Спосіб виробництва електричної енергії у монарній газопаровій установці

Спосіб виробництва електричної енергії в монарній газопаровій установці, що включає стиснення повітря у компресорі, спалювання палива у середовищі суміші повітря з водяною парою в камері згорання, перетворення теплового потенціалу суміші продуктів згорання з перегрітою водяною парою в механічну енергію у газопаровій турбіні і передачу її на силовий вал установки, з подальшим перетворенням її в електричну енергію, внутрішьоциклову утилізацію теплового потенціалу вихлопних газів у теплоутилізаційному контурі (котлі-утилізаторі), що розташований у її вихлопному тракті, підігрів живильної води та генерування у цьому контурі перегрітої водяної пари, яка подається до камери згорання двома потоками у вигляді "екологічної" та "енергетичної" пари, який відрізняє ться тим, що генерують насичену або перегріту водяну пару у "форкотлі", в якому цей процес відбувається в результаті використання хімічної енергії твердих або рідких паливзамінників природного газу низької або середньої калорійності, причому у випадку застосування палив-замінників низької калорійності "форкотел" працює в режимі "випарника" та "пароперегріва U 2 (11) 1 3 38125 середньої калорійності (штучного або природного походження). В якості аналога вибрано спосіб виробництва електричної енергії, який реалізуються на основі використання циклу Брайтона, що включає процеси: стиснення атмосферного повітря у компресорі, спалювання палива у середовищі повітря в камері згорання, перетворенні теплового потенціалу отриманих продуктів згорання в механічну енергію у газовій турбіні, яка передається на силовий вал двигуна з наступним перетворенням цієї енергії у електричну у електрогенераторі [1]. При застосуванні такого способу досягається спрощення технологічної схеми, умов експлуатації установки і її конструкції, зменшення масогабаритних показників, але недоліком такого способу виробництва електричної енергії є недостатньо високий ККД перетворення хімічної енергії палива в електричну, він характеризуються суттєвим обмеженням рівня одиничної потужності, високим рівнем теплового забруднення навколишнього середовища та високим рівнем екологічної небезпеки через високий рівень емісії токсичних оксидів азоту (NOx). Недоліком цього способу є також висока його затратність у випадку реалізації циклу ГТУ при початковій температурі t3, яка перевищує 1400°С [2], що визначається необхідністю розробки та застосування супертехнологій у області турбомашинобудування, металургії і інших галузях те хніки, причому перспективність застосування даного способу при високих температурах циклу суттєво обмежується впливом ефекту термодинамічного «насичення» [3], який обумовлює помітне зниження темпів зростання ККД ГТУ у порівнянні з темпом зростання капіталовкладень при реалізації високотемпературних ГТУ. Додатковим обмеженням щодо широкого використання даного способу у енергетиці є необхідність споживання дефіцитного природного газу або спеціальних видів рідкого газотурбінного палива. Все це обумовлює неспроможність газотурбінної технології, яка реалізується на основі застосування ГТУ простої схеми (цикл Брайтона), вирішити поставлену задачу. Відомий спосіб виробництва електричної енергії на основі реалізації бінарних парогазових циклів [4,5], який базується на комбінації газотурбінного циклу Брайтона та паротурбінного циклу Ренкіна, і при його реалізації здійснюються послідовні процеси циклу Брайтона: стиснення повітря у компресорі, спалювання палива у середовищі повітря в камері згорання, перетворення теплового потенціалу продуктів згорання в механічну енергію у газовій турбіні і передачі її на силовий вал ГТУ з наступним перетворенням цієї енергії у електричну у електрогенераторі, зовнішньоциклової утилізації залишкового теплового потенціалу ви хлопних газів ГТУ у теплоутилізаційному контурі (котліутилізаторі), що розташований у вихлопному тракті газотурбінної установки, а також здійснюються процеси в циклі Ренкіна: підігрів живильної води та генеруванні насиченої або перегрітої водяної пари у котлі-утилізаторі, що розташований у ви хлопному тракті газотурбінної установки, перетворення 4 потенціальної та теплової енергії пари у паровій турбіні в механічну, яка передається на силовий вал парової турбіни з подальшим перетворенням її в електричну у електрогенераторі. Реалізація такого способу не потребує розв'язання складних науково-технічних проблем, дозволяє підвищити ефективність перетворення хімічної енергії палива в електричну та одиничну потужність установки у порівнянні з базовою ГТУ, при цьому підвищуються показники екологічної безпеки бінарного циклу за рахунок: зниження викидів у атмосферу оксидів азоту (NOx) у ~1,5 рази; зменшення теплового забруднення навколишнього природного середовища у ~ 1,3 рази та зменшення викидів вуглекислого газу (СО2) за рахунок зниження питомої витрати умовного палива на 25...40% (в залежності від технологічної схеми). Серед недоліків бінарного способу виробництва електричної енергії слід відзначити суттєве підвищення масогабаритних показників та відповідного рівня металоємності тепломеханічного обладнання (т/МВт), причому цей показник може перевищувати відповідну характеристику ГТУ у 20...30 разів, що вимагає суттєвих капіталовкладень при реалізації таких комбінованих установок. До цього слід додати необхідність застосування складних автоматизованих систем управління технологічними процесами. До названих недоліків бінарного способу виробництва електричної та теплової енергії слід додати відсутність перспектив щодо підвищення досягнутого рівня ефективності перетворення хімічної енергії палива в електричну по причині існування термодинамічного «бар'єру», природа якого полягає у наявності обмеження приросту ефективного ККД бінарної установки (Δη=η пгу-ηгту), величина якого не перевищує 19% рівня відповідного показника ηгту базової ГТУ через малу долю потужності парової турбіни, яка складає тільки 50...60% від потужності базової ГТУ [3]. Додатковим недоліком даного способу є необхідність використання при його реалізації висококалорійних дефіцитних енергетичних палив (природний газ та спеціальні марки рідких газотурбінних палив), а також підвищений рівень емісії токсичних оксидів азоту. Спосіб виробництва електричної та теплової енергії на основі застосування бінарного циклу не може вирішити поставлену задачу. Як найближчий аналог прийнято спосіб виробництва електричної та теплової у монарних газопарових установках, які мають два основні варіанти практичної реалізації: на базі застосування циклу «Водолій» [6]. Даний спосіб включає процеси стиснення повітря у компресорі, спалювання палива у середовищі суміші повітря з водяною парою в камері згорання, перетворення теплового потенціалу суміші продуктів згорання з перегрітою водяною парою в механічну енергію у газопаровій турбіні і передачі її на силовий вал установки, з подальшим перетворенням її в електричну у електрогенераторі, підігріву живильної води і генерації водяної пари за рахунок внутрішньоциклової утилізації залишкового теплового потенціалу вихлопних газів ГПТ у 5 38125 теплоутилізаційному контурі (котлі-утилізаторі), що розташований у її вихлопному тракті, і подачею пари до камери згорання [6]. Особливістю даного способу є те, що при його реалізації відпадає необхідність у використанні парової турбіни, конденсатора та системи регенеративного підігріву живильної води, а генерована у теплоутилізаційному контурі перегріта пара подається до камери згорання двома потоками у вигляді «екологічної» та «енергетичної» пари, в результаті чого на ви ході з камери згорання утворюється газопарова суміш, яка через газозбірник підводиться до соплового апарату газопарової турбіни. Застосування такого способу дозволяє суттєво спростити технологічну схему установки за рахунок відсутності в ній парової турбіни, конденсатора та системи регенеративного підігріву живильної води. Основною особливістю реалізації даного способу є те що завдяки подачі «екологічної» пари до зони горіння (до 10% від витрати компресорного повітря) досягається зниження у 1,5..2,0 рази емісії токсичних оксидів азоту у ви хлопних газах установки у порівнянні з «сухим» згоранням без погіршення ефективності вигорання палива, а завдяки подачі «енергетичної» пари, яка додається до продуктів згорання поза первинною зоною горіння, відбувається зростання кількості робочого тіла, що подається до газопарової турбіни і, як наслідок, досягається підвищення одиничної потужності та енергетичної ефективності у порівнянні з базовою ГТУ (без подачі «екологічної» та «енергетичної» пари). При реалізації такого способу зростає ефективність перетворення хімічної енергії палива в електричну на 12...15% та ефективна потужність установки на 60% у порівнянні з базовою ГТУ, досягається значне зменшення масогабаритних показників та відповідного рівня металоємності тепломеханічного обладнання у порівнянні з бінарними установками, спрощуєтьсясистема автоматизованого управління технологічними процесами, відсутня залежність енергетичної установки від резервів технічної води, а сама установка становиться джерелом технічної води. Спосіб виробництва електричної та теплової енергії на основі застосування монарної технології має недоліки, які обумовлені недостатньо високим приростом її ККД та одиничної потужності у порівнянні з потенційними можливостями такої технології, що пояснюється існуючою диспропорцією між реалізованим рівнем використання теплового потенціалу вихлопних газів у процесах підігріву живильної води та генерування перегрітої пари у тепло-утилізаційному контурі, рівень використання якого досягає 90%) та низьким рівнем (до 20...30% - в залежності від номінальної температури циклу t3) використання термічного потенціалу камери згорання, по причині реалізації в ній нестехіометрічного процесу спалювання палива, який відбувається на номінальних режимах при високому загальному надлишку повітря (a=3...5) на номінальному режимі, а на часткових режимах рівень надлишку повітря буде ще більшим. 6 В результаті цього обмежена можливість подальшого термодинамічного форсування монарних установок через низьку пропускну спроможність теплоутилізаійного контуру по перегрітій парі, по причині низького додаткового паровмісту газопарової суміші перед газопаровою турбіною, який не перевищує 15%. Додатковим недоліком даного способу є використання при його реалізації дефіцитних, висококалорійних енергетичних палив (природний газ та спеціальні марки рідких газотурбінних палив). Тому даний спосіб на основі застосування монарного циклу «Водолій» не вирішує поставлену задачу. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності способу виробництва електричної енергії у монарній газопаровій установці шляхом: - заміщення витрат дефіцитного природного газу та збільшення долі генерування «енергетичної» водяної пари за рахунок включення до технологічної схеми установки додаткового джерела генерування пари - «форкотла», в якому генерування пари відбувається в результаті використання хімічної енергії низькосортних твердих або рідких палив - замінників природного газу низької або середньої калорійності природного або штучного походження; - поглиблення рівня використання теплового потенціалу камери згорання за рахунок спалювання в ній природного газу у режимі, близькому до стехіометричного, в середовищі повітря з «екологічною» парою та наступною реалізацією додаткового перегріву «енергетичної» пари у зоні змішування, що розташована між стехіометричною зоною горіння та газозбірником; і наступною подачею вторинної газопарової суміші з високим паровмістом у газопарову турбіну; - зменшення диспропорції у використанні теплового потенціалу теплоутилізаційного контуру і камери згорання установки та збільшення долі живильної води, що подається до цього контуру, за рахунок роботи його в режимі «підігрівача живильної води» при спалюванні у «форкотлі» замінників природного газу низької калорійності або в режимі «підігрівача живильної води та випарника» при спалюванні у «форкотлі» замінників природного газу середньої калорійності з наступною подачею живильної води або насиченої водяної пари до парового тракту «форкотла». Поставлена задача вирішуються тим, що у способі виробництва електричної енергії, що включає стиснення повітря у компресорі, спалювання палива у середовищі суміші повітря з водяною парою в камері згорання, перетворення теплового потенціалу суміші продуктів згорання з перегрітою водяною парою в механічну енергію у газопаровій турбіні і передачі її на силовий вал установки, з подальшим перетворенням її в електричну енергію, внутрішьоциклової утилізації теплового потенціалу ви хлопних газів у теплоутилізаційному контурі (котлі-утилізаторі), що розташований у її вихлопному тракті, підігріву живильної води та генеруванні у цьому контурі перегрітої водяної пари, яка подається до камери зго 7 38125 рання двома потоками у вигляді «екологічної та «енергетичної пари, відповідно до корисної моделі, генерують насичену або перегріту водяну пару у « форкотлі», в якому цей процес відбувається в результаті використання хімічної енергії твердих або рідких палив - замінників природного газу низької або середньої калорійності, причому у випадку застосування палив - замінників низької калорійності «форкотел» працює в режимі «випарника та пароперегрівача», а у випадку застосування палив - замінників середньої калорійності «форкотел» працює в режимі «пароперегрівача» і в обох випадках «екологічну» та «енергетичну» пару генерують у кількості (m п, кг/с), еквівалентній витраті компресорного повітря mк , (тобто - m п/m к≈1,0) і подають в камеру згорання, де процес спалювання природного газу відбувається в режимі, близькому до стехіометричного (при надлишку повітря a=1,05...1,2), у середовищі компресорного повітря з «екологічною» парою з утворенням первинної газопарової суміші з паровмістом dек.п=5...10%, а подачу «енергетичної» пари здійснюють у зону змішування, яка розташована між зоною горіння та газозбірником газопарової турбіни і в цій зоні реалізують додатковий квазіізотермічний перегрів «енергетичної» пари від початкового рівня температури t0 (після «форкотла») до номінальної температури циклу t3>t0 і в результаті утилізації надлишкового теплового потенціалу отриманих в зоні горіння стехіометричних продуктів згорання утворюють робочу газопарову суміш з високим паровмістом (dгпс), який може досягати і навіть перевищувати 50%, а залишковий тепловий потенціал газопарової суміші після газопарової турбіни утилізують у утилізаційному контурі в режимі «підігрівача живильної води та випарника» при спалюванні у «форкотлі» замінників природного газу низької калорійності або в режимі «підігрівача живильної води» при спалюванні у «форкотлі» замінників природного газу низької калорійності і незалежно від режиму роботи теплоутилізаційного контуру живильну воду або насичену пару повертають до парового тракту « форкотла». Нова сукупність істотних ознак відсутня у відомих технічних рішеннях і в результаті приєднання до технологічної схеми монарної установки додаткового елементу - «форкотла», який разом з теплоутилізаційним контуром на вихлопі установки та камерою згорання утворює послідовний ланцюжок генерування насиченої або перегрітої водяної пари: «форкотел» - камера згорання - теплоутилізаційний контур, дозволяє отримати наступні переваги: - забезпечити заміщення частини витрат дефіцитного природного газу низькосортним твердими, рідкими або газовими паливами низької або середньої калорійності штучного та природного походження; - підвищити рівень використання теплового потенціалу камери згорання та збільшити паровміст газопарового робочого тіла; - досягти підвищення енергетичної ефективності та одиничної потужності монарної газопарової установки. 8 Всі перераховані переваги спрямовані на підвищення ефективності виробництва електричної енергії та заміщення витрат висококалорійних газотурбінних палив низькокалорійними паливами штучного або природного походження. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями: Фіг.1 - показано принципову технологічну схему монарної двопаливної газопарової установки при роботі теплоутилізаційного контуру у режимі підігріву живильної води (Варіант «ПЖВ»); Фіг.2 - принципова технологічна схема монарної двопаливної газопарової установки при роботі теплоутилізаційного контур у у режимах підігріву живильної води та випарника (Варіант «ПЖВВ»); Фіг.3 - Т-s діаграма робочого процесу у парогенеруючому контурі установки при роботі теплоутилізаційного контуру у режимі «ПЖВ»); Фіг.4 - Т-s діаграма робочого процесу у газотурбінному контурі та теплоутилізаційному контурі (ТУК) установки при роботі ТУК у режимі «ПЖВ»; Фіг.5 - Т-s діаграма робочого процесу у парогенеруючому контурі установки при роботі теплоутилізаційного контуру у режимі «ПЖВВ»); Фіг.6 - Т-s діаграма робочого процесу у газотурбінному та теплоутилізаційному контурі (ТУК) установки при роботі ТУК у режимі «ПЖВВ»); Варіанти виконання технологічної схеми двопаливної монарної газопарової установки, що заявляється зображені на Фіг.1 та Фіг.2. Технологічна схема двопаливної монарної газопарової установки складається з компресора 1, камери згорання 2, газопарової турбіни 3, теплоутилізаційного контуру 4, « форкотла» 5 та живильного насосу 6. Спосіб здійснюється двопаливною монарною газопаровою установкою наступним чином. Атмосферне повітря (І) при тиску р 1 і температурі навколишнього середовища Т1=288К подають до компресора 1, де у процесі стиснення відбувається підвищення тиску до рівня р2=p1p k, (де p k= р2/р1 - степінь підвищення тиску у компресорі) і температури компресорного повітря до рівня, обумовленого термодинамічним співвідношенням Т2 Т 1[1+(p k(к-1)/к -1)], де к -показник адіабати [1], піс= ля чого повітря подають до камери згорання 2 стехіометричного типу, куди також підводять газове паливо (II), екологічну (VI) та енергетичну (VII) пару, причому екологічну пару подають безпосередньо у зону горіння, а енергетичну пару - до зони змішування, яка розташована перед газозбірником ГТУ, причому в зоні горіння утворюється первинна газопарова суміш, температура якої Тz(к.зг) значно перевищує номінальну температур у циклу Т3, з низьким паровмістом dек.п=5...10%, який обумовлений вимогами реалізації стабільного та ефективного згорання вуглеводневого палива, і яка складається з суміші стехіометричних продуктів згорання та екологічної пари, а в зону змішування до первинної газопарової суміші додають енергетичну пару, температура якої Т0 на вході в цю зону значно менша за номінальну температуру циклу Т3, в результаті чого у зоні змішування відбувається додатковий перегрів енергетичної пари до номінального рівня температури циклу Т3, а темпе 9 38125 ратура первинної газопарової суміші знижується до номінального рівня температури циклу Т3 , в результаті чого утворюється робоча газопарова суміш сте хіометричних продуктів згорання, екологічної та енергетичної пари з високим паровмістом, температура якої Т3с дорівнює номінальній температурі циклу (Т3с= Т 3), і далі цю суміш подають до газопарової турбіни 3, де в результаті процесу розширення виробляється питома ефективна робота (1е, кДж/кг), а температура робочої газопарової суміші знижується до рівня Т4с, який значно перевищує рівень температури навколишнього природного середовища (Т4с>Т1). Надлишковий тепловий потенціал газопарової суміші на вихлопі установки, який пропорційний різниці температур (Т4с-Т 1), утилізують у теплоутилізаційному контурі 4, причому, при спалюванні у «форкотлі» 5 низькокалорійного палива контур 4 виконує функцію «підігрівача живильної води» (варіант «ПЖВ» на Фіг.1), а при використанні у «форкотлі» 5 палива середньої калорійності контур 4 виконує функцію «підігрівача живильної води випарника» (варіант «ПЖВВ» на Фіг.2). В обох випадках живильна вода (VIII) при температурі Тb= Т 1 та тиску р жв, який у 2...3 рази перевищує тиск компресорного повітря, подається до теплоутилізаційного контуру живильним насосом 6 і відводиться з цього контуру до парового тракту «форкотла» і в результаті внутрішньоциклової утилізації надлишкового термічного потенціалу газопарової суміші при температурі Тс>Тb (у разі застосування варіанту «ПЖВ») або при температурі Тd>Тс (у разі застосування варіанту «ПЖВВ»). До «форкотла» 5 також подається повітря (І) та паливо - замінник природного газу (III), у якому після завершення процесу горіння у топковій камері утворюються продукти згорання, температура яких (Тz(ф.к) на Фіг.3 та Фіг.4) визначається коефіцієнтом надлишку повітря у топковій камері «форкотла» 5, температурою дуттьового повітря Т2(ф.к ) та видом палива (III), яке спалюється у топковій камері і є замінником природного газу. Тепловий потенціал продуктів згорання, які утворюються у топковій камері «форкотла» 5, забезпечує перегрів насиченої пари при застосуванні варіанту «ПЖВ» або - генерування насиченої пари та її перегрів при застосуванні варіанту «ПЖВВ». В обох випадках перегріту пару з температурою перегріву Т0= Те, яка визначається у відповідності з діючими теплотехнічними нормами оцінки рівня Т0 в залежності від тиску живильної води рж.в, подають до камери згорання двома роздільними потоками: у вигляді екологічної (VI) та енергетичної (VII) пари, а відпрацьовану газопарову суміш (IV) виводять у атмосферу або подають до конденсаційної установки, де утворюються конденсат, і після додаткової хімводоочистки конденсат подають до живильного насосу. Термодинамічні особливості процесів, що відбуваються у основних елементах та трактах установки ілюструються розрахунковими даними, що приведені на Фіг.3, Фіг.4, Фіг.5 та Фіг.6. На Фіг.3 та Фіг.4 у Т - s координатах показані процеси, які відбуваються у топковій камері та парогенеруючому контурі «форкотла», який працює 10 на вугілля марки АШ, при твердому шлаковилученні, температурі дуттьового повітря Т2=600К та коефіцієнті надлишку повітря у топковій камері a т=1,25, що у відповідності з проведеними оцінками визначає температуру продуктів згорання Tz(к.a)≈2208К для двох варіантів його роботи: «ПЖВ» (Фіг.3) та «ПЖВВ» (Фіг.4). В обох випадках термодинамічні особливості процесу згорання палива у топковій камері «форкотла» є адекватними, визначаються лінією 2 zф.к , характеризуються однаковим рівнем підведеної до 1кг дуттьового повітря теплоти (q1(ф.к), кДж/кг), а також однаковим рівнем підведеної до 1кг пари теплоти (qког=ηф.кq1(ф.к), де ηф.к =0,92 - прийнятий у розрахунках ККД «форкотла») ірізним рівнем приросту ентальпії на 1кг пари, причому у випадку генеруванні водяної пари теплоутилізаційним контуром в режимі «ПЖВ» цей процес відображається лінією с - d - е (Фіг.3) та у разі роботи контуру (4) у режимі «ПЖВВ» - лінією d - е (Фіг.4), причому співвідношення приросту ентальпій у процесах генерування пари c - d - e тa d - e зворотно пропорційне кількості палива, підведеного до топкової камери котла 5, і це співвідношення при тиску свіжої пари р 0=6МПа і температурі перегріву Т0=400К складає ~ 5,8 на користь застосування «ПЖВ». Генерована у котлі 5 перегріта пара підводиться до камери згорання 2 газопарової турбіни 3, термодинамічні параметри якої (Фіг.5 та Фіг.6) визначені при початковій температурі циклу Т3=1366К, степені підвищення тиску у компресорі p k=p1/p2=19,5, спалюванні у камері згорання природного газу з коефіцієнтом надлишку повітря a к.зг=1,1 і температурі повітря на вході Т2=727К, що відповідає температурі «сухи х» продуктів згорання Tz(к.зг)=2366К для двох варіантів роботи теплоутилізаційного контуру 4: «ПЖВ» (Фіг.3) та «ПЖВВ» (Фіг.4), а сам процес спалювання газу у атмосфері повітря описується у Т - s діаграмі ізобарою 2 - 3 zк.зг і має дві складові: процес, що описується відрізком 2-3, характеризує величину теплової енергії, яка підводиться до суміші компресорного повітря та палива і визначається з співвідношення q1’=h3-h2 (де h3 та h2 - ентальпії паливо-повітряної суміші кДж/кг) та процес, що представляється відрізком 3 - zк.зг, який характеризує величину теплової енергії q1’’=hz(к.зг)-h3, що витрачається на додатковий перегрів «екологічної» та «енергетичної» пари у камері згорання та дозволяє оцінити відносну подачу водяної пари на 1кг компресорного повітря (m п/m k)=hz(к.зг)-h3)/(h3(п)-h0), де h3(п) - ентальпія водяної пари при номінальній температурі циклу Т3=1366К та h0 - ентальпія перегрітої пари, яка подається від «форкотла» до камери згорання при температурі Т0=400К. При визначених параметрах установки відносна подача водяної пари на 1кг компресорного повітря досягає m п/m k≈1,0, що відповідає паровмісту газопарової суміші порядку 50% і ця газопарова суміш підводиться до газопарової турбіни. Робочий процес газопарової турбіни залишається незмінним для обох варіантів роботи установки, відображається у T-s діаграмі (Фіг.5 та Фіг.6) контурною лінією 1 - 2 - 3 - -3с - 4с - 5с - 1c, де відрі 11 38125 зок 1 - 2 характеризує політропічний процес стиснення повітря у компресорі, відрізок 2 - 3 - ізобарний, а відрізок 3 - 3с характеризує квазіізотермічний процес підведення теплової енергії до газопарової суміші, відрізок 3с - 4c відповідає політропічному процесу розширення газопарового робочого тіла у газопаровій турбіні, відрізок 4c - 5c визначає процес утилізації надлишкового потенціалу газопарової суміші у теплоутилізаційному контурі 4 установки, де відбувається підігрів живильної води - відрізок b - с при реалізації варіанту «ПЖВ» (Фіг.5) або підігрів живильної води та генерування насиченої пари - відрізок b - с - d пари при реалізації варіанту «ПЖВВ» (Фіг.6), причому у першому випадку ефективність використання надлишкового теплового потенціалу у контурі (4) складає ~ 50% при температурі відпрацьованої газопарової суміші Тс=420...430К (або tc=150...160°С), а в другому варіанті ця ефективність складає приблизно 90% при Tc=320...330K (або tc=50...60°C. На Фіг.5 та Фіг.6 також показана конфігурація циклу при реалізації ГТУ простої схеми (контурна лінія 1 - 2 - 3 - 4 - 1). Як видно, площа такого циклу, яка характеризує ефективну роботу установки на 1кг компресорного повітря, значно менша за відповідну площу циклу монарної двопаливної ГПУ, що визначає збільшення при прийнятих умовах ефективної роботи монарної установки в результаті збільшення в ній кількості робочого тіла та більш високої теплоємності перегрітої пари у порівнянням з теплоємністю повітря. Виконані оцінки показують, що енергетична ефективність корисної моделі для двох варіантів її застосування полягає при відносній витраті водяної пари m п/mк ≈1,0 у збільшенні одиничної потужності установки в порівнянні з базовою ГТУ простого циклу у 4,5 рази, абсолютному підвищенні її 12 ККД на 4% при реалізації варіанту «ПЖВ» та на 25% при застосуванні варіанту «ПЖВВ». Економічна ефективність корисної моделі полягає у заміщенні витрат природного газу на 90% при реалізації варіанту «ПЖВ» і на 15% при реалізації варіанту «ПЖВВ», а також у економії витрат умовного палива на ~ 13% при реалізації варіанту «ПЖВ» та на ~ 80% при застосуванні варіанту «ПЖВВ», в тому числі при реалізації варіанту «ПЖВ» досягається заміщення ~ 45% витрат дефіцитного природного газу низькокалорійними паливами - замінниками, а при реалізації варіанту «ПЖВВ» досягається заміщення ~ 13% витрат цього виду палива. Джерела інформації 1. Газотурбинные установки. Конструкция и расчет: Справочное пособие /Под общ. Ред. Л.В. Арсеньева, В.Г. Тырышкина. - Л.: Машиностроение. - 1978. - 232с. 2. Бойс М. Турбомашиностроение в следующем тысячелетии //Газотурбинные технологии. 2000, сент. - окт. - С.2-7. 3. Г.Н. Любчик та ін. Перспективы повышения энергетической эффективности теплосиловых установок на базе газовых турбин //Экотехнологии и ресурсосбережение. - 2007, №3. - 2007, - С.5762. 4. Воробьев И.В., Тодорович Е.Г. Реабилитация ТЭС и ТЭЦ: пути, эффективность. -К.: Энергетика и электрификация, 2000. - 243с. 5. Степанов А.В., Кухарь В.П. Достижения энергетики и защита окружающей среды. - К.: Наукова думка, 2004. -205с. 6. Уваричев О.М., Дикий М.О. Спосіб спільного виробництва електричної і теплової енергії з використанням теплоти вторинних енергоресурсів промислових підприємств і энергоустановка для його реалізації //Патент України №68433. - Бюл. №8. - 2004. 13 Комп’ютерна в ерстка С.Литв иненко 38125 Підписне 14 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601