Системный и термодинамический анализ функционирования мини-ТЭС с производством энергии и побочных продуктов

Структурирована информация по запасам углей, горючих сланцев, проведено ранжирование регионов России по целесообразности использования данных видов топлив для нужд малой энергетики. Для каждого региона рассчитаны приведенные характеристики (отношение добычи на валовой региональный продукт, запасов топлива на душу населения и площадь рассматриваемых регионов), при этом учитывалось количество топлива, потребляемого электрическими станциями и, соответственно, не используемого централизованной энергосистемой. Исследованы технологии комплексной переработки твердых ископаемых топлив с получением побочных продуктов для возможности внедрения на мини-ТЭС. Основными продуктами термопереработки сланцев являются: сланцевый газ, смола, газовый бензин, зольный остаток. Что касается угольного топлива, то основными побочными продуктами являются золошлаковые материалы, сера, полученная при очистке генераторного газа, смола, полукокс и активированный уголь. В качестве критерия минимальной целесообразной производительности выбрана электрическая мощность мини-ТЭС. Выстроена иерархическая структура, включающая три иерархических уровня, и проведен системный анализ мини-ТЭС с учетом производства тепловой, электрической энергии и побочных продуктов. Проведено математическое моделирование "типовых" процессов для объектов малой распределенной энергетики, работающих на продуктах переработки углей и горючих сланцев: сушки, измельчения твердого топлива, очистки полученного в процессе газификации генераторного газа с получением товарной серы, выработки электрической энергии в газотурбинных установках и тепловой энергии в котлах-утилизаторах и утилизационных теплообменниках. Определена тепловая эффективность участков термохимической переработки угля и горючих сланцев. Получены системы математических моделей, описывающих технологические процессы на этапах функционирования объектов распределенной энергетики и проведение системного анализа мини-ТЭС, производящих энергию и побочные продукты. Выявлены "типовые" и "нетиповые" процессы для энергетических объектов малой мощности, работающих на угле и горючих сланцах, дано их математическое описание, разработана конструкция аппаратов для термической переработки твердых местных топлив в условиях мини-ТЭС. Разработаны принципиальные технологические схемы мини-ТЭС, выявлены взаимосвязи элементов, входящих в их структуру, и проведена оценка их влияния на эффективность всего процесса. Выполнены термодинамический анализ с использованием эксергетического метода и структурно-параметрическая оптимизация технологических решений. Разработаны рекомендации по размещению мини-ТЭС, работающих на угле и горючих сланцах, по регионам РФ с учетом дефицита энергообеспечения и доступности данных видов топлива.