Когенерационные газопоршневые установки: Газопоршневая когенерационная установка, стоимость и цена в «Макс Моторс»

Содержание

Газопоршневая когенерационная установка, стоимость и цена в «Макс Моторс»

Последние пару десятилетий ситуация в сфере топливной энергетики нестабильна. Связано это с частными перебоями поставок топлива и снабжения энергией пользователей. Из-за данных проблем отрасль малой энергетики становится все более востребованной. Благоволит этому и процесс когенерации, который предполагает выработку электрической и тепловой энергии. Для того чтобы данный процесс был эффективным и безопасным используются газопоршневые когенерационные установки.

Суть и виды ГПУ

Газопоршневая установка – агрегат со сложной конструкцией, без которого невозможна работа малой ТЭЦ. За счет действия двигателя внутреннего сгорания, оборудование генерирует электрическую и тепловую энергию.

Оно бывает 3 видов:

  • газопоршневые;
  • паровые;
  • дизельные.

Экономически выгодными и наиболее безопасными считаются установки, работающие на базе газопоршневого двигателя.

Устройство оборудования

Газопоршневая когенерационная установка состоит из нескольких основных блоков:

  • 1 блок включает в себя газовый двигатель или поршень, работающий с источником энергии;
  • 2 блок – это электрогенератор, благодаря которому осуществляется генерация энергии двигателя в электрическую;
  • 3 блок предполагает систему утилизации тепла, принцип которой заключается в применении энергии горячих узлов;
  • 4 блок – система контроля и управления установкой, состоящая из рычагов и датчиков.

Благодаря автоматизации работы всех узлов ГПУ, можно добиться максимального уровня КПД, равного 90%.

На чем основана работа установки?

Газопоршневый генератор работает на газообразном топливе различных видов: можно использоваться биогаз или более сложное по структуре топливо. Принцип работы двигателя осуществляется в процессе генерации газа в электрическую и тепловую энергию. Они вырабатываются одновременно.

Это является одним из главных преимуществ газопоршневых установок. Подобный принцип увеличивает эффективность выработки энергии мини ТЭЦ и снижает расходы на топливо. При этом на газопоршневые установки цена остается достаточно стабильной и доступной.

Систему работы генератора можно разделить на 7 этапов:

  • Подача газообразного топлива в систему.
  • Подача воздуха в турбонагнетатель.
  • Охлаждение воздушной массы и перегонка в топливную систему.
  • Смешение газа и воздуха для образования воздушно-топливной массы.
  • Сжигание топлива и выработка электрической энергии за счет вращения генератора с помощью двигателя.
  • Сбор полученной энергии, состоящей из горячего выхлопного газа.
  • Использование энергии: электрическая направляется по прямому назначению, а тепловая применяется в системах отопления, водоснабжения.

Газопоршневая установка вырабатывает больший объем тепла, нежели электроэнергии. Так, энергия, которую классические ТЭЦ выбрасывают в атмосферу, сохраняется и утилизируется в тепло, необходимое для различных нужд потребителей. Количество потерянной энергии в ГПУ сокращается с 40% до 5%.

Преимущества газопоршневых когенерационных установок

Эксплуатация ГПУ связана с их высокими техническими характеристиками. К основным достоинствам оборудования относят:

  • Высокий уровень эффективности и производительности.
  • Окупаемые затраты на покупку установки и топливо.
  • Надежные топливные камеры, которые отличаются устойчивостью (перед различным качеством топлива) и достаточными объемами.
  • Автоматизированная система работы и управления.
  • Возможность объединения нескольких установок для получения большей производительности.
  • Долговечность и износостойкость узлов.
  • Возможность восстановления и ремонта механизмов.
  • Большой модельный ряд с различными уровнями мощности.
  • Возможность производства и монтажа установок в зависимости от экономических, природных и производственных потребностей.

Применение ГПУ с технологией когенерации является экономически целесообразным. Сравнивая газопоршневые генераторы с турбинными и дизельными агрегатами, следует отметить такие нюансы:

  • Высокий уровень КПД электроэнергии.
  • Устойчивость перед различными условиями работы. КПД ГПУ не зависит от изменений температуры или давления.
  • Запуск поршневого двигателя можно производить множество раз. При этом старт в работе системы происходит в течение 1-2 минут.
  • Продолжительный срок службы – до 80 000 моточасов.
  • Минимум затрат на техническое обслуживание и проведение ремонтных работ.
  • Сокращение затрат на топливо.
  • Экологическая безопасность. Газопоршневые установки выделяют в 2 раза меньше углекислого газа и прочих вредных соединений в атмосферу.

Область применения ГПУ

Когенерационные газопоршневые установки используются для поставки тепловой и электрической энергии на различные объекты. Они незаменимы:

  • Для дополнения мощности основным источникам энергии.
  • Для обеспечения энергией домов и производственных объектов средней мощности. Так, при использовании нескольких установок в единой сети можно добиться большой эффективности КПД и обеспечить крупную сеть промышленных предприятий.
  • При осуществлении строительства, ремонта зданий, работе на шахтах.
  • В качестве резервного источника генерации энергии в сферах здравоохранения, образования, коммуникации, связи и транспорта.
  • Для поставки тепловой и электрической энергии на удаленные промышленные и жилые объекты.
  • ГПУ позволяют наладить систему бесперебойной подачи энергии на участках, где часто происходят сбои в работе основного источника.

В течение 15 лет компания «Макс Моторс» занимается продажей генераторов от марки INNIO Jenbacher, а также предлагает услуги по проектированию, строительству, монтажу, обслуживанию и ремонту ГПУ. В нашем распоряжении достаточно производственных мощностей и большой ассортимент оборудования для выполнения поставленных задач.

На газопоршневые установки стоимость остается вполне доступной, как и на прочее оборудование и комплектующие.

Газопоршневые когенерационные установки — читать больше

Режим комбинированной генерации, при котором электростанция вырабатывает не только электрическую, но и тепловую энергию, значительно повышает КПД и приносит владельцу ощутимую выгоду. Газопоршневые когенерационные установки особенно хорошо себя зарекомендовали при энергоснабжении крупных объектов: промышленных предприятий, теплиц, небольших населенных пунктов.

Преимущества газопоршневых когенерационных установок

 Газопоршневые когенерационные установки

Высокая эффективность. КПД когенерационных ГПУ может достигать 95%. Одновременная выработка тепла и электроэнергии повышает рентабельность производства и позволяет быстрее окупить подобное оборудование.

Экономия на отдельной системе отопления. Организация отопления часто требует дополнительных капиталовложений на проектирование и конструирование. Когенерационная установка с системой утилизации тепла стоит дешевле и сокращает время установки за счет типовых решений.

Возможность работать на природном или альтернативном газе. Максимальный КПД можно получить при работе установки на природном газе, однако в определенных сферах более целесообразным является использование альтернативного топлива. ГПУ с модифицированным двигателем могут работать на биогазе, свалочном и попутном газе, получаемом при добыче нефти.

Резервное или автономное энерго- и теплоснабжение. Газопоршневые когенерационные установки могут работать как параллельно с основной электросетью, так и автономно. При этом возможно питание объекта при работе основной сети, при её отключении или полном отсутствии централизованной подачи электричества.

Производители когенерационных ГПУ

Производством когенерационных газопоршневых установок занимаются преимущественно крупные промышленные корпорации. Наша компания является поставщиком ГПУ марок Caterpillar (США) и MWM (Германия).

Газопоршневые установки Caterpillar

Газопоршневые установки Caterpillar представлены моделями единичной мощностью от 65 до 6520 кВт. Станции Caterpillar работают на природном и обедненном газе, высокая надежность и экономичный расход топлива сделали особенно востребованными установки большой мощности. ГПУ этой марки собираются в соответствии с индивидуальным проектом, гарантирующим максимальное соответствие технических характеристик условиям работы. Технологии Caterpillar допускают эксплуатацию станций в условиях холодного и тропического климата, при повышенной влажности или в поясе пустынь.

Газопоршневые когенерационные установки MWM

Немецкие газопоршневые когенерационные установки MWM также допускают работу на различных видах газа. ГПУ этой марки используются на различных крупных объектах по всему миру: от завода по производству растительной биомассы в Германии до резервной электростанции в национальной сети Турции.

К концу 2012 года суммарная мощность установленных газовых электростанций MWM достигла 280 МВт.

Для подробной консультации по вопросам установки и обслуживания газопоршневых электростанций свяжитесь с нашими специалистами по номеру 8-800-100-42-43 или направьте заполненный опросный лист для заказа газопоршневой электростанции на [email protected]

Возможно, Вас также заинтересует обзор газопоршневых электростанций.

Когенерационные газопоршневые установки под ключ

Когенерационные газопоршневые установки Тедом

Газопоршневые электростанции представляют собой современные генераторные установки, которые приводятся в действие природным либо другим газом. Учитывая доступность такого топлива и его демократичную цену, купить газопоршневую станцию и обслуживать ее будет недорого и практично. 

Принцип действия газопоршневой когенерационной установки заключается в передаче двигателем  механической мощности генератору, приводя его в действие для выработки электроэнергии, при этом образуемое в ходе работы двигателя тепло используется для производства тепловой энергии.

Газопоршневая установка с ДВС MWM TCG2020v-12;16;20: комплектация и особенности

Немецкая компания MWM изготавливает высокотехнологичные и производительные в использовании газовые ДВС(двигатели внутреннего сгорания), которые широко используются для производства газопоршневых электростанций и когенерационных установок в промышленных и хозяйственных целях, которые могут быть постоянным или резервным источником электроснабжения, при этом четкий контроль работы оборудования и грамотная конструкция помогают минимизировать затраты на энергию.

Комплект каждой электростанции состоит из газопоршневого двигателя, синхронного генератора, системы управления и системы утилизации тепла, а также газовой линейки низкого давления. Оснащение поставляется в одном из трех возможных вариантов:

— Открытого исполнения на раме или в кожухе — для установки в помещении.

— В модульном исполнении — несколько ГПУ в одном легко сборном   здании из металлоконструкций покрытый сендвич панелями

— В специальном контейнере — для размещения на бетонном основании под открытым небом.

Контейнер дополняется нужными датчиками и сигнализацией на утечку газа, пожарной сигнализацией, системой пожаротушения, вентиляцией и таким образом работа станции полностью защищается от непредвиденных ситуаций. Изделие сертифицируется заводом производителем и готово к применению после присоединения к периферии(газовые, тепловые и электрические сети. В зависимости от требуемого объема вырабатываемой электроэнергии можно задействовать не одну, а несколько (до 7) электростанций

Основные режимы работы:  

  • Островной — выдача мощности на распределительное устройство (РУ), к которому подключены все потребители,

  • Параллельно с сетью без выдачи – удобная система для сглаживания пиков нагрузки на основную сеть,

  • Параллельно с сетью с выдачей мощности в коммерческую сеть — островной режим работы, при котором есть возможность отправлять избытки мощности в коммерческую сеть.

Выберите свой вариант энергообеспечения с гарантией немецкого качества!

Компания ООО «Акцент-Энерго» предлагает клиентам обширный спектр по мощности и типу исполнения газопоршневых, в том числе и когенерационных установок от компании TEDOM. Команда специалистов проконсультирует вас при подборе необходимого Вам силового оборудования исходя из технических условий объекта, целей использования. На оборудование предоставляется гарантия 24 месяца, кроме того, наше предприятие самостоятельно производит строительство ГПУ «под Ключ», осуществляют наладку с гарантийным и постгарантийным сервисным обслуживанием.

Когенерационные газопоршневые установки. Проектирование, монтаж и строительство



Когенерационные газопоршневые установки. Проектирование, монтаж и строительство Процесс когенерации являет собой одновременную выработку тепловой и электрической энергии. Наглядным примером использования технологии может служить хорошо известная всем ТЭЦ, тепло которой, после получения электроэнергии, также используется в сфере теплоснабжения, благодаря чему значительно возрастает КПД потребляемого топлива. Электростанции, работающие сегодня в больших городах на когенерационных установках, являются эффективным дополнением рынка снабжения энергией. Для внедрения когенерационных технологий не требуется реконструировать уже имеющиеся сети. При этом качество производимой тепловой и электрической энергии увеличивается в несколько раз. Когенеративная установка работает по автономному принципу, благодаря чему потребители получают электричество с устойчивыми параметрами напряжения и частоты, а также тепловую энергию со стабильными температурными параметрами. Когенерационные установки могут с успехом применяться на промышленном производстве, в больницах, котельных, газоперекачивающих и компрессорных станциях и даже объектах жилищной сферы. Возможность близкого размещения источника энергии к потребителю позволяет существенно снизить потери при транспортировке, в результате чего повысится не только коэффициент использования энергетических ресурсов, но и их качество. Уже сегодня можно с уверенностью сказать, что когенерационная установка – заметно более эффективная альтернатива теплосетям. Изменять параметры работы оборудования можно в любое удобное время – это зависит исключительно от требований потребителя. Объект, который функционирует благодаря когенерационной установке, является независимым, в частности от положения дел у крупных игроков теплоэнергетического рынка. Колоссальная экономия, которая со временем трансформируется в самый настоящий доход, позволяет окупить затраты на когенерационную установку в самые сжатые сроки. В этом случае период окупаемости будет даже меньше, чем при воплощении в жизнь проекта по подключению к тепловой сети, поэтому устойчивое возвращение инвестированных средств гарантируется. 

Когенерационные газовые установки в Киеве от компании «PowerLink

Основное назначение когенерационных газопоршневых установок – комбинированная выработка электроэнергии и тепла (когенерация). При этом способе используется тепло, высвобождающееся в процессе получения электричества. Результат – высокоэффективность использования энергии, содержащейся в применяемом топливе.

Когенерационные электростанции способствуют экономии до 70% в сравнении с отдельной выработкой тепла и электричества.

Основные преимущества когенерационных установок:

  • Высокий уровень экономии топлива и ограниченные выбросы СО2 в окружающую среду.
  • Использование для работы исключительно возобновляемых источников энергии.
  • Выработка электричества и тепла установкой непосредственно в месте его дальнейшего потребления.

Мини ТЭЦ на газе

Приняли решение купить мини ТЭЦ? Это отличный выбор, если необходимо обеспечить экономию при производстве энергии, а также её транспортировке. Электроэнергия производится генераторами электрического тока, которые применяют механическую работу двигателей.

Выхлопные газы и системы охлаждения подают тепло в виде горячей воды либо пара.

Использование газа в качестве топлива обеспечивает:

  • экологичность и доступность вырабатываемой энергии
  • высокий коэффициент полезного действия (в среднем, 47%),
  • сравнительно бесшумную работу
  • возможность использования в жилых зонах,
  • простоту эксплуатации.

Схема когенерационных установок

Минимальная цена вырабатываемой энергии, быстрая окупаемость и легкость эксплуатации – главные особенности когенерационных установок. Сроки монтажа мини ТЭЦ определяются с учетом наличия газопроводной магистрали, мощности агрегатов и комплектации оборудования.

Схема когенерационной установки включает следующие элементы:

  • двигатели внутреннего сгорания,
  • генераторы тока,
  • утилизаторы газов,
  • катализаторы,
  • системы управления.

Мощность когенерационных установок

Цена когенератора зависит от его мощности. Диапазон электрической мощности установок достаточно широк: от 100 кВт до 5 000 кВт. Чем мощнее оборудование, тем более крупные объекты он может обеспечить теплом и электричеством. Главное, выбирайте надежные модели. В нашем каталоге представлены мини ТЭЦ, способные обеспечить бесперебойную и стабильную подачу энергии.

Применение Мини ТЭЦ

Котельные мини ТЭЦ широко применяются в промышленном, сельскохозяйственном и общественном сегменте. Они могут использоваться в качестве основного или резервного источника автономного энергоснабжения различных объектов, включая:

  • торгово-развлекательные комплексы,
  • бизнес-центры,
  • предприятия различного масштаба,
  • строительные площадки,
  • складские комплексы,
  • месторождения нефти и газа,
  • жилые и рабочие поселения и др.

Окупаемость мини-ТЭЦ

Себестоимость вырабатываемой мини-ТЭЦ электроэнергии зависит от регионов (стоимости газа) и в среднем составляет 1,5-1,9 руб/кВтч. В данную стоимость в частности входит:

  • стоимость газа;
  • стоимость регулярных ТО;
  • стоимость запчастей, необходимых для ТО;
  • стоимость замены масла.

Как видно, это иногда в 2 или 3 раза ниже, чем тарифы на электроэнергию. По этим данных можно рассчитать срок окупаемости строительства мини-ТЭЦ. Окупаемость мини-ТЭЦ зависит от:

  • режима работы станции
  • при большей выработки электроэнергии, период окупаемости уменьшается
  • тарифов сетевой организации
  • чем выше разница в стоимости сетевой и собственной электроэнергии, тем меньше период окупаемости
  • от полного использования утилизируемого тепла
  • чем больше утилизируемого тепла применяется для нужд объекта, тем меньше период окупаемости

Например, при соотношении тарифов 1,7 руб/кВтч (мини-ТЭЦ) к 2,9 руб/кВтч загрузке электростанции на 80%, срок окупаемости составит около 3,5 года.

Вторым по значимости элементом мини-ТЭЦ, обеспечивающая экономическую целесообразность строительства является система когенерации – утилизации тепла отходящих газов и греющегося при работе ГПУ двигателя. Помимо системы когенерации, мини-ТЭЦ в обязательном порядке оборудуется системой аварийного сброса тепла (система охлаждения) для обеспечения отвода тепла от ГПУ в случаях, если утилизация тепла не используется. Стандартным решением для систем когенерации является подогрев сетевой воды в температурном режиме 90/70 °С. Обычно, полученная горячая вода используется в системах отопленияи ГВС. При необходимости возможно получение воды температурой 100 °С.
Каждая газопоршневая установка с установленной системой когенерации позволяет получать электроэнергию и тепло в соотношении примерно 1:1,1. Т.е. установка мощностью 957 кВт при полной (100%) загрузке позволяет получить 1132 кВт тепла

Дополнительным решением, повышающим рентабельность использования мини-ТЭЦ, является выработка холода — тригенерация. Технологически для выработки холода необходимо дополнительно установить холодильные установки (Абсорбционные чилеры). Они используют в качестве«источника» холода тепло. В зависимости от необходимого количества холода часть тепла (либо все) от ГПУ используется в технологическом цикле абсорбционных чилеров. Таким образом, если на чилер уйдет не все тепло с ГПУ, станция сможет выдавать одновременно и тепло и холод.
Применение чилеров крайне выгодно, в случаях, если мини-ТЭЦ вырабатывает тепло зимой, а летом потребности в нем нет, но есть потребность в холоде. Кроме того, использование абсорбционных холодильных машин является оптимальным техническим решением в случае высокой стоимости или дефицита электроэнергии. Они потребляют меньше электроэнергии, в сравнении с компрессорными установками и требуют, соответственно, меньших расходов. Абсорбционные холодильные машины, работают по абсорбционному холодильному циклу, хладагентом является вода, абсорбентом – бромистый литий. Источником тепла может служить пар низкого давления или горячая вода. Агрегат работает без шума и вибрации. Эти машины идеальны для применения в больницах, учебных заведениях, офисах, торговых помещениях, на предприятиях легкой промышленности…

Акционерное Общество «Теплогазинжиниринг», АО «ТГИ»
отопление, вентиляция, водоснабжение, МИНИ-ТЭЦ, газопоршневые установки.
полный спектр услуг, от проектирования до монтажа «под ключ».
410012, Россия, город Саратов,улица Челюскинцев, д. 182, оф. 1
т./ф.: +7 (8452) 26-55-16
т./ф.: +7 (8452) 50-58-88
схема проезда и дополнительная информация

Газовый генератор в открытом исполнении (когенерационная установка на раме)

Газовый генератор (газопоршневая электростанция, когенерационная установка, газогенератор на древесных отходах) в открытом исполнении на раме, в погодозащитном капоте, в шумоизоляционном кожухе, в утепленном блок-контейнере или блок-боксе:

Газопоршневая электростанция (газовый генератор, когенерационная установка) открытого типа на раме устанавливается в специально отведенных для этого помещениях и требует устройства целого ряда систем дополнительных коммуникаций.  В первую очередь, к ним относится эффективная вентиляция (приточно-вытяжная вентиляция), система удаления отработанных генератором газов, а также специальное оборудование, обеспечивающее постоянный контроль температуры и внутреннее отопление. Кроме этого, газовые электростанции в открытом варианте исполнения (газопоршневые электроагрегаты на раме) требуют обеспечения должного уровня пожарной безопасности, включая установку пожарной сигнализации. Чаще всего подобные виды газопоршневых установок используются в промышленных условиях в том случае, если площадь производственной территории позволяет выделить место и специальное помещение для такой газоэлектростанции. 

При покупке газопоршневой электростанции (газогенератора) важно решить вопрос о способе её установки. Существуют четыре варианта исполнения газогенератора: открытое исполнение (на раме), в погодозащитном — во всепогодном капоте (под капотом), в шумоизоляционном — шумозащитном кожухе, в утепленном блок-контейнере (блок-боксе) типа Север, Север-М, Энергия, Тайга, Арктика, морского типа. Найти можно все четыре варианта газопоршневых установок у нас.

Быстрый подбор газопоршневой установки ГПУ (АГП) ГПЭС по мощности: 30 кВт, 60 кВт, 100 кВт, 150 кВт, 200 кВт, 250 кВт, 315 кВт, 350 кВт. 

Для варианта открытого исполнения газопоршневой электростанции потребуется монтаж агрегата в специальном техническом помещении, где необходимо создать все условия для полноценного функционирования газогенератора. Необходимо учитывать все требования, которые предъявляются к помещению для газогенератора открытого исполнения: 

  • помещение для монтажа газовой электростанции должно быть хорошо вентилируемым;
  • обязательно должна быть в помещении система удаления отработавших газов (возможен система утилизации тепла СУТ — тепловой модуль ТМ), так как при работе газового генератора всегда образуются продукты сгорания;
  • важно наличие в помещении специального оборудования для снижения шума вне помещения;
  • в помещении необходимо поддерживать определенную температуру, которая требуется для нормальной работы газопоршневой установки;
  • наличие электрооборудования, защищающего газоэлектростанцию и линии электропередач от короткого замыкания и перегрева;
  • пожарная сигнализация и огнетушитель.  

Принято считать, что газопоршневой электроагрегат в открытом исполнении – самый оптимальный вариант эксплуатации агрегата. Однако если отсутствует возможность выделения специального помещение под газопоршневую установку, либо же по другим причинам невозможно установить агрегат в открытом исполнении, существуют и альтернативы: капоты защитные, кожухи шумозащитные или контейнеры утепленные. 

Промежуточным вариантом между открытым исполнением и установкой в контейнере можно назвать исполнение газопоршневого эленктроагрегата в шумоизолирующем кожухе (или в погодозащитном капоте). Поскольку при работе газопоршневой установки производится шум, в целях снижения уровня шума используют шумоизолирующие кожухи. Помимо этого, кожухи (капоты) предохраняют газопорошневую электростанцию при низких температурах и атмосферных осадках. 

Шумоизолирующий кожух (капот) – это металлическая конструкция, которая покрыта изнутри специальным шумопоглощающим материалом. С обеих сторон предусмотрены дверцы, предназначенные для обслуживания ГПУ (ГПЭС), также имеются отверстия для вентиляции и специальная система удаления отработавших газов. Как правило, корпус кожуха (капота) изготавливается из стали, на корпусе нет сварных швов и обработан он фосфатной грунтовкой с покрытием из порошкового полиэстера, что защищает от коррозии. 

Контейнерная газопоршневая электростанция (когенерационная установка) – это монтаж газопоршневой установки и подключение всех необходимых систем внутри термоизолированного контейнера, что обеспечивает нормальную работу агрегата. Утепленный блок-контейнер (блок-бокс) представляет собой конструкцию — силовой металлический каркас (швеллер 120 мм, уголок 100х100 мм), стены выложены из утеплителей сэндвич-панелей толщиной до 100 мм, или металлический профлист, пароизоляция, гидроизоляция, утеплитель базальтовая плита, потолок утеплен и обшит оцинкованным листом, пол утеплен и покрыт рифлёным листом толщиной до 4 мм. Утепленный блок-контейнер (блок-бокс) северного исполнения предназначен специально для работы в экстремальных климатических условиях, так как конструкция и применяемый утеплитель обеспечивает эффективную эксплуатацию в диапазоне температур от -50°С до +50°С.  Контейнер оснащен системой ввода кабелей и вентиляционной системой со специальной защитой, которая предотвращает попадание влаги. Контейнерное исполнение газоэлектростанции обеспечивает мобильность установки. Термоизоляция контейнера обеспечивает нормальное функционирование газопоршневой установки в автоматическом режиме даже при температуре минус 60 градусов снаружи контейнера. Имеется возможность мобильного исполнения, когда контейнер устанавливают на колесную базу, на салазки, лыжи, сани. 

Как мы выяснили, существует несколько вариантов исполнения газопоршневой электростанции и когенерационной установки: открытое, под капотом, в кожухе, в контейнере. Несомненно, такое разнообразие вариантов позволяет использовать газопоршневую установку и когенерацию практически в любых условиях и в самых различных целях.

Когенерационная установка — обзор

23.4 Внедрение накопления тепловой энергии в системах когенерации и тригенерации

ТЭС интегрированы в когенерационные установки, накапливающие тепло, произведенное когенерационной установкой, когда нет нагрузки или когда производство превышает нагрузку. В случае установок CHCP доступны два варианта. TES используется либо таким же образом, как и в случае с ТЭЦ, либо холод, производимый абсорбционным чиллером, хранится отдельно в другой системе.От характера нагрузок и инвестиционных затрат зависит выбор того или иного варианта.

Для интеграции ТЭС в когенерационные или тригенерационные установки, конфигурация рассматриваемых ТЭС играет очень важную роль, и может быть установлен единый критерий для их классификации. Любую систему горячего или холодного хранения можно разделить на одну из следующих конфигураций: 1 вход / 1 выход или 2 входа / 2 выхода. Эти две разные конфигурации приводят к двум различным вариантам реализации, которые описаны ниже (Campos-Celador et al., 2011).

В системах с 1 входом / 1 выходом существует один контур для процесса зарядки и разрядки, который проходит через систему хранения от входа к выходу. Различные системы хранения следуют этой конфигурации для горячего и холодного хранения, такие как системы хранения на основе PCM, геотермальные системы хранения, внутренние системы хранения талого льда на змеевиках и т. Д. Интеграция этих систем обычно следует за конфигурацией выше или ниже по потоку в зависимости от от того, является ли это хранилищем тепла или холода, соответственно.Для более подробного объяснения горячее хранение рассматривается в следующем параграфе, хотя те же идеи могут быть применены к холодному хранению.

Нисходящая конфигурация хранилища показана на рис. 23.1A. Производительность зависит от режима работы. В процессе зарядки емкость аккумулятора увеличивается, так как он подключается на выходе когенерационной установки с самой высокой температурой. Однако это увеличивает приоритет хранилища над нагрузкой, что может быть недостатком, когда имеет место совпадающая загрузка.Кроме того, процесс разгрузки не может происходить во время работы когенерации, так как температура на входе будет слишком высокой для отвода тепла из системы.

Рисунок 23.1. Внедрение системы хранения с 1 входом / 1 выходом в когенерационной установке: (A) интеграция ниже по потоку и (B) интеграция с выходом.

Конфигурация восходящего потока хранилища показана на рис. 23.1B. В процессе зарядки такая конфигурация позволяет снизить рабочую температуру когенерации, увеличивая ее производительность.Однако, пока существует тепловая нагрузка, температура на входе ниже и емкость аккумулятора уменьшается из-за отвода тепла. Во время процесса разгрузки температура на входе когенерации увеличивается, снижая ее производительность, хотя этого эффекта можно избежать, если процесс разгрузки происходит при выключении когенерационной установки.

Кажется очевидным, что выбор и работа такого типа системы тесно связаны со стратегией работы когенерационной установки и характером нагрузок.При рассмотрении одной из этих систем разработчик должен четко учитывать такие аспекты, как планирование и приоритеты. Типичное решение для улучшения передаваемой мощности и, следовательно, эффективности накопления, состоит в том, чтобы заставить теплоноситель входить в систему накопления с противоположных сторон во время зарядки и разрядки, соответственно. Таким образом, увеличивается температурный градиент между теплоносителем и накопительной средой и одновременно увеличивается коэффициент теплопередачи.

С другой стороны, в системах с 2 входами / 2 выходами два разных контура могут пересекать систему хранения в определенный момент. Эти системы имеют два разделенных гидравлических контура, номинально один для процесса разгрузки, а другой — для заряда, при этом интеграция и работа проще, чем в случае системы с 1 входом / 1 выходом. Средой хранения обычно является резервуар, содержащий жидкость, которая одновременно является средой хранения и теплоносителем. Эффект аккумулирования тепла усиливается термической стратификацией, которая вызвана разницей плотностей между горячей и холодной текучей средой, поэтому операция должна выполняться для поддержания эффекта расслоения, а также ее собственной конфигурации.

Такая же конфигурация доступна для аккумуляторов тепла и холода, с той лишь разницей, что способ подключения. В обоих случаях горячая жидкость добавляется и удаляется сверху, а холодная — снизу. Пример такого типа интеграции показан на рис. 23.2. Среди этих систем резервуары для хранения горячей и холодной воды на сегодняшний день являются наиболее распространенной альтернативой на ТЭЦ и ТЭЦ. Однако растет спрос на более компактные системы, особенно в строительных приложениях, где обычно нехватка доступного пространства является типичной проблемой.

Рисунок 23.2. Внедрение системы хранения 2 входа / 2 выхода в когенерационной установке.

Более того, управление энергосодержанием системы хранения менее гибкое, чем в предыдущем случае.

Как указывалось ранее, выбор типа выбранной системы тесно связан с операционной стратегией. Во многих приложениях, особенно в жилых, тепловые и электрические требования значительно различаются в зависимости от времени года и даже от часа дня, и, более того, они не синхронизированы.Многие стратегии эксплуатации могут быть разработаны для работы систем когенерации, включая TES. Некоторые из основных стратегий показаны на рис. 23. 3.

Рисунок 23.3. Варианты эксплуатации ТЭЦ.

В соответствии со стратегией управления приоритетом ТЭЦ, ТЭЦ работает как можно чаще в часы пик, а избыточная тепловая нагрузка здания обеспечивается за счет зарядки ТЭС, которая разряжается в непиковые часы. Для стратегии постоянной пропорции постоянная часть тепловой нагрузки здания в часы пик удовлетворяет TES, в то время как для стратегии приоритета хранения большая часть тепловой нагрузки удовлетворяется системой хранения.Когда тепла, производимого ТЭЦ, недостаточно для удовлетворения тепловой нагрузки, накопленное тепло может быть использовано для удовлетворения этой потребности.

Оптимальные рабочие стратегии основаны на управлении в реальном времени. Хотя эти стратегии обычно не реализуются в реальных системах, они помогают определить максимальный потенциал, который может быть получен от определенного приложения (Serra et al., 2009). Они основаны на поиске оптимальной работы на основе минимизации определенных переменных (общие эксплуатационные расходы, воздействие на окружающую среду и т. Д.)) и обычно получаются путем применения математического программирования в качестве инструмента оптимизации.

При упреждающей стратегии с контроллером используется процедура нечеткой логики для одновременного обращения к накопленной энергии и поставленной энергии от источника и для включения информации об ожидаемом энергоснабжении с учетом прогнозов погоды. Эта стратегия, хотя и очень многообещающая на будущее, все еще исследуется (Salgado and Pedrero, 2008).

Системой можно управлять в экономичном режиме управления с прогнозированием модели (MPC).MPC основан на решении задачи оптимизации на каждом шаге управления в пределах горизонта прогнозирования, который зависит от динамики системы, целевой функции и ограничений на состояния, действия и выходы. Контроллер MPC включает модели динамики и ограничений установленной когенерационной установки и энергохранилищ, а также может включать прогнозы рыночных цен и спроса на электроэнергию и тепло для населения (Houwing et al., 2008).

Среди этих операционных стратегий приоритетное управление ТЭЦ предпочтительнее для бытовых ТЭЦ.При этом типе управления когенерационная установка работает как можно чаще в часы пик. Таким образом, избыток тепла сохраняется в TES. Когда тепла, производимого ТЭЦ, недостаточно для удовлетворения тепловой нагрузки, накопленное тепло может быть использовано для удовлетворения этой потребности. Если бы не было накопителя тепла, то когенерацию нужно было либо подобрать по размеру, чтобы удовлетворить минимальную потребность в тепле, либо ее следует остановить или отрегулировать, чтобы избежать сброса производимого дополнительного тепла. Когда энергия из хранилища не может удовлетворить тепловую нагрузку, потому что накопленной энергии недостаточно или система ТЭЦ не работает, тепло дополнительно вырабатывается резервной системой.

Основным ограничением работы ТЭЦ является то, что тепловая нагрузка должна поддерживаться в любой момент. Это гарантируется включением резервной системы, которая производит тепло для удовлетворения пиковых нагрузок или тех тепловых нагрузок, которые из-за эксплуатационных ограничений не могут быть напрямую удовлетворены ни ТЭЦ, ни системой TES. Также может случиться так, что часть тепла выделяется в окружающую среду, чтобы контролировать температуру воды, возвращающейся в ТЭЦ, чтобы избежать отключения блока ТЭЦ.Это может произойти, когда уровень температуры слишком высок или когда температура регулируется для повышения производительности когенерационной установки. Эти вопросы определяют, как интегрированы основные компоненты станции (блок ТЭЦ, система ТЭС, потребление, резервная система и блок отпуска тепла).

На некоторых ТЭЦ устанавливаются несколько резервуаров для хранения тепла рядом друг с другом. Такие многобаковые установки могут быть подключены параллельно или работать последовательно.

В параллельной конфигурации поток воды разделяется между резервуарами, поэтому скорости на входе и выходе резервуаров низкие и, как следствие, меньше возмущение температурного слоя в резервуарах.Тем не менее, трудно установить абсолютную параллельную работу резервуаров, поэтому слои смешивания в параллельных резервуарах не находятся в одном и том же положении (de Wit, 2007b). Преимущество последовательного соединения состоит в том, что должен существовать только один слой смешивания, и опыт эксплуатации показывает, что последовательное соединение является наиболее выгодным.

Основы технологий когенерации и когенерации


Основы когенерационной технологии 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, которые в настоящее время используются во всем мире.

Когенерация или когенерация (комбинированное производство тепла и электроэнергии) может быть определена как получение двух форм 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.

Другим примером может быть генератор ветряной турбины, подключенный параллельно к генераторной установке 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 насущным сокращение использования ископаемого топлива в будущем. Вместо полного изменения технологий производства энергии (солнечная, ветровая, гидроэлектростанция) компании гораздо дешевле добиваются эффективности за счет когенерации.

Первичный источник энергии может быть любой формой мощности, приводимой в действие первичным двигателем, такой как, помимо прочего, системы выработки электроэнергии, нагнетатели, опреснительные установки, насосы, воздушные компрессоры или центробежные (абсорбционные) охладители. Термодинамическое тепло, регенерированное от первичного двигателя, 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 Con Edison ежегодно распределяет 66 миллиардов килограммов пара при температуре 350 ° F в 100 000 зданий на Манхэттене.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, отелей, промышленных предприятий и университетских городков.

Если существует несоответствие между потреблением электроэнергии и тепла, то одно или другое 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.

Типы когенерационных установок Наиболее распространенным типом систем утилизации отходящего тепла является пар и горячая вода. Большинство двигателей имеют максимальную температуру воды на выходе из рубашки 210 ° F. Другие двигатели могут работать при температуре 260 ° F. Двигатели должны быть специально настроены для работы при более высоких температурах.

Однако для большинства приложений 210 ​​° F достаточно жарко, чтобы удовлетворить все потребности.Пар низкого давления может генерироваться из воды рубашки охлаждения при температуре 250 ° F — 260 ° F. 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 между водой и паром. Прежде чем рассматривать когенерационную установку, лучше всего поговорить с профессиональным подрядчиком по электрике, чтобы определить, какая конфигурация воды в рубашке необходима.

Другой способ производства пара низкого давления из воды рубашки двигателя — это циркуляция воды с помощью насоса через систему охлаждения.Жидкая вода из парового барабана перекачивается через двигатели, и тепло воды рубашки преобразуется в пар, когда он поступает в отсек парового барабана.

Пар от 15 до 250 фунтов на кв. Дюйм также может быть произведен с выхлопом любой газовой турбины или дизельного генератора. Большинство выхлопных систем также имеют опциональный паровой котел, который используется перепускным клапаном выхлопных газов. Тепло выхлопных газов можно использовать вместе с теплом воды в рубашке для создания пара под давлением 15 фунтов на кв. Дюйм, или его можно использовать в отдельной системе для выработки пара под более высоким давлением.

В поршневых (поршневых) двигателях примерно 34% подводимого тепла рекуперируется в виде мощности, а 66% не рекуперируется. Все тепло, отводимое в воду рубашки охлаждения, может быть рекуперировано вместе с, в зависимости от двигателя, примерно 40% -60% тепла, отводимого в выходящий поток выхлопных газов. 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 мощности, 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 доливным 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.

Поршневые двигатели 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.

Газомоторные комплексы 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 системам отопления, электричества и газа.

Газотурбинные установки На этих установках отходящее тепло вырабатывается в дымовых газах турбины. Наиболее распространенное топливо — природный газ. Газотурбинные установки обычно имеют большие размеры и хранятся не в помещении, а в шумопоглощающих помещениях с доступом к газовой линии.

Паровые турбины Эти установки довольно распространены и работают по принципу системы отопления, использующей конденсатор пара для питания паровой турбины.

Биотопливные объекты В этих типах установок используется поршневой газовый или дизельный двигатель в зависимости от конфигурации используемого биотоплива. Эта конструкция очень похожа на завод с газовым двигателем. Основное преимущество биотопливной установки — снижение расхода углеводородного топлива и уменьшение выбросов углерода.

Исторически сложилось так, что когенерационным установкам, работающим на биотопливе, было проще получить разрешение, чем другим когенерационным установкам, но они обычно имеют меньший объем производства.

Объекты мазута Установки на HFO не широко используются в когенерации в Соединенных Штатах, но более распространены в развивающихся странах. Мазут является самым тяжелым товарным топливом, который, возможно, получают в результате переработки сырой нефти, и считается низкосортным топливом.

HFO номер 5 и номер 6, которые требуют предварительного нагрева до 170 ° F — 260 ° F, 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.


Объекты комбинированного цикла Установки с комбинированным циклом работают по тому 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.

Установки топливных элементов 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 1200 ° F.

Объекты атомной энергетики 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.

Электростанции, работающие на биомассе 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 готовых 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.

Ссылка: Bauer, Warner. «Когенерационные системы» стр. 463-465 Электроэнергетика на месте, 4-е издание. Бока-Ратон, Флорида: Ассоциация электрических генерирующих систем, 2006.

>> Вернуться к статьям и информации <<

когенерация | FoodTechInfo.com

Приложения
  • Производство электроэнергии на месте

Когенерация, также известная как производство электроэнергии на месте, комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ), распределенная генерация (ДГ) и другие, представляет собой одновременное производство электроэнергии и полезного «отходящего» тепла. Любой объект, требующий значительных тепловых нагрузок, может быть технически пригоден для когенерации.Экономическая подгонка будет зависеть от стоимости электроэнергии, того, насколько близко тепловая нагрузка соответствует теплопроизводству, и сложности установки (первоначальная стоимость).

Обзор основного двигателя

Поршневой двигатель

Турбина внутреннего сгорания

Паровая турбина

Микротурбина

Топливные элементы

Комбинированный цикл

Поршневой двигатель

История

Поршневые двигатели, разработанные более 100 лет назад, были первыми из технологий ДГ, работающих на ископаемом топливе.Как двигатели Отто (искровое зажигание), так и двигатели с дизельным циклом (воспламенение от сжатия) получили широкое распространение практически во всех секторах экономики и находят применение в самых разных областях — от небольших ручных инструментов до базовых электростанций мощностью 60 МВт.

Поршневые двигатели — это машины, в которых поршни перемещаются вперед и назад в цилиндрах. Поршневые двигатели — это подмножество двигателей внутреннего сгорания, в которое также входят роторные двигатели.Двигатели малого и среднего размера предназначены в первую очередь для транспортных средств и с небольшими изменениями преобразуются в энергоблоки. Более крупные двигатели, как правило, предназначены для выработки энергии, механического привода или судовой тяги. В настоящее время поршневые двигатели доступны от многих производителей во всех типоразмерах DG.

Операция

Почти все двигатели, используемые для выработки энергии, являются четырехтактными и работают в четырех циклах (впуск, сжатие, сгорание и выпуск).Процесс начинается со смешивания топлива и воздуха. Некоторые двигатели имеют турбонаддув или наддув для увеличения мощности двигателя, что означает, что всасываемый воздух сжимается небольшим компрессором во впускной системе. Смесь топлива и воздуха вводится в цилиндр сгорания, затем сжимается, когда поршень движется к верхней части цилиндра.

В дизельных агрегатах воздух и топливо вводятся отдельно, при этом топливо впрыскивается после того, как воздух сжимается поршнем двигателя.Когда поршень приближается к верхнему пределу своего движения, возникает искра, воспламеняющая смесь (в большинстве дизельных двигателей смесь воспламеняется только от сжатия).

Двухтопливные двигатели используют небольшое количество пилотного дизельного топлива вместо искры для инициирования сгорания топлива, в основном природного газа. Давление горячих сгоревших газов приводит в движение поршень по цилиндру. Энергия движущегося поршня преобразуется коленчатым валом в энергию вращения. Когда поршень достигает нижней точки своего хода, выпускной клапан открывается, и выхлопные газы вытесняются из цилиндра поднимающимся поршнем.

Поршневые двигатели

могут использоваться в трех различных типах промышленных когенерационных установок:

  1. Для производства горячей воды температурой около 195 ° F,
  2. Для производства низкотемпературного пара при температуре около 265 ° F и
  3. Для производства тепла при более высоких температурах, например для процессов сушки выхлопные газы с температурой от 930 до 1000 ° F могут использоваться напрямую или с помощью теплообменника.

Турбина внутреннего сгорания
История

Турбины внутреннего сгорания использовались для выработки электроэнергии на протяжении десятилетий, и их размеры варьируются от блоков мощностью от 1 МВт до более 100 МВт.Агрегаты мощностью 1-15 МВт обычно называют промышленными турбинами, что отличает их от более крупных турбин коммунального назначения и небольших микротурбин. Турбины внутреннего сгорания имеют относительно низкие затраты на установку, низкие выбросы, высокую рекуперацию тепла, нечастые требования к техническому обслуживанию, но низкий электрический КПД. Обладая этими характеристиками, турбины внутреннего сгорания обычно используются для когенерации, в качестве пиковых двигателей и в конфигурациях с комбинированным циклом.

Операция

Исторически промышленные турбины разрабатывались как авиационные, с использованием реактивных двигателей в качестве основы для проектирования.Некоторые, однако, были разработаны специально для стационарной выработки электроэнергии или для компрессионных приложений в нефтегазовой промышленности. Турбина внутреннего сгорания — это устройство, в котором воздух сжимается и воспламеняется газообразное или жидкое топливо. Продукты сгорания расширяются непосредственно через лопасти турбины и приводят в действие электрогенератор. Компрессор и турбина обычно имеют несколько ступеней и осевые лопатки. Это отличает их от микротурбин меньшего размера, которые имеют радиальные лопасти и являются одноступенчатыми.

Промышленные турбины могут использоваться в двух типах промышленных когенерационных установок:

    • Для производства низкотемпературного пара при температуре около 265 ° F и
    • Для производства тепла при более высоких температурах, например для процессов сушки выхлопные газы с температурой от 930 до 1000 ° F могут использоваться напрямую или с помощью теплообменника.

    Некоторые из основных преимуществ газовой турбины:

      • Он способен производить большое количество полезной энергии при относительно небольшом размере и весе.
      • Поскольку движение всех его основных компонентов связано с чистым вращением (т.е. без возвратно-поступательного движения, как в поршневом двигателе), его механический срок службы велик, а соответствующие затраты на техническое обслуживание относительно невысоки.
      • Хотя газовая турбина должна запускаться с помощью каких-либо внешних средств (небольшой внешний двигатель или другой источник, например, другая газовая турбина), ее можно довести до состояния полной нагрузки (пиковой мощности) за считанные минуты по сравнению с паровой турбиной. завод, время пуска которого измеряется часами.
      • Можно использовать самые разные виды топлива. Природный газ обычно используется в наземных газовых турбинах, в то время как легкие дистиллятные (керосиноподобные) масла используются в авиационных газовых турбинах. Также можно использовать дизельное топливо или специально обработанные остаточные масла, а также горючие газы, полученные из доменных печей, нефтеперерабатывающих заводов и газификации твердого топлива, такого как уголь, древесная стружка и жмых.
      • Обычное рабочее тело — атмосферный воздух. В качестве основного источника питания газовая турбина не требует охлаждающей жидкости (например,грамм. воды).

      Паровая турбина

      История

      Паровые турбины — одна из самых универсальных и старейших технологий первичных двигателей, используемых для привода генераторов или механического оборудования. Большая часть электроэнергии в Соединенных Штатах вырабатывается на обычных паротурбинных электростанциях. Мощность паровых турбин может варьироваться от долей лошадиных сил до более чем 1300 МВт для крупных электростанций.

      Паровая турбина подключена к отдельному источнику тепла и не преобразует напрямую источник топлива в электрическую энергию.Для паровых турбин требуется источник пара высокого давления, который производится в котле или парогенераторе-утилизаторе (HRSG).

      Паровые турбины

      предлагают широкий спектр конструкций и сложности, чтобы соответствовать желаемому применению и / или техническим характеристикам. В коммунальных службах максимальное повышение эффективности электростанции имеет решающее значение по экономическим причинам. Паровые турбины для инженерных сетей могут иметь несколько напорных кожухов и сложные конструктивные особенности. Для промышленного применения паровые турбины обычно имеют однокорпусную конструкцию, одно- или многоступенчатые и менее сложные по причинам надежности и стоимости.

      Операция

      Термодинамический цикл паровой турбины — это цикл Ренкина. Цикл является основой обычных электростанций и состоит из источника тепла (котла), который преобразует воду в пар высокого давления. Пар проходит через турбину для выработки энергии. Пар, выходящий из турбины, конденсируется и возвращается в котел для повторения процесса.

      Паровая турбина состоит из стационарного набора лопаток (называемых соплами) и подвижного набора смежных лопаток (называемых лопатками или лопатками ротора), установленных внутри корпуса.Два набора лопастей работают вместе, так что пар вращает вал турбины и подключенную нагрузку. Паровая турбина преобразует энергию давления в энергию скорости при прохождении через лопасти.

      Основным типом турбины, используемой для централизованного производства электроэнергии, является конденсационная турбина. Пар выходит из турбины при давлении ниже атмосферного, максимально используя тепло, извлекаемое из пара, для выполнения полезной работы.

      Паровые турбины, используемые для ТЭЦ, можно разделить на два основных типа:

        • Турбина без конденсации или противодавления
        • Турбина экстракционная или конденсационная

        Микротурбина

        История

        Технология, используемая в микротурбинах, заимствована из вспомогательных систем питания самолетов, турбокомпрессоров дизельных двигателей и автомобильных конструкций.Ряд компаний в настоящее время проводят полевые испытания демонстрационных установок для малой распределенной генерации электроэнергии в диапазоне мощности 30-400 кВт. Некоторые устройства доступны на коммерческой основе, и в 2001 и 2002 годах намечено выйти на рынок еще больше.

        Операция

        Микротурбины состоят из компрессора, камеры сгорания, турбины и генератора. Компрессоры и турбины обычно имеют радиально-проточную конструкцию и напоминают турбокомпрессоры автомобильных двигателей. Большинство конструкций являются одновальными и используют высокоскоростной генератор с постоянными магнитами, вырабатывающий переменное напряжение и переменный ток переменной частоты (AC).Инвертор используется для производства переменного тока частотой 60 Гц.

        Большинство микротурбинных агрегатов в настоящее время спроектировано для непрерывной работы и рекуперации для получения более высокого электрического КПД. Двигатели без рекуперации имеют более низкий электрический КПД, но более высокую температуру выхлопных газов, что делает их более подходящими для некоторых промышленных приложений когенерации.

        Микротурбины могут использоваться в трех различных типах промышленных когенерационных установок:

          • Для производства горячей воды при температуре около 195-205 ° F,
          • Для производства низкотемпературного пара при температуре около 265 ° F и
          • Для производства тепла при более высоких температурах, например.грамм. для процессов сушки выхлопные газы с температурой от 930 до 1000 ° F могут использоваться напрямую или с помощью теплообменника.

          Топливный элемент

          История

          Хотя первый топливный элемент был разработан в 1839 году сэром Уильямом Гроувом, эта технология не использовалась на практике до 1960-х годов, когда НАСА установило топливные элементы для выработки электроэнергии на космических кораблях Gemini и Apollo. В настоящее время разрабатывается множество типов топливных элементов, включая фосфорную кислоту, протонообменную мембрану, расплавленный карбонат, твердый оксид, щелочной и прямой метанол.Однако топливные элементы, как правило, коммерчески недоступны, за исключением блока с фосфорной кислотой мощностью 200 кВт, производимого International Fuel Cells.

          Операция

          Существует много типов топливных элементов, но каждый из них использует один и тот же базовый принцип для выработки энергии. Топливный элемент состоит из двух электродов (анода и катода), разделенных электролитом. Водородное топливо подается на анод, а кислород (или воздух) поступает в топливный элемент через катод. С помощью катализатора атом водорода расщепляется на протон (H +) и электрон.Протон проходит через электролит к катоду, а электроны проходят через внешнюю цепь, подключенную в качестве нагрузки, создавая постоянный ток. Электроны попадают на катод, где они соединяются с водородом и кислородом, производя воду и тепло.

          Основные различия между типами топливных элементов заключаются в их электролитическом материале. Каждый отдельный электролит имеет как преимущества, так и недостатки, основанные на материалах и производственных затратах, рабочей температуре, достижимой эффективности, соотношении мощности к объему (или массе) и других эксплуатационных соображениях.Часть топливного элемента, содержащая электроды и электролитический материал, называется «стопкой» и является основным компонентом стоимости всей системы. Замена стека является очень дорогостоящей, но становится необходимой, когда эффективность снижается по мере увеличения количества часов работы стека.

          Топливным элементам для работы необходим водород. Однако, как правило, непрактично использовать водород непосредственно в качестве источника топлива; вместо этого он извлекается из источников, богатых водородом, таких как бензин, пропан или природный газ, с помощью установки риформинга.Рентабельные, эффективные устройства реформинга топлива, которые могут преобразовывать различные виды топлива в водород, необходимы для обеспечения большей гибкости и коммерческой осуществимости топливных элементов.

          Топливный элемент может использоваться в двух различных типах промышленных когенерационных установок:

            • Для производства горячей воды с температурой около 140 ° F
            • Для производства горячей воды при температуре около 140 ° F и низкотемпературного пара при 250 ° F

            Устройство работает очень тихо, поэтому его можно использовать в жилых помещениях.Он также имеет низкие выбросы, поэтому его можно размещать в местах, где использование двигателей может быть запрещено.

            Электростанции комбинированного цикла

            Установка с комбинированным циклом представляет собой объединение двух типов первичного двигателя, газовой турбины и паровой турбины, сочетающих в себе многие преимущества обоих. Он может обеспечить большое количество энергии в короткие сроки благодаря быстрому запуску. Он отличается короткими сроками поставки, низким тепловыделением и капитальными затратами, которые представляют собой эффективный компромисс между чистыми газовыми и паровыми турбинами.

            Для получения дополнительной информации

            Чтобы получить каталог активных поставщиков и дополнительную информацию о производстве электроэнергии на месте, перейдите на веб-сайт Консорциума DG Центра энергетических решений по адресу www.poweronsite.org

            См. Веб-сайт Центра приложений DOE CHP по адресу www.chpcentermw.org

            ТЭЦ в сфере производства продуктов питания и напитков на веб-сайте www.sentech.org/CHP4foodprocessing

            (PDF) Оценка возможностей когенерационной биогазовой установки в автономной системе электроснабжения

            Оценка когенерационной биогазовой установки

            возможностей в автономное электроснабжение

            система

            Людмила Сумарокова1, Михаил Сурков1, *, Екатерина Тарасова1, Евгения Третьякова1

            1 Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 634050 Томск, Россия

            Аннотация.Использование биомассы и древесных отходов для производства тепла и электроэнергии

            увеличивается из года в год. Древесные отходы имеют низкий уровень выбросов углерода

            , с низким содержанием серы и относятся к возобновляемым источникам энергии.

            В статье показана возможность повышения энергоэффективности

            системы электроснабжения поселка Степановка (Томская область) на

            за счет замены дизельной электростанции (ДЭС) на биотопливную газопоршневую

            ТЭЦ.Оценка проводилась исходя из возможности технического и

            экономического сравнения вариантов электроснабжения населенного пункта.

            1 Введение

            В настоящее время энергоэффективность децентрализованных систем электроснабжения является одной из неотложных

            задач, необходимых для ускорения социально-экономического развития страны. В Томской области

            децентрализованные электрические станции (ДЭС) являются основными источниками электроэнергии для

            автономных систем электроснабжения.Низкие технико-экономические показатели большинства дизельных электростанций

            , высокие цены на дизельное топливо и более высокие тарифы на транспортировку приводят к завышению стоимости производства электроэнергии на базе ДЭС

            . По оценкам экспертов [1, 2], топливная составляющая

            тарифа на электроэнергию для дизельных электростанций более чем в 7 раз превышает стоимость 1

            кВтч электроэнергии из централизованной системы электроснабжения.

            Снижение потребления энергоресурсов и повышение эффективности их использования

            может быть реализовано на базе высокопроизводительных систем полигенерации [3, 4, 5]

            В этих системах энергия различных видов (тепло, холод и электричество) производятся комбинированным способом

            с использованием только одного первичного источника энергии.Избыточное тепло, вырабатываемое двигателем

            , можно использовать для выработки тепла или холода для бытовых потребителей и технологических нужд производства

            . Это возможно, если тепловой контур содержит компрессор или абсорбционные кондиционеры

            , следовательно, это повысит эффективность работы установки

            в летний период [6, 7, 8].

            Проведенные исследования возможности использования различных видов ископаемого топлива [9] показали

            , что лучшим видом энергетического ресурса для указанного типа генерации является древесное топливо —

            древесная щепа.Его запасы, доступность и технологическая трансформация позволяют

            эффективно использовать этот ресурс для газификации. В зависимости от способа получения сырья

            (отходы лесопиления, отходы на лесосеке, непригодная для продажи древесина) стоимость

            * Автор для переписки: [email protected]

            DOI: 10.1051 /

            , (2017 ) 79201025

            92

            matecconf / 201

            Сеть конференций MATEC 01025

            Теплофизические основы энергетических технологий — 2016

            © Авторы, опубликовано EDP Sciences.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative

            Commons Attribution License 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

            CU Faculty

            Одной из инновационных «зеленых» технологий на Купер-сквер, 41 является когенерационная система. Расположенная на механической крыше здания, когенерационная система снабжает здание электричеством и полезным теплом.

            Когенерация — это использование теплового двигателя (будь то поршневой двигатель, газовая турбина или другой) для одновременной выработки механической энергии (обычно используемой для выработки электроэнергии) и полезного тепла.Производство электроэнергии тепловым двигателем требует ввода тепла при высокой относительной температуре и отвода тепла при более низкой температуре. На практике отвод тепла обычно рассеивается в окружающую среду и, следовательно, тратится впустую. Вместо того, чтобы тратить это тепло впустую, когенерация использует отвод тепла от двигателя для выработки пара и / или горячей воды, которые затем можно использовать для обогрева помещений или технологического обогрева в промышленных приложениях. В крупных зданиях и университетских городках когенерация используется для снижения спроса на электроэнергию от местных коммунальных предприятий при одновременном сокращении эксплуатационных расходов.

            Когенерация не ограничивается большими зданиями и университетскими городками. Когенерацию можно использовать в небольших офисных зданиях, школах и многоквартирных домах. Cooper Union — тому пример. Установлены две когенерационные установки, одна на крыше здания Фонда, а другая — на крыше 41 Cooper Square. Корпус ТЭЦ 41 Cooper Square показан на рис. 1. На рис. 2 показаны поршневой двигатель мощностью 349 л.с., работающий на природном газе, и генератор мощностью 250 кВт.

            Рисунок 1. 41 Корпус ТЭЦ Cooper Square

            Рисунок 2. (слева) Поршневой двигатель Caterpillar мощностью 349 л.с., природный газ

            Рисунок 2. (справа) Генератор 250 кВт

            Изометрическая проекция когенерационной установки показана на рисунке 3.Кожух двигателя включает двигатель и генератор. Теплообменник выхлопных газов показан над кожухом двигателя. В зависимости от сезонных потребностей побочный продукт тепла от когенерационного двигателя может иметь множество применений. Зимой теплообменник горячей воды подает горячую воду на отопление. Летом побочный продукт тепла от двигателя используется в абсорбционном охладителе для подачи охлажденной воды для охлаждения. При недостаточной потребности в отходящем тепле, частично или полностью (типично для весны и осени), его часть или все может быть отведено в воду конденсатора через теплообменник с отводом тепла.

            Рисунок 3. Изометрический вид когенерационной системы [1].

            Когенерация на месте, также известная как комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ), более эффективна, чем покупка электроэнергии из коммунальной сети, поскольку в противном случае теряется тепловая энергия. для использования. Рассмотрим тематическое исследование, в котором для здания требуется 35 «единиц» электроэнергии и 45 «единиц» тепла, как показано на Рисунке 4 [2].Традиционным методом удовлетворения этого спроса является покупка электроэнергии и газа у коммунальной компании, представленной в левой части рисунка 4. Использование когенерации для удовлетворения спроса здания представлено на правой стороне рисунка 4.


            Рисунок 4. Энергоэффективность когенерационной системы [2].

            При традиционном подходе 35 «единиц» потребности здания в электроэнергии удовлетворяются за счет покупки электроэнергии из электрической сети.Предполагаемая эффективность передачи сети составляет 88% [3], что требует от электростанции производства 40 «единиц» электроэнергии для удовлетворения потребности здания в электроэнергии в 35 «единиц». В свою очередь, для выработки 40 «единиц» электроэнергии электростанции требуется 115 «единиц» топлива, что составляет 35% электрического КПД. 45 «единиц» потребности здания в тепле удовлетворяются за счет покупки 55 «единиц» газа у коммунального предприятия и сжигания местного котла с предполагаемой тепловой эффективностью 82%. В целом, 80 «единиц» необходимой энергии в здании удовлетворяются за счет 170 «единиц» потребляемого топлива.Общий КПД системы (энергия, отданная на ввод энергии) составляет 47%. Остальные 53% потребляемой энергии выбрасываются в окружающую среду (на электростанции, через потери при передаче и в местной котельной).

            Используя комбинированную систему производства тепла и электроэнергии, 35 «единиц» потребности здания в электроэнергии удовлетворяются за счет 100 «единиц» потребляемого топлива, предполагая, что электрический КПД составляет 35%. 45 «единиц» потребности здания в тепле удовлетворяются из тех же 100 «единиц» топлива, поступающих в систему ТЭЦ; таким образом, эффективность нагрева составляет 45%.В целом, система ТЭЦ требует ввода 100 «единиц» топлива для удовлетворения как электрических, так и тепловых требований, что приводит к меньшим потерям в окружающую среду (20%) и увеличению общего КПД на 80%.

            41 Cooper Square Когенерационная установка Обзор:

            На рисунке 5 показана схема кожуха двигателя на 41 Cooper Square при номинальных рабочих условиях. Природный газ коммунального предприятия используется для питания безнаддувного поршневого двигателя V-12 мощностью 349 л.с. (260 кВт) с искровым зажиганием.При полной нагрузке двигатель потребляет 27,8 термов в час (815 кВт) топливной энергии для приведения в действие электрогенератора мощностью 250 кВт при 1800 об / мин. 1 569 000 БТЕ в час (460 кВт) полезного тепла рекуперируется из водяной рубашки двигателя и выхлопных газов. Таким образом, при полной нагрузке 31% входящей химической энергии преобразуется в электрическую, 56% преобразуется в полезную тепловую энергию (мощность нагрева). Остальные 13% теряются в окружающей среде [4].

            Рис. 5. Схема когенерационного шкафа 41 Cooper Square.

            Вода в рубашке охлаждения, смесь воды и гликоля, циркулирует через блок двигателя, охлаждая двигатель, отбирая тепловую энергию от двигателя. Тепло от воды рубашки передается горячей воде когенерации через теплообменник рубашки двигателя. Обычно горячая вода cogen поступает в камеру со скоростью 125 галлонов в минуту и ​​температурой 170 o F (76.7 o C). Тепло, регенерированное из рубашки двигателя, увеличивает температуру горячей воды когенератора до 187 o F (86,1 o C). Водяной контур рубашки отделен от контура горячей воды Cogen для предотвращения загрязнения. Дополнительное тепло утилизируется выхлопными газами двигателя; Кожухотрубный теплообменник передает тепло от выхлопных газов к горячей воде когенерации, в результате чего температура воды достигает 196 o F (91,1 o C).

            В зависимости от сезонных потребностей в отоплении и охлаждении когенерационная установка может работать в различных режимах.На рисунке 6 представлена ​​схема оборудования и процесса когенерации.

            Рис. 6. Схема когенерационной системы 41 Cooper Square.

            * Режим отопления (зимой)

            , когенерационная установка может подавать горячую воду для отопления помещений.На рисунке 6 показана технологическая схема для этого рабочего режима.

            Теплообменник горячей воды передает тепло от горячей воды 196 o F cogen к первичной горячей воде здания, повышая температуру горячей воды до 180 o F с 150 o F. Эта горячая вода используется в излучающие потолочные панели здания и вентиляционные установки.

            Рисунок 7. Когенерация — режим горячей воды (зимний).

            охлаждение.

            * Режим охлаждения (летом

            ) требуется в летние месяцы Горячая вода из когенератора используется для привода абсорбционного чиллера для производства охлажденной воды. На рисунке 8 показана схема процесса при работающем абсорбционном охладителе.

            Абсорбционный чиллер, показанный на Рисунке 9, предназначен для подачи охлажденной воды 44 o F для использования в излучающих потолочных панелях здания, установках кондиционирования воздуха и фанкойлах. Вода из конденсатора подается в абсорбционный чиллер для отвода тепла от хладагента.

            Рисунок 8.Когенерация — режим охлажденной воды (летний).

            Рисунок 9. Абсорбционный охладитель 80 тонн

            000

            000

            000

            9000

            Абсорбционные чиллеры работают по тому же набору принципов, что и парокомпрессионные (центробежные) чиллеры; Жидкий хладагент под высоким давлением дросселируется до низкого давления (и, следовательно, температуры), где возникает охлаждающий эффект.Однако вместо того, чтобы использовать компрессор для повышения давления хладагента, абсорбционный охладитель растворяет пар хладагента в жидкости-носителе. Насос, который требует гораздо меньше работы, чем компрессор, используется для повышения давления раствора. Затем к раствору прикладывается тепло, чтобы отделить пар хладагента от жидкости-носителя. Затем хладагент проходит через конденсатор, дроссельный клапан и испаритель, как в цикле сжатия пара.

            * Режим генератора

            В периоды, когда в здании минимальные потребности в охлаждении или обогреве, отсутствует потребность в доступной тепловой энергии от когенерационной установки.На рисунке 9 показана технологическая схема когенерационной системы, работающей только в режиме производства электроэнергии. В этом режиме работы система вырабатывает только электроэнергию, а тепло двигателя отводится в воду конденсатора и градирни через теплообменник отвода тепла.

            Рис. 10. Когенерация — только электрический режим.

            В этом рабочем режиме тепловая энергия, производимая двигателем, расходуется впустую, как это было бы на удаленной электростанции.При работе в этом режиме система действует как электрогенератор, а не как когенератор. Одновременное производство электроэнергии и полезного тепла отсутствует.

            * Весенний и осенний режимы

            Система когенерации использует тепло двигателя для нагрева горячей воды или для охлаждения воды в абсорбционном охладителе зимой и летом соответственно. Иногда потребности в горячей воде может быть недостаточно для отвода всего тепла от двигателя.Согласно расчетным условиям, температура воды на входе в двигатель не должна превышать 170 o F. Для поддержания температуры воды на входе избыточное тепло отводится в окружающую среду через систему конденсатора. В этих условиях когенерационная установка работает в комбинированном режиме, в котором часть тепла используется для нагрева горячей воды, а оставшаяся часть тепла отводится в окружающую среду.

            На рисунке 11 показана технологическая схема, когда когенерационная система работает в этом режиме.Трехходовые клапаны перед теплообменником горячей воды и теплообменником сброса тепла регулируют расход (и, следовательно, температуру обратной воды в двигатель) через теплообменники. Клапаны обеспечивают непрерывность рабочих условий с полным использованием тепла (режим нагрева) на одном конце и без использования тепла (режим теплового сброса) на другом конце.

            Рисунок 11. Когенерация — режим горячей воды с тепловым сбросом.

            Когенерационная система может работать в других режимах, таких как охлаждение и тепловой сброс, или реже охлаждение и обогрев.


            [1] S. One, «NYSERDA Design Submission», 2010 г.

            [2] P. a. Л. Б. Х. П. Милтон Меклер, Устойчивые системы ТЭЦ на площадке, McGraw-Hill, 2010.

            [3] E. Energy, 250 кВт G3412NA Технические характеристики двигателя CATERPILLAR, Карсон-Сити: Elite Energy.

            [4] Л. Хайманн, «Комбинированное производство тепла и электроэнергии: проектирование через операции», в ASHRAE, Нью-Йорк, 2014.

            Источник страницы когенерации и более подробную информацию можно найти в магистерской диссертации Технические и экономические Оценка когенерации в городском академическом здании , Джонатан Родригес, 2014 г.Нажмите здесь для дополнительной информации.

            Тепловая машина — Энергетическое образование

            Тепловой двигатель — это тип двигателя (например, двигателя в автомобиле), который производит макроскопическое движение за счет тепла. Когда люди трутся руками, трение превращает механическую энергию (движение наших рук) в тепловую энергию (руки становятся теплее). Тепловые двигатели делают прямо противоположное; они берут энергию из тепла (по сравнению с окружающей средой) и превращают ее в движение. Часто это движение превращается в электричество с помощью генератора.

            Почти вся энергия, используемая для транспортировки и электричества, поступает от тепловых двигателей. Горячие предметы, даже газы, обладают тепловой энергией, которую можно превратить во что-то полезное. Тепловые двигатели перемещают энергию из горячего места в холодное и переводят часть этой энергии в механическую. Тепловым двигателям для работы требуется разница температур.

            Изучение термодинамики изначально было вдохновлено попыткой получить как можно больше энергии из тепловых двигателей. [2] По сей день используются различные виды топлива, такие как бензин, уголь и уран. Все эти тепловые двигатели по-прежнему работают в пределах, налагаемых вторым законом термодинамики. Это означает, что для нагрева газа используются различные виды топлива, и необходим большой резервуар для холода, чтобы избавиться от отработанного тепла. Часто отработанное тепло уходит в атмосферу или большой водоем (океан, озеро или реку).

            В зависимости от типа двигателя используются разные процессы, такие как воспламенение топлива путем сгорания (бензин и уголь) или использование энергии ядерных процессов для производства тепла (уран), но конечная цель одна и та же: переключение тепла в работу.Самый известный пример теплового двигателя — двигатель автомобиля, но большинство электростанций, таких как угольные, газовые и атомные, также являются тепловыми двигателями.

            Двигатель внутреннего сгорания

            полная статья

            Двигатели внутреннего сгорания являются наиболее распространенной формой тепловых двигателей, поскольку они используются в транспортных средствах, лодках, кораблях, самолетах и ​​поездах. Они названы так потому, что топливо воспламеняется для выполнения работы внутри двигателя. Затем в качестве выхлопных газов выбрасывается та же смесь топлива и воздуха.Хотя это чаще всего делается с помощью поршня, это также можно сделать с помощью турбины.

            На рисунке 1 показан пример двигателя внутреннего сгорания. Этот конкретный тип называется четырехтактным двигателем, который довольно часто встречается в автомобилях.

            Внешний тепловой двигатель

            полная статья

            Внешние тепловые машины, как правило, являются паровыми двигателями, и они отличаются от внутренних тем, что источник тепла отделен от газа, который действительно работает. Эти тепловые двигатели обычно называют двигателями внешнего сгорания, потому что сгорание происходит вне двигателя.Например, внешнее сгорание будет использовать пламя для нагрева воды до пара, а затем использование пара для вращения турбины. Это отличается от внутреннего сгорания, как в двигателе автомобиля, где бензин воспламеняется внутри поршня, работает, а затем выбрасывается.

            Ядерные реакторы не имеют горения, поэтому используется более широкий термин внешний тепловой двигатель. Кипящий водяной реактор на Рисунке 2 представляет собой внешний тепловой двигатель, как и другие атомные электростанции.

            Примеры тепловых двигателей

            Внутреннее сгорание

            Внешнее сгорание

            Эффективность

            основная статья

            КПД двигателя — это процент потребляемой энергии, которую двигатель может преобразовать в полезную работу.Уравнение для этого: η = объем работы / затраты энергии. Наиболее эффективные поршневые двигатели работают с КПД около 50%, а средняя угольная электростанция работает с КПД около 33%. Недавно построенные электростанции имеют КПД более 40%.

            Меньшие тепловые двигатели, например, в автомобилях, имеют выходную механическую мощность, измеряемую в лошадиных силах. Большие тепловые двигатели, такие как электростанции, измеряют мощность в МВт. Конечно, выходную мощность можно измерить в любых единицах мощности, например в ваттах.

            Потребляемая мощность теплового двигателя — это также мощность, часто измеряемая в МВт. С силовой установкой также имеется выходная электрическая мощность. Чтобы различать две мощности, тепловая мощность (входная мощность) измеряется в тепловых мегаваттах (МВт), в то время как для производства электроэнергии выходная мощность измеряется в электрических мегаваттах (МВт). Для тепловых двигателей, которые обеспечивают движение вместо электричества, выходная мощность будет механической.

            Когенерация

            основная статья

            Тепловая машина имеет два побочных продукта: работу и тепло.Назначение большинства двигателей — производить работу, а с теплом обращаются просто как с отходами. Когенерация использует отходящее тепло для полезных вещей. Обогреватель в автомобиле работает за счет когенерации — отбирая отработанное тепло от двигателя для нагрева воздуха, который нагревает кабину. Вот почему использование автомобильного обогревателя зимой мало влияет на расход бензина, но использование кондиционера летом может стоить примерно 10-20% от расхода бензина автомобиля.

            Для дальнейшего чтения

            Список литературы

            Промышленные и когенерационные установки — Welland & Tuxhorn AG

            Когенерационные установки — это промышленные установки для выработки электроэнергии и тепла в связанном процессе, известном как когенерация.

            ТЭЦ расположены недалеко от городских районов, где они поставляют горячую воду для централизованного теплоснабжения.

            Основной принцип: Как и на традиционной тепловой электростанции, первичная энергия преобразуется в электричество с использованием замкнутого водно-парового цикла. Ископаемое или биотопливо сжигается, чтобы нагреть воду и превратить ее в пар в котле. Затем он проходит через перегреватель, чтобы поднять его до максимально возможной температуры. Свежий пар расширяется в паровой турбине и приводит в действие генератор.В конденсаторе пар превращается в жидкость. Конденсированный пар подается в резервуар для конденсата, а конденсатный насос возвращает его в резервуар для питательной воды, где он смешивается с подготовленной питательной водой из резервуара для деминерализованной воды. В баке питательной воды вода нагревается и термически деаэрируется через купол деаэратора. Бак питает насосы питательной воды, которые часто сначала подают воду в котел через подогреватель питательной воды.

            Промышленные электростанции — это электростанции, принадлежащие промышленным компаниям, в первую очередь для удовлетворения их собственных потребностей в энергии.

            Эта энергия в основном электрическая и тепловая, а также механическая энергия (особенно энергия вращения). Большинство из них являются установками с противодавлением, так как технологический пар часто требуется в дополнение к электроэнергии.

            Когенерация — идеальное решение при использовании тепловой энергии в виде энергии процесса (особенно технологического пара), или если только обогрев фабрик и коммерческих помещений с использованием отработанного тепла.

            К промышленным электростанциям относятся:

            • Сами энергетические станции (т.е. установки для подачи вторичной энергии, такой как отопительная вода, пар или электричество)
            • Установки охлаждения и холодной воды для подачи сжатого воздуха для использования в качестве рабочего или управляющего воздуха
            • Установки очистки сточных вод (также известные как коммунальные услуги)

            Есть также перерабатывающие предприятия, которые часто очень энергоемки, особенно те, которые используют термические процессы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *