Влияние способов управления теплофизическими параметрами рабочего тела на энергетические показатели газотурбинного цикла ПГУ на искусственном газовом топливе

В настоящее время перед разработчиками перспективных энергоустановок на ископаемом топливе стоят две глобальные задачи: 1) повышение экономичности и экологичности сжигания твердых топлив до уровня перспективных показателей, достигнутых при работе на природном газе; 2) решение проблемы эмиссии антропогенного СО2. Перспективным направлением поиска решения этих задач, наряду с развитием высокоэффективных пылеугольных энергоблоков на суперсверхкритических параметрах, является разработка новых парогазовых установок (ПГУ) на искусственных газовых топливах, которые становятся более экологичными и эффективными по сравнению с пылеугольными энергоблоками. Ключевым элементом таких ПГУ является газотурбинная установка, рабочее тело которой формируется при сжигании искусственного топливного газа, получаемого путём термохимической конверсии ископаемых топлив в узле внутрицикловой газификации ПГУ, либо побочные продукты металлургической, химической и нефтяной промышленности. В ближнесрочной перспективе в рамках нового в РФ направления водородной энергетики рассматривается работа ГТУ на углеводородном топливе, обогащаемом «желтым», «голубым» или «зеленым» водородом. Для решения первой глобальной задачи применяют обычно стандартные газовые турбины, работающие по открытому циклу, элементы которой модифицируются под сжигание непроектного топлива в воздухе. Для радикального решения второй глобальной задачи разрабатываются новые турбоустановки, работающие по полуоткрытому циклу со сжиганием в кислороде («Oxy-fuel» технологии) новых топливных газов на основе Н2 / СО, получаемых конверсией предыдущих. Изменение теплофизических характеристик рабочего тела, соответствующее разным составам газов и схемам их сжигания, будет радикальным образом изменять энергетические показатели газотурбинного цикла у энергоустановки в целом, что должно приводить к корректировке закладываемых в конструкцию оптимальных термодинамических параметров. Тематика исследования соответствует утвержденным на Федеральном уровне Приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники РФ (п. 08 – Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика) и Перечню критических технологий РФ (п. 27 – Технологии энергоэффективного производства и преобразования энергии на органическом топливе).