ECE Energo Когенерация

Технология когенерации одна из ведущих в мире. Она прекрасно сочетает такие положительные характеристики, которые недавно считались практически несовместимыми.

Наиболее важными чертами являются наиболее высокая эффективность использования топлива, соответствующие экологические параметры, а также автономность систем когенерации (сокращение потерь на транспорт электроэнергии и тепла).

 

Термин «когенерационная установка» предполагает совместное производство («co» — совместное, «generation» — производство) различных продуктов. Ими могут быть, как электрическая и тепловая энергия, так и другие продукты, например, тепловая энергия и углекислый газ, электрическая энергия и холод и т. д. Также он используется в качестве синонима терминов «мини-ТЭЦ» и «ТЭЦ».

 

Мини-ТЭЦ (малая теплоэлектроцентраль) — теплосиловая установка, служащая для совместного производства электрической и тепловой энергии в агрегатах незначительной единичной мощностью. Отличительной особенностью мини-ТЭЦ является более экономичное использование топлива для произведенных видов энергии в сравнении с общепринятыми раздельными способами их производства.

В современном мире строительство мини-ТЭЦ набирает обороты, преимущества очевидны.

Основное преимущество мини-ТЭЦ — близость к потребителям тепловой энергии. Снижаются или отпадают проблемы с теплосетями (трубопроводы, обеспечивающие подачу тепловой энергии от ТЭЦ к потребителям). В случае аварии, разрыва в теплосети возникают большие проблемы: разрытие грунта, временное отчуждение территории для ремонта теплосети, как правило, перекрывается движение автотранспорта. Ранее теплосети подлежали замене через 20-30 лет. Оборудование «мини-ТЭЦ», позволяющее обеспечивать электро- и теплоснабжение производств, отдельных домов, в том числе и индивидуальных домов (коттеджей).

Назначение мини-ТЭЦ

Основным предназначением мини-ТЭЦ является совместная выработка электрической и тепловой энергии из различных видов топлива.
 

Концепция строительства мини-ТЭЦ в непосредственной близости к потребителю имеет ряд преимуществ (в сравнении с большими ТЭЦ):

 ♦ позволяет избежать затрат на строительство дорогостоящих высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) и теплотрасс;

 ♦ исключаются потери при передаче энергии;

 ♦ отпадает необходимость финансовых затрат на выполнение технических условий на подключение к сетям централизованного электроснабжения и теплоснабжения;

 ♦ бесперебойное снабжение электро и тепловой энергией потребителя;

 ♦ электро и теплоснабжение качественной энергией, соблюдение заданных технических характеристик;

 ♦ получение прибыли.

 

Создать мини-ТЭС можно основываясь на различных технологиях:

 - Газовая турбина (газотурбинный цикл);

 - Паровой котёл вместе с противодавленческой паровой турбиной (паротурбинный цикл);

 - Газопоршневый агрегат (газопоршневой цикл);

  - ORC-цикл или, цикл Ренкина.

Существует также парогазовая технология (парогазовый цикл), основанная на комбинации газовой и паровой турбины.

 

Перед подачей в газотурбинную установку внешний воздух проходит через входной воздушный фильтр малого сопротивления, использующийся для очистки воздуха, а также для снижения потери мощности двигателя. Отфильтрованный внешний воздух, проходя через генератор, охлаждает обмотки статора, что позволяет отказаться от использования дополнительных устройств охлаждения генератора. Компрессор увеличивает давление воздуха, откуда сжатый воздух поступает в рекуператор. Использование рекуператора повышает электрический КПД газовой турбины и позволяет в 2 раза снизить объем потребляемого топлива за счет использования тепловой энергии выхлопа для подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания. Нагретый сжатый воздух поступает в камеру сгорания, где смешивается с топливом, и происходит возгорание смеси. Горение топливно-воздушной смеси происходит при постоянном давлении и низких рабочих температурах, что приводит к снижению вредных атмосферных выбросов – оксида азота и углерода.

В турбине энергия горячего газа преобразуется в работу. При входе в сопловой аппарат турбины под действием высоких температур горячие газы расширяются, и их тепловая энергия преобразуется в кинетическую. Затем, в роторной части турбины, кинетическая энергия газов переходит в механическую энергию вращения ротора турбогенератора. Часть мощности газовой микротурбины расходуется на работу воздушного компрессора, а оставшаяся часть является полезной выходной мощностью. Газотурбинный двигатель приводит во вращение находящийся с ним на одном валу генератор.

Газотурбинная установка оборудована системой когенерации (утилизации тепла выхлопных газов в котле-утилизаторе), то есть выхлопные газы из рекуператора поступают в котел-утилизатор,  где передается тепло выхлопных газов циркулирующей воде, использующейся в промышленных и коммунальных системах горячего водоснабжения, обогрева помещений или для других нужд.

 

. В паровом котле теплота горения топлива передается воде. Полученный пар поступает в турбину, где происходит преобразование теплоты в механическую работу, а затем в электрическую энергию в электрогенераторе. Отработанный пар поступает в подогреватель сетевой воды, где отдает теплоту охлаждающей циркулирующей воде, использующейся в промышленных и коммунальных системах горячего водоснабжения, обогрева помещений или для других нужд. Полученный конденсат насосом отправляется в деаэратор, откуда питательным насосом сжимается до давления, равного в котле, и подается в паровой котел.

 

Электричество складывается из электричества, генерируемого посредством прямого сжигания топлива в турбогенераторе, и электричества, генерируемого из пара, получающегося в процессе утилизации тепла из уходящих горячих дымовых газов. Тепло, содержащееся в отработавшем в турбине паре, преобразуется в используемую тепловую энергию, обычно в виде горячей воды с применением конденсатора или в виде пара без конденсатора.

Парогазовый цикл идеально подходит для больших производственных или коммерческих объектов, на которых электричества требуется больше, чем тепла.

 

Когенерационная установка по сути является энергетическим агрегатом, представляющим собой соединенные друг с другом через муфту приводной газопоршневой двигатель и электрогенератор, которые вместе расположены на стальной раме и представляющие собой моноблок.   Электрогенератор является источником электрической энергии.

Источником тепловой энергии является сам приводной двигатель (когда находится в работе), а точнее горячее масло (+90ºС ), горячая охлаждающая жидкость ( +90ºС ) и горячие выхлопные газы ( от + 450ºС до + 500ºС ).

 

 Кроме энергетического агрегата когенерационная установка включает в себя также:

Систему утилизации тепла масла, охлаждающей жидкости (пластинчатый теплообменник жидкость-жидкость) и выхлопных газов - котел-утилизатор

Система выхлопа и очистки выхлопных газов (шумоглушители с СО-катализаторами)

 

Сжигание биомассы (древесная щепа, торф и т.д.) происходит в термомаслянном котле 3. В качестве промежуточного теплоносителя используется термическое масло, которое позволяет работать при температуре порядка 300 °С, при давлении близком к атмосферному, что существенно упрощает конструкцию котла. Теплоноситель, используемый в ORC-установке, называется органическим. Органический теплоноситель в жидкой фазе под давлением подается в парогенератор (испаритель) 8 где превращается в паровую фазу. Пар органического теплоносителя на выходе из парогенератора насыщенный либо слабоперегретый, подается в паровую турбину 13, укомплектованную синхронным или асинхронным генератором, где совершает работу. После турбины отработавший пар поступает в подогреватель 15 для подогрева конденсата. Конденсация пара происходит в конденсаторе 16 при давлении выше атмосферного и температуре порядка 80-90 °С, что позволяет ее осуществлять за счет подогрева сетевой воды. Конденсат органического теплоносителя после конденсатора подается питательными насосами последовательно через подогреватель 15 в испаритель 8, тем самым завершая полный цикл.

Дымовые газы после термомаслянного котла имеют температуру порядка 280 °С.  Для дальнейшего понижения температуры дымовых газов применяют различные технические решения:

  • предварительный подогрев воздуха в воздухоподогревателе;

  • подогрев сетевой (исходной) воды в водяном экономайзере;

  • предварительный подогрев конденсата органического теплоносителя (split система), за счет частичного вытеснения регенерации.

Дымовые газы проходят несколько ступеней очистки (мультициклоны, электрофильтры) после чего выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.

Как правило, электрическая мощность малых ТЭЦ определяется фактической тепловой нагрузкой теплового потребителя, значение которой зависит от времени года. Вследствие этого общая экономичность зависит от эффективности работы ORC- установки на переменных режимах. Как правило, ORC-установка представляет собой турбину осевого типа, которая работает на малых оборотах (3000 об/мин). Учитывая это обстоятельство, а также теплофизические свойства органического теплоносителя, эффективность ORC-установки достаточно высокая. При работе на 40% от номинальной нагрузки внутренний КПД составляет 85 % от номинального значения, что подтверждается экспериментальными данными, для ТЭЦ работающими в странах Евросоюза. Это обстоятельство дает ORC-установкам дополнительное преимущество по сравнению с традиционными паровыми турбинами, работающими на водяном паре и паровыми машинами, КПД которых сильно уменьшается на частичных нагрузках.

 

 Выбор необходимой технологии напрямую зависит от многих определяющих факторов – мощность, вид топлива, приоритет в получаемой энергии (электрической или тепловой), места установки оборудования и т.д. Именно поэтому, прежде чем начать процесс создания установки,  необходимо выполнить технико-экономическое обоснование, чтобы подобрать необходимую технологию и мощность.

Кроме этого, необходимо рассмотреть способы  утилизации тепла установки: для производства пара, горячей воды, и др. При помощи утилизации тепла возможно производство дополнительной электроэнергии или же холода.

 

Строительство мини-ТЭС состоит из следующих этапов:

  • согласование

  • поставка оборудования

  • строительство, монтаж

  • пуско-наладочные работы и сдача в эксплуатацию

 

Наши услуги

  • проектирование

предлагаются комплексные решения по предпроектным и проектным работам:

- Разработка бизнес-плана - эта работа позволит  подтвердить  экономическую целесообразность идеи строительства мини-ТЭС и получить необходимые инвестиции банка либо инвестора;

- Обоснование инвестиций в строительство или технико-экономическое обоснование (ТЭО) для  рассмотрения вариантов выработки электроэнергии и тепла на базе различных технологий, строительные решения по установке проектируемой мини-ТЭС для подготовки технического отчета для инвестора или банка;

- Экологические работы (разработка раздела «Охрана окружающей среды», разработка раздела «Проект санитарно-защитной зоны») для оценки влияния биогазового комплекса на состоянии компонентов окружающей среды, а так же, в случае необходимости, разработать природоохранные мероприятия для снижения воздействия проектируемой мини-ТЭС.

- Разработка проекта (рабочей документации) на базе выбранного варианта строительства мини-ТЭС.

- Осуществление авторского надзора над строительством и эксплуатацией мини-ТЭС.

 

  • поставка оборудования

 

  • строительство, монтаж

 

ECE Energo  производит, поставляет, монтирует и сдает в эксплуатацию блочно-модульные мини-ТЭС.  Блочно-модульные мини-ТЭС поставляются заказчику в полной заводской готовности и требуют только подключения к наружным инженерным сетям. Качество мини-ТЭС соответствует самым высоким требованиям, предъявляемым сегодня к источникам тепло и электроснабжения.  При установке мини-ТЭС во вновь строящемся или в существующем здании ECE Energo   готово выполнить монтажные работы и вести шефмонтаж.