ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Когенерация. Сравнение когенерационных схем из "Топливо Кн3" К настоящему времени метод комбинированной выработки энергии получил определение как — когенерация. [c.184] Иначе говоря, когенерационным системам относят те энергетические источники, которые удовлетворяют потребности объекта в электроэнергии и низкопотешщальном тепле. Главное преимущество этих систем перед обычными состоит в том, что преобразование энергии здесь происходит с большей эффективностью, чем достигается существенное сокращение расходов на производство единицы энергии. [c.185] Приведем краткое описание и сравнение всех основных из известных на данный период систем с использованием интернет-ресурсов. [c.185] Когенерационные системы, как правило, классифицируются по типам основного двигателя и генератора, а также по типу топлива. Сравнение будет производиться между паровыми турбинами, поршневыми двигателями, газовыми турбинами, турбинами комбинированного цикла и микротурбинами. [c.185] Паровые турбины используются в качестве основных двигателей промьшшенных когенерационных систем в течение многих лет. Пар, образующийся в паровом котле, расширяясь, под высоким давлением проходит через лопатки турбины. Турбина вращается и производит механическую энергию, используемую генератором для производства электричества. [c.185] Электрическая мощность системы зависит от того, насколько велик перепад давления пара на входе и выходе турбины. КПД паровой турбины в части генерации электроэнергии самый низкий из всех рассматриваемых технологий (от 7 до 20 %), но в составе когенерационных систем суммарная эффективность может достигать 80 % в расчете на условную единицу израсходованного топлива (по теплотворной способности). Из этого следует, что паровые турбины находят применение в местах, где потребность в тепловой энергии намного вьпие, чем в электрической. Предлагаемые на рынке системы, как правило, рассчитаны на производство от 500 кВт и более электроэнергии. [c.185] Благодаря повсеместному переходу в 90-е годы на использование природного газа в качестве основного топлива для электроэнергетики, газовые турбины заняли существенный сегмент рынка. Несмотря на то, что максимальная эффективность оборудования достигается на мощностях от 5 МВт и выше (до 250 МВт), некоторые производители выпускают модели в диапазоне 1-5 МВт. [c.186] Пришц1п работы газовых турбин состоит в следующем газ, нагнетаемый в камеру сгорания компрессором, смешивается с воздухом, формируя топливную смесь, и поджигается. Образующиеся продукты горения с высокой температурой (900-1200 °С), проходя через несколько рядов лопаток, установленных на валу турбины, приводят к вращению ротора турбины. Механическая энергия вала передается через (понижающий) редуктор электрическому генератору. Тепловая энергия выходящих из турбины газов поступает в теплоутилизатор. Вместо производства электричества, механическая энергия турбины может использоваться для работы насосов, компрессоров и т.п. Наиболее традиционным видом топлива для газовых турбин является природный газ, хотя это не исключает возможности использования других видов газообразного топлива. При этом газовые турбины предъявляют повышенные требования к качеству его подготовки (механические включения, влажность). [c.186] КПД газовой турбины составляет 25-35 %, в зависимости от параметров работы конкретной модели турбины и характеристик топлива. В составе когенерационных систем эффективность возрастает до 90 % в расчете на условную единицу израсходованного топлива (по теплотворной способности). Газовые турбины обладают хорошими экологическими параметрами (эмиссия N0 на уровне 25 ррт). [c.186] Работа турбины сопровождается высоким уровнем шума, поэтому для их установки используются индустриального типа здания (в том числе контейнерного типа), которые также обеспечивают влагозащищенность оборудования. [c.186] Наиболее часто встречающиеся схемы утилизации тепловой энергии отходящих газов поршневых двигателей включают оборудование для производства пара с давлением до 15 кг/см , или горячей воды с температурой до 100 °С, или прямое использование тепла отходящих газов в процессах сушки. Помимо отходящих газов можно использовать воду из системы охлаждения двигателя, но она обладает низкой энергетической способностью (температура 80-90 °С). [c.187] Подготовка места установки поршневых двигателей должна обязательно включать решение вопросов, связанных с вибрацией. Наиболее эффективным методом является использование платформы с пневматической системой амортизации. [c.187] Шум от работы двигателя представляет меньшую проблему, чем для индустриальных газовых турбин, но, вместе с тем, низкочастотная составляющая шума может создавать достаточно сильное давление на ухо человека и может потребовать создания специальных защитных конструкций. [c.187] Поршневой двигатель конструктивно имеет больше движущихся частей по сравнению с турбиной. Следовательно, интервалы сервисного обслуживания, связанного с остановкой и ремонтом двигателя короче, чем у турбин. Тем не менее, работоспособность поршневых двигателей, как правило, не опускается ниже 90 %. Существенное ограничение состоит в работе на неполной мощности — поршневой двигатель, как правило, не рекомендуется запускать с нагрузкой менее 50 % на продолжительный период времени. [c.187] Комбинированная система строится на основе индустриальной газовой турбины, поток горячих отходящих газов которой направляется на производство пара, который, в свою очередь, поступает в паровую турбину. Как правило, такие системы используются генерирующими компаниями в случае, когда необходимо максимизировать производство электрической энергии. Когенерация в этом случае играет подчиненную роль и обеспечивается за счет отвода части тепла из паровой турбины. В принципе, комбинированные системы можно построить и на базе других типов двигателей (кроме газовых турбин), представленных в данном описании. [c.188] Микротурбина используется в качестве двигателя компактных модульных генераторов электроэнергии, работающих в диапазоне мощностей от 25 до 200 кВт. [c.188] Все движущиеся части микротурбинного двигателя — воздушный компрессор, генератор и сама турбина — расположены на одном валу, скорость вращения которого находится в диапазоне 45000-96000 об/мин. Вал закреплен на воздушных подшипниках, что позволяет отказаться от жидкостной смазки и использовать для этого воздух. Воздух также обеспечивает охлаждение двигателя и управляющей электроники. Это позволяет значительно снизить стоимость обслуживания оборудования по сравнению с другими технологиями. Для микротурбин стандартным считается проведение регламентных работ не чаще чем 1 раз в год, что обеспечивает работоспособность не ниже 99 %. [c.188] Основным видом топлива для микротурбин является природный газ, но они также могут эффективно работать и на другом коммерческом или условно бесплатном углеводородном топливе (попутный нефтяной, биологический газы, шахтный метан, сжиженный пропан, бутан, дизель или керосин). [c.188] Микротурбины демонстрируют наилучшие показатели по экологическим параметрам по сравнению с остальными приведенными в настоящем обзоре технологиями содержание N0 в отходящих газах не превышает 9 ррш, СО — 40 ррт (частей на миллион), что в 10 раз лучше, чем у поршневых двигателей, и в 5 — чем у индустриальных турбин. [c.188] Вернуться к основной статье