УДК 536.248:621.499.4:661.961.621
М. И. О с и п о в, А. В. Г а с и л о в
АНАЛИЗ СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ
И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ
КОМБИНИРОВАННЫХ УСТАНОВОК
С ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫМИ ТОПЛИВНЫМИ
ЭЛЕМЕНТАМИ И ГАЗОВЫМИ ТУРБИНАМИ
Рассмотрены схемы комбинированных энергетических установок
с топливными элементами и газотурбинными установками. Про-
анализированы особенности и свойства циклов топливных элемен-
тов, работающих на расплавленном карбонате при атмосферном
давлении, и циклов с твердооксидными топливными элементами,
работающими при высоких давлениях.
E-mail:
;
Ключевые слова
:
топливный элемент, газовая турбина, риформинг, тур-
бомашины, энергоустановка, комбинированный цикл.
Энергетические технологии на основе топливных элементов — это
одно из перспективных направленийразвития малойэнергетики, обес-
печивающее высокую эффективность и экологичность.
Коэффициент полезного действия термодинамически обоснован-
нойсхемы комбинированнойустановки (КУ) с топливным элементом
(ТЭ) и газотурбиннойустановкой(ГТУ) составляет от 65 до 72% в
температурном диапазоне 600. . . 1000
◦
С для твердооксидных и карбо-
натных ТЭ (табл. 1) при использовании разных видов углеводородного
топлива. Электрическая энергия, вырабатываемая ТЭ и ГТУ в составе
КУ распределяется в соотношении (65–80%):(35–20%). Возможный
диапазон мощностейтаких КУ составляет от десятков киловатт до
нескольких мегаватт [1].
Проектирование и создание КУ на базе ТЭ и ГТУ предполагает
четкое знание следующих позиций: основных особенностей рабочих
процессов установок при возможности использования различных ви-
дов углеводородного топлива; областейрационального использования
разных диапазонов мощностей; термодинамического цикла; уровней
давления рабочих сред в ТЭ и ГТУ; типа процесса риформинга (вну-
треннего или внешнего); конструкции элементнойбазы; способов ути-
лизации теплоты уходящих газов.
В общем случае КПД КУ с ТЭ и ГТУ выражается следующей
формулой[1, 2]:
η
КУ
=
μ
f
η
V
η
c.н
β
+ (1
−
μ
f
η
V
β
)
η
ГТУ
,
где
μ
f
— коэффициент использования топлива в ТЭ;
η
V
— КПД ТЭ;
η
с.н
— поправка, учитывающая потери энергии на собственные нужды
84 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2010. № 2
