Когенерационные установки с многотопливными двигателями Стирлинга. Когенерационные установкиЧто такое когенерационная установкаКогенерационные установки TEDOM представляют собой сложное технологическое оборудование, предназначенное для совместного производства тепла и электроэнергии. Энергетическая единица когенерационной установки включает следующие главные узлы и компоненты: двигатель внутреннего сгорания, генератор, систему теплообменников и систему управления, позволяющую управлять установкой как на месте, так из удаленного места посредством компьютера или сотового телефона.
Электроэнергия, произведенная когенерационной установкой, употребляется для собственных нужд объекта, в котором когенерационная установка находится, или ее можно выводить в общественную сеть. Тепло когенерационных установок используется для отопления объектов, подогрева воды и в технологических целях. Когенерационные установки успешно используются в качестве аварийных источников электроэнергии во время перебоев в общественной электросети, что снижает уязвимость именно тех объектов, где требуется бесперебойная поставка электороэнергии. С помощью абсорбционного охладителя тепло, возникающее в процессе когенерации, можно использовать для производства холода для технологических целей или для кондиционирования объектов. Такую систему комбинированного производства энергии называют тригенерацией – производство электроэнергии, тепла и холода. Топливо для когенерационных установокГлавным топливом для сжигания в когенерационных установках является природный газ. Однако в последнее время резко увеличивается объем оборудования, работающего на биогазе, свалочном газе, канализационном газе или при сжигании альтернативных видов топлива, как например, рудничный газ, попутный газ и т.п. Центральное управление работой когенерационных установокПо сравнению с альтернативным способом производства электроэнергии с использованием возобновляемых источников энергии, как например, солнце или ветер, несомненным преимуществом когенерации является возможность поставлять электроэнергию в точно определенном объеме. Таком образом, когенерацию можно отнести к регулируемым источникам энергии. С помощью централизованной системы управления несколькими когенерационными установками можно создать так называемые распределенные электростанции (иногда называемые виртуальными электростанциями), т.е. системы, состоящие из большого количества малых источников электроэнергии, расположенных в различных регионах, которые работают как один источник большой мощности. Эти электростанции способны обеспечить и некоторые системные службы, выравнивать колебания в поставке электричества из солнечной и ветровой энергии. Подробнее о распределенных электростанциях ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОГЕНЕРАЦИОННЫХ УСТАНОВОК | sibac.infoВ настоящее время, в России наблюдается упадок топливно-энергетического комплекса. Наглядно это можно заметить при частых задержках и нарушениях в снабжении топливом, электрической и тепловой энергией потребителей. При том, что потребность в данной энергии постоянно растет. Одним из высокоперспективных решений в этой ситуации является развитие сферы энергетики, связанной с получением энергии независимо от централизованных сетей энерго- и теплоснабжения. Особое внимание следует уделить комбинированной генерации различных видов энергии, позволяющее значительно увеличить эффективность использования топлива в ходе выработки энергии – процесс когенерации. В техническом исполнении, когенерация - это процесс, в котором тепловая и электрическая энергии вырабатываются одновременно в едином устройстве, называемом «когенератором». Устройство когенерационных установок довольно простое. Как правило это либо газопоршневая (ГПУ) установка, либо газотурбинная (ГТУ). Газопоршневая установка – это всем привычный двигатель внутреннего сгорания. Газотурбинная – это реактивный двигатель, мощность у которого отбирается посредством присоединения генератора к валу [1]. Топливом для этих установок служит газ, так как имеет достаточную теплоту сгорания и экологичен. В зависимости от объема расходуемой энергии подбирается мощность и тип такой установки. При расходе энергии менее 5 МВт разумно использовать газопоршневую установку (ГПУ), а если более - лучше прибегнуть к газотурбинным установкам (ГТУ). Однако, при выборе системы нужно руководствоваться не только количеством потребляемых Вт, но и следует иметь ввиду множество факторов в каждом конкретном случае, хотя вопрос объемов потребления здесь стоит наиболее остро [2]. Огромная доля побочной (тепловой) энергии утрачивается в ходе выработки электроэнергии, что приводит к увеличению себестоимости производства. В то время как при когенерации всё избыточное тепло трансформируется в тепловую энергию, которую можно использовать для систем отопления жилых и производственных помещений. Так же часть электроэнергии теряется во время транспортировки. Дабы избежать больших потерь при передаче электричества от подстанции до потребителя, электрическую энергию транспортируют при больших напряжениях. Но потребителю необходимо более низкое, это влечет за собой дополнительные расходы на строительство трансформаторных подстанций. То есть для более эффективной работы классических электро- и тепло центров требуется целая инфраструктура. Для когенерационных установок требуется лишь подвод топлива (газа). Наглядно можем увидеть сравнение КПД на схеме ниже, на рисунке 1.
Рисунок 1. Сравнение КПД использования совместного и раздельного производства электроэнергии и тепла
Экономическая выгода Инвестировать в когенерационные установки экономически выгодно: капитальные затраты после их ввода в эксплуатацию за первые 5 лет полностью покрываются. В будущем собственная ТЭЦ способствует существенной экономии, что помогает чувствовать себя уверенно. Потребители собственной энергетической установки обретают микроисточник довольно дешевой тепло- и электроэнергии, а инвесторы, которые решили сэкономить на этом, обязаны расплачиваться зависимостью от центральных энергетических сетей и их тарифов, к тому же всегда существует риск в случае энергетических сбоев остаться совсем без электричества и тепла [2]. Также у когенерационных систем имеется еще один экономический плюс. В случае подключения когенерационной установки к центральной электрической и тепловой сети она может стать источником маленького дополнительного, но стабильного дохода. А происходит это из-за того, что лишнюю неизрасходованную энергию можно продавать региональным энергетическим компаниям, которые способны позднее ее перепродать, не исключая получения собственной определенной выгоды, а при пиковых нагрузках эти компании могут использовать ресурсы такой мини-ТЭЦ. То же относится и к тепловым сетям [2]. У когенерационных установок есть большой потенциал для работы в России и странах с аналогичным географическим расположением. Так как большинство наших регионов находится в северных широтах, то отопительный сезон достаточно продолжительный, в среднем 7 и более месяцев, поэтому периоды без недостаточных нагрузок на когенерационные установки в течение года весьма непродолжительны. Еще один неоспоримый плюс в копилку когенерационных мини-ТЭЦ состоит в том, что их можно устанавливать внутри энергоснабжаемого района или поселка. Таким образом, район, снабжаемый энергией от мини- ТЭЦ, избавляется от зависимости тепловых сетей. Не нужно прокладывать магистральные трубопроводы, электросети. Данный вариант особо актуален для загородных и пригородных поселков. При правильном эксплуатировании когенерирующие установки дают экономическую выгоду почти сразу в виде снижения затрат на электричество и тепло не менее чем в 2 раза, к тому же когенерационные установки могут быть использованы более 30 лет [2]. Но не стоит забывать, что для обретения высоких экономических показателей, которые дают когенерационные установки, они обязаны работать с нагрузкой довольно близкой к максимальной [2]. Так уменьшение потребления энергии влечет за собой снижение эффективности всей установки, и повышению себестоимости производимой энергии. Тут действует простой закон, оптом дешевле. Какие есть недостатки у когенерации? Основной из них – это стабильное количество вырабатываемой энергии, из-за этого практически невозможно эффективно преодолевать ситуации с пиковыми нагрузками. Кроме того, в летний период года потребность в тепле резко снижается, как следствие уменьшается КПД мини-ТЭЦ. Дабы минусы когенерационных установок превратить в плюсы, необходимо чтобы установка работала как можно большее время при максимальной нагрузке. Этого можно достичь подключив третью ступень выработки энергии, так называемую тригенерацию. Тригенерация – это использование единицы топлива для выработки сразу трех видов энергии: тепловой, электрической и холода. Тригенерация значительно выгодней когенерации, так как она позволяет повысить энергоэффективность применения переработанного тепла не только в зимний период года для теплоснабжения, но и в летний для обеспечения холодом системы кондиционирования воздуха объектов или нужд технологий предприятий. Для данных целей часто используют теплоиспользующие абсорбционные бромистолитиевые холодильные установки. В техническом исполнении, они представляют собой когенерационную установку с абсорбционной холодильной машиной, которые вместе образуют единый энергокомплекс. Данные меры существенно снижают затраты на производство энергии, что непосредственно максимально снижает её стоимость [3]. Абсорбционная холодильная установка по конструкции довольно ощутимо отличается от компрессионной. В ней нет компрессора, а в дополнение к хладагенту по её системе циркулирует также жидкость - абсорбент. Им может быть только та жидкость, которая обладает высокой поглотительной способностью хладагента. Источником тепла для некоторых видов абсорбционных установок может быть использована энергия сбрасываемой горячей воды (95°С — 80°С), например, воды с рубашек охлаждения ГПУ автономных газовых электрических станций. Вместе с этим возможно получение холодной воды с температурой 7°С, которую можно доставлять потребителю [4].
Рисунок 2. Принципиальная схема тригенерационной установки
В системах тригенерации на базе абсорбционных холодильных установок практически полностью отсутствуют выбросы дымовых газов, нет вредных химических загрязнений, так как хладагент - вода. Поэтому использование системы тригенерации — одна из тех технологий, которая удовлетворяет требованиям экологической безопасности [4]. Остается еще один недостаток установки – фиксированное количество вырабатываемой энергии. При том что потребление тепла непостоянно, потребность ГВС возрастает утром, вечером и на выходных. Дабы сгладить потребление тепловой энергии, можно установить баки накопители. Они будут выполнять роль буферной зоны. Днем и ночью, когда потребление тепла невелико, они будут его накапливать, а в вечернее и утреннее время отдавать. При такой вариации система будет работать с максимальным КПД, т. к. будет всегда загружена на полную мощность. Заключение: Исходя из вышеперечисленного, можно сделать вывод о том, что развивать системы совместного производства электро- и теплоэнергии в современной России просто необходимо. Использование таких систем, по сравнению с существующими монопольными тарифами, позволяет значительно уменьшить затраты на потребляемую энергию, а также решить важную проблему пиковых нагрузок и недостатков централизованных систем. Когенерационные установки обладают большим ресурсным потенциалом, высокой надежностью, у них большой диапазон мощностных ресурсов, что позволяет использовать такие установки как для одного жилого дома, так и для целого района. Использование когенерационных установок позволяет значительно уменьшить загрязнение окружающей среды, что является важным достоинством в мире, где стремятся использовать безопасные для экологии материалы и процессы.
Список литературы:
sibac.info Когенерация электро и тепло энергии: принцип, схема, применениеКогенерационные установки представляют собой технологическое оборудование, используемое для совместного производства электро- и тепловой энергии. Процесс когенерации осуществляется посредством агрегата, включающего в себя электрогенераторную установку с поршневым двигателем (газопоршневая электростанция) и систему утилизации вырабатываемого тепла. Применение электростанций с технологией когенерации позволяет с используемого топлива получать две формы энергии — электрическую и тепловую. В качестве топлива для когенерационных установок на базе газопоршневых электростанций может использоваться газ — природный, коксовый, биогаз, попутный нефтяной газ (ПНГ) и т.д. Когенерационные установки являются альтернативой существующему энергоснабжению в промышленной и социально значимой сфере, что обуславливается очевидными преимуществами используемого агрегата. Принцип действия когенерации позволяет использовать тепловую энергию, которая, как правило, уходит в атмосферу вместе с дымовым газом, либо через градирни. В когенерационной установке имеются 4 основных узла:
Ниже представлена схема когенерационной установки на базе газопоршневой электростанции серии АГП производства ЗАО «ПФК «Рыбинсккомплекс», описан принцип действия когенерации:
Весь принцип работы системы утилизации тепла основан на использовании тепловой энергии выхлопных газов газопоршневой установки. Жидкостный теплоноситель потребителя (вода) направляется в котёл-утилизатор выхлопных газов. Отходящие газы двигателя внутреннего сгорания проходят через кожухотрубный теплообменник, где производится перенос тепловой энергии жидкостному теплоносителю когенерационной установки, нагревая его до температуры в 90 °С. Далее теплоноситель (вода) отправляется в тепловую сеть потребителя. Данный контур является основным тепловым контуром оборудования, так как именно здесь осуществляется передача тепловой мощности на теплообменник потребителя. Тепловой баланс когенерационной установки, (если потребление тепловой энергии клиентом становится меньше, чем вырабатывается когенерационной установкой), обеспечивается байпасным клапаном, который отводит часть выхлопных газов, минуя котёл-утилизатор, в атмосферу через глушитель двигателя. Отрасль применения когенерационных установокТепловая система когенерационной установки имеет значительный потенциал применения в следующих отраслях:
Газопоршневые электростанции серии АГП и когенерационные установки производства ЗАО «ПФК «Рыбинсккомплекс» используются в качестве основного или резервного источника электро- и теплоэнергии для промышленных предприятий и жилого сектора. Модельный ряд газопоршневых электростанций, на которые возможна установка системы утилизации тепла нашего производства: АГП-60, АГП-100, АГП-150, АГП-200, АГП-250, АГП-315, АГП-350. Организации, использующие когенерационную установку, обеспечивают собственные потребности в электро- и теплоэнергии, что в значительной степени снижает себестоимость выпускаемой продукции и возрастает энергетическая безопасность. www.r-kompleks.ru Комбинированные генерационные установки для получения электрической и тепловой энергии (когенерации)Для работы двигателя, преобразующего тепловую энергию в механическую, в том числе, и для двигателя внутреннего сгорания, необходима разность температур. Для ее достижения часть вырабатываемого тепла постоянно рассеивается в пространстве. В паровых двигателях и газовых турбинах тепловая энергия в буквальном смысле слов вылетает в трубу, а в двигателях внутреннего сгорания – удаляется через радиаторы воздушного или жидкостного охлаждения, грея окружающий воздух и внося свой посильный вклад в глобальное потепление планеты. Поэтому КПД теплового двигателя даже теоретически не может превышать 50%, реально же составляет не более 40. Двигатели внутреннего сгорания, используемые как приводы электрогенераторов в когенерационных установках – не исключение, и законов физики они не нарушают. Но «лишнее» тепло не «выбрасывается на ветер», а используется для отопления помещений, горячего водоснабжения и технических целей. Принцип работы когенерационных установокСамым простым решением было бы вынести радиатор жидкостного охлаждения двигателя в отапливаемое помещение или поместить его в бак с нагреваемой водой. Но при таком способе теплообмена температуры радиатора и нагреваемого воздуха или жидкости в лучшем случае уравняются, составив некое среднеарифметическое от исходных значений. Это позволит сэкономить максимум половину от теряемой теплоэнергии, да и сам радиатор будет работать вполсилы. В современных когенерационных установках используются встречные теплообменники, в которых два несмешиваемых потока не приходят к усредненной температуре, а практически обмениваются ими. Это позволяет получить результирующий КПД более 80%. Когенерационные установки FAS («мини-ТЭЦ»)
tgas.su Когенерационные установки - природный газПеречень производимых типов
*Технические параметры при использовании дополнительного теплообменника продуктов сгорания** В программе Старт¹ Установка относится к классу сезонной энергоэффективности A++Выборочные типы когенерационных установок предлагаем с опцией уровня выбросов NOx ниже 100 мг / м3. Подробную техническую информацию найдете в проспекте Обзор типов когенерационных установок. Подробную информацию о когенерации найдете в проспекте Koгенерация TEDOM. В контейнере может размещаться несколько установок в разных комбинациях. Технические данные об этих установках и их техническое решение предоставляются по заявке. Кроме исполнения в стальном контейнере предлагаем и исполнение в бетоновом контейнере.
kgu.tedom.com Когенерационные установки. Когенерация: основные особенности и преимуществаНовости
Когенерация, или совместная выработка тепловой и электроэнергии, широко используется в промышленности, – все чаще различные виды когенераторов заменяют традиционные электростанции и котельные. По своей сути, когенерация является наиболее эффективным способом использования первичного источника энергии (традиционно его роль играет природный газ или дизельное топливо), который в данном случае обеспечивает получение не только тепловой, но также и электроэнергии. Именно высочайшая эффективность и максимальный КПД позволили в самые краткие сроки сделать различные виды когенерационных установок, или когенераторов, настолько популярными. Высокая эффективность – главное преимущество когенерацииДействительно, если сравнить эффективность систем традиционного теплоэлектроснабжения и совместного термодинамического производства тепловой и электроэнергии, которое обеспечивают когенерационные установки, станет очевидным, насколько большую выгоду во всех отношениях способна обеспечить когенерация. Широкому распространению подобных систем поспособствовала именно промышленная отрасль, для которой характерно одновременное потребление и электрической, и тепловой энергии. В отличие от системы раздельного генерирования электричества и тепла современные когенераторы позволяют избежать серьезных потерь той энергии, которую вырабатывает первичное топливо. Как результат, сегодня мини-ТЭЦ, действующие по принципу когенерационных установок, позволяют добиться существенной экономии в энергоснабжении и дают возможность многократно снизить производственные расходы. Основные виды когенерационных установокВсе существующие на данный момент когенераторы по типу первичного двигателя можно разделить на три основных вида.
Наша компания оказывает услуги по проектированию и строительству когенерационных установок. Дополнительную информацию Вы можете получить у наших специалистов. Ждем Ваших звонков. www.energy-tek.com Когенерационные установки с многотопливными двигателями СтирлингаТиповой ряд зарубежных двигателей колеблется от 300 Вт до 100 кВт, при эффективном к.п.д. от 37 до 52% и моторесурсе от 30 до 50 тыс. часов. В мировых обзорах по энергопреобразующей технике, двигатель Стирлинга рассматривается как двигатель XXI века, обладающий наибольшими возможностями для дальнейшей разработки. Двигатель Стирлинга – двигатель с внешним подводом теплоты (ДВПТ), в котором теплота от сгорания топлива передается рабочему телу двигателя через теплообменную поверхность. Стирлинг-когенерация – новая технология для комбинированного производства электроэнергии и тепла, на основе двигателей Стирлинга, при которой энергия охлаждающей воды и отработанных газов используется для нужд теплоснабжения потребителей. Эффективность применения двигателя Стирлинга в когенерационных установках, по сравнению с ДВС, обусловлена особенностью его теплового баланса. Потери теплоты с отработанными газами и в охлаждающую воду для двигателя Стирлинга составляет, соответственно, 10% и 40%, что с учетом более высокого к.п.д. самого двигателя, позволяет создавать компактные и высокоэффективные когенерационные установки.  Когенерационная установка мощностью Области применения когенерационных установок с двигателем Стирлинга 9,5 кВт электрической энергии и 30 кВт тепловой энергии Преимущества использования когенерационных установок с двигателями Стирлинга на местном топливе в регионах РФ: - Независимость от конъюнктуры рынка нефти и природного газа. - Возможность загрузки местных предприятий на производство оборудования для заготовки и переработки местного топлива. - Отсутствие необходимости создания хранилищ для запасов углеводородного топлива и его транспортировки. - Отсутствие необходимости прокладки и обслуживания электросетей при электрификации отдаленных районов. - Значительное сокращение расходов региональных бюджетов на закупку привозного топлива. - Значительное сокращение расходов компаний нефтегазового комплекса на закупку привозного топлива за счет использования в качестве моторного топлива попутного нефтяного газа. Экономическая эффективность использования когенерационных установок с двигателями Стирлинга 1. Стоимость 1 кВт/ч производимой электроэнергии с помощью когенерационной установки будет составлять от 30 до 50 коп., что в 2–3 раза дешевле существующих тарифов. 2. Примерно в 2 раза увеличивается ресурс преобразователя прямого цикла когенерационной установки, по сравнению с ДВС. 3. При сгорании топлива содержание СО в обработанных газах в 3 раза ниже и значительно ниже содержание NO и СH, что соответствует самым жестким мировым экологическим стандартам. 4. Срок окупаемости когенерационных установок 2,5 года.  Тепловой баланс когенерационной установки с двигателем Стирлинга, мощностью 30 кВт, потребляющей в качестве топлива торф, древесную щепу, сланцы и другое местное топливо  Вариант энергоснабжения коттеджного городка с использованием
двигателей Стирлинга, работающих на генераторном газе из торфа
По материалам компании Стирлинг-технологии Интересно почитать ecoteco.ru | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
Когенерационные установки на базе газовых двигателей внутреннего сгорания являются децентрализованными источниками энергии. Т.е. производство электроэнергии и тепла осуществляеся в непосредственной близости от места их потребления, что, в конечном результате, значительно снижает расходы на энергопроводы и потери энергии при транспортировке.
Попробуйте нашу систему управления
