ЭТУ-1 и схема комбинированной выработки тепловой и электрической энергии на ТЭЦ

Большинство применяемых технологических процессов отличается достаточно низкой эффективностью, например, при производстве титана из руды, асфальтобетонной смеси и цемента эксергетический КПД не превышает, по данным В.Н. Романюка, соответственно 2,5; 8,0 и 14,0 %. Существенно повысить эффективность топливоиспользования при производстве некоторых важнейших технологических продуктов (ТП) можно путем организации комбинированного их производства. Классическим примером такого производства является комбинированная выработка тепловой и электрической энергии на ТЭЦ.

Развитие данного вопроса нашло свое отражение в наших исследованиях по разработке комбинированных энергетических установок нового поколения, поименованных авторами как ЭТУ. Принципиальная схема простейшей из этого семейства — ЭТУ-1 представлена на рисунке.

Принципиальная схема энерготехнологической установки ЭТУ-1:

РМ — расширительная машина;

Р — регенератор;

К — компрессор;

ОВ — охладитель воздуха;

ТМ — тепловая машина;

ОГ — охладитель газов;

КС — камера сгорания;

ТУ — теплофикационная установка;

Тн — теплоноситель;

Т — топливо;

СВ — сепаратор воды;

В — воздух;

СУ — сепаратор углекислоты

Основу работы ЭТУ-1 составляет использование в ней циклов тепловой и холодильной машин, объединенных общим рабочим телом, состоящим из продуктов сгорания органического топлива, из которого производятся диоксид углерода, азот, вода, а также тепловая, механическая (МЭ) и хладоэнергия. Седьмым ТП, получаемым ЭТУ-1, является экологический эффект (ЭК) вследствие реализации в ней безотходной технологии. Очевидно, применение многофункциональных (комбинированных) энерготехнологических установок в ближайшем будущем станет основой энергоемких производств.
Расчетные исследования основных характеристик ЭТУ-1 сведены в таблицу.

tнт	βк							Рр, бар
	5	10	15	20	30	40	50
1300	0,533	0,577	0,578	0,566	0,401	0,372	0,338	1,5
	0,470	0,546	0,555	0,547	0,377	0,351	0,318	2,0
	0,262	0,438	0,472	0,474	0,300	0,281	0,251	3,0
	—	0,340	0,418	0,437	0,251	0,242	0,217	5,0
	—	0,158	0,316	0,361	0,170	0,174	0,156	7,0

Значения внутреннего КПД ЭТУ-1 в широком диапазоне значений степени повышения давления в компрессоре для различных разделительных давлений и начальной температуры перед турбиной 1300°С

Анализ показывает на общую высокую эффективность энергетической установки типа ЭТУ-1, наличие оптимальных значений βк,численные значения которых зависят от разделительного давления между тепловой и холодильной машинами. Важным представляется сравнительно низкий уровень оптимальных значений, что важно для транспортного варианта ЭТУ-1 из-за малых массогабаритных характеристик такой машины.