28 и 29 октября. Проблемы экологии в контексте цифровой трансформации общества... Архитектура. Инженерия. Цифровизация. Экология» пройдет в...


Неразменный пропан вырабатывает даровую энергию

Неразменный пропан вырабатывает даровую энергию


31 мая 2004
membrana
Разработана технология, повышающая КПД обычных тепловых электростанций примерно в два раза с одновременным сокращением вредных выбросов. Ключ к чудесному преобразованию — использование пропана, который, однако, не расходуется в процессе выработки энергии.

Инженеры Дэниел Стингер (Daniel Stinger), Фарук Миан (Farouk Mian) и основанная ими компания Wow Energy развивают собственную технологию, призванную расширить возможности существующих тепловых электростанций (ТЭС).

Их полный КПД обычно составляет 35%. Значительная доля энергии, содержащейся в топливе, вылетает в трубу. Однако использовать горячий выхлоп станции для выработки дополнительного электричества обычными методами затруднительно.

Дело в том, что используемые на ТЭС паровые турбины по-настоящему эффективны, и их работа экономически оправдана, только если пар нагревается до температуры 450 градусов Цельсия и выше (обычно — 650).

А из трубы ТЭС вылетает газ с температурой 150-370 градусов Цельсия. И утилизировать это тепло на водном паровом цикле не получается.

Но изобретатели из Техаса нашли выход. Предложенная ими технология называется Cascading Closed Loop Cycle (CCLC), то есть каскадный закрытый закольцованный цикл. В качестве рабочего тела здесь используется не вода, а пропан.



Большая часть энергии ископаемого топлива обычно уходит в трубу (фото с сайта vin.bg.ac.yu).



Получается что-то вроде неразменного рубля — газ крутится в системе и не расходуется, однако при каждом обороте даёт "сдачу" в виде даровой электроэнергии.

Пропан обладает очень низкой температурой кипения. У него достаточно высокая теплоёмкость, а теплота парообразования у него ниже, чем у воды, раз в семь.

Идея проста — подаём жидкий пропан в теплообменник, установленный в трубе электростанции. Парообразный пропан поступает в турбину, совершает работу, охлаждается и попадает в насос.

Под высоким давлением пропан снова переходит в жидкую фазу, и всё начинается сначала.



Важный плюс предлагаемой технологии — широкое использование стандартного оборудования (фото с сайта members.shaw.ca).
Цикл полностью замкнут, герметичен, и не требует участия воды даже для охлаждения системы.

А это важно, так как обычные ТЭС являются крупными потребителями воды, которая не только крутится в турбинах, но и интенсивно улетучивается в градирнях системы охлаждения.

К слову, теплообменники, турбины и насосы, используемые в системе, практически все стандартные, те же, что промышленность строит для классических ТЭС. Теоретически это должно ускорить внедрение новинки.

Правда, в таком упрощённом виде общий КПД станции повышался незначительно. Но инженеры придумали, как утилизировать львиную долю энергии, выбрасываемую обычно впустую.

Они ввели в систему вторую турбину, работающую на тепле уже отработанного пропана из турбины первой.

При этом три теплообменника комплекса оказались закольцованными в хитроумную последовательно-параллельную схему, вполне понятную из представленного рисунка.

По расчётам Wow Energy, стоимость строительства такой дополнительной "электростанции в электростанции" составит $0,6-1 тысячу за киловатт мощности, что сопоставимо с ценой оборудования на самой ТЭС.

И себестоимость полученной таким образом энергии, с учётом затрат на технику, также будет низка — 2 цента за киловатт час. При этом общий КПД станции возрастёт до 60% или даже выше.

Дополнительный бонус — возможность более полной химической очистки выхлопа станции от вредных веществ.

Дело в том, что содержащиеся в выбросах ТЭС, в парообразном состоянии, ртуть, ванадий, кадмий, свинец и другие вещества после установки системы легко конденсируются в жидкую/твёрдую фазу, так как температура выхлопа станции снижается до 45-55 градусов Цельсия.

Легче при такой низкой температуре вычищаются из выхлопа оксиды серы и азота.



Схема цикла CCLC (иллюстрация с сайта newscientist.com).


К тому же выработка большего количества энергии из того же объёма топлива означает сокращение выхлопа диоксида углерода — парникового газа.

При сопоставимой стоимости тепловых машин для удовлетворения растущих потребностей в энергии выгоднее строить дополнительные комплексы CCLC на существующих ТЭС, чем новые классические энергоблоки и станции — полагают изобретатели пропанового цикла.

Техасские специалисты подчёркивают, что их цикл может использоваться для выработки электроэнергии не только на ТЭС, но и на химических заводах и вообще — за счёт самых разнообразных промышленных источников дарового, но низкотемпературного тепла.

Изобретением Стингера и Миана уже заинтересовались компании Chevron Texaco и British Petroleum.

А ведь практически ни одной такой установки ещё не построено.

http://www.membrana.ru/articles/technic/2004/05/31/222600.html