În ultimii ani, dezvoltarea de alimentare cu energie, care se bazează pe instalațiile de mini-CHP. CHP sistem de recuperare a căldurii prevede, de asemenea, pentru producerea apei calde sau a aburului de încălzire (cogenerare) și congelare pentru sisteme de ventilație (trigenerare) condiționare și.
Următoarele tipuri de CHP:
- turbină cu abur de contrapresiune cu o turbină cu consumatorii de căldură părăsi totală sau parțială a aburului de evacuare în acesta;
- condensare turbine cu o turbină cu abur având o selecție thermalclamping sau selecții pentru consumatori de căldură de alimentare cu abur;
- o turbină de gaz cu ajutorul unui cazan de recuperare a căldurii de evacuare sau direct în proces;
- producția de motorină din cauza grad înalt de energie termică a gazelor de eșapament și joasă potențial - de la circuitul de răcire al motorului;
- ciclu combinat cu căldura de evacuare pentru a genera abur care este ghidat în totalitate sau parțial, în una sau mai multe turbine cu abur.
În prezent, există, de asemenea, următoarele tipuri de plante pentru producerea de energie electrică și termică de putere joasă și medie:
- GTU-încălzire bazate pe motoare cu turbină cu gaz de aeronave și nave unitate de energie electrică de la 50 la 6000 kW și capacitatea termică cuprinsă între 0,6 și 50 MW pentru instalarea în plasamente și cazane de încălzire industriale, gaze naturale;
- teplofikatsionnye abur slab parametrii de abur putere contrapresiune industriale de capacitate electrică de până la 1200 kW și capacitatea termică de 12 MW, care funcționează pe păcură și combustibili solizi;
- instalație de motorină pentru încălzire la sursa de alimentare pe baza motoarelor de nave, vehicule cu roți și șenile cu energie electrică de până la 600 kW;
soluții alternative promițători sunt CHP, de exemplu, pe baza generatoarelor de gaz-diesel. Pentru a genera energie termică în camera de ardere se utilizează motorină, gaz natural sau GPL. Deosebit de promițătoare PCCE în zonele rurale îndepărtate. Într-un combustibil alternativ, în acest caz, este posibil să se utilizeze un biocombustibil, de exemplu, metan, rezultând în digestoarele de deșeuri agricole.
In ultimii ani, a introdus, de asemenea, combinată de căldură micro și putere 45-100 kW pentru alimentarea cu energie independentă pe baza micro-turbine și generatoare electrice.
La putere scară mică inadecvat să ia în considerare posibilitatea de a utiliza cicluri complexe combinate CCP pentru centralele electrice, turbine cu gaz și generatoare electrice ca și servomotoarele își pierd în mod esențial motoarele alimentate cu gaz pentru eficiență și performanță la putere redusă. În gama largă de putere (de la sute de kilowați la megawați de zece) randamentul motorului de antrenare cu 13-17% mai mare decât cea a turbinei cu gaze; în timp ce reducerea sarcinii de la 100 la generator de putere de eficiență de 50%, acționat de un motor cu gaz variază ușor, randamentul motorului cu gaz practic neschimbat până la temperatura de 25 0 C. Puterea turbinei cu gaz scade deoarece schimbarile de temperatura aerului de la -30 la 30 0 C, la temperaturi de peste 40 0 C o scădere a puterii turbinei cu gaz (de la nominal 15 0 C) este de 20%.
Cogenerare cu turbină cu gaz
Turbinele cu gaz sunt utilizate pe scară largă în producția de energie electrică. Eficiența electrică a instalațiilor mari este de 35 -38%, la caracteristicile de sarcină parțială, mai degrabă nesatisfăcătoare. Durată lungă de viață, costurile de investiții foarte puțin într-o gamă largă de putere, o proporție mare de energie utilizabilă a gazelor de ardere și o emisie foarte mică datorită arderii continue sunt avantaje ale acestei tehnologii. Până în prezent a fost imposibil să se aplice turbinei într-un interval de putere mai mică de 500 kW. Acest lucru este posibil numai ca urmare a unei combinații de două evenimente: de recuperare și de alimentare înapoi o parte din debitul volumic de gaz care iese din compresorul cu o singură mână și conectarea directă a generatorului. În combinație cu care nu depinde de viteza de rotație curent prin intermediul elektorniki puterii inversor realizat împreună cu o eficiență electrică de performanță acceptabilă de peste 25%, iar eficiența globală a mai mult de 70% ca indicatori buni de eficiență la sarcină parțială. Acești parametri sunt cruciale pentru utilizarea pe obiectele mari nu sunt.
Posibilitatea de a obține de mare putere, cu dimensiuni mici și
greutate, fiabilitate ridicată și eficiență a turbinelor cu gaz permit să le utilizeze pe scară largă în energie industrială. În special în instalațiile industriale care pot fi folosite atât pentru o singură și combinată de căldură și energie electrică, ca surse de alimentare pentru acoperirea vârfurilor de sarcină, ca și cazane de apă caldă add-on.
CHP pe baza motorului cu ardere internă
Principiul de a genera energie electrică prin utilizarea ICE de energie termică a fost cunoscut pentru mai multe decenii. Prima instalare de acest tip sunt utilizate în nave, locomotive, pentru alimentarea cu energie de urgență.
În calitate de la 10 kW la 4 MW avantaje semnificative față de turbina cu gaz au un actuatoare cu piston. Astfel de unități mai mici a consumului de combustibil și a costurilor de exploatare.
Ego se datorează faptului că eficiența mașinii pistonului este de -36-45%, iar turbinele cu gaz - 25-34%. turbine cu gaz Montarea necesită presiuni ridicate de gaz (2,0 MPa), în timp ce instalația de gaz de lucru cu gaz la presiune joasă și nu necesită instalarea unui rapel gaz compresoare frigider.
Motoarele cu gaz cu piston pot funcționa pe gaz mediu de presiune, gaze industriale (cocs, biogaz, mina), propan - butan și amestecuri de gaz asociate. Orice gaz utilizat trebuie să aibă un număr de metan de minimum 30 și furnizat motorului sub presiune de 1,0-2,5 kg / cm2 (0,1-0,25 MPa).
CHP pe baza motorului cu ardere internă constă dintr-un motor monobloc generator cu un schimbător de căldură în care este utilizată energia termică.
Utilizarea căldurii de eșapament și amestecului de gaze, căldura mantalei de răcire a motorului, într-un ulei special prin utilizarea unui circuit de apă permite apei să fie încălzită și utilizat 95'S căldura în sistemele de încălzire. motor cu piston cu gaz este un motor diesel, convertit să funcționeze pe gaz natural (94%) și utilizează numai 6% diesel (aprindere) de combustibil. combustibil diesel poate servi drept combustibil de rezervă.
sisteme de generare a energiei electrice de cogenerare Gazoporshnevye mini sunt motorul principal funcționează pe gaz natural precum și căldura generată utilizirukntsie. Consumul de combustibil este .25-.3 Nm 3 pe kWh de energie electrică generată. Economic, sistemele de recuperare a căldurii justificabil poate fi utilizată pentru încălzirea 1 Gcal 1 MWh de energie electrică (75% din căldura generată).
Lubrifierea consumul de ulei de 3 g până la 0,3 g per 1 kW-oră. TBO 2-40. Ore. resursa Phased ajunge la sute de mii de ore. Costul de reparare este de 5-20% din costul total de capital. Eficiența electrică ajunge la 38-42%. Pierderea de căldură rămasă de aproximativ 60%, a reprezentat:
1. Căldura extrasă agentului de răcire 38-44%
2. evacuare de căldură 15-10% (racit colectoare de evacuare) 3.Teplo alimentare cu aer (în cazul motoarele cu turbocompresor) 5-6%
4. Căldura uleiului lubrifiant (pentru sistemele cu răcitor de ulei) 3-6%.
Surse alternative de energie
Timp de mai mulți ani în mini-CHP centralele folosesc pompe de căldură, în scopul de a utiliza energia grad mic pentru încălzire și apă caldă.
Pompele de căldură sunt destinate utilizării în sistemele de mini-CHP,
Există două tipuri de compresie de vapori (folosind energie mecanică ca un potențial ridicat de energie) și de absorbție (agent de răcire potențial relativ ridicat este abur, încălzirea apei sau a produselor de ardere).
Pompele de caldura de compresie poate funcționa acționat de motoare termice. În acest caz, întreaga unitate este compus dintr-o pompă de căldură de compresie și motorul termic. Conversia energiei chimice
toshshva se produce direct în căldură în interiorul motorului termic (de exemplu, un cilindru motor cu ardere internă), sau exterior, căldura combustibilului gazos este transferat la funcționarea corpului motorului.
Motorul în conformitate cu ciclul termodinamic al părții circulare a căldurii transferate în energie mecanică, care antrenează pompa de căldură efectivă de compresie, care crește nivelul de temperatură utilă a căldurii reziduale ambiant temperatură medie sau joasă. Căldura reziduală a motorului poate fi de asemenea folosit ca energie termică utilă. Un schimbător de căldură schimbătoarelor de căldură sau a deșeurilor în funcție de condițiile de temperatură sunt conectate în paralel sau în serie cu condensatorul pompei de căldură de compresie sau căldura este aplicată specific.
Ca unități de căldură motoare de toate tipurile, dar cele mai convenabile motoare cu gaz și diesel, deoarece acestea funcționează cu gaze naturale și purtători de energie primară pe bază de ulei de mare, utilizată în prezent pentru încălzire pot fi utilizate. În legătură cu reducerea aprovizionării cu combustibil și creșterea prețurilor este important să se asigure economii semnificative în resurse de combustibil. Prepararea căldurii prin intermediul unui motor al instalației de încălzire se poate reduce consumul de energie primară este aproximativ jumătate în comparație cu metoda convențională de producere a căldurii prin arderea combustibilului.
În pompele de căldură acționate de un motor cu gaz ca unitatea este utilizat ca motoarele cu gaz speciale pentru o capacitate mare si motoare carburatoare modificate de camioane cu durată de viață a crescut pentru capacități mici.
Utilizarea pompelor de căldură cu motor cu gaz în prezența gazelor naturale poate reduce semnificativ consumul de energie primară pentru instalațiile de încălzire. Utilizarea gazelor oraș scade sisteme mult mai eficiente datorită eficienței scăzute în prepararea gazelor din cărbune.
Pentru pompa de căldură acționată de un motor diesel de motoarele de camioane cel mai frecvent utilizate, care au o rețea extinsă de puncte de pe sistemul de proiectare obsluzhivaniyu.Po pompe de căldură cu motoare diesel sunt aproape imposibil de distins de pompa de căldură cu un motor cu gaz.
O problemă deosebită în pompele de căldură acționată de un motor cu ardere internă este o căldură a gazelor de proiectare schimbător de eșapament, care în funcție de tipul de gaz sau motorină și arderea acestuia în motor trebuie să aibă o durată de viață adecvat.
Recent, în domeniul de mică putere sunt de interes de cogenerare pe bază de combustibil elememntov.
Celulele de combustie sunt convertoare electrochimice cu alimentare continuă a produșilor de reacție. Ei converti direct reacția prduktov intrare (hidrogen și oxigen) în electricitate, căldură și apă. Ca rezultat, proprietăți importante manifestau astfel de elemente de combustibil, ca eficiență electrică ridicată la sarcini complete și parțiale la emisii foarte scăzute de substanțe nocive, care apare datorită conexiunii arzătorului pentru prepararea hidrogenului din combustibili lichizi. Oxigenul este obținut din aerul înconjurător și hidrogen - de multe ori cu emisii minime - de la gaze naturale în absența componentelor mecanice ale celulei bateriei oferă o bază pentru a aștepta ca aproape nu va avea nevoie de întreținere și va avea o durată lungă de viață.
Aplicații și circuite autonome de cogenerare
CHP pe baza motorului cu ardere internă poate fi utilizată în diverse domenii ale producției industriale, acestea pot fi deosebit de utilă în zonele izolate ale țării, cu un climat rece. O caracteristică a acestor sisteme este abilitatea de a funcționa în mod autonom, folosind în mod esențial orice combustibil. Mai mult decât atât, acestea sunt mobile, mobile de cogenerare de mică putere timp de câteva ore, sunt puse în funcțiune.
Pentru întreținerea acestor instalații necesită un număr mic de persoane. utilizarea în mod special benefică PCCE pentru a fi utilizate în situații de urgență.
La proiectarea CHP ar trebui să fie luate în considerare următorii factori
1.Nalichie combustibili locali. Prezența surselor de biomasă sau deșeuri de gaz, care pot fi produse, reduce semnificativ costul CHP. În cazul în care aceste surse nu au, sau nu este posibil de a le folosi, trebuie să alegeți opțiunea cu costuri mai mici de transport pentru livrarea de combustibil. ICE CHP poate rula pe mai multe tipuri de combustibil (benzină, motorină, gaze naturale, gaze derivate din biomasă și producția de deșeuri organice). Trebuie să selectați un cost mai mic de capital. Alegeți CHP pistonului poate fi practic orice combustibil folosind diferite circuite ale unității.
2. Un factor important este raportul dintre sarcini de consum de energie electrică și termică.
3. Este necesar să se țină seama de natura sarcinii, leagăn de oră a zilei.
4. Un factor important pentru alegerea CHP climatice
condițiile în care va funcționa instalația. În primul rând, acest factor influențează alegerea tipului de motor.
Utilizarea biocombustibililor pentru producerea de energie la CET
Un combustibil promițătoare pentru producerea de energie în CHP este gazul produs din deșeuri organice prin reciclare. Conversia biomasei în combustibil poate fi produsă în diferite moduri.
Pentru producerea de biogaz poate fi utilizată o parte organică a deșeurilor menajere și a deșeurilor animale, păsări (excremente și hrană rămâne pentru animale), iar cultura de legume (paie, frunze, fructe, legume), lemn, deșeuri de lemn și canalizare industrie derevoobrabtyvayuschey. Unele dintre aceste deșeuri există în mod necesar, în orice tip de teren.
Una dintre cele mai eficiente metode de procesare a biomasei - transformarea sa în biogaz, care este utilizat pentru producerea de energie în mini-CHP. Implementarea tehnică a tehnologiei de biogaz este simplu și poate fi aplicat într-o mică fermă, și în complexele zootehnice și pischevodcheskih la scară largă. Sistemul bakterialnohimicheskaya anaerob la temperatura de 30-55 0 C în timpul 5-20 zile până la 50% se descompune materiei organice în biogaz, care conține 55-80% metan și 20-45% dioxid de carbon. Tehnologiile moderne permit membrane divid biogazul să alimenteze metan și acid inert având cererea de pe piața îngrășămintelor. Valoarea calorică a biogazului este 5-6000 kcal / m 3. Deoarece transferul de căldură echivalent cu 1 m 3 biogaz 0,7 m 3 de gaze naturale, păcură 0,7 kg, 0,6 kg kerosen, benzină 0,4 kg, 3,5 kg de lemn. Tehnologia de producere de fermentare de biogaz bine stăpânit și este utilizat.
pregătirea zi a scrie pentru o familie de 3-4 persoane pe zi este necesar pentru a arde 3-4 m3 de biogaz pentru încălzirea zonei de origine de 50-60 m 3 petrecut 10-11 m3 de biogaz pe zi.
O altă metodă eficientă de obținere a unui combustibil pentru CHP
Acesta este utilizarea de exploatarea lemnului a deșeurilor și a întreprinderilor de prelucrare a lemnului. Potrivit cercetării de investiții de capital în producția de energie bazată pe generator de gaz de lemn se amortizează timp de 1 an.
Costul unitar de energie electrică la acest redus cu 60%, iar% termic 70.
regiunile silvice de obicei deconectate de la liniile electrice, alimentarea cu energie a acestor componente se realizează prin centrale electrice pe diesel și încălzire - prin arderea lemnului. livrare costisitoare și limitate de combustibil pentru aceste regiuni este destul de o sarcină dificilă. În acest sens, construcția propusă a CHP. folosind deșeuri de lemn drept combustibil. Un avantaj important al acestei tehnologii este faptul că, în majoritatea cazurilor nu necesită crearea de noi instalații. Procesul tehnologic poate fi organizată pe baza echipamentelor disponibile.
Principalele avantaje ale CHP, în comparație cu circuitele standard de alimentare cu energie electrică
Eficiența utilizării instalațiilor de joasă și medie putere instalate direct din potrebliteley alternativ de alimentare centralizată este determinată de următorii factori:
- reducerea costurilor de energie electrică și termică, datorită combinației de producție a acestora și utilizarea unor echipamente mai sofisticate;
- îmbunătățirea securității energetice;
- modul de consum independent cu privire la modul de funcționare a puterii;
- reducerea amploarea zonelor de excludere pentru cea mai mare energie
- mai ușor de a aborda problemele de siguranță a mediului și costuri mai mici de mediu.
CHP este o sursă alternativă de căldură și energie, concepute pentru a fi utilizate în diverse domenii ale economiei naționale.
În comparație cu metodele convenționale de producere a energiei electrice și de cogenerare de căldură emit cu 60% mai puțin CO2 și NOx. reducând în mod semnificativ consumul de combustibil, datorită lui au devenit o alternativă promițătoare pentru cogenerare existente.
CHP poate realiza o utilizare foarte mare de energie primară până la 90% sau mai mare. Astfel, 30-35% din energia in proobrazovyvaetsya curent electric și până la 60% din energia termică.
Temple C. Prezentare generală a CHP
Sursa: Portal de furnizare a energiei termice, RosTeplo.ru, www.rosteplo.ru