Повышение экологической безопасности мультигенерационных теплоэнергетических установок

   Цель исследования. Исследование посвящено повышению экологической безопасности мультигенерационных теплоэнергетических установок (МГТУ). Предложены мероприятия по очистке отходящих газов абсорбционной холодильной машины, осуществляющей свою работу на выхлопных газах в составе мультигенерационного комплекса, за счет разработки перспективной системы очистки отходящих газов абсорбционной холодильной машины (АБХМ) в составе энергетического комплекса.

   Актуальность работы обусловлена необходимостью минимизации вредных выбросов при одновременном повышении энергоэффективности современных МГТУ.

   Методы. Исследование проводилось в несколько этапов с применением комплекса взаимодополняющих методов. На первом этапе для систематизации знаний о современных мультигенерационных системах, их преимуществах и экологических проблем был проведен всесторонний аналитический обзор научно-технической литературы и патентных источников. Этот метод позволил выявить проблему загрязнения атмосферы дымовыми газами от АБХМ и обосновать актуальность разработки дополнительной системы очистки. На втором этапе для решения поставленной задачи был применен метод компьютерного моделирования в программном комплексе SOLIDWORKS Flow Simulation. Данный программный продукт был выбран благодаря его широким возможностям для моделирования стационарных и нестационарных течений жидкостей и газов, теплообмена и массопереноса. Для обоснования выбора каталитического материала (окислы марганца) и описания механизма очистки был проведен анализ их физико-химических свойств и каталитической активности, основанных на данных химической термодинамики и кинетики. Были рассмотрены предполагаемые химические реакции окисления NOx и SОx.

   Результаты. В результате теоретических исследований существующих мультигенерационных теплоэнергетических установок было выявлено, что использование абсорбционной холодильной машины на выхлопных газах является наиболее оптимальным способом генерации холода в составе исследуемого комплекса, но отходящие газы в процессе преобразования теплоты оказывают негативное влияние на экологию окружающей среды. Результатом анализа мультигенерационных систем является разработка способа очистки дымовых газов, образовавшихся вследствие утилизации тепловой энергии, осуществляющейся с применением двухступенчатой бромисто-литиевой абсорбционной холодильной машины.

   Заключение. Предложено решение в части повышения экологической безопасности в процессе использования мультигенерационных теплоэнергетических установок. Выявлено, что предполагаемый способ очистки дымовых газов с помощью адсорбера в форме сопла Лаваля на выходе, а также окислами марганца на медной сетке является перспективным способом повышения экологической безопасности при использовании исследуемых систем совместной выработки энергоресурсов.

1. Байков Н. М., Гринкевич Р. Н. Прогноз развития отраслей ТЭК в мире и по основным регионам до 2030 г. М.: ИМЭМО РАН, 2009. 82 с.

2. Дахин С. В. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнике. Воронеж: Воронежский государственный технический университет, 2010.

3. Колесников А.И., Михайлов С.А. Энергоресурсосбережение. М.: Энергоинвест, 2006. 232 с.

4. Коробова О.С. Энергосбережение как фактор снижения антропогенной нагрузки на окружающую природную среду // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2008. № 10. С. 174–183.

5. Мордасов А. Г., Добромиров В. Е., Стогней В. Г. Оптимальное использование и экономия энергоресурсов на промышленных предприятиях. Воронеж: ВГУ, 1997.

6. Верстина Н.Г., Верстин Н.А. Современные тенденции производства и потребления энергетических ресурсов в условиях обеспечения энергетической безопасности страны // Экономическая безопасность. 2024. Т. 7, № 3. С. 653–672. doi: 10.18334/ecsec.7.3.120753.

7. Передельский Л. В., Приходченко О. Е. Строительная экология. Ростов-на-Дону: Феникс, 2003. 320 с.

8. Рюмина Е.В. Показатель ущерба как экономический инструмент сохранения окружающей среды // Теория и практика экологического страхования: устойчивое развитие : труды VII Всероссийской конференции. М.: ИПР РАН, 2007. С. 110–124.

9. Васильева М. М. Энергетическая политика России: современные вызовы и перспективы развития // Вестник Московского государственного лингвистического университета. Общественные науки. 2021. Вып. 3 (844). С. 32–42. doi: 10.52070/2500-347Х_2021_3_844_32.

10. Безруких П.П., Стребков Д.С. Состояние и перспективы развития возобновляемых источников энергии // Вестник ВИЭСХ. 2005. № 1. С. 97–102.

11. Клименко А.В., Агабабов В.С., Борисова П.Н. Совместная генерация произведенных энергоносителей (обзор) // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2019. Т. 25, №2. С. 6-29. doi: 10.18721/JEST.25201

12. Chicco G., Mancarella P. Distributed multigeneration: A comprehensive view // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2009. No. 13. P. 535–551.

13. Mancarella P. MES (multi-energy systems): An overview of concepts and evaluation models // Energy. 2014. No. 65. P. 1–17.

14. Jana K., Ray A., Majoumerd M.M., Assadi M.,De S. Polygeneration as a future sustainable energy solution – A comprehensive review // Applied Energy. 2017. No. 202. P. 88–111.

15. Схемы ПГУ-КЭС и ПГУ-ТЭЦ с системами одновременного совмещенного производства тепла и холода / А.В. Клименко, В.С. Агабабов, А.А. Рогова, П.А. Тидеман // Энергосбережение и водоподготовка. 2014. № 1 (87). С. 20-23.

16. Оценка технико-экономической эффективности тригенерации в парогазовой установке с парокомпрессионным тепловым насосом / А.В. Клименко, В.С. Агабабов, В.Д. Рожнатовский, Ю.О. Байдакова, А.А. Рогова, П.А. Тидеман // Новое в российской электроэнергетике. 2013. № 12. С. 5–14.

17. Кокорин О.Я. Преимущества автономных станций для совместной выработки электроэнергии, тепла и холода // Холодильная техника. 2003. № 12. С.3-6.

18. Схемы тригенерационных установок для централизованного энергоснабжения / А.В. Клименко, В.С. Агабабов, И.П. Ильина, В.Д. Рожнатовский, А.В. Бурмакина // Теплоэнергетика. 2016. № 6. С. 36-43.

19. Галимова Л.В., Славин Р.Б. Эффективность системы тригенерации на базе парогазотурбинной установки и абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины нового поколения // Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Повышение безопасности энергетических комплексов, эффективности охраны труда и экологичности технологических процессов». Астрахань, 2010. С. 296-300.

20. Ивонтьев И.А., Фирсова Е.В. Использование АБХМ, работающей от тепла выхлопа ДВС // Современные научные исследования и инновации. 2013. № 1. URL: https://web.snauka.ru/issues/2013/01/20344 (дата обращения: 24. 07. 2025).