.jpg)
Ученые Объединенного института высоких температур Российской академии наук разработали экологически чистую ТЭЦ, работающую на новом термодинамическом цикле с кислородным сжиганием природного газа. Предлагаемая технология обеспечивает одновременную выработку электроэнергии и тепла и позволяет практически полностью исключить выбросы CO2 в атмосферу. В условиях, когда ископаемое топливо еще долго будет играть ключевую роль в энергетическом балансе, а требования к снижению выбросов ужесточаются, такая схема рассматривается как один из возможных путей модернизации.
Разработка основана на отказе от использования воздуха при сжигании топлива. В камеру сгорания подается чистый кислород, а рабочим телом, вращающим турбину, становится смесь углекислого газа и водяного пара. Это принципиально меняет состав продуктов сгорания и конфигурацию всей станции. В обычной ТЭЦ дымовые газы содержат лишь несколько процентов CO2, поэтому его выделение требует сложных и энергоемких систем. В новой схеме углекислый газ изначально является частью рабочего тела и после конденсации воды выводится из цикла в жидком виде, удобном для транспортировки, хранения или промышленного использования. Кроме того, компоненты рабочего тела сжимаются насосами в жидком состоянии, а не компрессорами в газовой фазе, что снижает энергетические затраты и позволяет достигать высокого давления перед турбиной.
Таким образом, удельный расход условного топлива на производство полезной энергии составляет менее 130 грамм на кВт·ч в годовом интегральном выражении. Это обеспечивает экономию более 30% топлива, если сравнивать с современными теплофикационными станциями аналогичной мощности. Установка может гибко регулировать соотношение тепловой и электрической мощности без применения пиковых котельных. Такая возможность особенно важна для городов с развитой системой централизованного теплоснабжения, где тепловая нагрузка часто превышает электрическую.
Экологический эффект связан с особенностями процесса горения. Поскольку воздух не используется, в зоне горения практически отсутствует азот, а значит, образование оксидов азота минимально. Углекислый газ не выбрасывается через дымовую трубу, а конденсируется и отводится в жидком виде. Для станции мощностью около 300 МВт объем CO2 превышает 550 тонн в сутки. Этот углекислый газ можно использовать для производства удобрений и химической продукции или закачивать в пласты при добыче нефти. Одновременно полностью конденсируется водяной пар, включая топливную воду, образующуюся при сгорании водорода в составе метана, позволяя получать порядка 1 млн. тонн воды, пригодной для технологических нужд, в год. Воздухоразделительная установка, необходимая для получения кислорода, дополнительно производит более 5 млн. тонн азота в год для станции мощностью 300 МВт. Этот продукт востребован в металлургии, нефтегазовой и пищевой промышленности.
Для практической отработки технологии предлагается создание электростанции мощностью 60 МВт. Такой объект позволит решить конструктивные и технологические задачи, проверить работу оборудования в различных режимах и оценить экономические параметры перед масштабированием до станций мощностью 100-600 МВт и более.
