Підвищення енергоефективності та економічності когенераційної енергоустановки з повітряною турбіною
The use of renewable fuel and energy resources as fuel makes it possible to reduce the cost of a unit of electrical and thermal energy, reduce the load on the main energy system of the state, and improve the overall environmental impact on the environment. When using a pyrolysis pre-furnace, it is p...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/811 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System Research in Energy |
Репозитарії
System Research in Energy| id |
oai:www.systemre.org:article-811 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
System Research in Energy |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2023-11-22T10:02:23Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
піролізний передтопок повітряна турбіна термодинамічний аналіз капітальні витрати повний коефіцієнт ефективності електричний ККД. |
| spellingShingle |
піролізний передтопок повітряна турбіна термодинамічний аналіз капітальні витрати повний коефіцієнт ефективності електричний ККД. Rusanov, Andrii Kostikov, Andrii Fedoreiko, Valerii Kardaś, Dariusz Tarasova, Viсtoria Ganzha, Mykola Kuznetsov, Mikhail Підвищення енергоефективності та економічності когенераційної енергоустановки з повітряною турбіною |
| topic_facet |
pyrolysis pre-furnace air turbine thermodynamic analysis capital costs overall efficiency electrical efficiency. піролізний передтопок повітряна турбіна термодинамічний аналіз капітальні витрати повний коефіцієнт ефективності електричний ККД. |
| format |
Article |
| author |
Rusanov, Andrii Kostikov, Andrii Fedoreiko, Valerii Kardaś, Dariusz Tarasova, Viсtoria Ganzha, Mykola Kuznetsov, Mikhail |
| author_facet |
Rusanov, Andrii Kostikov, Andrii Fedoreiko, Valerii Kardaś, Dariusz Tarasova, Viсtoria Ganzha, Mykola Kuznetsov, Mikhail |
| author_sort |
Rusanov, Andrii |
| title |
Підвищення енергоефективності та економічності когенераційної енергоустановки з повітряною турбіною |
| title_short |
Підвищення енергоефективності та економічності когенераційної енергоустановки з повітряною турбіною |
| title_full |
Підвищення енергоефективності та економічності когенераційної енергоустановки з повітряною турбіною |
| title_fullStr |
Підвищення енергоефективності та економічності когенераційної енергоустановки з повітряною турбіною |
| title_full_unstemmed |
Підвищення енергоефективності та економічності когенераційної енергоустановки з повітряною турбіною |
| title_sort |
підвищення енергоефективності та економічності когенераційної енергоустановки з повітряною турбіною |
| title_alt |
INCREASING THE EFFICIENCY AND ECONOMY OF A COGENERATION POWER PLANT WITH AN AIR TURBINE |
| description |
The use of renewable fuel and energy resources as fuel makes it possible to reduce the cost of a unit of electrical and thermal energy, reduce the load on the main energy system of the state, and improve the overall environmental impact on the environment. When using a pyrolysis pre-furnace, it is possible to use as a primary fuel: waste wood, pellets, sunflower husks, buckwheat, etc., and the use of an air turbine avoids contamination of its working surface. The aim of the work is to increase the efficiency and economy of a cogeneration power plant with an air turbine, which includes the following main elements: a fuel bunker, a pyrolysis pre-furnace, a combustion chamber-mixer, an air heater, a compressor, an air turbine, electric generator, water heater, smoke exhauster and chimney. To achieve this aim, three options for the scheme of a cogeneration plant with an air turbine with an electric power of 300 kW and with and without different connection variants of a water heater are considered and analyzed in terms of energy and economic indicators. A thermodynamic analysis of the circuit solutions of a cogeneration plant and their comparison in terms of capital costs for the creation of the plant showed that with almost the same cost for the main elements, compared with the circuit where the water is heated by air after the turbine and with the circuit where there is no water heater, the circuit of a cogeneration plant with water heating by flue gas has the highest overall efficiency. This scheme was chosen as rational. As a result of replacing the source fuel with the heat of the air turbine exhaust, the overall efficiency of the cogeneration plant according to this scheme is 73.9 %, and the electrical efficiency is 36.2 %, which corresponds to the level of a gas turbine plant according to the Brayton cycle with regeneration of the working fluid heat, at a moderate value of the degree of air compression in the compressor πk=3. The latter causes the low specific capital cost of the main equipment of the cogeneration plant – 134.6 USD/kW (excluding inflation). |
| publisher |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://systemre.org/index.php/journal/article/view/811 |
| work_keys_str_mv |
AT rusanovandrii increasingtheefficiencyandeconomyofacogenerationpowerplantwithanairturbine AT kostikovandrii increasingtheefficiencyandeconomyofacogenerationpowerplantwithanairturbine AT fedoreikovalerii increasingtheefficiencyandeconomyofacogenerationpowerplantwithanairturbine AT kardasdariusz increasingtheefficiencyandeconomyofacogenerationpowerplantwithanairturbine AT tarasovavistoria increasingtheefficiencyandeconomyofacogenerationpowerplantwithanairturbine AT ganzhamykola increasingtheefficiencyandeconomyofacogenerationpowerplantwithanairturbine AT kuznetsovmikhail increasingtheefficiencyandeconomyofacogenerationpowerplantwithanairturbine AT rusanovandrii pídviŝennâenergoefektivnostítaekonomíčnostíkogeneracíjnoíenergoustanovkizpovítrânoûturbínoû AT kostikovandrii pídviŝennâenergoefektivnostítaekonomíčnostíkogeneracíjnoíenergoustanovkizpovítrânoûturbínoû AT fedoreikovalerii pídviŝennâenergoefektivnostítaekonomíčnostíkogeneracíjnoíenergoustanovkizpovítrânoûturbínoû AT kardasdariusz pídviŝennâenergoefektivnostítaekonomíčnostíkogeneracíjnoíenergoustanovkizpovítrânoûturbínoû AT tarasovavistoria pídviŝennâenergoefektivnostítaekonomíčnostíkogeneracíjnoíenergoustanovkizpovítrânoûturbínoû AT ganzhamykola pídviŝennâenergoefektivnostítaekonomíčnostíkogeneracíjnoíenergoustanovkizpovítrânoûturbínoû AT kuznetsovmikhail pídviŝennâenergoefektivnostítaekonomíčnostíkogeneracíjnoíenergoustanovkizpovítrânoûturbínoû |
| first_indexed |
2025-09-24T17:34:02Z |
| last_indexed |
2025-09-24T17:34:02Z |
| _version_ |
1850410280677277696 |
| spelling |
oai:www.systemre.org:article-8112023-11-22T10:02:23Z INCREASING THE EFFICIENCY AND ECONOMY OF A COGENERATION POWER PLANT WITH AN AIR TURBINE Підвищення енергоефективності та економічності когенераційної енергоустановки з повітряною турбіною Rusanov, Andrii Kostikov, Andrii Fedoreiko, Valerii Kardaś, Dariusz Tarasova, Viсtoria Ganzha, Mykola Kuznetsov, Mikhail pyrolysis pre-furnace, air turbine, thermodynamic analysis, capital costs, overall efficiency, electrical efficiency. піролізний передтопок, повітряна турбіна, термодинамічний аналіз, капітальні витрати, повний коефіцієнт ефективності, електричний ККД. The use of renewable fuel and energy resources as fuel makes it possible to reduce the cost of a unit of electrical and thermal energy, reduce the load on the main energy system of the state, and improve the overall environmental impact on the environment. When using a pyrolysis pre-furnace, it is possible to use as a primary fuel: waste wood, pellets, sunflower husks, buckwheat, etc., and the use of an air turbine avoids contamination of its working surface. The aim of the work is to increase the efficiency and economy of a cogeneration power plant with an air turbine, which includes the following main elements: a fuel bunker, a pyrolysis pre-furnace, a combustion chamber-mixer, an air heater, a compressor, an air turbine, electric generator, water heater, smoke exhauster and chimney. To achieve this aim, three options for the scheme of a cogeneration plant with an air turbine with an electric power of 300 kW and with and without different connection variants of a water heater are considered and analyzed in terms of energy and economic indicators. A thermodynamic analysis of the circuit solutions of a cogeneration plant and their comparison in terms of capital costs for the creation of the plant showed that with almost the same cost for the main elements, compared with the circuit where the water is heated by air after the turbine and with the circuit where there is no water heater, the circuit of a cogeneration plant with water heating by flue gas has the highest overall efficiency. This scheme was chosen as rational. As a result of replacing the source fuel with the heat of the air turbine exhaust, the overall efficiency of the cogeneration plant according to this scheme is 73.9 %, and the electrical efficiency is 36.2 %, which corresponds to the level of a gas turbine plant according to the Brayton cycle with regeneration of the working fluid heat, at a moderate value of the degree of air compression in the compressor πk=3. The latter causes the low specific capital cost of the main equipment of the cogeneration plant – 134.6 USD/kW (excluding inflation). Використання як палива відновлюваних паливно-енергетичних ресурсів (ПЕР) дозволяє зменшити вартість одиниці виробленої електричної та теплової енергії, зменшити навантаження на основну енергосистему держави, покращити в цілому екологічний вплив на довкілля. Завдяки використанню піролізного передтопку, як первинне паливо можна використовувати: відходи деревини, пелети, шелуху соняшника, гречки тощо, а застосування повітряної турбіни дозволяє уникнути забруднення її робочої поверхні. Метою роботи є підвищення енергоефективності та економічності когенераційної енергоустановки з повітряною турбіною, яка включає наступні основні елементи: бункер палива, піролізний передтопок, топкову камеру-змішувач, нагрівач повітря, компресор, повітряну турбіну, електрогенератор, водонагрівач, димовсмоктувач та димову трубу. Для досягнення означеної мети розглянуто та проаналізовано за енергетичними та економічними показниками три варіанти схеми когенераційної установки з повітряною турбіною електричною потужністю 300 кВт та з різним підключенням водонагрівача та без нього. Термодинамічний аналіз схемних рішень когенераційної установки та порівняння їх за капітальними витратами на створення установки показав, що за практично однакової вартості основних елементів, в порівнянні зі схемою, де вода нагрівається повітрям після турбіни, та схемою, де водонагрівач відсутній, схема когенераційної установки з нагрівом води топковим газом має найбільший повний коефіцієнт ефективності. Цю схему обрано як раціональну. Внаслідок заміщення вихідного палива теплотою вихлопу повітряної турбіни повний коефіцієнт ефективності когенераційної установки за цією схемою становить 73,9 %, а електричний ККД – 36,2 %, що відповідає рівню газотурбінної установки за циклом Брайтона з регенерацією теплоти робочого тіла, за помірного значення ступеня стиснення повітря в компресорі πk = 3. Останнє зумовлює невисоку питому капітальну вартість основного обладнання когенераційної установки – 134,6 $/кВт (без урахування рівня інфляції). General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2023-11-13 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/811 10.15407/srenergy2023.04.004 System Research in Energy; No. 4 (75) (2023): System Research in Energy; 4-16 Системні дослідження в енергетиці; № 4 (75) (2023): Системні дослідження в енергетиці; 4-16 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/811/719 |