Комбинированное производство тепловой, электрической и холодильной энергии: когенерация и тригенерация для промышленного объекта
Промышленные объекты зависят от бесперебойного снабжения производственных мощностей тепловой, электрической, а иногда – холодильной, энергией. Источником могут служить распределительные сети, операторами которых устанавливаются тарифы на энергию: как правило, завышенные относительно экономически обоснованных. Альтернативным вариантом является автономный объект генерации: котельная или мини-ТЭС.
Когенерация и тригенерация привлекают внимание промышленников по следующим причинам:
- высокая энергетическая эффективность;
- получение электрической и холодильной энергии по себестоимости;
- развитие бережливого производства, подразумевающего минимальные потери сырьевой базы в производственном процессе;
- высокий уровень экологичности;
- создание условий для динамичного развития технологий, увеличения энергоемкости выпускаемой на производстве продукции;
- повышение общего экономического потенциала и инвестиционной привлекательности промышленного объекта;
- отсутствие необходимости взаимодействовать с распределительными организациями, постоянно увеличивать бюджеты на энергоснабжение вслед из-за повышения тарифов;
- возможность регулировать объемы генерируемой и потребляемой энергии в режиме «онлайн».
Решение о применении технологии когенерации либо тригенерации принимается на основании детальной проработки технико-экономического обоснования и утверждения комплексной схемы инженерного обеспечения объекта.
Когенерация
Когенерация – комбинированное производство тепловой и электрической энергии.
Когенерационные установки (когенераторы) используются в отрасли малой распределенной генерации (мини-ТЭЦ, мини-ТЭС) в локальных энергосистемах. Такое развитие объясняется целым рядом факторов, главные из которых - близость размещения к потребителю, независимость от внешних поставок энергоресурсов, повышение надежности энергоснабжения. В малой распределенной энергетике наибольшее распространение получили установки когенерации на базе газопоршневых двигателей и газотурбинных агрегатов.
Принцип работы когенерационной установки на базе газопоршневого агрегата: в процессе сжигания топлива образуется механическая энергия, передается через единый вал на генератор и преобразуется в электрическую энергию стандартных параметров качества.
При работе двигателя внутреннего сгорания выделяется большое количество теплоты, которое можно утилизировать с помощью специального оборудования и затем использовать. При этом для получения данной энергии не затрачивается дополнительное количество топлива – данный продукт является попутным при технологическом процессе выработки электрической энергии.
Основные источники попутного тепла при работе газопоршневой электростанции:
- тепло охлаждающей воды («рубашка» охлаждения двигателя);
- тепло отходящих газов (отработавшие выхлопные газы).
Данные источники можно использовать для получения тепловой энергии (утилизации тепла), регулируя тем самым температуру и объем получения энергетического ресурса, а также объем устанавливаемого вспомогательного оборудования.
Система утилизации тепла с когенерационных установок позволяет получать попутную тепловую энергию необходимых параметров с помощью теплообменников и котлов-утилизаторов, с помощью которых отводится тепло от нагретых частей и сред. Вырабатываемая тепловая энергия подается в существующую систему теплоснабжения предприятия (когенерация). При неиспользовании попутного тепла тепловая энергия сбрасывается в атмосферу.
Схема работы когенерационной установки
При работе газопоршневой установки в режиме когенерации выработка электрической энергии является приоритетной задачей работы установки Выработка (утилизация) тепловой энергии пропорциональна степени загруженности машины (количеству вырабатываемой электроэнергии). При превышении тепловой мощности, вырабатываемой электростанцией над мощностью потребления, неиспользованная или лишняя часть попутного тепла газопоршневых установок сбрасывается в атмосферу. При обратной ситуации, при дефиците тепла, утилизируемого с газопоршневой установки, когда требуемая электрическая нагрузка меньше тепловой, проблему нехватки тепла решают путем установки дополнительных водогрейных или паровых котлов параллельно с системой утилизации тепла установки когенерации.
Сравнение эффективности когенерации с традиционным алгоритмом получения тепловой и электрической энергии
Режим когенерации является наиболее экономически целесообразным способом выработки энергоресурсов, повышая общий КПД когенерационных установок до 90%.
Тригенерация
Тригенерация - это процесс, в котором часть тепловой энергии, вырабатываемой при работе газопоршневой установки, используется для генерации холода, который применяется для технологических нужд предприятия и для кондиционирования помещений.
Принцип работы тригенерации
Горючий газ необходимых параметров поступает на газопоршневой двигатель. В процессе сжигания топлива образуется механическая энергия, которая передается через единый вал на генератор и преобразуется в электрическую энергию стандартных параметров качества.
При работе двигателя внутреннего сгорания выделяется большое количество теплоты, которое можно утилизировать с помощью специального оборудования и затем использовать. При этом для получения данной энергии не затрачивается дополнительное количество топлива – данный продукт является попутным при технологическом процессе выработки электрической энергии.
Система утилизации тепла с газопоршневых установок позволяет получать попутную тепловую энергию необходимых параметров с помощью теплообменников и котлов-утилизаторов, с помощью которых отводится тепло от нагретых частей и сред. Вырабатываемая тепловая энергия подается в существующую систему теплоснабжения предприятия (когенерация). Помимо режима когенерации с одновременной выработкой двух энергоресурсов, на газопоршневой установке можно с помощью специально установленного оборудования организовать режим тригенерации – одновременной выработки трех энергоресурсов – электроэнергии, тепла и холода.
Принцип работы тригенерационной установки
Сферы применения тригенерации
Тригенерацию используют на различных объектах, где есть потребность в электричестве, тепле и холоде:
- на промышленных предприятиях;
- в сельском хозяйстве;
- в сфере обслуживания;
- в гостиницах;
- торговых и административных центрах;
- бизнес-центрах;
- больницах, курортных и лечебных заведениях;
- бассейнах, спортивных центрах;
- объектах жилищной сферы;
- аэропортах;
- холодильных складах;
- базах хранения продовольствия
В ряде применений утилизируемое тепло используется в низкотемпературных производственных процессах, таких, как сушка, дубление, обработка пищевых продуктов, обогрев помещений и нагревание воды в зданиях, охлаждение помещений с помощью абсорбционных холодильных машин.
Проекты тригенерации обладают целым рядом преимуществ. Основные из них следующие:
- Экономичность: для выработки холода используются излишки тепловой энергии, которая обладает наиболее низкой себестоимостью
- Добавление тригенерационного цикла в когенерационную установку повышает коэффициент загрузки агрегата в течение всего года, что снижает срок его окупаемости и повышает эффективность вложенных инвестиций
- Эксплуатация установки тригенерации обходится почти в два раза дешевле, чем эксплуатация компрессионных холодильных машин
- Абсорбционная система работает практически бесшумно. Уровень шумов при Q0 1500 кВт не превышает 65 дБа на расстоянии 1 метра
- Долговечность: за счет отсутствия в холодильной установке подвижных деталей и их износа АБХМ имеет увеличенный срок работы до капитального ремонта - 20 лет
- Установки тригенерации отвечают требованиям международных протоколов по защите озонового слоя атмосферы, так как в абсорбционных машинах не используются хладоны
Инженеры «Энергии Плюс» выполняют весь цикл проектных и строительно-монтажных работ котельных и мини-ТЭС. А также выполняет функции генерального проектировщика и технического заказчика.
Оставьте Ваши контактные данные, и мы свяжемся с Вами в ближайшее время.