ЦИФРОВОЙ ДВОЙНИК КОМПЛЕКСНОЙ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ И ДЕКАРБОНИЗАЦИИ ВЫБРОСОВ ТЕПЛОВЫХ УСТАНОВОК

Аннотация

В работе рассматривается цифровой двойник комплексной
системы очистки и декарбонизации выбросов тепловых энергетических
установок, функционирующих на основе ископаемого топлива. Предлагаемый
подход основан на представлении мультимодульной системы газоочистки в
виде виртуальной инженерной модели, описывающей структуру физической
системы, функциональные связи между её модулями и основные режимы
работы. Такая модель позволяет воспроизводить поведение реальной
технологической системы в цифровой среде и использовать её для анализа,
оптимизации и прогнозирования технологических процессов. Концепция
цифрового двойника опирается на современные научные подходы к созданию
цифровых моделей промышленных систем (Grieves and Vickers, 2017; Tao et al.,
2019; Kritzinger et al., 2018; ISO, 2021) и учитывает технологические особенности
процессов очистки дымовых газов и улавливания диоксида углерода (Bui et
al., 2018; Rochelle, 2009; Wang et al., 2011). Разработанная модель описывает
интегрированную структуру системы газоочистки, объединяющую ключевые
технологические элементы: модуль электрофильтрации для удаления
твёрдых частиц, каталитический модуль для нейтрализации вредных газовых
компонентов и модуль декарбонизации для улавливания диоксида углерода.
Результаты исследования показывают, что использование цифрового двойника
позволяет анализировать взаимное влияние отдельных модулей системы,
оптимизировать её конфигурацию и обосновывать выбор технологических
параметров на этапе проектирования. Кроме того, цифровая модель может
применяться для имитационного моделирования технологических процессов,
оценки эффективности системы и прогнозирования показателей снижения
выбросов. Модель также обеспечивает возможность анализа различных
режимов работы системы, оценки её устойчивости и совершенствования
алгоритмов управления. Практическая значимость предложенного
подхода подтверждается результатами экспериментальных и модельных
исследований, представленными в ранее опубликованных работах авторов и
других исследователей (Khusain et al., 2018; Khussain et al., 2020; Khusain et
al., 2020; Khusain et al., 2021; Khusain et al., 2024). Полученные результаты
демонстрируют эффективность использования цифровых двойников как
инструмента инженерного анализа, оптимизации технологических процессов
и поддержки принятия решений при разработке и внедрении комплексных
систем очистки выбросов.