пн-пт 9:00 - 18:00
сб 9:00 - 14:00
вс 9:00 - 11:00
Все продаваемые генераторы вырабатывают определенное количество тепла во время производства электроэнергии, которое можно использовать в методе, называемом когенерацией
Все продаваемые генераторы вырабатывают определенное количество тепла во время производства электроэнергии, которое можно использовать в методе, называемом когенерацией
Все продаваемые генераторы вырабатывают определенное количество тепла во время производства электроэнергии, которое можно использовать в методе, называемом когенерацией. Когенерация, или рекуперация отработанного тепла, может использоваться как для обогрева, так и для охлаждения больших зданий или для использования потенциальной энергии для питания любого количества промышленных приложений.
В среднем большинство двигателей теряют около 50% тепловой энергии. С помощью когенерации электростанции потенциально могут достичь общей эффективности до 80%. В этой статье будут обсуждаться инженерные аспекты когенерации и практические приложения, используемые в настоящее время во всем мире.
Когенерацию или ТЭЦ (комбинированное производство тепла и электроэнергии) можно определить как получение двух видов энергии из одного источника топлива. Например, продаваемый генератор вырабатывает электроэнергию в качестве первичного источника энергии и отработанное тепло в качестве вторичного источника энергии. Часто термин «когенерация» используется неправильно. Когенерация не относится к работе двух генерирующих источников, работающих параллельно; например, два генератора, соединенные вместе как единый источник энергии.
Другой пример - генератор ветряной турбины, работающий параллельно с генераторной установкой двигателя. В этих примерах система не получает электричество и тепло одновременно, используя пар от одного и того же котла. Энергия, улавливаемая настоящей когенерационной системой, обычно выделяется в естественную среду.
Когенерация - одно из ведущих технологических достижений в достижении топливной эффективности. При правильных обстоятельствах системы выработки электроэнергии могут достичь прироста эффективности на 50–200% или более по сравнению с их текущими настройками. Растущая озабоченность по поводу выбросов углекислого газа делает необходимость сокращения использования ископаемого топлива в будущем безотлагательной. Вместо полного изменения технологий производства энергии (солнечная, ветровая, гидроэлектростанция) компании гораздо дешевле добиваются эффективности за счет когенерации.
Первичный источник энергии может быть любой формой энергии, приводимой в действие первичным двигателем, такой как, помимо прочего, системы выработки электроэнергии, нагнетатели, опреснительные установки, насосы, воздушные компрессоры или центробежные (абсорбционные) охладители. Термодинамическое тепло, рекуперированное первичным двигателем, обычно находится в форме пара или горячей воды. Процесс первичного двигателя трансформируется в систему когенерации, когда тепло, выбрасываемое первичным двигателем, которое обычно расходуется впустую, рекуперируется и используется в устройстве, потребляющем тепло. Основное различие между газотурбинным двигателем и поршневым двигателем - это способ отвода тепла.
Важно отметить, что проекты когенерации следует рассматривать только в том случае, если существует постоянная потребность в использовании отходящего тепла. Это неэкономичное решение, если отработанное тепло используется только несколько месяцев в году. Система когенерации, которая использует отработанное тепло зимой для обогрева помещения, также должна будет использовать это отработанное тепло в другие сезоны. Например, через 7 когенерационных установок ежегодно распределяет 66 миллиардов килограммов пара при температуре 176 °C в 100 000 здание. Большинство этих зданий настроены как для обогрева, так и для кондиционирования воздуха через пар. Было бы напрасной тратой денег использовать пар только для обогрева здания, а затем устанавливать отдельные отдельные кондиционеры. Меньшие когенерационные установки идеально подходят для больниц, гостиниц, промышленных предприятий и университетских городков.
Если существует несоответствие между потреблением электроэнергии и тепла, то одно из них может быть продано в договоре купли-продажи электроэнергии. Например, если возникает больший спрос на тепло, чем на электроэнергию, его можно продать напрямую коммунальной компании. И наоборот, в некоторых более холодных городских районах избыточное производство тепла может быть продано газовой компании для распределения среди жилых домов.
Наиболее распространенным типом систем утилизации отходящего тепла является пар и горячая вода. Большинство двигателей имеют максимальную температуру воды на выходе из рубашки 98 °C. Другие двигатели могут работать при температуре 126 °C. Двигатели должны быть специально настроены для работы при более высоких температурах.
Однако для большинства приложений 98 °C достаточно жарко, чтобы удовлетворить все потребности. Пар низкого давления может генерироваться из воды рубашки охлаждения при температуре 121°C - 126 °C. Эту температуру (при правильно сконфигурированном двигателе) можно создать с помощью системы охлаждения, при которой пар образуется в самих рубашках двигателя, а затем повышается из-за разницы в плотности воды и пара. Прежде чем рассматривать когенерационную установку, лучше всего поговорить с профессиональным подрядчиком по электрике, чтобы определить, какая конфигурация воды в рубашке необходима.
Другой метод производства пара низкого давления из воды в рубашке двигателя заключается в циркуляции воды с помощью насоса через систему охлаждения. Жидкая вода из парового барабана перекачивается через двигатели, и тепло воды в рубашке преобразуется в пар, когда он поступает в отсек парового барабана.
От 6 до 113 кг на квадратный метр пара также может быть произведено с выхлопом любой газовой турбины или дизельного генератора. Большинство выхлопных систем также спроектированы с дополнительным паровым котлом, который используется перепускным клапаном выхлопных газов. Тепло выхлопных газов можно использовать вместе с теплом воды в рубашке для создания пара под давлением 6 кг на кв. м, или его можно использовать в отдельной системе для выработки пара под более высоким давлением.
В поршневых (поршневых) двигателях примерно 34% подводимого тепла утилизируется в виде мощности, а 66% не утилизируется. Все тепло, отводимое в воду рубашки охлаждения, может быть рекуперировано вместе с, в зависимости от двигателя, примерно 40% -60% тепла, отводимого в выхлопную трубу. В некоторых случаях, хотя и в редких случаях, тепло доохладителя и смазочное масло могут быть рекуперированы. В газотурбинном двигателе примерно 29% подводимого тепла используется для выработки энергии, а 71% теряется из-за выхлопных газов. При использовании когенерационной системы 40% -60% выхлопных газов обычно восстанавливается.
В конфигурации когенерации есть два различных цикла: цикл долива и цикл опускания. В системе верхнего цикла электричество является основным продуктом, а остаточное отходящее тепло - основным двигателем. Другими словами, установки с верхним циклом вырабатывают электроэнергию из паровой турбины, побочным продуктом которой является отработанное тепло. Во время нижнего цикла пар, образующийся первым, используется для обеспечения энергией промышленных процессов, таких как паровая турбина (первичный продукт), а отработанный пар более низкого давления используется для выработки электроэнергии (первичный двигатель). Установки с донным циклом менее распространены во всем мире из-за требуемых высоких температур.
Газовая турбина в когенерационной установке
Безусловно, самый распространенный метод когенерации. Тепло от поршневых двигателей меньшего размера, обычно дизельных, улавливается радиатором или выхлопными газами. Эти системы популярны, потому что они просты в обслуживании, дешевле и легко адаптируются к различным требованиям к размеру.
На этих установках используется газовый двигатель, который, как правило, легче обслуживать, чем газовая турбина меньшего размера (5 МВт). Чаще всего используется природный газ или пропан. Эти установки обычно поставляются в комплекте и хранятся в большом складском помещении с подключением к отопительным, электрическим и газовым системам.
На этих установках отходящее тепло генерируется в дымовых газах турбины. Наиболее распространенное топливо - природный газ. Газотурбинные установки обычно имеют большие размеры и хранятся не в помещении, а в шумопоглощающих корпусах с доступом к газовой линии.
Эти установки довольно распространены и работают по принципу системы отопления, использующей конденсатор пара для питания паровой турбины.
В этих типах установок используется поршневой газовый или дизельный двигатель в зависимости от конфигурации используемого биотоплива. Эта конструкция очень похожа на установку с газовым двигателем. Основное преимущество биотопливной установки - снижение расхода углеводородного топлива и уменьшение выбросов углерода.
Исторически сложилось, что когенерационным установкам, работающим на биотопливе, легче получить разрешение, чем другим когенерационным установкам, но, как правило, они имеют меньший объем производства.
Линии электропередач от когенерационной установки
Установки на HFO не широко используются в когенерации в Украине, но более распространены в развивающихся странах. Мазут является самым тяжелым товарным топливом, который, возможно, получают при переработке сырой нефти, и считается низкосортным топливом.
HFO номер 5 и номер 6, которые требуют предварительного нагрева до 70 °C - 126 °C, являются наиболее распространенными вариантами, используемыми в когенерационных установках. Преимущество HFO заключается в том, что его дешево покупать, но недостатком является то, что он производит значительные выбросы.
Установки с комбинированным циклом работают по принципу, что выхлопные газы одного теплового двигателя работают от другого, производя электричество или приводя в движение механические процессы. Комбинация нескольких термодинамических циклов приводит к повышению эффективности и снижению затрат на топливо. Обратной стороной является то, что большинство когенерационных установок необходимо адаптировать к этой технологии.
Технология топливных элементов работает путем преобразования потенциальной химической энергии в электричество посредством химической реакции с окисляющим элементом. Водород является предпочтительным топливом для использования, однако в когенерационных установках предпочтение отдается расплавленному карбонату или твердому оксиду из-за их высокой температуры выхлопных газов, которая может достигать 648 °C.
Некоторые атомные электростанции могут быть оснащены кранами после турбин для подачи пара в систему центрального отопления. Эти системы не очень распространены, поскольку потеря электроэнергии составляет около 10 МВт для выработки тепла 95 ° C.
Все более популярными становятся заводы по производству биомассы, использующие водород, углерод или кислород из промышленных отходов или мусора. В последние годы были произведены технологические обновления, позволяющие получать больше энергии из древесины, мусора, отходов, спиртового топлива или свалочных газов.
По большей части существует ограниченное количество предварительно упакованных когенерационных систем, доступных для среднего и крупного использования. Подавляющее большинство систем являются собственными проектами, созданными для индивидуальных проектов. Как всегда, перед тем, как приступить к проекту когенерации, лучше всего проконсультироваться с профессиональным подрядчиком по электрике или инженером-проектировщиком. Профессионалы смогут рассчитать правильную рекуперацию тепла первичного двигателя для достижения желаемого результата.
