00:44 2020年07月10日
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南乌拉尔国立大学工业热力工程系副教授康斯坦丁•阿钦茨夫研究出了一个基于太阳能集热器的能源技术工程综合体,这项工程可以让在热力发电厂中运用可再生能源元素。

可再生能源的研究在美国和欧洲非常普遍。但是,其中大部分主要是关于可再生能源在太阳能和混合动力发电厂中的运用。南乌拉尔国立大学学者所感兴趣的问题是可再生能源元素,既太阳能集热器在热力发电厂中的运用,而热力发电厂中所使用的燃料都是不可再生能源。

20世纪80年代车里雅宾斯克冶金厂在有了研究引入带有活性填料的接触式换热器的经验后,开始萌发了研究基于太阳能集热器的能源技术工程综合体的想法。可是那时候关于这个工程的实验并不成功,因为对这个工程的研究并不深入。

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© 照片 : Viktoria Matveichuk, SUSU
在将非传统和可再生能源的元素积极引入工业之前,国外也采用了类似的方法。科学家最感兴趣的是使用太阳能集热器的实验。根据南乌拉尔国立大学的专利技术,烟气经过空气加热器后既可以提供给再生换热器,也可以提供给接触式换热器,再加上太阳能集热器的加热能力。两种介质的结构和接触方法的特征相组合提高了锅炉机组设备的效率。

研究人员主要面临两个问题 — 如何放置集热器以及把集热器应该放置在哪个地方。根据计算,太阳能集热器应安装在锅炉房外,以便更有效地使用低强度太阳能辐射。

由康斯坦丁•阿钦茨夫在5-100项目框架下开发的能源技术工程综合体是一个锅炉机组或者是以蒸汽形式产生能量的发电机组。

"我们不能去除基于有机燃料热能生产中的损耗。因此,只能完善烟气燃烧和利用的过程。燃料发生燃烧后,会形成烟气,包括水蒸气。这些水蒸气在冷凝时可以提高整个设备的能量转换率" —-康斯坦丁•弗拉基米尔维奇这样解释到。

然后,热交换器中加热的水应该用在发电厂的热回路中。根据发电机组锅炉设备的功率,能量转换率可以显着提高,这无疑在经济方面很有优势。

通过对热回收装置进行一定的改造,可以将其转化为带有活性填料的接触式热交换器,也就是直接冷凝来自燃烧产物的水蒸气。在冷凝过程中,一些腐蚀性气体如氮氧化物或硫氧化物也会冷凝后变成冷却的气体逸散到大气中,从环保角度来说这也是很好的选择。

存在着一些类似的研究,但在别的研究中太阳能收集器被放置在独立的房屋中,而它们并不用于大型电力工程,只用于可再生的部分。康斯坦丁•阿钦茨夫率先尝试将可再生能源和不可再生能源结合起来。2017年5月在Scopus上发表的文章中部分反映了可再生能源与不可再生能源结合的想法。

之后该项目的研究可以不仅限于在热力发电方面的应用,也研究可以在住宅和公共部门小功率锅炉房中的应用。

科学家计划创建实验室和实验样板,然后尝试将其商业化。

"如果根据试验台样本的结果,我们意识到热回收装置别的零件需要专利权,我们将把别的零件的专利权作为知识产权法律的对象,然后我们会联系一些组织并邀请他们共同来研究这个问题。热回收装置是统一的,它可以在任何地区使用"---阿钦茨夫说。

未来,基于太阳能集热器的综合体的使用可以部分地解决能源消耗的相关问题,这对于车里雅宾斯克地区来说是相当紧迫和现实的问题。这些装置的引入将有助于节省和减少对煤炭的依赖。


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