Područje djelatnosti (tehnologija) kojoj pripada opisani izum
Izum se odnosi na termoenergetiku, može se koristiti u kombiniranoj proizvodnji topline, hladne i električne energije korištenjem termoelektrana.
DETALJAN OPIS IZUMA
Poznat način rada mobilna jedinica kombinirana proizvodnja električne energije, topline i hladnoće, u kojoj generator pretvara mehaničku energiju rotirajuće osovine motora u električnu energiju, a ispušni plinovi koji prolaze kroz izmjenjivač topline odaju toplinu tekućini za prijenos topline za opskrbu toplinom. sezona grijanja ili rashladno sredstvo iz apsorpcijskog hladnjaka za ljetno hlađenje.
Nedostaci ove metode rada instalacije uključuju ne visoka efikasnost povezano s ispuštanjem značajnog dijela neiskorištene toplinske energije u atmosferu kroz uređaje hlađenje zrakom motor unutarnje izgaranje i rashladnog stroja, nizak stupanj korištenja rashladnog kapaciteta apsorpcionog rashladnog stroja ljeti u razdobljima niske temperature okoline.
Poznat je i način rada kogeneracijskog sustava: prvi motor s unutarnjim izgaranjem proizvodi korisnu energiju koja se pomoću električnog generatora pretvara u električnu energiju, drugi motor s unutarnjim izgaranjem pokreće kompresor rashladnog stroja koji proizvodi hladnoću u ljeto, toplina se oporavila od jakne motora i ispušni plinovi, služi za opskrbu toplinom potrošača u zimsko razdoblje.
Nedostatak načina rada ove instalacije je niska učinkovitost korištenja otpadne topline iz motora s unutarnjim izgaranjem, značajan trošak električne energije za rad kompresora rashladnog stroja.
Postoji način rada trigeneracijskog sustava koji istovremeno osigurava toplinu/hladnoću i električnu energiju, u kojem se tijekom hladnog razdoblja toplina dovodi iskorištavanjem topline ispušnih plinova i rashladnog sredstva motora s unutarnjim izgaranjem, mehaničkom energijom rotirajuće osovine. motora se pretvara u električnu energiju, ljeti se stvara hladnoća u kompresijskom hladnjaku.
Rnrnrn rnrnrn rnrnrn
Nedostaci načina rada ove instalacije uključuju nisku učinkovitost zbog nedovoljnog korištenja otpadne topline iz motora s unutarnjim izgaranjem i značajne troškove energije za rad kompresora rashladnog stroja.
Najbliže tehničko rješenje (prototip) je metoda dovoda ohlađenog zraka u plinsku turbinu, u kojoj se toplina produkata izgaranja pretvara u mehaničku energiju, nakon čega slijedi njezina pretvorba u električnu energiju u generatoru. Drugi toplinski stroj koristi se kao izvor toplinske energije, koja se u apsorpcijskom rashladnom stroju pretvara u hladnu energiju. Hladnoća proizvedena u apsorpcijskom rashladnom stroju koristi se za hlađenje atmosferski zrak prije kompresije. Kada se smanji opterećenje rashladnog sustava, smanjuje se tlak plina koji se dovodi u toplinski stroj.
Nedostatak metode rada ove instalacije je da se tijekom razdoblja nepotpunog opterećenja apsorpcionog rashladnog stroja, kao rezultat smanjenja tlaka plina koji koristi toplinski stroj, temperatura vode koja se dovodi iz apsorpcijski rashladni stroj do izmjenjivača topline zrak-voda se povećava, što dovodi do smanjenja stupnja hlađenja atmosferskog zraka, koji se dovodi u kompresor, i, sukladno tome, do smanjenja električne snage instalacije.
Cilj izuma je povećati učinkovitost i električnu snagu instalacije povećanjem stupnja korištenja apsorpcijskog rashladnog stroja.
Zadatak se postiže na sljedeći način.
Komprimirani atmosferski zrak i/ili gorivo izgaraju se u komori za izgaranje, a toplina produkata izgaranja pretvara se u mehaničku energiju pomoću toplinskog motora. Mehanička energija se pretvara u električnu energiju u električnom generatoru. Toplinska energija odvedena iz toplinskog motora koristi se za opskrbu toplinom potrošača i za pretvorbu u apsorpcijskom rashladnom stroju u hladnu energiju za rashladnu opskrbu potrošača. Tijekom razdoblja djelomičnog opterećenja rashladnog stroja, višak rashladnog kapaciteta koristi se za hlađenje atmosferskog zraka prije kompresije.
Crtež prikazuje dijagram jednog od moguće instalacije, s kojim se opisana metoda može implementirati.
Sadrži sljedeće elemente: 1 - kompresor za zrak, 2 - komora za izgaranje, 3 - plinska turbina, 4 - izmjenjivač topline za hlađenje turbinskih diskova i lopatica, 5 - izmjenjivač topline za sustav podmazivanja turbine, 6 - izmjenjivač topline dimnih plinova, 7 - izmjenjivač topline za sustav opskrbe toplinom potrošača, 8 - izmjenjivač topline zrak-voda, 9 - rashladni krug pumpe, 10 - pumpa, 11 - apsorpcijski rashladni uređaj, 12 - potrošač topline, 13 - električni generator, 14 - potrošač hladnoće, 15 - cjevovod Vruća voda, 16 - cjevovod ohlađene vode, 17 - rashladni toranj rashladnog stroja, 18 - reverzna pumpa za dovod vode (hlađenje) hladnjaka, 19 - soba, 20 - suhi rashladni toranj trigeneracijskog postrojenja.
Način rada kombinirane proizvodnje električne energije, topline i hladnoće provodi se na sljedeći način
Kompresor 1 je proces komprimiranja atmosferskog zraka. Iz kompresora 1 zrak ulazi u komoru za izgaranje 2, gdje se raspršeno gorivo kontinuirano dovodi pod tlakom kroz mlaznice. Iz komore za izgaranje 2 proizvodi izgaranja se šalju u turbinu 3, u kojoj se energija produkata izgaranja pretvara u mehaničku energiju rotacije osovine. NA električni generator 13 ova mehanička energija se pretvara u električnu energiju. Toplinska energija koja se uklanja iz plinske turbine kroz izmjenjivače topline sustava za podmazivanje 5, rashladni sustav diskova i lopatica 4 i iz ispušnih plinova 6 prenosi se kroz cjevovod 15 do izmjenjivača topline 7 za opskrbu potrošača 12 toplinom. u hladnoj sezoni. Tijekom toplog razdoblja dio toplinske energije koristi se za zagrijavanje potrošača, a drugi dio energije se prenosi u apsorpcijski hladnjak 11, koji pretvara toplinsku energiju u hladnu energiju koja služi za opskrbu hladnoćom potrošača 14. Voda ohlađena u izmjenjivač topline 7 se pumpom 9 za grijanje prenosi na izmjenjivače topline 4, 5, 6. Ako nema potrebe za toplinskom energijom, višak topline se odvodi kroz suhe hladnjake 20 u atmosferu. Kada hladnjak radi 11 Termalna energija se dovodi u generator i isparivač, dok se toplina odvodi u apsorberu i kondenzatoru. Za odvođenje topline u atmosferu koristi se krug opskrbe cirkulacijom vode, koji uključuje rashladni toranj 17 i pumpu 18. Tijekom razdoblja nepotpunog punjenja apsorpcionog hladnjaka 11, ohlađena voda se prenosi kroz cjevovod 16 u zrak -izmjenjivač topline 8 na vodu, smješten izvan prostorije 19, za prethodno hlađenje atmosferskog zraka, koji se dovodi u kompresor 1 za komprimiranje atmosferskog zraka i dovodi ga u komoru za izgaranje 2, a voda zagrijana u izmjenjivaču topline 8 se prenosi pumpa 10 na 11 radi hlađenja.
Rnrnrn rnrnrn rnrnrn
Tehnički rezultat koji se može postići u provedbi izuma je povećanje stupnja korištenja apsorpcionog rashladnog stroja zbog hlađenja tijekom perioda njegovog nepotpunog punjenja atmosferskim zrakom prije njegovog kompresije. Prethodno hlađenje atmosferskog zraka smanjenjem rada kompresije omogućuje smanjenje potrošnje goriva u toplinskom stroju, povećanje učinkovitosti i električne snage instalacije.
Popis korištenih izvora
1. Patent 2815486 (Francuska), publ. 19.04.2002., IPC F01N 5/02-F02B 63/04; F02G 5/02; F25B 27/00; F25B 30/04; F01N 5/00; F02B 63/00; F02G 5/00; F25B 27/00; F25B 30/00; (IPC 1-7): H02K 7/18; F01N 5/02; F02B 63/04; F02G 5/02; F25B 27/02.
2. Patent 2005331147 (Japan), publ. 12/02/2005, IPC F25B 27/00; F25B 25/02; F25B 27/02; F25B 27/00; F25B 25/00; F25B 27/02; (GRS1-7): F25B 27/00; F25B 25/02; F25B 27/02.
3. Patent 20040061773 (Koreja), publ. 07/07/2004, MCP F02G 5/00; F02G 5/00; (IPC 1-7): F02G 5/00.
4. Patent 8246899 (Japan), publ. 24.09.1996., IPC F02C 3/22; F01K 23/10; F02C06/00; F02C7/143; F25B 15/00; F02C 3/20; F01K 23/10; F02C06/00; F02C 7/12; F25B 15/00; (IPC1-7): F02C 7/143; F02C 3/22; F02C06/00; F25B 15/00.
Zahtjev
Metoda za kombiniranu proizvodnju električne energije, topline i hladnoće, uključujući kompresiju atmosferskog zraka i/ili goriva, nakon čega slijedi njihovo izgaranje u komori za izgaranje i pretvaranje topline produkata izgaranja u mehaničku energiju pomoću toplinskog motora, pretvaranje mehanička energija u električnu energiju u električnom generatoru, prijenos dijela toplinske energije uklonjene iz toplinskog motora za pretvorbu u apsorpcijskom rashladnom stroju u hladnu energiju koja se koristi barem za hlađenje atmosferskog zraka prije nego što se komprimira, karakteriziran time da dio toplinska energija odstranjena iz toplinskog motora koristi se za opskrbu toplinom potrošača, a toplinska energija pretvorena u apsorpcijskom rashladnom stroju u hladnu energiju koristi se za rashladnu opskrbu potrošača, dok ako se višak hladne energije javlja tijekom razdoblja nepotpunog opterećenja apsorpcijski rashladni stroj, koristi se za hlađenje atmosferskog zraka prije kompresije.
Ime izumitelja:
Bazhenov Aleksandar Ivanovič (RU), Mikheeva Elena Vladimirovna (RU), Khlebalin Jurij Maksimovič (RU)
Ime nositelja patenta:
Državna obrazovna ustanova viša strukovno obrazovanje Saratovsko državno tehničko sveučilište (GOU VPO SSTU)
Poštanska adresa za korespondenciju:
410054, Saratov, ul. Politehnicheskaya, 77, SSTU (odjel za patente i licence)
Datum početka patenta:
14.05.2009
Struja u Rusiji je takva stvar koja se može iznenada isključiti, što može poskupjeti ili postati lošije u kvaliteti. Ako imate podatkovni centar, bolnicu, trgovački centar ili neki drugi važan objekt, logično je voditi računa o vlastitom izvoru energije: počevši od određene količine potrošene energije, povoljno je ne napajati se iz grada, već izgraditi vlastiti energetski centar.
Fotografije energetskog centra u Naberežnim Čelni
S obzirom na to da će za sve ove objekte (posebno za podatkovni centar) biti potrebna ne samo struja, već i toplina i hladnoća, veliki kupci se oslanjaju na svoje energetske centre - a mi se bavimo njihovim projektiranjem, izgradnjom i implementacijom te koristimo vrlo zanimljiva shema trigeneracija, koja vam omogućuje da odmah primite toplinu, hladnoću i električnu energiju bez nepotrebnih transformacija.
Ispod reza - fotografije energetskog centra, kratka priča o njegovoj strukturi i trigeneraciji općenito.
Zašto su nam uopće potrebni energetski centri?
Struja košta. U mnogim slučajevima jeftinije je izgraditi energetski centar nego izgraditi infrastrukturu i redovito plaćati gradu hranu. Pitanje “koliko će koštati struja, toplina, voda i hladnoća nakon puštanja objekta u funkciju” danas više nije manji problem.Često se čak i izbor mjesta ne temelji samo na pogodnoj lokaciji za buduće kupce, već i na mogućnosti i trošku osiguravanja potrebnih energetskih resursa. Teško je nešto planirati kada se planirane tarife električne energije nakon puštanja u pogon povećaju za 1,5-2 puta uz naznaku “novopušteni objekt nije bio uključen u bilancu proizvodnog opskrbljivača”.
Riješenje
Jedan od izlaza u ovoj situaciji može biti izgradnja vlastitih proizvodnih kapaciteta (vlastiti energetski centar) na bazi plinskih klipnih ili plinskih turbinskih jedinica s povratom topline pomoću apsorpcijskih rashladnih uređaja (ABKhM). Cijeli trik je samo u tome da se sav "višak" topline ili hladnoće ne "odloži" negdje u procesu proizvodnje električne energije, već se koristi za odgovarajuće potrošače objekta.Princip je sljedeći: tijekom rada plinskog klipa ili plinskoturbinskog postrojenja, s 1 kW proizvedene električne energije možemo dobiti od 1 do 2 kW toplinske energije kao tople vode. U punim i operativnim podatkovnim centrima, električno opterećenje je prilično ujednačeno tijekom cijele godine, a potreba za hladnoćom usporediva je s aktivnom električnom IT snagom. Od tople vode uz pomoć ABCM dobivamo hladnu s prosječnim koeficijentom 0,75. Tako se, ovisno o vrsti elektrana, iz njihove topline može dobiti od 50% do 100% potrebne hladnoće. Rezultat je iznimno energetski učinkovit sustav. Nedostatak topline, kao i rezervu osigurava konvencionalna kotlovi za toplu vodu, čija je učinkovitost blizu 99%.
Izvana se troši samo prirodni plin niski pritisak, izlaz je struja, toplina za grijanje i hladno za klimatizaciju. Istodobno, pouzdanost premašuje standardne dobavljače, a trošak resursa je osjetno niži. Trošak potrošene električne energije iznosi do 2 rublja/kWh i niže, što odgovara vanjskim tarifama za napone od 110 kV i više.
Kombinirana proizvodnja električne energije, topline i hladnoće omogućuje ne samo smanjenje troškova energije za 2 ili više puta, već i smanjenje obujma potrošnje električne energije za ventilaciju i klimatizaciju. To se postiže potpunom ili djelomičnom zamjenom kompresora rashladnog sustava s ABKhM, koji praktički ne troši električnu energiju. Iskustvo projekata koje smo realizirali pokazuju da je povrat vlastitog energetskog centra s pravom tehničko rješenje samo 2-3 godine, nakon čega rješenje počinje donositi dodatnu dobit vlasniku.
Energetski centar je samostalan, potpuno automatiziran inženjerska struktura radeći u izvan mreže, koji uključuje elektrane na bazi plinskog motora i priključenog elektrogeneratora.
Koje su prednosti?
Prilikom izgradnje podatkovnog centra visoke dostupnosti, glavni izvor električne energije trebao bi biti ulaz neovisan o elektroenergetskom sustavu, tradicionalno implementiran na bazi dizela generirajući setovi("grad" na gornjim razinama ne može biti glavni).Prosječna cijena od 1 kWh po dizel gorivo varira od 7-10 rubalja. Iz tih razloga, "glavni" ulaz kao takav ostaje samo na papiru, a električnu energiju u normalnom načinu rada prima klasične sheme iz mreže, odnosno iz dodatnog izvora prema standardu. Mali podatkovni centar ukupnog kapaciteta od 1 do 2 MW bit će priključen na elektroenergetsku mrežu na napon od 6 ili 10 kV, te će kupovati električnu energiju po odgovarajućoj tarifnoj skupini (od 3 do 4 rublja/kWh). Ovim pristupom hladnoću u sustavu hlađenja podatkovnog centra stvaraju parnokompresioni rashladni strojevi (VCR), koji troše električnu energiju iz mreže.
Rashladni kapacitet PCCM ciklusa povezan je s potrošnjom energije kroz ε - koeficijent izvedbe.
Za srednja traka Ruski ε približno 3,0. To znači da je za proizvodnju 1,0 kW hladnoće potrebna električna snaga od 0,33 kW.
Pritom je više nego realno ugraditi vlastiti plinski energetski centar (gdje postoji trigeneracijski sustav). Kao rezultat toga, potrebna količina hladnoće može se dobiti pomoću ABCM-a bez upotrebe tradicionalnih (i skupih) kompresora. Iskustvo projektiranja i redundantnih sustava skupljeno je dosta, pa ni za TIER III i TIER IV ne postoji temeljni problem u izgradnji i certificiranju takvog objekta.
Konkretan primjer
Jedan primjer je energetski centar šoping centar ESSEN u Naberezhnye Chelny, koji je izgradio CROC još 2007. godine. Projekt se isplatio za nešto više od 2 godine, čak i uz nepotpuno učitavanje. Trenutno imamo još nekoliko sličnih projekata u izradi.Evo njegove kartice:
- Vrsta gradnje - novogradnja
- Mjesto Gradilište– Naberežni Čelni, Republika Tatarstan
- Faze izgradnje - 1 faza
- Namjena - opskrba električnom energijom, toplinom i hladnoćom vlastitog trgovačko-zabavnog centra.
- Razlog je odsutnost tehnička izvedivost pristupanje u električne mreže.
- Nazivna snaga - električna energija 2 MW - stvarna potrošnja 70%, toplinska energija 4 Gcal - stvarna potrošnja energije 3,7 Gcal, potrošnja hlađenja - 1,2 MW, stvarna potrošnja 1 MW
- CHP verzija - kontejner
- Oprema - CGU - Caterpillar (SAD), kotlovi - Buderus (Njemačka), ABHM - Carrier (Kina)
A evo i njegovih fotografija:
Pogled na kogeneracijski plinski klip (CGU) iznutra, ekspanzijski spremnici: 
Kontejner s rezervnim dizel generatorom 
Točka distribucije plina (GRP) energetskog centra: 
Plinski klipni motor (GPU) CATERPILLAR: 
Apsorpcija hladnjak(ABHM) iznutra: 
Izmjenjivači topline grijaće mjesto kotlovnica: 
GPU iznutra - postavljanje: 
Disposer ispušnih plinova: 
Priključak na gume napojne ploče GPU-a: 
Kogeneracijske plinske klipne jedinice (CGU): 
Suhi hladnjak (drycooler) KSU: 
On također: 
KSU - dimnjaci, suhi hladnjak, ispušni plinovi: 
Sažetak
- Izgradnja vlastitog energetskog centra po tehnologiji trigeneracije po principu ključ u ruke koštat će oko 2000 eura/kWh. To je sasvim usporedivo s cijenom povezivanja na vanjske mreže.
- Vlastiti energetski centar za podatkovni centar ne dovodi do povećanja ulaganja, ali značajno smanjuje potrošnju energije podatkovnog centra i njegovih OPEX-a u cjelini.
- Povećava se pouzdanost i učinkovitost podatkovnog centra.
- Odabiru mjesta može se pristupiti slobodnije: postiže se energetska neovisnost objekta od lokalne infrastrukture, što može biti važna prednost.
- Izgradnja energetskog centra odvija se paralelno s izgradnjom glavnog objekta, a vremenski okvir je 1,5-2 godine.
- CROC ima iskustva u izgradnji ovakvih objekata, pa ako ste zainteresirani slobodno se javite [e-mail zaštićen], raspravljati konkretna pitanja. Spremni odgovoriti na opća pitanja u komentarima.
UPD. Mnogo pitanja o isplati i ekonomskom dijelu. Općenito, sve ovisi o konkretnom projektu. Opći pristupi su sljedeći (brojevi u izračunima su približni, mogu se razlikovati različite situacije i regije):
- Važno je osigurati što potpuniji i stabilniji marketing svih proizvedenih resursa. Ako je potrošnja neravnomjerna (dan/noć, sezonalnost), možete “izrezati” samo stabilni dio uz energetski centar i dobiti rafale iz mreže. U smislu da nije potrebno centar snage uzimati ispod vrha, ekonomski je opravdano sa stabilnim opterećenjem iznad npr. 60%.
- U nabavnoj vrijednosti više od polovice troškova je cijena goriva. 270 kubičnih metara po 1 MWh, na primjer, 4 rublje po kubnom metru i 8200 sati godišnje (uzimajući u obzir propise i vrijeme zastoja) - to je oko 9 milijuna rubalja. Neka usluga, osoblje, porezi, nafta itd. budu isti, iako manje po iskustvu. Dobivamo OPEX 18 milijuna rubalja ili 2,19 rubalja / kWh. Utikač s vanjskom tarifom od 4 rublja \ kWh koštat će oko 15 milijuna rubalja za struju i najmanje 2 milijuna rubalja za toplinu. Na velikim postajama učinak je još veći.
- Trošak energetskog centra ovisi o mnogim parametrima. Kogeneracija od 1 MW (struja i toplina), u kontejneru s jednim strojem, čak i uz priključak na mrežu, košta manje od milijun eura po principu ključ u ruke. Više teška odluka, uključujući i trigeneraciju je skuplji. Na primjer, 1,5 milijuna eura / godišnja ušteda od 17 milijuna rubalja = 3,5 godine. Korištenje hladnoće popravlja situaciju upola. A ako uzmete u obzir troškove spajanja na električne mreže, projekt se može isplatiti u startu.
Trigeneracijski sustav je kombinirani sustav topline i energije spojen na jedan ili više rashladne jedinice. Termički dio trigeneracijskog postrojenja u osnovi ima generator pare s povratom topline, koji se napaja ispušnim plinovima glavnog pokretača. Glavni pokretač, spojen na alternator, osigurava proizvodnju električne energije. Povremeni višak topline koristi se za hlađenje.
Primjena trigeneracije
Trigeneracija se aktivno koristi u gospodarstvu, posebice u Industrija hrane gdje postoji potreba za hladnom vodom za korištenje u tehnoloških procesa. Na primjer, tijekom ljeta, pivovare koriste hladna voda za hlađenje i skladištenje gotovog proizvoda. Na stočnim farmama voda se koristi za hlađenje mlijeka. Proizvođači smrznute hrane rade tijekom cijele godine uz niske temperature.
Tehnologija trigeneracije omogućuje pretvaranje do 80% toplinske snage kogeneracijskog postrojenja u hladnu, što značajno povećava ukupnu učinkovitost kogeneracijskog postrojenja i povećava njegov faktor resursa energije.
Trigeneracijsko postrojenje može se koristiti tijekom cijele godine, bez obzira na godišnje doba. Reciklirana toplina iz trigeneracije učinkovito se koristi zimi za grijanje, ljeti za klimatizaciju i za tehnološke potrebe.
Posebno je učinkovita uporaba trigeneracije ljeti, uz stvaranje viška topline koju stvara mini-CHP. Višak topline šalje se u adsorpcijski stroj za generiranje ohlađene vode za korištenje u sustavu klimatizacije. Ova tehnologija štedi energiju koju inače troši sustav prisilnog hlađenja. Zimi se stroj za adsorpciju može isključiti ako nema potrebe za velikom količinom ohlađene vode.
Dakle, trigeneracijski sustav omogućuje 100% korištenje topline koju proizvodi mini-CHP.
Energetska učinkovitost i visoka ekonomska učinkovitost
Optimizacija potrošnje energije važan je zadatak, ne samo sa stajališta uštede energetskih resursa, već i sa stajališta okoliša. Danas je očuvanje energije jedan od najhitnijih problema u svijetu. Istovremeno, većina moderne tehnologije proizvodnja topline dovodi do visokog stupnja onečišćenja zraka.
Trigeneracija, u kojoj se odvija kombinirana proizvodnja električne, toplinske i rashladne energije, danas je jedna od učinkovite tehnologije poboljšati energetsku učinkovitost i sigurnost okoliša mini-CHP.
Ušteda energetskih resursa korištenjem trigeneracijskih tehnologija doseže 60%.
Za i protiv
U usporedbi sa tradicionalne tehnologije Trigeneracijski sustav hlađenja ima sljedeće prednosti:
- Toplina je izvor energije, što omogućuje korištenje viška toplinske energije, koja ima vrlo nisku cijenu;
- Proizvedeno Električna energija mogu se napajati u opću električnu mrežu ili koristiti za zadovoljavanje vlastitih potreba;
- Toplina se može koristiti za podmirenje potreba za toplinskom energijom tijekom sezone grijanja;
- Zahtijevati minimalni troškovi za održavanje zbog nedostatka adsorpcije rashladne jedinice pokretni dijelovi koji bi mogli biti podložni trošenju;
- Tihi rad adsorpcijskog sustava;
- Nisko održavanje i niski životni troškovi;
- Voda se koristi kao rashladno sredstvo umjesto tvari koje oštećuju ozonski omotač.
Adsorpcijski sustav je jednostavan i pouzdan za korištenje. Potrošnja energije adsorpcijskog stroja je mala jer nema pumpe za tekućinu.
Međutim, takav sustav također ima niz nedostataka: velike dimenzije i težinu, kao i relativno visoku cijenu, zbog činjenice da se danas ograničen broj proizvođača bavi proizvodnjom strojeva za adsorpciju.
Trigeneracija je kombinirana proizvodnja električne energije, topline i hladnoće pomoću plinskog motora. Sastav trigeneracijskog postrojenja (TGU): generator plinskog klipnog motora, toplinski modul, apsorpcijski rashladni stroj, upravljački sustav. Generator proizvodi električnu energiju, toplinski modul je unutra zimsko vrijeme, i apsorpcijski rashladnik u Ljetno vrijeme iskoristiti toplinu rashladnog omotača motora, omotača za hlađenje ulja i otpada dimnih plinova
Trigeneracija je korisna jer omogućuje učinkovito korištenje povratne topline ne samo zimi za grijanje, već i ljeti za klimatizaciju ili za tehnološke potrebe. Ovaj pristup omogućuje korištenje tijekom cijele godinečime se osigurava najbrži povrat ulaganja. Maksimalna blizina i mogućnost korištenja za svakog potrošača i kao glavnog i kao rezervnog izvora energije, instalacija bilo gdje (čak i na "otvorenom terenu"), pouzdanost u radu, brza povrat i dugoročno usluge glavne opreme (do 25 godina prije potpunog razgradnje) dovode TSU na prvo mjesto među alternativnih izvora napajanje. Sve što trebate je plin.
INTEGRIRANI PRISTUP IMPLEMENTACIJI PROJEKTA Provođenje energetskog pregleda: utvrđivanje specifičnih značajki u opskrbi energijom na lokaciji kupca Razvoj projekta, odabir konfiguracije opreme Proizvodnja i isporuka opreme tehnička podrška
TGU se može koristiti i kao glavno i kao pomoćno napajanje Benzin 1,5 - 12 kVA Dizel 1,5 - 2000 kVA Plin 23 - 1500 kVA MTU FORD PERKINS VOLVO LOMBARDINI HONDA Motori: Generatori: MECC ALTE Stamford karakteristike motora
Na što trebate obratiti pažnju pri odabiru plinskog kogeneratora: a) napon b) električna energija c) lokacija (lokacija) d) dnevna potrošnja električne energije e) način rada (otočni ili paralelno s mrežom) f) dostupnost plina granice, tlak plina g ) početne struje h) oblikovati
AUTONOMNO NAPAJANJE ELEKTRIČNOM OBJEKTOM JE VIŠE PROFITABALNO! ČIMBENICI EKONOMSKOG UČINKOVITOSTI AUTONOMNE ENERGIJE 1. Prirodni gas dosta jeftino. Kogeneratori imaju visoku učinkovitost. Nema gubitaka struje. Stoga je električna energija proizvedena autonomno pomoću kogeneratora 2 do 5 puta jeftinija. 1. Nema potrebe za plaćanjem priključka na električnu mrežu i polaganjem glavnog grijanja (za nove objekte). Nema potrebe za stalnim popravkom postojećih toplovoda (za stare objekte). 2. Kogenerator koristi toplinu nastalu pri proizvodnji električne energije. Ova toplina se može koristiti za opskrbu toplom vodom, grijanje objekata, hladnu proizvodnju, tehnološke svrhe,
Pojedinačna električna snaga - od 50 kW do 2 MW (može se naručiti više). Koeficijent proizvodnje topline u odnosu na električnu energiju je od 1,4 kod malih kapaciteta do 1,0 kod velikih. Koeficijent dobivanja hladnoće u odnosu na toplinu - 0,7-0,5 Volumen kapitalnih ulaganja - - rubalja po kW instalirane snage. Razdoblje povrata - 2-4 godine (ovisno o opterećenju opreme, uz non-stop i maksimalno opterećenje vraćanje je brže) usluga nakon prodaje Specifična potrošnja plin za proizvodnju 1 kW električne energije - 0,3-0,4 kubnih metara Razdoblje provedbe projekta "ključ u ruke" - 6-8 mjeseci Neki tehnički i ekonomski pokazatelji korištenja TGU-a
Opis:
Uz puno korištenje proizvedene električne i toplinske energije, visoka ekonomičnost indikatori sustava, a visoka energetska učinkovitost omogućuje, zauzvrat, smanjenje razdoblja povrata sredstava uloženih u opremu.
Zajednička proizvodnja toplinske i električne energije
Kogeneracijski sustavi za toplinsku i električnu energiju: Balansiranje omjera proizvedene topline i energije
A. Abedin, član Američkog društva inženjera grijanja, hlađenja i klimatizacije (ASHRAE)
U opisanim kogeneracijskim sustavima primarno gorivo se troši za istovremenu proizvodnju električne ili mehaničke energije (snage) i korisne toplinske energije. U tom procesu bitno je da isto gorivo radi “dvaput”, što osigurava visoku energetsku učinkovitost sustava.
Punim korištenjem proizvedene električne i toplinske energije postižu se visoki ekonomski pokazatelji sustava, a visoka energetska učinkovitost osigurava, zauzvrat, smanjenje razdoblja povrata sredstava uloženih u opremu.
Konfiguracija sustava zajedničke proizvodnje (kogeneracije) toplinske i električne energije određena je mjerom u kojoj stvarna toplinska i električna opterećenja odgovaraju proizvodnji toplinske i električne energije. Ako postoji tržište spremno za potrošnju viška topline ili električne energije, uravnoteženje omjera toplinske i električne energije nije kritično za sustav.
Na primjer, ako se električna energija može trošiti (pod prihvatljivim uvjetima), tada je osnova za rad kogeneracijskog sustava potreba za lokalnom toplinskom energijom (sustav je dizajniran za osiguravanje toplinskog opterećenja). Višak električne energije može se prodati, a nedostatak nadoknaditi kupnjom iz drugih izvora. Kao rezultat toga, osigurana je visoka energetska učinkovitost, a stvarni omjer proizvodnje toplinske i električne energije za elektrana zadovoljava potrebe mjesta ugradnje.
Kao primjer efektivnog omjera toplinske i električne snage uzmimo parni kotao koji proizvodi 4.540 kg pare na sat, napaja se pod tlakom od oko 8 bara i za to troši 4.400 kW energije dimnih plinova (s prosječnim kotlom). učinkovitost od 75%). Uz istu količinu energije gorivnog plina koja se troši u standardnoj plinskoj turbini od 1,2 MW, potreban iznos pare povratom otpadne topline. Kao rezultat, može se proizvesti oko 1100 kW električne energije "bez trošenja" goriva. Ovo je primjer vrlo dobrog omjera topline i snage, zahvaljujući kojem sustav ima atraktivne ekonomske performanse.
Zamislite sada apsorpcijski rashladni uređaj koji opslužuje sustav klimatizacije s istim zahtjevima za parom. Tijekom rada s djelomičnim opterećenjem, ista plinska turbina proizvodi električnu energiju na neučinkovit način (obično). U takvom sustavu otpadna toplina se ne iskorištava u potpunosti, osim ako na licu mjesta nema nekog drugog potrošača te topline. Dakle, ako sustav radi pod djelomičnim opterećenjem dulje vrijeme, njegov ekonomski učinak nije dobar.
Projektant kogeneracijskog sustava mora odlučiti teške zadatke osiguravanje optimalnog omjera toplinskih i električnih kapaciteta, također uzimajući u obzir dnevne i sezonske promjene ovog omjera. Zatim se razmatraju tipične metode za uravnoteženje omjera proizvodnje toplinske i električne energije.
Metoda I: korištenje plinskih turbina i generatora s plinskim motorima
Usporedimo konfiguracije plinskoturbinske elektrane s visokim omjerom toplinske i električni kapacitet te instalacije s plinskim motorima s unutarnjim izgaranjem (plinski motor) s niskim omjerom toplinske i električne snage. Kao što će biti prikazano u nastavku, ovisno o energetskim opterećenjima objekta, mogu biti prikladne i plinske turbine i plinske motorne instalacije.
Primjer A. Normalno, u zgradi sa centralnim klimatizacijskim sustavom, u vršnim projektnim uvjetima postoji velika potražnja za hladnoćom, što zahtijeva veliki broj toplinske energije ako apsorpcijski rashladni uređaji rade s kogeneriranom otpadnom toplinom.
Recimo da je pri vršnoj potražnji potražnja za hlađenjem u zgradi 1.760 kW i oko 1.100 kW električne energije.
Plinsko turbinsko postrojenje može raditi s visokom kogeneracijskom učinkovitošću na sljedeći način:
1. Parametri rada plinske turbine pri 35 °C: 1200 kW električne snage pri 5340 kW uložene energije dimnih plinova (22,5% proizvodnje električne energije), izlaz pare 7 kg/s pri 540 °C.
2. U uvjetima primjera A, kotao za otpadnu toplinu osigurava jednostupanjski apsorpcijski rashladni uređaj s približno 2.990 kW topline. S gubicima toplinske energije od 7% (za zračenje i gubitke u cijevima s Vruća voda), kako bi se osigurao potreban rashladni kapacitet apsorpcionog hladnjaka, kotao ga opskrbljuje toplom vodom temperature 121 °C.
3. Omjer toplinske i električne energije (količina toplinske energije u britanskim jedinicama MBtu/h po 1 kWh ) u primjeru A je 8,5 (10 200 / 1 200).
Primjer B. Za istu zgradu kao u primjeru A, koja troši samo 750 kW električne energije i 616 kW "hladnoće" za klimatizaciju kada radi u načinu djelomičnog opterećenja, omjer toplinske i električne energije određen je sljedećim čimbenicima:
1. Parametri rada plinske elektrane na 25 °C: 750 kW električne snage pri 2.000 kW ulazne energije dimnih plinova (proizvodnja električne energije 37,5%), iskorištavanje otpadne topline rashladne vode u količini od 100 kW iz krug naknadnog hlađenja i korištenje toplinskog motora ispušnih plinova u količini od 500 kW.
2. Uz ukupno 959 kW rekuperirane topline, moguće je proizvesti oko 616 kW hladnoće s jednostupanjskim apsorpcijskim rashladnim uređajem kada mu se dovodi topla voda na temperaturi od 90 °C.
3. Omjer toplinske i električne snage (količina toplinske energije u jedinicama MBtu / h po 1 kW / h) u primjeru B je 4,4 (3 300 / 750).
Omjer toplinske i električne snage mijenja se od 8,5 (za plinsko turbinsko postrojenje) pri vršnim opterećenjima do 4,4 za postrojenje plinskih motora u načinu rada s djelomičnim opterećenjem. Racionalan izbor konfiguracije kogeneracijskog sustava omogućuje postizanje optimalnog omjera opterećenja i osigurava najveću učinkovitost zajedničke proizvodnje toplinske i električne energije.
Metoda 2: Korištenje hibridnih rashladnih uređaja
Hibridni rashladni uređaj potreban je za uravnoteženje proizvodnje topline i energije u kogeneracijskim elektranama koje osiguravaju povrat topline za centralne klimatizacijske sustave.
Tijekom razdoblja relativno niske potražnje za energijom (kada postoji malo povrata topline za apsorpcijski rashladni uređaj), električni rashladni uređaj pomaže uravnotežiti ovaj omjer povećanjem električno opterećenje uz povećanje količine otpadne topline kako bi se povećala učinkovitost kogeneracije.
Metoda 3: korištenje skladišta toplinske energije
Akumulatori (akumulatori) toplinske energije koriste se kao u rashladni sustavi i u sustavima grijanja. Korištenje akumulacijskih spremnika koji koriste toplu vodu (temperatura od 85 do 90 °C) može "uštedjeti" postojeću "otpadnu" toplinu. Sustav se također može projektirati za korištenje tople vode s temperaturom iznad 100 °C (pri povišenom tlaku).
Budući da nije ekonomski isplativo "skladištenje" električne energije (posebno za male elektrane kogeneracije topline i električne energije) kako bi se osiguralo visoka efikasnost proizvodnja topline, u takvim instalacijama, višak toplinske energije mora biti pohranjen kako bi se zadovoljile potrebe za električnom energijom.
Uz puno korištenje topline otpadnih plinova za zajedničku proizvodnju toplinske i električne energije namijenjene za središnji sustavi klimatizacija, bitno je da rashladni uređaji koji koriste toplinu rade s maksimalnim kapacitetom, a svaki višak rashladnog kapaciteta pohranjuje se kao rashlađena voda pohranjena u spremnicima.
To se može učiniti pomoću postojećih spremnika za vodu (npr. dizajniranih za sustav za gašenje požara) ili posebno izrađenih spremnika.
Skladištenje toplinske energije može se koristiti za pohranu tople vode temperature u rasponu od 85 do 90 °C (voda s tom temperaturom intenzivno se koristi npr. u tekstilnim tvornicama). Budući da CHP postrojenje kontinuirano proizvodi toplu vodu, topla voda se može skladištiti u spremnicima za industrijsku uporabu.
Na slici je prikazan pojednostavljeni dijagram cjevovodnog sustava postrojenja za proizvodnju i skladištenje tople vode, koje je dio kombinirane toplinske i elektrane koja koristi generator koji pokreće plinski motor s turbopunjačem snage 900 kW pri brzini vrtnje od 1000 o/min. Dijagram ne prikazuje sve potrebne regulacijske ventile i instrumente za siguran i ekonomičan rad.
Metoda 4: Ulazni klima uređaj s plinskom turbinom
PRIMJER A Klimatizacija na ulazu plinske turbine je tehnologija koja se može koristiti u plinskim turbinskim generatorskim setovima za uravnoteženje omjera topline i snage. Ova tehnologija koristi hlađenje ulaznog zraka za povećanje kapaciteta pri vršnim opterećenjima ljeti (koristeći ili skladište toplinske energije ili linijske rashladne uređaje koji koriste otpadnu toplinu) ili grijanje ulaznog zraka za povećanje učinkovitosti kogeneracije pri djelomičnom opterećenju, posebno zimi (proizvodi se dodatna toplina) .energija po 1 kW električne energije).
Hlađenje ulaznog zraka povećava performanse i učinkovitost generatora plinske turbine. Široko se koristi u kogeneracijskim sustavima koji koriste otpadnu toplinu za opskrbu ohlađenom vodom s centralizirane lokacije.
U takvim sustavima postoji ili ne postoji skladište toplinske energije. Ovakav dizajn osigurava da plinski turbinski generatori rade prema potrebnim opterećenjima, budući da povećanje proizvodnje električne energije zbog hlađenja ulaznog zraka također dovodi do povećanja otpadne topline koja se dovodi u apsorpcione rashladne uređaje.
U uvjetima djelomičnog opterećenja, upotreba plinske turbine s ulaznim rashladnim zavojnicama nije povoljna, jer dodatni pad tlaka na (sada redundantnom) rashladnom svitku uzrokuje povećanje toplinske snage (povećana potrošnja goriva). U kogeneracijskim postrojenjima učinkovitost djelomičnog opterećenja može se poboljšati, kao što je prikazano u tablici, korištenjem konvencionalne plinske turbine snage 1200 kW koja se koristi u kogeneracijskom postrojenju koje proizvodi paru pod tlakom koja se koristi u industrijske svrhe.3 bara.
Kada radi pri 40% maksimalnog opterećenja, predgrijavanje ulaznog zraka plinske turbine (ograničeno dizajnom postrojenja) može se koristiti za uravnoteženje omjera topline i snage, jer smanjena učinkovitost plinske turbine rezultira većom dostupnom otpadnom toplinom i, kao rezultat, većim ukupnim učinkovitost kogeneracije. Navodi se da se učinkovitost kombinirane proizvodnje toplinske i električne energije povećava za više od 15% ako se u uvjetima djelomičnog opterećenja ulazni zrak zagrijava s 15 na 60 °C. Većina proizvođača plinskih turbina može dati podatke o performansama za temperature zraka do 60°C. Prije projektiranja sustava s ovom sposobnošću, granice zagrijavanja ulaznog zraka treba provjeriti kod proizvođača plinske turbine.
PRIMJER B Za povećanje proizvodnje "otpadne" topline na visokoj temperaturi primjenjuje se naknadno izgaranje u struji otpadne topline, ispušni plinovi obogaćeni kisikom plinske turbine. Velika količina toplina znači veći omjer topline i energije, poboljšavajući ekonomičnost procesa suproizvodnje topline i energije.
| Učinkovitost kogeneracijskog postrojenja od 1200 kW u uvjetima djelomičnog opterećenja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Zaključak
Kombinirani sustavi topline i energije djeluju učinkovito ako se koristi sva ili većina električne energije i topline.
U stvarnim uvjetima opterećenje varira, pa je za većinu sustava potrebno uravnotežiti omjer proizvedene toplinske i električne energije, čime se osigurava učinkovit i ekonomičan rad kogeneracijskog postrojenja.
Sustave za uravnoteženje topline i snage potrebno je usvojiti u koprodukcijskim postrojenjima od samog početka kako bi se osiguralo optimalno korištenje izlazne električne i toplinske snage i na taj način smanjili troškovi goriva, kao i poboljšali ekonomski pokazatelji sustava.
Prevedeno skraćenicama iz časopisa ASHRAE.
Prijevod s engleskog L. I. Baranova.
