The issues of improving the efficiency of methanol usage as a promising marine power plant fuel with low carbon content are discussed. The main aim of the research is an analysis of characteristics of advanced marine gas turbine power plants with the combined thermodynamic and thermochemical regeneration of waste heat. The possible methanol conversion at the expense thermochemical heat regeneration of marine engines recoverable resources has been revealed. The analysis of parameters influences of the waste heat recoverable resources, as well as restrictions related to the engine system of gas fuel injection, on the efficiency of methanol conversion has been carried out. It was demonstrated that the simulation of methanol steam conversion processes results in the pressure increase in the reactor, which, in its turn, causes a shift of conversion efficiency process towards higher temperature area. The calculation scheme of steam injection gas turbine plant with the joint thermodynamic and thermochemical regeneration of waste heat is demonstrated. The results of mathematical simulation of the processes in regeneration plant under the 3.4 MW constant capacity and heat exchanger thermal ratio of 0.85 were obtained. The cycle optimization has been based on the efficiency of plant under the conditions of variation of water/methanol ratio and gas temperatures in thermochemical regenerator. The efficiency increase constituted 4% relative to characteristics of the base engine operating on methanol. The estimation of carbon content in produced syngas has shown that thermochemical regeneration of methanol conversion by using the waste heat can reduce the energy efficiency by 1.5 times

Acest articol abordează aspecte legate de îmbunătățirea eficienței utilizării metanolului, ca un combustibil marin de perspectivă cu conținut redus de carbon. Scopul principal al cercetării constă în analiza caracteristicilor instalațiilor navale de persepctivă cu turbine cu gaze cu regenerare termodinamică și termochimică concomitentă la funcționarea cu produse de conversie ale combustibililor de hidrocarburi. Pentru atingerea acestui scop al studiului a fost efectuată o analiză comparativă a caracteristicilor combustibililor alternativi și tradiționali a navelor, ceea ce a evidențiat indicatorii-cheie care afectează indicele de eficiență energetică. Sunt identificate aspectele legate de sporirea eficienței utilizării gazului de sinteză produs ca combustibil obținut prin recuperarea termochimică a căldurii resurselor energetice secundare ale motoarelor navale. Influența asupra eficienței conversiei parametrilor de resurse secundare de energie și a limitărilor asociate cu sistemul de alimentare cu combustibil gazos la motor sunt analizate folosind metode matematice de modelare. Din rezultatele de simulare a proceselor de conversie a metanolului, rezultă că creșterea presiunii în reactor duce la o schimbare a eficienței conversiei într-o zonă cu temperaturi mai ridicate. A fost elaborată o schemă pentru o unitate de turbină cu gaz de contact cu regenerare termodinamică și termochimică. Se prezintă principalele prevederi ale modelului matematic și rezultatele modelării matematice ale proceselor din instalația regenerativă pentru puterea fixă de 3,4 MW, gradul de regenerare de 0,85 și temperatura gazului la intrarea în turbină egală cu 1270 K. Optimizarea ciclului a fost efectuată în funcție de eficiența instalației prin modificarea raportului apă / metanol și a temperaturii gazului după regeneratorul termodinamic.

В данной статье обсуждаются аспекты повышения эффективности применения метанола, как перспективного судового топлива с низким содержанием углерода. Основной целью исследования является анализ характеристик перспективных судовых газотурбинных установок с совместной термодинамической и термохимической регенерацией при работе на продуктах конверсии углеводородных топлив. Для достижения цели исследования проведен сравнительный анализ характеристик альтернативных и традиционных судовых топлив, который выявил ключевые показатели, влияющие на индекс энергоэфективности. Выявлены аспекты повышения эффективности применением в качестве топлива синтез-газа, полученного за счет термохимической регенерации тепла вторичных энергоресурсов судовых двигателей. Методами математического моделирования проанализировано влияние на эффективность конверсии параметров вторичных энергоресурсов и ограничений, связанных с системой подачи газообразного топлива в двигатель. Из результатов моделирования процессов конверсии метанола следует, что повышение давления в реакторе приводит к смещению эффективности конверсии в зону более высоких температур. Разработана схема контактной газотурбинной установки с совместной термодинамической и термохимической регенерацией. Приведены основные положения математической модели. Представлены результаты математического моделирования процессов в регенеративной установке в условиях фиксированной мощности 3,4 МВт, степени регенерации 0,85 и температуры газов перед турбиной 1270 К. Оптимизация цикла проводилась по коэффициенту полезного действия установки при варьировании отношения вода/метанол и температуры газов за термодинамическим регенератором. Рост коэффициента полезного действия составил 4% по отношению к параметрам базового двигателя, работающего на метаноле. Расчет содержания углерода в полученном синтез-газе показал, что термохимическая регенерация сбросного тепла с паровой конверсией метанола позволяет снизить значение коэффициента энергоэффективности в 1,5 раза. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании энергетических установок перспективных судов.