Iki šiol Rusijoje jau įgyvendinti keli panašūs projektai. Visų pirma, „Sberbank“ korporatyviniame universitete ir neseniai pastatytame „Spartak“ stadione Maskvoje įrengtos trigeneracinės sistemos. Yra ir regioninių pavyzdžių. Taigi, trigeneracijos energijos centras didelis prekybos centras Permėje, kurią pastatė įmonių grupė „Carmenta“.
Penkių aukštų prekybos centras Karpinsky gatvėje pradėtas statyti 2013 m., o baigti tikimasi 2016 m. pradžioje. Bendras objekto plotas 29 tūkst.m 2 . Prekybos centro reikalingos numatomos energijos sąnaudos elektrai – 1500 kW, šilumai – 2700 kW, šalčiui – 1800 kW.
Siekiant užtikrinti šio objekto maitinimą, projektavimo organizacija „Energoplanner LLC“ pasirinko „Bosch CHP CE 400 NA“ dujų stūmoklinius blokus, kurių galia 400 kW, kartu su LG absorbciniais aušintuvais.
Eksploatuojant dujų stūmoklio (GPU) arba dujų turbinos (GTU) įrenginį su 1 kW pagamintos elektros, galima gauti nuo 1 iki 2 kW šiluminės energijos kaip karštą vandenį. Prekybos centruose elektros apkrova yra gana vienoda ištisus metus, o šalčio poreikis prilygsta aktyviajai elektros galiai. Iš karšto vandens ABCM pagalba gauname šaltą, kurio vidutinis koeficientas yra 0,75. Taigi, priklausomai nuo elektrinių tipo, iš jų šilumos galima gauti nuo 50 iki 100% reikalingo šalčio. Rezultatas – itin energiją taupanti sistema. Šilumos, kaip ir rezervo, trūkumą užtikrina įprastiniai karšto vandens boileriai, kurio efektyvumas yra arti 99%.
Kuriant grandinės schemašaldymui, buvo svarstoma naudoti ir garų suspaudimo, ir absorbcinius aušintuvus. Pasirinkta antrojo varianto naudai dėl jo pranašumo tiek eksploatacinių, tiek kapitalo sąnaudų atžvilgiu.
Absorbciniai aušintuvai yra ekonomiški ir nekenksmingi aplinkai. Jie yra paprasti, patikimi ir neturi siurblių. Jų bendras šiluminis naudingumo koeficientas yra aukštas – iki 86%, iš kurių dalį (iki 40%) sudaro elektros energija. Vidaus degimo variklių pagrindu veikiančiuose trigeneratoriuose gali būti naudojamos tiek vienos, tiek dviejų pakopų sistemos. Kadangi kogeneracinės sistemos gamina šilumą, paprastai vandens šilumos pavidalu, pirmenybė teikiama vienpakopei sistemai. Be paprastumo, tokia schema leidžia sunaudoti daugiau šilumos.
Objekto elektros tiekimui užtikrinti projektavimo organizacija parinko Bosch CHP CE 400 NA dujinius stūmoklinius blokus, kurių galia 400 kW kartu su LG absorbciniais aušintuvais.
Vienpakopiai ličio bromido įrenginiai veikia žemos temperatūros (iki 90 °C) karštu vandeniu, o dviejų pakopų absorbcinėms sistemoms reikia apie 170 °C šilumos, kuri būdinga garams. Vienpakopė sugerties sistema ličio bromido pagrindu gali atšaldyti vandenį iki 6–8 °C temperatūros, o šalto į šilumą konversijos koeficientas yra apie 0,7. Dviejų pakopų sistemos perskaičiavimo koeficientas yra apie 1,2. Taigi, absorbcinės sistemos suteikia aušinimo galią, lygią 0,7-1,2 galios, gaunamos iš šilumos šaltinio. Prie trigeneratoriaus agregato prijungus kompresorinius šaldymo įrenginius, galima pasiekti žemesnę nei 0 °C temperatūrą.
Būdingi trigeneracinių įrenginių bruožai yra šie:
- efektyvumas (šilumos perteklius panaudojamas šalčiui generuoti);
- minimalus susidėvėjimas ( paprastas dizainas ABHM);
- žemas garsas;
- ekologiškumas (vanduo naudojamas kaip šaltnešis);
- aukštas komplektas.
Absorbcija šaldymo mašinos(ABHM) gamina atšaldytą vandenį naudodamos dvi medžiagas (pavyzdžiui, vandenį ir ličio bromido druską) esant terminei pusiausvyrai, kurios yra atskiriamos kaitinant, o vėliau sujungiamos pašalinant šilumą. Tikslingas šilumos tiekimas ir pašalinimas vakuumo sąlygomis, esant kintamam slėgiui (maždaug 8 ir 70 mbar), sukelia medžiagų disbalansą, todėl jos priverstinai desorbuojamos arba absorbuojamos. Vanduo (šaldymo agentas) ir ličio bromido druska (absorbentas) dažniausiai naudojami atšaldytam vandeniui gaminti, kurio temperatūra yra nuo 6 iki 12 °C. Žemos temperatūros šalčiui iki -60 °C gaminti naudojamas amoniakas (šaldymo agentas) ir vanduo (absorbentas).
Absorbcinių šaldymo mašinų ypatybė yra termocheminis kompresorius, o ne mechaninis, kad suspaustų šaltnešio garus.
Dujų stūmoklinės gamyklos pasirinkimas buvo atliktas pagal daugelio parametrų derinį, tarp kurių buvo atsižvelgta į įvairius išteklių rodiklius, priežiūros išlaidas, technines ir dinamines charakteristikas.
Palyginti su alternatyviomis diegimo galimybėmis, Bosch parodė daug pranašumų, įskaitant didesnį naudingas veiksmas, siekia 38,5%, didesnis pakrovimo ir iškrovimo tempas (40%), taip pat didesni išteklių rodikliai iki kapitalinis remontas(44 tūkst. valandų). Be to, reikšmingas jų pranašumas buvo aukštos kokybės maitinimo šaltinis - automatiškai reguliuojamas indikatorius cos(qp) su galimybe valdyti reaktyviosios galios tiekimą į tinklą.
Iš viso planuojama sumontuoti tris po 400 kW galios GPU ir dvi absorbcines mašinas, iš kurių viena bus su degikliu. Šilumos suvartojimo piko apkrovoms padengti numatoma įrengti Buderus dujinį katilą. Taip pat specialiai šiam projektui Vokietijoje buvo sukurta kaskadinė MMS valdymo spinta, skirta avariniam darbui užtikrinti. Kalbant apie ekonominiai rodikliai projekto bendros kapitalo sąnaudos sieks apie 85 milijonus rublių, o atsipirkimo laikotarpis yra penkeri metai.
Reikėtų pažymėti, kad Šis projektas trigeneracijos srityje buvo bandomasis įrangos tiekėjams ir pareikalavo išspręsti daugybę sudėtingų užduočių. Visų pirma, tam tikras laikas reikia paruošti ir gauti reikiamus dokumentus, veda mokymus projektavimo organizacija, sprendžiant aptarnavimo klausimus.
„Tai svarbus projektas tiek mums, tiek įmonei.LG Rusijoje. Tokių projektų įgyvendinimas padeda visapusiškai parodyti trigeneracinės technologijos privalumus ir siūlomų sprendimų kokybę“,- komentuoja Dmitrijus Nikolaenko, „Bosch Thermotekhnika“ mini-CHP vadovas.
Apie Bosch CHP įrenginius
Bosch CHP dujų stūmokliniai įrenginiai yra viena iš daugelio Bosch termotechnologijų skyriaus kompetencijos sričių. Jie gaminami nuo 19 iki 400 kW galios elektros energijai gaminti. Tuo pačiu pradinis kuro sutaupymas, lyginant su atskira šilumos ir elektros gamyba, gali siekti 40 proc. Naudojant šią įrangą galima žymiai sumažinti išmetamųjų teršalų kiekį anglies dvideginis. Įrenginiai gali būti tiekiami kaip paruoštas, sukomplektuotas modulis, susidedantis iš variklio, jungiamųjų dalių, generatoriaus, šilumokaičio ir aušinimo kontūro. Valdymo sistemos pagalba CHP gali būti derinamas su Bosch šildymo katilu, taip pat su aušinimo sistemomis.
Trigeneracinė sistema yra kombinuota šilumos ir elektros sistema, sujungta su vienu ar daugiau šaldymo įrenginių. Trigeneracinės elektrinės šiluminėje dalyje iš esmės yra garo generatorius su šilumos atgavimu, kuris maitinamas naudojant išmetamosios dujos pagrindinis variklis. Prie generatoriaus prijungtas pagrindinis variklis gamina elektros energiją. Protarpinis šilumos perteklius naudojamas aušinimui.
Trigeneracijos taikymas
Trigeneracija aktyviai naudojama ekonomikoje, ypač Maisto pramone kur reikia naudoti šaltą vandenį technologiniai procesai. Pavyzdžiui, į vasaros laikotarpis alaus daryklos naudoja saltas vanduo gatavo produkto vėsinimui ir laikymui. Gyvulininkystės ūkiuose pienui atvėsinti naudojamas vanduo. Šaldytų maisto produktų gamintojai dirba ištisus metus esant žemai temperatūrai.
Trigeneracinė technologija leidžia iki 80% termofikacinės elektrinės šiluminės galios paversti šalta, o tai žymiai padidina bendrą termofikacinės elektrinės efektyvumą ir padidina jos galios resurso koeficientą.
Trigeneracinis įrenginys gali būti naudojamas ištisus metus, nepriklausomai nuo sezono. Perdirbta trigeneracinė šiluma efektyviai naudojama žiemą šildymui, vasarą oro kondicionavimui ir technologinėms reikmėms.
Ypač efektyvus yra trigeneracijos naudojimas vasarą, kai susidaro perteklinė šiluma, kurią gamina mini kogeneracinė jėgainė. Perteklinė šiluma siunčiama į adsorbcijos mašiną, kad susidarytų atšaldytas vanduo, naudojamas oro kondicionavimo sistemoje. Ši technologija leidžia sutaupyti energijos, kurią dažniausiai sunaudoja priverstinio aušinimo sistema. AT žiemos laikotarpis adsorbcijos mašiną galima išjungti, jei nereikia didelio kiekio atšaldyto vandens.
Taigi trigeneracinė sistema leidžia 100% panaudoti mini kogeneracinės šilumos generuojamą šilumą.
Energijos vartojimo efektyvumas ir didelis ekonominis efektyvumas
Energijos suvartojimo optimizavimas – svarbi užduotis, ne tik energijos išteklių taupymo, bet ir ekologijos požiūriu. Šiandien energijos taupymas yra vienas iš svarbiausių tikrosios problemos visame pasaulyje. Tuo pačiu metu dauguma šiuolaikinės technologijosšilumos gamyba lemia aukštą oro taršos laipsnį.
Trigeneracija, kurioje kombinuota gamyba elektros, šilumos ir šaldymo energija, šiandien yra viena iš efektyviausių energijos vartojimo efektyvumo didinimo technologijų aplinkos sauga mini-CHP.
Energijos išteklių taupymas naudojant trigeneracines technologijas siekia 60 proc.
Už ir prieš
Palyginti su tradicinėmis aušinimo technologijomis, trigeneracinė sistema turi šiuos privalumus:
- Šiluma yra energijos šaltinis, leidžiantis panaudoti šilumos energijos perteklių, kurio savikaina labai maža;
- Pagaminta Elektros energija gali būti tiekiami į bendrą elektros tinklą arba naudojami savo poreikiams tenkinti;
- Šiluma gali būti naudojama šilumos energijos poreikiams tenkinti šildymo sezono metu;
- Reikalauti minimalių priežiūros išlaidų, nes adsorbciniuose šaldymo įrenginiuose nėra judančių dalių, kurios galėtų susidėvėti;
- Tylus adsorbcijos sistemos veikimas;
- Mažos priežiūros ir mažos eksploatavimo išlaidos;
- Vanduo naudojamas kaip šaltnešis vietoj ozono sluoksnį ardančių medžiagų.
Adsorbcijos sistema yra paprasta ir patikima naudoti. Adsorbcijos mašinos energijos suvartojimas yra mažas, nes nėra skysčio siurblio.
Tačiau tokia sistema turi ir nemažai trūkumų: dideli matmenys ir svoris, taip pat gana didelė kaina dėl to, kad šiandien adsorbcijos mašinų gamyba užsiima ribotas gamintojų skaičius.
Mini CHP (BHKW) , paprastai jis veikia dviem pagrindiniais gamybos režimais:
- elektros ir šilumos gamyba (kogeneracija)
- elektros, šilumos ir šalčio gavimas (trigeneracija).
Šaltį gamina absorbcinė šaldymo mašina, kuri sunaudoja ne elektros, o šiluminę energiją.
Absorbcinius aušintuvus (kurių efektyvumas 0,64-0,66) gamina daugelis pirmaujančių gamintojų ir jie veikia su natūraliais šaltnešiais, o naudojamas kuras yra nafta, dujos ar jų dariniai, biokuras, garai, karštas vanduo, saulės energija arba šilumos energijos perteklius. dujų turbinų – stūmoklinių elektrinių.
Nepaisant jų patrauklumo, Rusijos Federacijoje jie vis dar naudojami gana retai.
Iš tiesų, dar visai neseniai Rusijos Federacijoje centrinės klimato sistemos nebuvo laikomos privalomomis pramonėje ir Civilinė inžinerija
Trigeneracija naudinga, nes leidžia efektyviai panaudoti atgautą šilumą ne tik šildymui žiemą, bet ir vasarą patogiam patalpų klimatui palaikyti ar technologinėms reikmėms (alaus darykloms, pieno vėsinimui ir pan.).
Šis metodas leidžia naudoti generatorių ištisus metus.
Elektrinės – šių jėgainių blokai yra dujiniai stūmokliniai arba dujų turbinos jėgos agregatai.
Dujos, naudojamos dujomis kūrenamų šiluminių elektrinių darbui:
Inverterio konversijos grandinė leidžia gauti idealius, aukštos kokybės srovės, įtampos ir dažnio išvesties parametrus.
Koncepcija: BHKW – dujomis kūrenamos modulinės mini šiluminės elektrinės
BHKW, CHP susideda iš šių pagrindinių komponentų:
- vidaus degimo varikliai – stūmokliniai arba dujų turbinos
- kintamosios srovės arba nuolatinės srovės generatoriai
- išmetamųjų dujų katilai
- katalizatoriai
- valdymo sistemos
- Miniterminio šildymo sistemų automatizavimo priemonės užtikrina įrenginių veikimą rekomenduojamu veikimo režimų diapazonu ir efektyvių charakteristikų pasiekimą. Mini-CHP stebėjimas ir telemetrija atliekami nuotoliniu būdu.
Šiuolaikinė universali modulinė koncepcija
- Bendra šilumos ir elektros energijos gamyba.
- Kompaktiška konstrukcija su įranga, esančia ant rėmo: varikliu, generatoriumi, šilumokaičiu ir elektros skydeliu
- Pageidautina naudoti įrenginiuose, kuriuose suvartojama daug elektros ir šilumos energijos
- Tiekiamas su įvairiais elektros ir šiluminiais išėjimais. Vieno modulio elektrinė galia yra, pavyzdžiui, 70, 140 arba 238 kW, šiluminė galia – 81, 115, 207 arba 353 kW.
- Taikoma pasirinkimui lygiagretus darbas su maitinimo šaltiniu arba kaip atsarginis maitinimas
- Šilumos, esančios tepalinėje alyvoje, aušinimo skystyje ir variklio išmetamosiose dujose, naudojimas
- Keli generatoriai gali būti sujungti į vieną energijos kompleksą
Veikia su sumažintu triukšmu ir mažu emisijų kiekiu
- Tyliai veikiantis dujinis vidaus degimo variklis su nuo keturių iki dvylikos cilindrų ir kintamu katalizatoriumi. Triukšmo lygis priklausomai nuo modulio galios yra 55 - 75 dB(A)
- Mažas azoto oksido ir anglies dioksido išmetimas
Paprastas ir patogus valdymas
- Modulis valdomas paprastu mygtuko paspaudimu. Paleidimo sistema su įkroviklis ir vibracijai atsparūs, priežiūros nereikalaujantys akumuliatoriai
- Po rėmo apkala įmontuota skirstomoji įranga su skaidriu valdymo skydeliu
- Nuotolinis pagrindinių funkcijų valdymas su suderintais priedais
Greitas montavimas, paleidimas ir Priežiūra
- Pilnas, paruoštas prijungti blokas su oru aušinamu sinchroniniu generatoriumi, gaminantis 400 V, 50 Hz trifazę srovę ir karštą vandenį su temperatūros diagrama 90/70 °C, kai standartinis srauto ir grįžtamosios temperatūros skirtumas yra 20 K.
- Bet kuris kogeneracinis modulis gali veikti priklausomai nuo šiluminių ar elektrinių apkrovų 50–100 % elektros galios diapazone (atitinka 60–100 % šiluminės galios).
- Bandomasis paleidimas gamykloje su protokolu ir našumo duomenų įvedimu
- Kogeneracinio elektros bloko vibraciją slopinančios konstrukcijos montavimas be problemų be papildomo inkaravimo
- Autonominė alyvos tiekimo sistema su 60 l talpos alyvos rezervuaru.
Šiais laikais jokia techninė problema negali būti išspręsta be geros valdymo sistemos. Taigi visiškai natūralu, kad valdymo blokai yra įtraukti į kiekvieną mazgą.
Valdymas atliekamas alyvos slėgio, aušinimo skysčio temperatūros, išmetamųjų dujų temperatūros katalizatoriuje, vandens temperatūros jutikliais šildymo sistema ir sukimosi greitis, taip pat minimalaus aušinimo skysčio slėgio, minimalaus alyvos lygio ir saugos temperatūros ribotuvo jutikliai su laidais prie valdymo spintos
Autonominis maitinimas: mikroturbinos
Mikroturbininėms elektrinėms priimtinas toks kuras:
- gamtinių dujų, aukšto, vidutinio ir žemo slėgio
- susijusios naftos dujos (APG)
- biodujų
- nuotekų valymo dujos
- išmetamųjų dujų
- propanas
- butanas
- dyzelinis kuras
- žibalo
- kasyklos dujos
- pirolizės dujos
Pagamintašios elektros galios mikroturbinos:
- 30 kW (šilumos galia 85 kW), triukšmas 58 dB, dujų sąnaudos esant vardinei apkrovai 12 m3
- 65 kW (šilumos energijos galia 160 kW)
- 200 kW
- 600 kW
- 800 kW
- 1000 kW
galimybių studija BHKW
Kiekvienu konkrečiu atveju būtina įvertinti įrenginių sunaudoto kuro sąnaudas, palyginti su šilumos ir elektros energijos pirkimo iš monopolinės valstybės įmonės sąnaudomis. Be to, prijungimo kaina, palyginti su pačių įrenginių kaina.
- greita investicijų grąža (atsipirkimo laikotarpis ne ilgesnis kaip ketveri metai)
- suvartojant 0,3 kub. m dujų galimybė gauti 1 kW elektros energijos ir ~ 2 kW šilumos per valandą
- nemokėta už prisijungimą prie centrinių elektros tinklų, pernai prisijungimo prie elektros tinklų kaina Maskvos srityje siekė 48 907 rublius už kilovatą įrengtos elektros galios (nuo 1 kW iki 35 kW). pastatyti vieną kilovatą savo, namų aukštos kokybės mikroturbininės elektrinės.
- BHKW lizingo galimybės
- minimalūs kuro nuostoliai vietinėje elektrinėje
- Galimybė įrengti BHKW senose katilinėse ir centrinio šildymo stotyse
- nereikia tiesti brangios elektros perdavimo linijos, transformatorines pastotes, išplėsti elektros tinklą
- galimybė greitai padidinti elektros galią papildomas montavimas maitinimo moduliai
kilovatvalandės kaina
Kilovatvalandės kaina pirmiausia skiriasi nuo generuojančios jėgainės tipo. Įvairios finansų institucijos, vertindamos savo elektros energijos gamybą, taiko diferencijuotas metodikas.
Vieno atominės energijos kilovato kainą nėra lengva išskaičiuoti. Naudojami įvairūs vertinimo ir skaičiavimo metodai.
Pasaulio branduolinės energetikos asociacija palygino, kiek kilovatvalandės kaina gali būti pagaminta naujose įvairių tipų elektrinėse.
Jei sąlyginė paskolų jėgainei statyti norma yra 10%, tai kilovatvalandę elektros energijos verta pagaminti:
- AE – 4,1 cento
- ant modernaus anglies elektrinė– 4,8 cento
- dujų elektrinėje - 5,2 cento
Jei kredito norma elektrinių statybai finansuoti sumažės iki 5%, tada bus gautos dar mažesnės vertės:
- 2,7 cento už atomines elektrines
- 3,8 - anglimi kūrenamai elektrinei
- 4,4 cento - už dujų elektrinę.
Europos Komisija naudoja kitus duomenis:
- 1 kilovatvalandė atominės ir hidroelektrinės kainuoja 0,05 euro
- anglies šiluminė elektrinė - po 0,04 - 0,07 €
- dujų elektrinė - 0,11 - 0,22 €
Remiantis Europos Komisijos metodika, atominių elektrinių priešininkai yra tik vėjo jėgainės, kurių kilovatvalandės savikaina yra 0,015–0,02 €.
Masačusetsas Technologijos institutas suskaičiavo, kad atominės energijos savikaina yra 6,6 cento už kilovatvalandę, o iš gamtinių dujų pagaminta elektra – 3,7-5,5 cento.
Pasak Čikagos universiteto:
- atominės elektrinės kilovatvalandė kainuoja 6,4 cento
- degalinėje pagaminta kilovatvalandė - 3,3-4,4 cento.
Remiantis Branduolinės energetikos instituto metodais, 2004 m. JAV kilovatvalandės kaina, pagaminta:
- atominėse elektrinėse, buvo 1,67 cento
- Anglimi kūrenamos elektrinės kilovatvalandė kainavo 1,91 cento
- elektrinės ant HFO - 5,40 cento
- dujų elektrinė – po 5,85 cento
Statybos kaina už kilovatvalandę
Klausimų klausimas yra AE statybos kaina ir trukmė.
Ekonominio bendradarbiavimo ir plėtros organizacija apskaičiavo, kad statybos kaina yra:
- atominės elektrinės nuo 2,1 tūkst. USD iki 2,5 tūkst. USD už kilovatą galios
- anglimi kūrenamą elektrinę – 1,5 tūkst.–1,7 tūkst
- dujų elektrinė – 1 tūkst. – 1,4 tūkst
- vėjas elektrinė(WPP) – 1 tūkst. – 1,5 tūkst
Atominių elektrinių statybai prieštaraujantys tyrimų centrai mano, kad šie duomenys neparodo tikroji vertė atominės elektrinės statyba.
Tipiška 1GW galios atominė elektrinė kainuos mažiausiai 2,2 milijardo dolerių.Panašią išvadą padarė ir JAV Kongreso tyrimų tarnyba. Tarnybos skaičiavimais, atominės elektrinės statybos kaina po 1986 metų svyruoja nuo 2,5 iki 6,7 mlrd.
Elektrinių statybos laikotarpis yra:
- AE – 5-6 metai
- anglies elektrinė - 3-4 metai
- dujų elektrinė - 2 metai
Branduolinės politikos tyrimų institutas pabrėžia, kad kruopšti ilgalaikės branduolinės energijos sąnaudų analizė ir skaičiavimai niekada nelaikė.
Įprastuose skaičiavimuose neatsižvelgiama į:
- urano sodrinimo kaina
- galimų avarijų padarinių likvidavimo išlaidas
- atominės elektrinės uždarymo išlaidų
- transportavimo išlaidos
- branduolinių atliekų saugojimas
Nėra uždarymo patirties JAV branduoliniai įrenginiai. Galima tik daryti prielaidą apie brangaus proceso išlaidas. 1996 m. Energetikos departamentas pasiūlė, kad išlaidos gali svyruoti nuo 180 iki 650 milijonų dolerių.
Portale newtariffs.ru skelbiami nauji, suvestiniai elektros energijos tarifai, gamtinių dujų kainos, savikaina - apmokėjimo už šiluminę energiją ir vandens tiekimą lygis, taip pat būsto ir komunalinių paslaugų kainoraščiai.
trigeneracija yra kombinuota elektros, šilumos ir šalčio gamyba. Šaltį gamina absorbcinė šaldymo mašina, kuri sunaudoja ne elektros, o šiluminę energiją. trigeneracija yra naudinga, nes leidžia efektyviai panaudoti atgautą šilumą ne tik šildymui žiemą, bet ir oro kondicionavimui ar technologinėms reikmėms vasarą. Šis metodas leidžia generatorių naudoti ištisus metus.
Trigeneracija ir pramonė
Ekonomikoje, ypač maisto pramonėje, reikia šalto vandens, kurio temperatūra 8-14 °C, naudojamo technologiniuose procesuose. Tuo pačiu metu vasarą upės vandens temperatūra siekia 18-22 °C (pavyzdžiui, alaus daryklos vėsina ir laikosi šalto vandens, o gyvulininkystės ūkiai – pienui vėsinti). Šaldytų maisto produktų gamintojai ištisus metus dirba su temperatūra nuo -18°C iki -30°C. Taikymas trigeneracija, galima naudoti šaltai įvairios sistemos kondicionavimas.
Energijos tiekimo koncepcija – trigeneracija
Statant prekybos centrą Maskvos regione, su bendru plotu 95 000 m², buvo nuspręsta įrengti termofikacinę elektrinę. Projektas buvo įgyvendintas 90-ųjų pabaigoje. Prekybos kompleksą varo keturi dujiniai stūmokliniai varikliai, kurių elektros galia 1,5 MW ir šiluminė galia 1,8 MW. Dujiniai stūmokliniai įrenginiai veikia gamtinėmis dujomis. Šilumnešis yra vanduo, pašildytas iki 110 °C. Karštas vanduo naudojamas tiek tiesiogiai šildymui, tiek iš lauko gaunamam orui šildyti. Dujiniai stūmokliniai varikliai turi duslintuvus ir CO 2 neutralizatorius.
Energijos tiekimo koncepcijoje naudojamas principas trigeneracijos. Elektra, šiluma ir šaltis gaminami kartu. Šiltuoju metų laiku kogeneratoriaus pagamintą šilumą absorbcinis šaldymo aparatas gali panaudoti patalpų orui vėsinti. Taigi kogeneracinė jėgainė, priklausomai nuo sezono, gamina šilumą arba šaltį, išlaikydama pastovią temperatūrą patalpose. Tai ypač svarbu baldų laikymui.
Trigeneraciją užtikrina du bromo ir ličio absorbciniai aušintuvai, kurių kiekvieno galia yra 1,5 MW. Įrenginių sunaudoto kuro kaina 2002 m. buvo kelis kartus didesnė mažesnė kainašilumos ir elektros energijos pirkimai iš monopolinės valstybės įmonės. Be to, prisijungimo prie miesto tinklų kaina daugeliu atvejų yra panaši į pačių įrenginių kainą ir yra lygi ~1000 USD/kW.
Trigeneracija – specifika
Absorbcinio šaldymo įrenginio ypatybė yra termocheminis kompresorius, o ne mechaninis šaltnešio garams suspausti. Kaip absorbcinių įrenginių darbinis skystis naudojamas dviejų darbinių skysčių tirpalas, kuriame yra vienas darbinis skystis aušinimo skystis, ir kitas sugeriantys. Turi būti vienas iš darbinių skysčių, veikiančių kaip šaltnešis žema temperatūra verdant ir ištirpsta arba absorbuojamas darbinio skysčio, kuris gali būti skystas ir kietas. Antroji medžiaga, kuri sugeria (absorbuoja) šaltnešį, vadinama absorbentu.
Nepriklausoma energetikos įmonė „New Generation“ yra pasirengusi savo lėšomis per 5-6 mėnesius Jūsų įmonėje įrengti MAN B&W Diesel AG gaminamą 6,4 MW dujinę-stūmoklinę kogeneracinę jėgainę.
Apibūdinimas:
Visapusiškai išnaudojant pagamintą elektros ir šilumos energiją, pasiekiami aukšti sistemos ekonominiai rodikliai, o aukštas energetinis efektyvumas, savo ruožtu, užtikrina į įrenginius investuotų lėšų atsipirkimo laiko sutrumpėjimą.
Bendra šilumos ir elektros gamyba
Šilumos ir elektros kogeneracinės sistemos: pagaminamos šilumos ir elektros santykio subalansavimas
A. Abedinas, Amerikos šildymo, šaldymo ir oro kondicionavimo inžinierių draugijos (ASHRAE) narys
Aprašytose kogeneracinėse sistemose pirminis kuras sunaudojamas elektros arba mechaninės energijos (galios) ir naudingosios šiluminės energijos gamybai vienu metu. Šiame procese labai svarbu, kad tas pats kuras veiktų „du kartus“, o tai užtikrina aukštą sistemų energetinį efektyvumą.
Visapusiškai išnaudojant pagamintą elektros ir šilumos energiją, pasiekiami aukšti sistemos ekonominiai rodikliai, o aukštas energetinis efektyvumas, savo ruožtu, užtikrina į įrenginius investuotų lėšų atsipirkimo laiko sutrumpėjimą.
Bendros šilumos ir elektros energijos gamybos (kogeneracijos) sistemos konfigūraciją lemia tai, kiek faktinės šilumos ir elektros apkrovos atitinka šilumos ir elektros energijos gamybą. Jei yra rinka, pasirengusi vartoti perteklinę šilumą ar elektrą, šilumos ir elektros santykio subalansavimas sistemai nėra labai svarbus.
Pavyzdžiui, jei elektros energiją galima vartoti (priimtinomis sąlygomis), tai kogeneracinės sistemos veikimo pagrindas yra vietinės šiluminės energijos poreikis (sistema skirta šilumos apkrovai užtikrinti). Elektros perteklių galima parduoti, o jos trūkumą kompensuoti perkant iš kitų šaltinių. Dėl to užtikrinamas aukštas energetinis efektyvumas, o faktinis šilumos ir elektros energijos gamybos santykis jėgainei atitinka poreikius įrengimo vietoje.
Kaip efektyvaus šiluminės ir elektros galios santykio pavyzdį apsvarstykite garo katilą, kuris gamina 4540 kg garo per valandą, tiekiamas maždaug 8 barų slėgiu ir sunaudoja 4400 kW išmetamųjų dujų energijos (su vidutiniu katilu). efektyvumas 75%). Sunaudojant tiek pat kuro dujų energijos standartinėje 1,2 MW galios dujų turbinoje, atgaunant perteklinę šilumą galima pagaminti reikiamą kiekį garo. Dėl to „neišleidžiant“ kuro galima pagaminti apie 1100 kW elektros energijos. Tai labai gero šilumos ir galios santykio pavyzdys, dėl kurio sistema pasižymi patraukliomis ekonominėmis savybėmis.
Įsivaizduokite dabar absorbcinį aušintuvą, aptarnaujantį oro kondicionavimo sistemą su tokiais pat garų reikalavimais. Dalinės apkrovos metu ta pati dujų turbina neefektyviai (dažniausiai) gamina elektrą. Tokioje sistemoje perteklinė šiluma nėra pilnai panaudojama, nebent vietoje yra koks nors kitas šios šilumos vartotojas. Taigi, jei sistema ilgą laiką eksploatuojama daline apkrova, jos ekonominiai rodikliai nėra geri.
Šilumos ir elektros kogeneracijos sistemos projektuotojas turi išspręsti sudėtingas optimalaus šiluminių ir elektrinių galių santykio užtikrinimo problemas, taip pat atsižvelgdamas į kasdienius ir sezoninius šio santykio pokyčius. Toliau nagrinėjami tipiniai šilumos ir elektros gamybos santykio balansavimo būdai.
I metodas: dujų turbinų ir generatorių su dujiniais varikliais naudojimas
Palyginkime dujų turbininės elektrinės su dideliu šiluminės ir elektros galios santykiu ir įrenginių su vidaus degimo dujų varikliais (dujiniais varikliais) su mažu šiluminės ir elektros galios santykiu. Kaip bus parodyta toliau, priklausomai nuo objekto energijos apkrovų, gali būti tinkami tiek dujų turbinų, tiek dujų variklių įrenginiai.
A pavyzdys. Paprastai pastate su centriniu oro kondicionavimu didžiausiomis projektavimo sąlygomis yra didelis šalčio poreikis, kuris reikalauja didelis skaičiusšilumos energija, jei absorbciniai aušintuvai naudojami kartu su generuojama atliekine šiluma.
Tarkime, kad esant didžiausiam poreikiui, pastato vėsinimo poreikis yra 1760 kW ir apie 1100 kW elektros galios.
Dujų turbinos elektrinė gali veikti su dideliu kogeneracijos efektyvumu taip:
1. Atlikimo parinktys dujų turbina esant 35 °C temperatūrai: 1200 kW elektros galia esant 5340 kW išmetamųjų dujų (elektros išeiga 22,5%), garo išeiga 7 kg/s esant 540 °C.
2. A pavyzdžio sąlygomis atliekų šilumos katilas aprūpina vienpakopį absorbcinį aušintuvą su maždaug 2990 kW šilumos. Kai šilumos energijos nuostoliai siekia 7% (radiacijai ir nuostoliams vamzdžiuose su karštu vandeniu), siekiant užtikrinti reikiamą absorbcinio aušintuvo aušinimo galią, katilas tiekia į jį 121 °C temperatūros karštą vandenį.
3. Šiluminės ir elektros galios santykis (šilumos energijos kiekis britų vienetais MBtu/h 1 kWh ) A pavyzdyje yra 8,5 (10 200 / 1 200).
B pavyzdys. Tam pačiam pastatui, kaip ir A pavyzdyje, sunaudojant tik 750 kW elektros energijos ir 616 kW „šalčio“ oro kondicionavimui dalinės apkrovos veikimo metu, šiluminės ir elektros galios santykį lemia šie veiksniai:
1. Dujinės variklių elektrinės 25 °C temperatūroje eksploataciniai parametrai: 750 kW elektros galia esant 2000 kW išmetamųjų dujų energijos (elektros gamyba 37,5%), aušinimo vandens atliekų šilumos panaudojimas 100 kW nuo antrinio aušintuvo kontūras ir išmetamųjų dujų šiluminio variklio panaudojimas 500 kW.
2. Iš viso atgaunant 959 kW šilumos, naudojant vienpakopį absorbcinį aušintuvą galima pagaminti apie 616 kW šalčio, kai į jį tiekiamas 90 °C temperatūros karštas vanduo.
3. Šiluminės ir elektros galios santykis (šilumos energijos kiekis vienetais MBtu / h 1 kW / h) B pavyzdyje yra 4,4 (3 300 / 750).
Šiluminės ir elektros galios santykis kinta nuo 8,5 (dujų turbinų jėgainei) esant didžiausioms apkrovoms iki 4,4 dujų variklių gamyklai dalinės apkrovos režimu. Racionalus kogeneracinės sistemos konfigūracijos pasirinkimas leidžia pasiekti optimalų apkrovos koeficientą ir užtikrinti aukščiausią bendros šilumos ir elektros energijos gamybos efektyvumą.
2 būdas: hibridinių aušintuvų naudojimas
Hibridinis aušintuvas reikalingas norint subalansuoti šilumos ir elektros gamybą kogeneracinėse elektrinėse, kurios užtikrina šilumos atgavimą centrinėms oro kondicionavimo sistemoms.
Santykinai mažo energijos poreikio laikotarpiais (kai absorbciniam aušintuvui yra mažai šilumos atgavimo galimybių), elektrinis aušintuvas padeda subalansuoti šį santykį padidindamas elektros apkrovą ir kartu padidindamas atliekinės šilumos kiekį, kad pagerintų kogeneracijos efektyvumą.
3 būdas: šiluminės energijos saugyklos naudojimas
Šilumos energijos akumuliatoriai (akumuliatoriai) naudojami kaip aušinimo sistemos ir šildymo sistemose. Naudojant akumuliacines talpyklas, kuriose naudojamas karštas vanduo (temperatūra nuo 85 iki 90 °C), galima „sutaupyti“ esamą „atliekinę“ šilumą. Sistema taip pat gali būti suprojektuota naudoti karštą vandenį, kurio temperatūra aukštesnė nei 100 °C (esant padidintam slėgiui).
Kadangi ekonomiškai neapsimoka „kaupti“ elektros energiją (ypač mažoms šilumos ir elektros kogeneracinėms elektrinėms), siekiant užtikrinti aukštą šilumos gamybos efektyvumą, tokiuose įrenginiuose perteklinis. šiluminė energija turi būti sukaupta, kad būtų patenkintas elektros energijos poreikis.
Visiškai panaudojant išmetamųjų dujų šilumą bendrai šilumos ir elektros gamybai, skirtai centrinės sistemos oro kondicionavimo, labai svarbu, kad šilumą naudojantys aušintuvai veiktų maksimaliu pajėgumu, o perteklinis aušinimo pajėgumas būtų laikomas kaip atšaldytas vanduo, laikomas akumuliacinėse talpyklose.
Tai galima padaryti naudojant esamas vandens talpyklas (pvz., skirtas gaisro gesinimo sistemai) arba specialiai pagamintus rezervuarus.
Šilumos energijos saugykloje galima laikyti karštą vandenį, kurio temperatūra svyruoja nuo 85 iki 90 °C (tokios temperatūros vanduo intensyviai naudojamas, pavyzdžiui, tekstilės gamyklose). Kadangi kogeneracinėje jėgainėje karštas vanduo gaminamas nuolat, karštas vanduo gali būti laikomas rezervuaruose, skirtuose pramoniniam naudojimui.
Paveiksle pavaizduota supaprastinta karšto vandens gamybos ir laikymo įrenginio, kuris yra kogeneracinės jėgainės dalis, kurioje naudojamas generatorius, varomas dujinis variklis su turbokompresoriumi, kurio galia 900 kW, sukimosi greičiu 1000 aps./min. Diagramoje nepateikti visi būtini valdymo vožtuvai ir prietaisai saugiam ir ekonomiškam darbui.
4 būdas: įleidžiamo oro kondicionavimas su dujų turbina
A pavyzdys: Dujų turbinos įleidimo oro kondicionavimas yra technologija, kurią galima naudoti dujų turbinų generatorių komplektuose, siekiant subalansuoti šilumos ir elektros energijos santykį. Ši technologija naudoja įeinančio oro aušinimą, kad padidintų pajėgumą esant didžiausiai apkrovai vasarą (naudojant šilumos kaupimą arba įmontuotus aušintuvus, naudojančius atliekų šilumą), arba įleidžiamo oro šildymą, kad padidėtų kogeneracijos efektyvumas esant dalinei apkrovai, ypač žiemą (gaminama papildoma šiluma). energijos 1 kW elektros energijos).
Įleidžiamo oro aušinimas padidina dujų turbinos generatoriaus našumą ir efektyvumą. Jis plačiai naudojamas kogeneracinėse sistemose, kuriose naudojama šiluma tiekti atšaldytą vandenį į centralizuotą tiekimą.
Tokiose sistemose šiluminė energija kaupiama arba nėra. Ši konstrukcija leidžia dirbti su generatoriais dujų turbinos pagal reikalingas apkrovas, nes padidėjus energijos gamybai dėl įleidžiamo oro aušinimo didėja ir perteklinė šiluma, tiekiama į absorbcinius aušintuvus.
Dalinės apkrovos sąlygomis dujų turbinos su įleidimo aušinimo gyvatukais naudojimas nėra naudingas, nes dėl papildomo slėgio kritimo per (dabar jau nereikalingą) aušinimo gyvatuką padidėja šilumos išeiga (padidėja kuro sąnaudos). Kogeneracinėse elektrinėse dalinės apkrovos efektyvumą galima pagerinti, kaip parodyta lentelėje, naudojant įprastą 1200 kW galios dujų turbiną, naudojamą kogeneracinėje elektrinėje, gaminančioje slėginį garą, naudojamą pramoniniais tikslais 3 barai.
Kai eksploatuojama 40 % maksimalios apkrovos, dujų turbinos įleidžiamo oro išankstinis pašildymas (ribojamas gamyklos konstrukcijos) gali būti naudojamas šilumos/elektros santykiui subalansuoti, nes dėl sumažėjusio dujų turbinos efektyvumo padidėja turima atliekinė šiluma. dėl to padidės bendras kogeneracijos efektyvumas. Teigiama, kad bendros šilumos ir elektros energijos gamybos efektyvumas išauga daugiau nei 15 %, jei dalinės apkrovos sąlygomis įleidžiamas oras pašildomas nuo 15 iki 60 °C. Dauguma dujų turbinų gamintojų gali pateikti duomenis apie oro temperatūrą iki 60°C. Prieš projektuojant tokią galimybę turinčią sistemą, įleidžiamo oro šildymo ribas reikia patikrinti su dujų turbinos gamintoju.
B PAVYZDYS Siekiant padidinti "atliekinės" šilumos susidarymą aukštoje temperatūroje, deguonies prisodrintose dujų turbinos išmetamosiose dujose taikomas podeginimas atliekų šilumos sraute. Didelis kiekisšiluma reiškia didesnį šilumos ir elektros energijos santykį, pagerinantį bendros šilumos ir elektros gamybos proceso ekonomiką.
| 1200 kW kogeneracinės elektrinės efektyvumas dalinės apkrovos sąlygomis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Išvada
Kombinuotosios šilumos ir elektros energijos sistemos veikia efektyviai, kai visos arba dauguma elektros ir šiluminės energijos.
AT realiomis sąlygomis apkrova kinta, todėl daugumoje sistemų būtina subalansuoti pagaminamos šiluminės ir elektros energijos santykį, užtikrinant efektyvų ir ekonomišką kogeneracinės elektrinės darbą.
Šilumos ir elektros energijos balansavimo sistemos turėtų būti taikomos kogeneracinėse elektrinėse nuo pat pradžių, kad būtų užtikrintas optimalus išeinančios elektros ir šiluminės galios panaudojimas ir taip sumažintos kuro sąnaudos bei pagerintas sistemos ekonomiškumas.
Išversta su santrumpos iš ASHRAE žurnalo.
Vertimas iš anglų kalbos L. I. Baranova.
