Описание

Принципиальная схема электростанции, потребляющая кислород и метан от установки разделения воздуха (УРВ) вентиляции шахт, приведена на рисунке. В камеру сгорания (1) подается природный газ, который сжигается в смеси кислорода, водяного пара и диоксида углерода. Сжатие всех рабочих газов, включая углеродсодержащее топливо, производится в жидкой фазе с помощью насосов (2), (3), (4) и (5). С помощью этих же насосов обеспечивается регулирование расхода рабочих тел.

Горячая парогазовая смесь из камеры сгорания поступает в турбину (6), привода электрогенератора (7). Расширенный газ после турбины с противодавлением поступает в теплообменные аппараты, обеспечивающие рекуперацию тепла выхлопа турбины. Так, в первом по ходу газа поверхностном охладителе отработанных газов (8) с помощью теплообменников (9) и (10) отходящие газы греют соответственно воду и диоксид углерода перед их подачей в камеру сгорания (1). После поверхностного охладителя (8) отработанные газы поступают в контактный охладитель (11), где орошаются холодной водой из регенеративного нагревателя (12). В контактном охладителе (11) конденсируется основная масса пара из парогазовой смеси выхлопа турбины. На выходе из контактного конденсатора (11) рабочее тело представляет собой углекислый газ с небольшой примесью Н₂О. Поэтому, чтобы избежать в дальнейшем обмерзания, давление рабочего тела повышается компрессором (13) до давления, при котором температура конденсации СО₂ выше температуры замерзания Н₂О. После компрессора (13) газ поступает в контактный охладитель (14), где конденсируются остатки Н₂О. После контактного охладителя (14), углекислый газ поступает в конденсатор СО₂ (15). Для ожижения СО₂ здесь используется холод жидкого кислорода (из воздухоразделительной установки и холод СПГ из блока ожижения природного газа). Для этой цели в составе конденсатора (15) имеются теплообменники регенеративного нагрева кислорода и СПГ (16, 17). Весь дефицит холода, необходимого для ожижения СО₂, компенсируется холодильной установкой (18). Контактный конденсатор (14) имеет свой контур циркуляционной воды, охлаждаемый жидким СО₂ в теплообменнике (19). Имеется теплообменник (20) для передачи тепла в теплосеть.


Преимущества

• экологическая чистота: 100% вывод парниковых газов (диоксида углерода и метана) из цикла в жидкой фазе, наиболее удобной для транспортировки, включая трубопроводный транспорт;
• регулирование мощности путем изменения давления в камере сгорания бескомпрессорной парогазовой установки при постоянной температуре, что обеспечивает термостабильность конструкции, снимает проблему тепловой инерционности и обеспечивает необходимую динамику регулирования нагрузки для автономной работы;
• независимое регулирование производства тепловой и электрической энергией;
• технология обладает хорошей перспективой применения в гибридных энергетических установках с возобновляемыми источниками энергии и в различных технологических комплексах, в том числе для получения экологически чистого водорода электролизом воды (при этом получаемый кислород потребляется непосредственно на электростанции).