Низкоуглеродные тринарные энергетические комплексы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В настоящий момент повышение экологической безопасности на тепловых энергетических станциях является одним из ключевых направлений развития энергетики. В мировой практике активно применяются технологии очистки уходящих газов от оксидов азота, серы и золы. Однако технологии улавливания диоксида углерода до сих пор не нашли широкого применения из-за существенного снижения эффективности производства электроэнергии. В настоящей работе представлены результаты разработки и исследования технологических схем бинарных и тринарных парогазовых установок с минимальными выбросами вредных веществ в атмосферу. В ходе исследований было выявлено, что переход от моноэтаноламиновой очистки уходящих газов к установке паровой конверсии метана обеспечивает прирост КПД нетто тринарной энергетической установки на 1.25% (для парогазовой установки на 1.16%) и сокращение удельных выбросов диоксида углерода в атмосферу в 2.3 раза. Большая эффективность энергоблока с интегрированной установкой паровой конверсии метана по сравнению с моноэтаноламиновой очисткой уходящих газов обусловлена снижением затрат электроэнергии на улавливание углекислого газа на 8,2 МВт.

Об авторах

В. О. Киндра

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Национальный исследовательский университет “МЭИ”

Автор, ответственный за переписку.
Email: kindra.vladimir@yandex.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года | Министерство энергетики РФ [Электронный ресурс]. URL: https://minenergo.gov.ru/node/1026 (дата обращения: 02.11.2022).
  2. Nitrous Oxide Emissions by Sector. 2024. Available online: https://ourworldindata.org/emissions-by-sector (accessed: 10.06. 2024).
  3. Ежова Н.Н., Сударева С.В. Современные методы очистки дымовых газов тепловых электростанций от диоксида углерода // Теплоэнергетика. 2009. № 1 С. 14–19.
  4. Замятина А.В., Богатова Т.Ф., Осипов П.В. Анализ технологий улавливания CO2 // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Атомная энергетика. Екатеринбург. 2019. С. 807–810.
  5. Киндра В.О., Комаров И.И., Злывко О.В., Максимов И.А., Островский М.А. Термодинамический анализ тринарных энергоустановок // Известия РАН. Энергетика. 2024. № 1. С. 70–81.
  6. Ibigbami O.A., Onilearo O.D., & Akinyeye R.O. Post‐combustion capture and other Carbon Capture and Sequestration (CCS) technologies: a review // Environmental Quality Management. 2024.
  7. Song C., Liu Q., Deng S., Li H., Kitamura Y. Cryogenic-based CO2 capture technologies: State-of-the-art developments and current challenges // Renew. Sustain. Energy Rev. 2019. V. 101. P. 265–278.
  8. Kamio E., Yoshioka T., Matsuyama H. Recent Advances in Carbon Dioxide Separation Membranes: A Review // J. Chem. Eng. Jpn. 2023. V. 56. P. 2222000.
  9. Mondal M.K., Balsora H.K., Varshney P. Progress and trends in CO2 capture/separation technologies: A review // Energy. 2012. V. 46. P. 431–441.
  10. Maniarasu R., Rathore S.K., Murugan S. A review on materials and processes for carbon dioxide separation and capture // Energy Environ. 2023. V. 34. P. 3–57.
  11. Vorokhta M., Kusdhany M.I.M., Vöröš D., Nishihara M., Sasaki K., Lyth S.M. Microporous carbon foams: The effect of nitrogen-doping on CO2 capture and separation via pressure swing adsorption // Chem. Eng. J. 2023. V. 471. P. 144524.
  12. Kindra V., Maksimov I., Oparin M., Zlyvko O., Rogalev A. Hydrogen Technologies: A Critical Review and Feasibility Study // Energies. 2023. V. 16. P. 5482.
  13. Ma L.-C., Dominguez B.C., Kazantzis N.K., Ma Y.H. Integration of membrane technology into hydrogen production plants with CO2 capture: An economic performance assessment study // Int. J. Greenh. Gas Control. 2015. V. 42. P. 424–438.
  14. Fernandez J.R., Abanades J.C.; Grasa G. Modeling of sorption enhanced steam methane reforming-Part II: Simulation within a novel Ca/Cu chemical loop process for hydrogen production // Chem. Eng. Sci. 2012. V. 84. P. 12–20.
  15. Komarov I., Osipov S., Zlyvko O., Vegera A., Naumov V. Combined Cycle Gas Turbine for Combined Heat and Power Production with Energy Storage by Steam Methane Reforming // J. Energy Syst. 2021. V. 5. P. 231–243
  16. Pashchenko D. Performance Evaluation of a Combined Power Generation System Integrated with Thermochemical Exhaust Heat Recuperation Based on Steam Methane Reforming // Int. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. P. 5823–5835.
  17. Mullen D., Herraiz L., Lucquiaud M. Advanced Thermodynamic Integration in Combined Fuel and Power (CFP) Plants Producing Low Carbon Hydrogen & Power with CCUS. Proceedings of the 15th Greenhouse Gas Control Technologies Conference. 2021. P. 15–18.
  18. Lozza G., Chiesa P. Natural gas decarbonization to reduce CO2 emission from combined cycles – Part I: Partial oxidation. J. Eng. Gas Turbines Power. 2000. V. 124. P. 82–88.
  19. Aspen Technology, Inc. Aspen Plus. Available online: https://www.aspentech.com/en/products/engineering/aspen-plus (accessed on 19 July 2021).
  20. Lemmon E.W., Bell I.H., Huber M.L., McLinden M.O. NIST Standard Reference Database 23: Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties-REFPROP; Version 10.0, National Institute of Standards and Technology; Standard Reference Data Program: Gaithersburg, MA, USA, 2018.
  21. Quirino P., Amaral A., Pontes K., Rossi F., Manenti F. Impact of kinetic models in the prediction accuracy of an indus-trial steam methane reforming unit. // Comput. Chem. Eng. 2021. V. 152. P. 107379.
  22. Stray J.D. Control of Corrosion and Fouling in Amine Sweetening Systems, presented at the NACE Canada Region Western Conference Calgary, Alberta February, 1990. P. 20–22.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Энергоустановки с моноэтаноламиновой очисткой уходящих газов: (а) ПГУ; (б) ТРЭК.

Скачать (357KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Энергоустановки с интегрированной установкой ПКМ: (а) ПГУ; (б) ТРЭК.

Скачать (306KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сравнение энергетической эффективности тринарных и бинарных энергетических комплексов с интегрированными системами улавливания углекислого газа.

Скачать (72KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».