школ республиканского значения «ТурбоПИШ», соглашение 1РПИШ от 19.12.2025г.ReferencesЗверева Э.Р., Шаронова Е.В., Лаптев А.Г Расчет процесса газификации угля в неподвижном и псевдоожиженном слое/ Э.Р. Зверева, Е.В. Шаронова, А.Г. Лаптев // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2005. №5-6. С.3-10.Zvereva E.R., Sharonova E.V., Laptev A.G. Calculation of the coal gasification process in a fixed and fluidized bed / E.R. Zvereva, E.V. Sharonova, A.G. Laptev // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Energy problems. 2005. No. 5-6. pp. 3-10.Козлов А.Н. Обзор современных тенденций развития технологий газификации твердых топлив // Известия Российской академии наук. Энергетика. 2021. № 1. С. 130-148.Kozlov A.N. Review of modern trends in the development of solid fuel gasification technologies // Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Energy. 2021. No. 1. pp. 130-148.Дремичева Е.С., Зверева Э.Р., Бурганова Ф.И., Зверев Л.О. Перспективы технологии совместного сжигания биомассы и угля на объектах энергетики //Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23. № 1. С. 119-130.Dremicheva E.S., Zvereva E.R., Burganova F.I., Zverev L.O. Prospects for the technology of joint combustion of biomass and coal at energy facilities // News of higher educational institutions. Energy problems. 2021. Vol. 23. No. 1. pp. 119-130.Khedkar R.S., Khonde R.D., Meshram P Valorization of waste fruit peels: a computational study on prediction of gasification product composition / R.S.Khedkar, R.D.Khonde, P. Meshram//ChemChemTech. 2024. Т. 67. № 6. С. 127-134.Khedkar R.S., Khonde R.D., Meshram P. Valorization of waste fruit peels: a computational study on prediction of gasification product composition / R.S. Khedkar, R.D. Khonde, P. Meshram // ChemChemTech. 2024. Vol. 67. No. 6. pp. 127-134.Газогенераторные технологии в энергетике: монография / А.В. Зайцев, А.Ф. Рыжков, В.Е. Силин [и др.]; под ред. А.Ф. Рыжков.–Екатеринбург:Сократ,2010.–612 с.Gas generator technologies in the energy sector: a monograph / A.V. Zaitsev, A.F. Ryzhkov, V.E. Silin [et al.]; edited by A.F. Ryzhkov. Yekaterinburg: Sokrat Publ., 2010. 612 p.Никитин А.Д., Худякова Г.И., Рыжков А.Ф. Методика расчета режима работы двухступенчатого поточного газогенератора //Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве: сборник докладов VI Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных (TИМ'2017) с международным участием. Екатеринбург, 11–12 мая 2017 года. С. 87-91. https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/52434/1/978-5-9908685-0-2_2017_24.pdfNikitin A.D., Khudyakova G.I., Ryzhkov A.F. Methodology for calculating the operating mode of a two-stage in-line gas generator // Thermal engineering and computer science in education, science and production: a collection of reports of the VI All-Russian Scientific and Practical Conference of Students, Postgraduates and Young Scientists (TIM'2017) with international participation. Yekaterinburg, May 11-12, 2017. pp. 87-91. https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/52434/1/978-5-9908685-0-2_2017_24.pdfШафорост, Д.А. Математическое моделирование процесса газификации твердого топлива /Д.А. Шафорост, А.П. Савостьянов, Н.Н. Ефимов, Н.В. Федорова, С.В. Скубиенко //Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2009.№1. С.64-68. https://cyberleninka.ru/article/n/matematicheskoe-modelirovanie-protsessa-gazifikatsii-tverdogo-topliva.Shaforost, D.A. Mathematical modeling of the solid fuel gasification process / D.A. Shaforost, A.P. Savostyanov, N.N. Efimov, N.V. Fedorova, S.V. Skubienko // News of higher educational institutions. The North Caucasus region. Technical sciences. 2009. No. 1. pp. 64-68. https://cyberleninka.ru/article/n/matematicheskoe-modelirovanie-protsessa-gazifikatsii-tverdogo-toplivaБерг И.А., Гордеев С.И., Кисельников А.Ю., Худякова Г.И., Худяков П.Ю. Моделирование процессов тепло – массопереноса для разработки аппарата вихревой газификации твердых топлив малой производительности // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=15350 (дата обращения: 05.02.2026).Berg I.A., Gordeev S.I., Kiselnikov A.Yu., Khudyakova G.I., Khudyakov P.Yu. Modeling of heat and mass transfer processes for the development of a vortex gasification apparatus for low-capacity solid fuels // Modern problems of science and education. 2014. No. 6. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=15350 (date of reference: 02/05/2026).Баскаков, А.П. Физико-химические основы тепловых процессов / А.П. Баскаков,Ю.В. Волкова. – М.: Теплотехник, 2013. – 173 с.Baskakov, A.P. Physico-chemical foundations of thermal processes / A.P. Baskakov, Yu.V. Volkova. – M.: Teplotechnik, 2013. – 173 p.Dubinin, A.M. Filling impeded circulating fluidized bed reactor for methane steam reforming optimum parameters / A.M. Dubinin, S.E. Shcheklein, V.G. Tuponogov, M.I. Ershov, Yu.A. Kagramanov //International Journal of Hydrogen Energy, IJHE,2015. № 13-14. C. 177-178. https://cyberleninka.ru/article/n/optimalnye-parametry-reaktora-s-zatormozhennym-nasadkoy-tsirkulyatsionnym-psevdoozhizhennym-sloem-dlya-parovoy-konversii-metanaDubinin, A.M. Filling impeded circulating fluidized bed reactor for methane steam reforming optimum parameters / A.M. Dubinin, S.E. Shcheklein, V.G. Tuponogov, M.I. Ershov,Yu.A. Kagramanov // International Journal of Hydrogen Energy, IJHE, 2015. No. 13-14. pp. 177-178. https://cyberleninka.ru/article/n/optimalnye-parametry-reaktora-s-zatormozhennym-nasadkoy-tsirkulyatsionnym-psevdoozhizhennym-sloem-dlya-parovoy-konversii-metanaHernandez, J. Gasification of biomass wastes in an entrained flow gasifier: Effect of the particle size and the residence time / J. Hernandez et al. // Fuel Processing Technology. 2010. Vol. 91. P. 681–692.Hernandez, J. Gasification of biomass wastes in an entrained flow gasifier: Effect of the particle size and the residence time / J. Hernandez et al. // Fuel Processing Technology. 2010. Vol. 91. pp. 681–692.Kiso, F. A simulation study on the enhancement of the shift reaction by water injection into a gasifier / F. Kiso, M. Matsuo // Energy. – 2011. – Vol. 36. – P.4032–4040.Kiso, F. A simulation study on the enhancement of the shift reaction by water injection into a gasifier / F. Kiso, M. Matsuo // Energy. – 2011. – Vol. 36. – pp. 4032–4040.Ланцева, В.Ю. Оценка эффективности газификации угля марки для использования в парогазовых установках /В.Ю.Ланцева., Е.А.Гусева, Константинова, М.В.Жуматов, А.Б. Ахмедов,М.И. Дусназарова// Уголь. 2025. № 6 (1194). С. 109-113.Lantseva, V.Y. Evaluation of the efficiency of gasification of grade coal for use in combined-cycle gas installations / V.Y. Lantseva, E.A. Guseva, Konstantinova, M.V. Zhumatov, A.B. Akhmedov, M.I. Dusnazarova // Coal. 2025. No. 6 (1194). pp. 109-113.Новоселова,М.С. Перспективы использования синтез-газа в газотурбинных установках / М. С. Новоселова, Г. Р. Мингалеева, Г. Е. Марьин, А. В. Титов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2024. Т. 26. № 1. С. 131-143.Novoselova, M.S. Prospects of using synthesis gas in gas turbine installations / M.S. Novoselova, G.R. Mingaleeva, G.E. Maryin, A.V. Titov // News of Higher educational institutions. Energy problems. 2024. Vol. 26. No. 1. pp. 131-143.Марьин, Г. Е. Критерии выбора составов топлив при их сжигании в газотурбинных установках с незначительными переделками топливной системы / Г. Е. Марьин, Б. М. Осипов // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2020. – Т. 24, № 2(151). – С. 356-365.Maryin, G.E. Criteria for the selection of fuel compositions during their combustion in gas turbine installations with minor alterations to the fuel system / G.E. Maryin, B.M. Osipov // Bulletin of the Irkutsk State Technical University. – 2020. – Vol. 24, No. 2(151). – pp. 356-365.Marin, G. E. A study on the operation of a gas turbine unit using hydrogen as fuel / G. E. Marin, D. I. Mendeleev, B. M. Osipov // Journal of Physics: Conference Series : International Conference on Aviation Motors, ICAM 2020, Moscow, 18–21 мая 2021 года. Vol. 1891. – IOP Publishing Ltd: IOP Publishing Ltd, 2021. – P. 012055. – DOI 10.1088/1742-6596/1891/1/012055.Marin, G.E. A study on the operation of a gas turbine unit using hydrogen as fuel / G.E. Marin, D.I. Mendeleev, B.M. Osipov // Journal of Physics: Conference Series : International Conference on Aviation Motors, ICAM 2020, Moscow, May 18-21, 2021. Vol. 1891. – IOP Publishing Ltd, 2021. – P. 012055. – DOI 10.1088/1742-6596/1891/1/012055.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.