Когенерация (выработка электроэнергии и тепла) с применением ГПГУ

Эффективное использование энергетических ресурсов в большой степени определяется полнотой использования топлива. Известно, что при работе энергетического оборудования химическая энергия углеводородного топлива превращается в электрическую (с КПД порядка 27-45% в зависимости от типа используемого привода). Оставшаяся энергия переходит в тепло, которое обычно улетучивается в атмосферу через градирни и вместе с дымовыми газами. Однако большая часть тепла может быть полезно использована. Для утилизации полученной тепловой энергии применяют технологию когенерации, т.е. комбинированного производства двух форм полезной энергии с использованием единой когенерационной установки.

Преимущества когенерации по сравнению с обычными процессами выработки электроэнергии очевидны: увеличение эффективности использования топлива (коэффициента использования топлива — КИТ) более чем на 90%, экологическая безопасность, автономность, минимальный уровень потерь мощности, связанный с близостью энергоцентра к потребителю и другие факторы. Наибольшей эффективностью и надежностью отличаются когенерационные установки на основе газопоршневых двигателей.

Действительно, газопоршневые установки за счет простой технологии производства требуют относительно невысоких первоначальных инвестиций и имеют короткие сроки изготовления. Они менее подвержены климатическим условиям эксплуатации, не имеют линейной зависимости между нагрузкой и своими техническими характеристиками, более просты в обслуживании и имеют низкие эксплуатационные расходы.

ROLT power systems предлагает потребителям когенерационные установки на базе газопоршневого оборудования ведущих европейских производителей: MTU onsite energy, MWM, GE Jenbacher, Caterpillar, etc. Мини-ТЭЦ производства ROLT power systems оснащаются системой утилизации тепла (СУТ), которая позволяет электростанции работать в комбинированном цикле. СУТ состоит из пластинчатого теплообменного агрегата для разделения контура электростанции и теплоносителя Заказчика, а также котла-утилизатора выхлопных газов, в состав которого входит теплообменник выхлопных газов, байпас выхлопных газов с электроприводными задвижками и защитное оборудование (предохранительный клапан и КИП).

Установки, оснащенные СУТ, чаще всего применяются для следующих целей:

• Выработка горячей воды

Является наиболее частой и востребованной функцией утилизации тепла при работе оборудования в когенерационном цикле. Выхлопные газы и охлаждающие жидкости, циркулирующие в масляном контуре, а также контурах HT и LT, нагревают воду (внешний теплоноситель) в теплообменных агрегатах. Данная схема находит повсеместное применение в энергоснабжении производственных предприятий и объектов ЖКХ, обеспечивая КИТ когенерационной системы на уровне 90%.

• Выработка пара

В целях производства пара ГПГУ могут применяться в различных отраслях: в производственных процессах промышленных предприятий или для теплоснабжения объектов коммунальной инфраструктуры, а также в агропромышленном комплексе при долговременном использовании закрытых грунтов проводится их термическая стерилизация паром. Когенерационные ГПГУ устанавливают в лечебных центрах, тогда пар, помимо отопительных систем может использоваться для стерилизации медицинских инструментов и оборудования.

• Совместная выработка горячей воды и пара

Данная технология применяется в том случае, когда потребителю необходимы оба продукта: и горячая вода, и пар. Такая тепловая схема часто используется в агропромышленных предприятиях и КХП, например, при производстве комбикорма. Действительно, горячая вода может служить для отопления технологических и административных объектов предприятия, а оборудование для выработки пара интегрироваться в технологическую цепочку.

• Выработка CO2

Известно, что продукты сгорания топлива установок на базе ДВС содержат углекислый газ в больших количествах. СО2 широко применяется в сельскохозяйственной отрасли, в частности в области защищенного грунта. За счет обогащения атмосферы теплицы углекислым газом рост высаженных культур и, следовательно, урожайность, повышаются более чем на 40%. Мини-ТЭЦ, оснащенная установкой для выделения и распределения двуокиси углерода из дымовых газов, позволяет доставлять углекислый газ непосредственно к растениям.

• Осушка

Схемы осушки на основе когенерационных установок значительно более эффективны по сравнению с традиционной сушкой сжигаемым газом: они обеспечивают КИТ на уровне 98-99%. Такая схема успешно зарекомендовала себя в технологических процессах осушки при производстве черепицы, кирпича и других строительных материалов на основе гипса. В мировой практике данная технология часто используется для осушки биомассы — сырья, получаемого в результате сбраживания в метантанках. Не менее успешно такие тепловые схемы используются и в элеваторных хозяйствах и КХП для сушки зерна.

• Опреснение воды/выработка соли

ГПЭС, оснащенные системой утилизации тепла, успешно применяются для получения пресной воды (или дистилляции минерализованных вод) и выработки высококачественной соли. В прибрежных морских районах, где существует дефицит пресной воды, мини-ТЭЦ с опреснителем является лучшей альтернативой высокоэнергоемких традиционных процессов. Следует добавить, что системы охлаждения мощных промышленных устройств (генераторов, трансформаторов, двигателей, паровых котлов и т.д.) требуют использования исключительно деминерализованной воды для их охлаждения. В удаленных районах регулярная доставка деминерализованной воды на объекты часто сопряжена с большими транспортными расходами. Мини-ТЭЦ, снабженная установкой опреснения воды, сможет исключить эти затраты.

Специалисты ROLT power systems готовы предложить оптимальную тепловую схему, которая будет отвечать всем требованиям заказчика. В конечном итоге, внедрение когенерационных установок приведет к снижению капитальных затрат, увеличению конкурентных преимуществ и снизит зависимость потребителя от энерго- и теплосетей.