Ефективні комплекси, використовуючи природний газ, для виробництва діоксиду вуглецю, азоту та електроенергії
Вантажиться...
Дата
2012
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Одес. держ. акад. холоду
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.14 - Холодильна, вакуумна та компресорна техніка, системи кондиціонування.
Дисертаційна робота присвячена розробці схем та методик розрахунку ефективних енерготехнологічних комплексів, які споживають природний газ від 100 до 550 м3/год., для автономного виробництва рідкого низькотемпературного діоксиду вуглецю від 200 до 1500 кг/год., газоподібного азоту від 800 до 6000 м3/год. та електроенергії від 25 до 500 кВт, шо видається зовнішньому споживачеві. У дисертації проаналізовані та виявлені основні джерела втрат від необоротності в існуючих вуглекислотних комплексах, які знижують ексергетичний ККД до 0,7%. Розроблено методику визначення умов, отримання максимуму коефіцієнта зрідження СО2 в зріджувальній установці, яка працює по циклу високого тиску. Поставлена та вирішена задача находження оптимального складу циркулюючого амінового розчину в абсорбційно-десорбційної установці, шо містить 10% МЕА та 40% МДЕА, якій відповідає мінімальному споживанню теплоти на регенерацію розчину 4500 кДж/кг СО2. Розроблено методику розрахунку коефіцієнта надлишку повітря та кількості природного газу, що подається в когенераційну установку, для знаходження її робочих характеристик. Знайдено та обґрунтовано способи ефективного включення когенераційної установки до складу енерготехнологічного комплексу та організації процесу горіння природного газу в середовищі кисню димових газів. Досліджено можливість ефективного використання надлишку теплоти у паротурбінної установки, що працює на неводних парах, з метою виробництва додаткової кількості електричної енергії, яка дозволить збільшити вироблену електричну потужність майже на 50%. Визначено характеристики енерготехнологічного комплексу у режимі переробки додаткових сторонніх димових газів. При цьому продуктивність по рідкому низькотемпературному СО2 і газоподібному N2 може збільшитися в 1,5 рази. Створено методики розрахунку основних характеристик окремих установок, які входять до складу комплексу і всього комплексу в цілому. Визначені енергетичні характеристики та потужність комплексів, що підтверджують здатність комплексу працювати автономно з високою термодинамічною ефективністю (ηе = 21%). Підтверджені на основі розрахунку ТЕWI вищі екологічні показники комплексів, у яких зниження емісії СО2 в навколишнє середовище становить 40 ... 70% за рахунок вироблення власної електричної енергії та переробки сторонніх димових газів.
Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.14 - Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. Диссертационная работа посвящена разработке схем и методик расчёта эффективных энерготехнологических комплексов, потребляющих природный газ от 100 до 550 нм3/ч, для автономного производства жидкого низкотемпературного диоксида углерода от 200 до 1500 кг/ч, газообразного азота от 800 до 6000 нм3/ч и электроэнергии от 25 до 500 кВт, выдаваемой внешнему потребителю. В диссертации проанализированы и выявлены основные источники потерь от необратимости в существующих углекислотных комплексах, которые снижают эксергетический КПД до 0,7%. Разработана методика определения условий, соответствующих максимуму коэффициента ожижения СО2 в ожижителе диоксида углерода, работающего по циклу высокого давления. Поставлена и решена задача определения оптимального состава циркулирующего аминового раствора в абсорбционно-десорбционной установке, содержащего 10% МЭА и 40% МДЭА, который отвечает минимальному удельному потреблению теплоты на регенерацию раствора 4500 кДж/кг СО2. Разработана методика расчёта коэффициента избытка воздуха и количества природного газа, подаваемого в когенерационную установку, для нахождения её рабочих характеристик. Найдены и обоснованы способы эффективного включения когенерационной установки в состав энерготехнологического комплекса и организации процесса горения природного газа в среде кислорода дымовых газов. Исследована возможность эффективного использования избытка теплоты в паротурбинной установке, работающей на неводяных парах, с целью производства дополнительного количества электрической энергии, которая позволит увеличить производимую электрическую мощность почти на 50%. Определены характеристики энерготехнологического комплекса в режиме переработки дополнительных сторонних дымовых газов. При этом производительность по жидкому низкотемпературному СО2 и газообразному N2 может увеличиться в 1,5 раза. Созданы методики расчёта основных характеристик отдельных установок входящих в состав комплекса и всего комплекса в целом. Определены энергетические характеристики и производительность ЭТК, подтверждающие способность комплекса работать автономно с высокой термодинамической эффективностью (ηе = 21%). Подтверждены на основе расчёта TEWI более высокие экологические показатели комплексов, в которых снижение эмиссии СО2 в окружающую среду составляет 40 ...70% за счёт выработки собственной электрической энергии и переработки сторонних дымовых газов.
Thesis for a candidate’s degree of technical science on a specialty 05.05.14 - Refrigeration, vacuum and compressor technique, conditioning system. This thesis is devoted to the schemes and techniques development for calculating the effective energotechnological complexes that consume natural gas from 100 to 550 Nm3/h, for the autonomous production of low-temperature liquid carbon dioxide from 200 to 1500 kg/h of gaseous nitrogen from 800 to 6000 Nm3/h of electric power from 25 to 500 kW, given out by the external customer. The main sources of irreversibility losses in the existing carbon dioxide complexes, which reduce the exergy efficiency up to 0.7% were analyzed and identified in the thesis. A method of determining the conditions, corresponding to the maximum coefficient of liquefaction CO2 in the carbon dioxide liquéfier, working on a cycle of high pressure. The optimal composition determination problem of the circulating amine solution in the absorption-desorption unit containing 10% of MEA and 40% of MDEA, which corresponds to the minimum specific heat consumption for the regeneration of 4500 kJ/kg solution CO2 is posed and solved. A method of calculating the coefficient of excess air and the amount of natural gas supplied to the cogeneration unit, to find its characteristics is developed. There are found and proved how effective inclusion of the cogeneration unite in energotechnological complexes and the burning process of natural gas organization in oxygen flue gases. The effective use possibility of excess heat into steam-turbine unit working on unaquatic pairs, to produce additional quantities of electrical energy, which will allow to increase the electrical energy produced by nearly 50%, was investigated. The characteristics of the energotechnological complexes in the mode of processing additional external flue are considered. In this low-temperature performance of liquid CO2 and gaseous N2 may increase by 1.5 times. Procedures for calculating the main characteristics of individual units that make up the complex and the entire complex as a whole are created. The energy characteristics and performance of the energotechnological complexes are determined to work autonomously with a high thermodynamic efficiency ( ηе = 21 %). The higher environmental performance of the complex in which the reduction of CO2 emissions into the environment is 40...70% by production its own electric energy and processing of external flue were confirmed by calculating TEWI.
Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.14 - Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. Диссертационная работа посвящена разработке схем и методик расчёта эффективных энерготехнологических комплексов, потребляющих природный газ от 100 до 550 нм3/ч, для автономного производства жидкого низкотемпературного диоксида углерода от 200 до 1500 кг/ч, газообразного азота от 800 до 6000 нм3/ч и электроэнергии от 25 до 500 кВт, выдаваемой внешнему потребителю. В диссертации проанализированы и выявлены основные источники потерь от необратимости в существующих углекислотных комплексах, которые снижают эксергетический КПД до 0,7%. Разработана методика определения условий, соответствующих максимуму коэффициента ожижения СО2 в ожижителе диоксида углерода, работающего по циклу высокого давления. Поставлена и решена задача определения оптимального состава циркулирующего аминового раствора в абсорбционно-десорбционной установке, содержащего 10% МЭА и 40% МДЭА, который отвечает минимальному удельному потреблению теплоты на регенерацию раствора 4500 кДж/кг СО2. Разработана методика расчёта коэффициента избытка воздуха и количества природного газа, подаваемого в когенерационную установку, для нахождения её рабочих характеристик. Найдены и обоснованы способы эффективного включения когенерационной установки в состав энерготехнологического комплекса и организации процесса горения природного газа в среде кислорода дымовых газов. Исследована возможность эффективного использования избытка теплоты в паротурбинной установке, работающей на неводяных парах, с целью производства дополнительного количества электрической энергии, которая позволит увеличить производимую электрическую мощность почти на 50%. Определены характеристики энерготехнологического комплекса в режиме переработки дополнительных сторонних дымовых газов. При этом производительность по жидкому низкотемпературному СО2 и газообразному N2 может увеличиться в 1,5 раза. Созданы методики расчёта основных характеристик отдельных установок входящих в состав комплекса и всего комплекса в целом. Определены энергетические характеристики и производительность ЭТК, подтверждающие способность комплекса работать автономно с высокой термодинамической эффективностью (ηе = 21%). Подтверждены на основе расчёта TEWI более высокие экологические показатели комплексов, в которых снижение эмиссии СО2 в окружающую среду составляет 40 ...70% за счёт выработки собственной электрической энергии и переработки сторонних дымовых газов.
Thesis for a candidate’s degree of technical science on a specialty 05.05.14 - Refrigeration, vacuum and compressor technique, conditioning system. This thesis is devoted to the schemes and techniques development for calculating the effective energotechnological complexes that consume natural gas from 100 to 550 Nm3/h, for the autonomous production of low-temperature liquid carbon dioxide from 200 to 1500 kg/h of gaseous nitrogen from 800 to 6000 Nm3/h of electric power from 25 to 500 kW, given out by the external customer. The main sources of irreversibility losses in the existing carbon dioxide complexes, which reduce the exergy efficiency up to 0.7% were analyzed and identified in the thesis. A method of determining the conditions, corresponding to the maximum coefficient of liquefaction CO2 in the carbon dioxide liquéfier, working on a cycle of high pressure. The optimal composition determination problem of the circulating amine solution in the absorption-desorption unit containing 10% of MEA and 40% of MDEA, which corresponds to the minimum specific heat consumption for the regeneration of 4500 kJ/kg solution CO2 is posed and solved. A method of calculating the coefficient of excess air and the amount of natural gas supplied to the cogeneration unit, to find its characteristics is developed. There are found and proved how effective inclusion of the cogeneration unite in energotechnological complexes and the burning process of natural gas organization in oxygen flue gases. The effective use possibility of excess heat into steam-turbine unit working on unaquatic pairs, to produce additional quantities of electrical energy, which will allow to increase the electrical energy produced by nearly 50%, was investigated. The characteristics of the energotechnological complexes in the mode of processing additional external flue are considered. In this low-temperature performance of liquid CO2 and gaseous N2 may increase by 1.5 times. Procedures for calculating the main characteristics of individual units that make up the complex and the entire complex as a whole are created. The energy characteristics and performance of the energotechnological complexes are determined to work autonomously with a high thermodynamic efficiency ( ηе = 21 %). The higher environmental performance of the complex in which the reduction of CO2 emissions into the environment is 40...70% by production its own electric energy and processing of external flue were confirmed by calculating TEWI.
Опис
Копитін, О. В.
Ефективні комплекси, використовуючи природний газ, для виробництва діоксид вуглецю, азоту та електроенергії [Текст] : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 05.05.14 "Холодильна, вакуумна та компресорна техніка, системи кондиціонування" / Копитін Олексій Валерійович ; наук. кер. Г. К. Лавренченко ; Одес. держ. акад. холоду. – Одеса : ОДАХ, 2012. – 20 с. :
Ключові слова
енерготехнологічний комплекс, природний газ, діоксид вуглецю, азот, електроенергія, ексергетичний ККД, екологічна ефективність, энерготехнологический комплекс, природный газ, диоксид углерода, электроэнергия, эксергетический КПД, экологическая эффективность, energotechnological complex, natural gas, carbon dioxide, nitrogen, electrical energy, exergy efficiency, environmental effectiveness