ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ (POWER SUPPLY SERVICE AND ENERGY EFFICIENCY)

СОВМЕСТНАЯ РАБОТА ИНСИНЕРАТОРА И ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА

(COMBINED OPERATION OF THE INCINERATOR AND THE STIRLING ENGINE)

В статье рассматривается технология охлаждения дымовых газов и выработки электрической энергии с применением двигателя Стирлинга, относящегося к двигателям внешнего сгорания.
Работа оборудования происходит за счет нагрева продуктами сгорания рабочей части цилиндра двигателя, разогретое внутри цилиндра рабочее тело создает давление, которое приводит поршень в движение. С помощью комплексной установки двигателя Стирлинга и блока термической утилизации возможна генерация дополнительной электрической энергии, покрывающей собственные нужды месторождений, а также выведение инсинератора в автономный режим без дополнительного источника электроэнергии. В статье рассматривается возможность применения данной установки на Чаяндинском нефтегазоконденсатном месторождении Республики Саха (Якутия) с расположенным на нем блоком термической утилизации жидких отходов (инсинератором), горячие продукты сгорания которого выбрасываются в атмосферу.
По результатам расчетов технологических параметров работы комбинированной установки определено количество теплоты, выделившееся при утилизации жидких отходов. Рассчитана температура уходящих дымовых газов, которая соответствует температурному уровню термического способа утилизации и обезвреживания жидких отходов, содержащих токсические компоненты. С помощью формул подтверждена эффективность двигателя Стирлинга в комплексе с инсинератором. Рассмотрен вопрос повышения экологической безопасности: применение комбинированной установки двигателя Стирлинга совместно с блоком термической утилизации способствует сокращению выбросов углекислого газа за счет снижения использования традиционных источников энергии. Исходя из стоимости основного и вспомогательного технического оборудования оценены капитальные вложения в установку, определена себестоимость выработки электрической энергии, рассмотрены основные показатели экономической эффективности инвестиций.

The article deals with the technology for flue gas cooling and electric power generation using a Stirling engine, a subtype of external combustion engines. The equipment is operated by heating the working part of the engine cylinder with combustion products. At that, the working medium heated inside the cylinder builds up pressure, which moves the piston. The integrated plant of the Stirling engine and the thermal disposal unit allows to generate additional electric power to cover the fields’ auxiliary needs, as well as to bring the incinerator into autonomous operation without an additional source of electric power. The article considers the possibility of using this plant in the Chayandinskoye oil, gas, and condensate field in the Republic of Sakha (Yakutia). This field features a thermal disposal unit for liquid waste (incinerator), the hot combustion products of which are released into the atmosphere.
The calculations of the process parameters of the integrated plant determined the amount of heat released during the disposal of liquid wastes. The temperature of flue gases has been also estimated. It corresponds to the temperature level of the thermal method of disposal and decontamination of liquid waste containing toxic components. Formulas are used to confirm the performance of the Stirling engine in conjunction with an incinerator. The author examined the issue of improving environmental sustainability: the use of an integrated plant of a Stirling engine and a thermal disposal unit contributes to reduction of carbon dioxide emissions by decreasing the use of traditional energy sources. Based on the cost of the main and auxiliary technical equipment, the authors evaluated the capital investment in the plant, determined the cost of electricity generation, and considered the main performance indicators of investment cost-effectiveness.

ДВИГАТЕЛЬ СТИРЛИНГА, ИНСИНЕРАТОР, БЛОК ТЕРМИЧЕСКОЙ УТИЛИЗАЦИИ, ДЫМОВОЙ ГАЗ, ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ, ВЫРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

STIRLING ENGINE, INCINERATOR, THERMAL DISPOSAL UNIT, FLUE GAS, ENERGY EFFICIENCY, ELECTRICITY GENERATION

Д.С. Волков, филиал «Газпром ВНИИГАЗ Тюмень» (Тюмень, Россия), dsvolkov@tez.vniigaz.gazprom.ru

D.S. Volkov, Gazprom VNIIGAZ Tyumen branch (Tyumen, Russia), dsvolkov@tez.vniigaz.gazprom.ru

Волков Д.С., Захаренко С.О., Меньшикова А.А. Энергосберегающая технология производства электрической энергии с применением комплексной установки двигателя Стирлинга и параболического солнечного концентратора // Энергосбережение и водоподготовка. 2022. № 2 (136). С. 8–11.

Степанов С.Ф., Коваленко В.В. Система выработки электроэнергии за счет утилизации тепловых вторичных энергоресурсов // Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии (ПЭЭЭ-2017): сб. тр. V Всеросс. науч.-техн. конф. / отв. В.В. Вахнина, В.А. Шаповалов. Тольятти: ТГУ, 2017. С. 286–293.

Давыдов Г.И., Кобылин В.П., Кобылин А.В. и др. Альтернативные источники электроэнергии для снабжения предприятий промышленных центров арктической зоны Якутии // Электротехника. 2017. № 9. С. 84–88.

ИТС 9–2020. Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами // Кодекс: электрон. фонд правовых и норматив.-техн. док. URL: https://docs.cntd.ru/document/573338441 (дата обращения: 21.05.2023).

Германова Т.В. Теория горения и взрыва. Тюмень: БИК ТИУ, 2018. 81 с.

Лебедев П.Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. 2-е изд., перераб. М.: Энергия, 1972. 320 c.

Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М., Курочкина М.И. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи). СПб.: Химия, 1993. 496 с.

Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) / под ред. Н.В. Кузнецова и др. 2-е изд., перераб. М.: Энергия, 1973. 296 с.

Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М.: Химия, 1990. 304 с.

Выпускная квалификационная работа: методические указания к выполнению экономической части / сост. Е.Н. Щербакова. Тюмень: БИК ТИУ, 2022. 17 с.

Ковалева А.М., Москалева Н.Б., Траченко М.Б. и др. Финансовый менеджмент / под ред. А.М. Ковалевой. М.: ИНФРА-М, 2002. 282 с.

Volkov DS, Zakharenko SO, Menshikova AA. Energy-saving technology of electric power production using integrated installation of Stirling engine and parabolic solar concentrator. Energy Saving and Water Treatment [Energosberezhenie i vodopodgotovka]. 2022; 136(2): 8–11. (In Russian)

Stepanov SF, Kovalenko VV. Power generation system using thermal secondary energy resources. In: Vakhnina VV, Shapovalov VA (eds.) Problems of electrical engineering, power engineering, and electrotechnology: Proceedings of the 5th All-Russian Scientific and Technical Conference, 1–2 November 2017, Togliatti, Russia. Togliatti, Russia: Togliatti State University; 2017. p. 286–293. (In Russian)

Davydov GI, Kobylin VP, Kobylin AV, Li-Fir-Su RP, Sedalishchev VA, Nesterov AS. Alternative energy sources for supply of enterprises of industrial centres of the Arctic Zone of Yakutia. Electrotechnics [Elektrotekhnika]. 2017; (9): 84–88. (In Russian)

Russian BAT Bureau. ITS 9–2020 (information and technical reference book for best available techniques). Thermal treatment of waste. Available from: https://docs.cntd.ru/document/573338441 [Accessed: 21 May 2023]. (In Russian)

Germanova TV. Theory of Combustion and Explosion. Tyumen, Russia: Library and Publishing Complex of the Tyumen Industrial University; 2018. (In Russian)

Lebedev PD. Heat Exchange, Drying, and Refrigeration Units. 2nd ed. Moscow: Energy [Energiya]; 1972. (In Russian)

Romankov PG, Frolov VF, Flisyuk OM, Kurochkina MI. Methods of Calculating Processes and Apparatuses in Chemical Industry (Examples and Problems). Saint Petersburg: Chemistry [Khimiya]; 1993. (In Russian)

Kuznetsov NV, Mitor VV, Dubovskiy IE, Karasina ES (eds.). Thermal Calculation of Boiler Units (Normative Method). 2nd ed. Moscow: Energy; 1973. (In Russian)

Bernadiner MN, Shurygin AP. Fire Recycling and Decontamination of Industrial Waste. Moscow: Chemistry; 1990. (In Russian)

Shcherbakova EN (ed.). Graduation Thesis: Methodological Instructions for the Economic Part. Tyumen, Russia: Library and Publishing Complex of the Tyumen Industrial University; 2022. (In Russian)

Kovaleva AM (ed.), Moskaleva NB, Trachenko MB, Pavlova EV. Financial Management. Moscow: INFRA-M; 2002. (In Russian)
NEFTEGAS.info

Внимание к деталям — от идеи
до воплощения! Только актуальная информация и свежие новости.

Контакты

108811, г. Москва, Киевское ш.,
Бизнес-парк «Румянцево», корп. Б,
подъезд 5, офис 506 Б

+7 (495) 240-54-57