Моделювання теплових процесів парогазової установки для підвищення ефективності їх роботи
Автор: Москаленко Данило Сергійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Теплоенергетика
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Москаленко Д.С. Галянчук І.Р. (керівник). Моделювання теплових процесів парогазової установки для підвищення ефективності їх роботи. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2025. Розширена анотація. У контексті сучасних умов, що супроводжуються зростанням вартості органічного палива та посиленням екологічних вимог, спрямованих на підвищення екологічної безпеки і скорочення обсягів викидів вуглекислого газу, проблема підвищення енергоефективності теплових електростанцій (ТЕС) набуває виняткової актуальності. Оптимізація процесу перетворення теплової енергії палива в електричну енергію може забезпечити зниження витрат на паливо в загальній структурі витрат, одночасно скорочуючи обсяги шкідливих викидів [1, 2], зокрема парникових газів, завдяки меншому споживанню палива. Серед традиційних підходів до покращення енергоефективності теплоелектростанцій виділяють підвищення температури пари на вході в турбіну та повторне використання тепла робочого тіла. Водночас перспективним напрямом у цій сфері є запровадження надкритичних енергетичних циклів із використанням діоксиду вуглецю. У зв’язку зі специфічними теплофізичними властивостями цього газу, такі цикли мають низку переваг порівняно із традиційними технологіями. Зокрема, застосування діоксиду вуглецю сприяє підвищенню ефективності шляхом зменшення втрат енергії через компресію та зниження тертя на ступенях турбін [3]. Теплофізичні властивості діоксиду вуглецю демонструють переваги застосування вуглекислого газу як робочого середовища. Висока густина діоксиду вуглецю сприяє зменшенню розмірів турбін з паровими та газовими з подібним обсягом робочого тіла. Отже, використання надкритичного діоксиду вуглецю є перспективним напрямком розвитку замкнутих енергетичних циклів, таких як цикл Брайтона та цикл Ренкіна. З іншого боку, одним із ключових напрямків в удосконаленні технологій, пов’язаних із вуглекислим газом, є розвиток парогазових циклів. Парогазові установки мають здатність суттєво скорочувати викиди CO2 завдяки процесам його відокремлення від вихлопних газів турбіни. Окрім того, ці цикли вирізняються високими показниками ефективності (ККД) і відносно низькими питомими капітальними витратами, що робить їх конкурентоспроможними порівняно з традиційними технологіями. Попри варіативність схем і параметрів роботи рідини у надкритичних циклах S-CO2, усі вони спрямовані на підвищення енергетичної та економічної ефективності електрогенерації. У випадку замкнутих циклів S-CO2 досягнення кращих техніко-економічних показників забезпечується скороченням обсягів необхідного основного обладнання, що істотно покращує загальну ефективність системи. Для парогазових циклів, заснованих на спалюванні органічного палива, ключовим фактором є мінімізація викидів CO2. Це дозволяє суттєво знизити витрати, пов’язані з придбанням квот на викиди шкідливих речовин у навколишнє середовище. Відтак, парогазові технології можуть значно підвищити техніко-економічну ефективність теплових електростанцій, відкриваючи перспективи для їх подальшого вдосконалення, що на даний час безумовно є актуальним в енергетичному секторі економіки України. Об’єкт дослідження – теплові процеси парогазової установки генерування електричної енергії. Предмет дослідження – закономірності та параметри впровадження парогазових установок для підвищення ефективності роботи енергогенеруючого устаткування. Метою дослідження є моделювання теплових процесів парогазової установки для підвищення ефективності її роботи, під час експлуатації в реальних умовах. В магістерській кваліфікаційній роботі розглянуті питання моделювання оптимальних циклів ПГУ з CO2 та їх перспективи використання з точки зору енергетичної, економічної та екологічної ефективності. В першому розділі роботи здійснено аналіз надкритичних циклів Брайтона на CO2 та виконано моделювання оптимального комбінованого циклу ПГУ на базі пиловугільного котла ТПП-210А. Другий розділ присвячено дослідженню та розробка енергетичних циклів з рециркуляцією CO2. Третій розділ присвячений питанням впливу на довкілля та ефективності циклів ПГУ. У розділі автоматизації створено функціональну схему автоматизованого управління котлом-утилізатором парогазової установки, а також проведено вибір приладів та обладнання для її реалізації. [4]. В економічній частині роботи розраховано техніко-економічні показники газотурбінних циклів для їх впровадження на виробництві. Ключові слова: цикл Брайтона, цикл Ренкіна, парогазова установка, газова турбіна, парова турбіна, моделювання теплових процесів. Перелік використаних літературних джерел: 1. Енергетичні ресурси та потоки: НАН України. – Київ: Українські енциклопедичні знання, 2003. – 472с. 2. Фортов В.Е., Попель О.С. Енергетика в сучасному світі. Видавничий дім "Інтелект", 2011. – 168 с. 3. Омеляновський П., Мисак Й. Теплова енергетика - нові виклики часу. Львів. НВФ «Українські технології».2009р.- 660 с. 4. Орнатський П.П. Автоматичні вимірювання та прилади: Підручник для вузів. – К.: Вища школа, 1980. – 560 с.