Энергосовет - энергосбережение и энергоэффективность
в Яndex
Главная >> Архив номеров >> Когенерация >> >> Архив номеров

Анонсы

24.05.17 Круглый стол «Энергетическая и промышленная политика: объединяя усилия, развивая территории» подробнее >>>

24.05.17 V юбилейный Международный инженерный чемпионат «Case-in»:ФИНАЛ в Москве! подробнее >>>

24.05.17 Россия представит достижения отечественной энергетики в рамках ЭКСПО-2017 подробнее >>>

Все анонсы портала

Новое на портале

22.05.17 Энергоэффективность – естественный отбор для рынка окон (статья) подробнее >>>

19.05.17 Роспотребнадзор: Разъяснение о возможности использования светодиодного освещения в школах и детских садах подробнее >>>

15.05.17 Причина краха флагмана немецкой солнечной энергетики (статья) подробнее >>>

15.05.17 Идёт публичное обсуждение Справочника НДТ «Повышение энергетической эффективности при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности» подробнее >>>

Все новости портала

Эта статья опубликована в журнале Энергосовет № 4 (17) за 2011 г

Скачать номер в формате pdf (2630 kБ)

Новые тенденции в тригенерационных технологиях



Рубрика: Когенерация
Автор: Б.И. Кудрин, В.С. Кожиченков

Д.т.н. Б.И. Кудрин, профессор; В.С. Кожиченков, аспирант; МЭИ (ТУ), г. Москва 

Ситуация с энергообеспечением в России в последнее время становится все более тревожной, прежде всего, в связи с тем, что действующие генерирующие мощности в значительной степени исчерпаны. Данное обстоятельство могло бы стать одним из факторов, способных подтолкнуть к ускоренному развитию отрасль микроэнергетики и альтернативных источников энергии в России. Однако пока, к сожалению, такая тенденция в ближайшем будущем России просматривается крайне смутно.

 

В 2010 г., согласно официальным данным, в России на долю альтернативных источников энергии приходилось всего чуть более 0,16 % от общего энергопроизводства. Планируется, что к 2015 г. доля этих источников энергии должна составить около 0,5 % от общероссийского производства энергии, но эти планы вряд ли будут выполнены. С другой стороны, даже если эти цифры и будут достигнуты, то в относительных показателях это в 30 раз (а в абсолютных показателях - более чем в 150 раз) меньше, чем в США. Если же проанализировать структуру производства альтернативой энергии, то картина станет еще более удручающей. Так на 2010 г. в России действовали:

Заметим, что более половины указанных генерирующих мощностей введено в строй еще в 70-80 гг. прошлого столетия. Кроме того, критически мала доля солнечной энергии, полученной с помощью фотопреобразователей - всего 100 кВт (практически все эти мощности были введены в действие НПО «КВАНТ» 30-40 лет назад). Ну и, наконец, в России полностью отсутствует правовая база для внедрения альтернативных источников энергии. Вместе с тем, в последние годы Россия предпринимает усилия по интегрированию в мировое сообщество [1], в том числе и в мировую энергетическую систему, и одна из стратегических линий развития мировой энергетики - это явная ориентация на малую энергетику, в частности, на альтернативные источники энергии. Последние события с энергоснабжением отдельных регионов России, трудности и перебои с энергоснабжением в Москве и Московской обл. только подтверждают данный вывод.

Тригенерация - это процесс организации выработки одновременно трех энергий: электричества, тепла и холода. Получение первых двух есть когенерация, то есть первые две составляющие. Тригенерация является более выгодной по сравнению с когенерацией [2], поскольку дает возможность эффективно использовать утилизированное тепло не только зимой для отопления, но и летом для кондиционирования помещений или для технологических нужд. Для этого используются тригенераторные абсорбционные бромистолитиевые холодильные установки. Такой подход позволяет использовать генерирующую установку круглый год, тем самым не снижая высокий КПД энергетической установки в летний период, когда потребность в вырабатываемом тепле снижается.

Таким образом, использование тригенерационных систем особенно эффективно в летний период, когда существует избыток тепла, вырабатываемого мини-ТЭЦ. Обычно избыточное тепло выбрасывается в атмосферу с помощью системы принудительного охлаждения. Если это тепло направить в абсорбционную машину, то отпадет надобность в работе системы принудительного охлаждения мини-ТЭЦ, на которую расходуется часть производимой электроэнергии и будет получена охлажденная вода для системы кондиционирования.

Следовательно, совместное использование газопоршневых мини-ТЭЦ и абсорбционных холодильных машин значительно повышает эффективность использования мини-ТЭЦ.

Кроме того, в качестве электрической нагрузки к мини-ТЭЦ могут быть подключены обычные компрессорные холодильные установки, которые позволят получать и промышленный холод.

В условиях энергетической нестабильности гарантированное бесперебойное энергоснабжение приобретает особое значение. Половина территории России, особенно районы Крайнего Севера, Дальнего Востока и Восточной Сибири, где проживает около 20% населения страны, не имеет централизованного электроснабжения. Недостаточное энергоснабжение ведет к миграции населения из таких районов и остановке производства [3]. В таких условиях источники автономного электроснабжения (электростанции и мини-ТЭЦ) - необходимость.

В последнее время все более очевидны преимущества и перспективы применения поршневых газовых двигателей внутреннего сгорания для комбинированной выработки электрической и тепловой энергии [4]. Актуальность этого направления обусловлена происходящими в Российской Федерации процессами: либерализацией энергетического рынка, высокими затратами на подключение и кризисом в эксплуатации крупных систем централизованного энергоснабжения.

Кроме того, анализ рынка потребителей электрической и тепловой энергии выявил, что около 30% потребителей не нуждаются в десятках и сотнях мегаватт мощности, следовательно, не нуждаются и в обязательном централизованном энергоснабжении, общие потери которого при транспортировке по сетям до потребителя составляют до 25-30%. В этих условиях путем повышения эффективности энергетического производства является развитие локальных автономных децентрализованных источников комбинированного производства электроэнергии и тепла на базе газопоршневых двигателей, преимуществами которых являются высокий КПД, полная независимость от региональных энергосетей, а следовательно, и от роста тарифов, надежность, отсутствие затрат на строительство подводящих и распределительных сетей.

Также энерго- и экономически эффективным является применение детандерно-генераторных агрегатов (ДГА), преобразующих энергию избыточного давления газа в электроэнергию. Детандерно-генераторная технология предлагается в качестве альтернативы традиционному процессу дросселирования на газораспределительных станциях и газорегуляторных пунктах.


В настоящее время на ГРС и ГРП многочисленных производственных предприятий европейских стран, США и Японии используют ДГА различного уровня электрической мощности - от 0,3 до 8,0 МВт.

Разрабатываются и внедряются такие турбодетандеры и в России. В частности, в 1995 г. на ТЭЦ-21 ОАО «Мосэнерго» в г. Москве введен энергосберегающий комплекс на базе двух ДГА-5000 суммарной мощностью 12 МВт, а с 2008 г. аналогичный энергоблок эксплуатируется на ТЭЦ-23.

Эффективность применения турбодетандеров по сравнению с иными нетрадиционными источниками электрической энергии заключается в возможности производства не только электрической энергии, но и энергии холода. Это обусловлено физическими процессами, происходящими в турбине ДГА.

Как известно, количество вырабатываемой электрической энергии детандерно-генераторными установками определяется разницей значений входного и выходного давлений и объемом природного газа.

В условиях установки турбодетандеров на существующей газораспределительной сети изменять категории давлений не представляется возможным и, таким образом, очевиден определяющий параметр мощности ДГА.

Повышение производительности ДГА может быть достигнуто за счет повышения температуры газа на входе в турбину энергоблока (см. табл.).

Из приведенной таблицы следует, что увеличение температуры природного газа на 20 оС позволяет увеличить генерацию электрической энергии в среднем на 10 %, такой способ регулирования имеет ограничения, диктуемые техническими возможностями подогрева газа, приведенными к стоимости производства 1 кВтч.

Необходимость подогрева газа обусловлена не только увеличением эффективности работы энергоблока, но и с целью недопущения образования низких температур газа на выходе из ДГА.

 

Табл. Зависимость выработки электроэнергии от температуры газа 

Расход газа, нм3

35 000

95 000

165 000

Tгаза на входе,оС

20

40

60

20

40

60

20

40

60

Выработка электрической энергии, кВт

603

709

780

1637

1926

2119

2844

3346

3680

 

таблица

 

На практике температура газа на выходе из турбины при реально существующих параметрах без предварительного подогрева может понизиться до -80 - -100 оС, что не допустимо по действующим правилам безопасности эксплуатации газопроводов. При температурах, значительно меньших, чем точка росы транспортируемого газа, в нем возникает опасность образования кристаллогидратов, что может привести к повреждению элементов проточной части ДГА.

Кроме того, потребление природного газа имеет выраженную сезонную неравномерность в течение года, что фактически определяет график производства возможного объема электроэнергии.

Проведенный анализ детандерно-генераторных технологий свидетельствует о возможности повышения энергетической эффективности подобных нетрадиционных источников энергии путем осуществления комплекса мероприятий, направленных на компенсацию неравномерности графика расхода газа и устройства предварительной системы его подогрева.

Оптимальным и научно-обоснованным решением является совмещение газопоршневых агрегатов с турбодетандерами, что обеспечит:

На рисунке представлена схема ЭУК по выработке электроэнергии и тепла, а также энергии холода, с привязкой к действующему объекту газового хозяйства в г. Москве.

В результате работы газопоршневой установки от существующего природного газа под давлением 0,6 МПа образуются продукты сгорания высокой температуры 300-500 °С, которые направляются в систему утилизации тепла. В данную систему входят: индивидуальный водогрейный котел-утилизатор с байпасом, пластинчатый теплообменный аппарат, насосная группа с блоком управления, комплект труб, арматуры и расширительных баков. Посредством утилизационных газов осуществляется нагрев теплоносителя (воды) до температуры 115 °С и его выдача в общую тепловую магистраль. Затем происходит регулирование температуры и распределение потоков подогретой воды в тепловом пункте. Часть теплоносителя направляется в кожухо-трубчатый теплообменный аппарат, установленный перед входом в турбину ДГА, а остальное количество поступает в систему теплоснабжения сторонних потребителей. В целях утилизации тепла при низком тепловом потреблении или возникновении технологических нарушений предусматривается устройство градирни. 


 

ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ:

Описания энергосберегающих когенерационных технологий

Когенерационные установки на основе двигателей внутреннего сгорания http://www.energosovet.ru/entech.php?idd=97

Когенерационные установки на основе парогазовых систем http://www.energosovet.ru/entech.php?idd=96

Когенерационные установки на основе системы с противодавлением

http://www.energosovet.ru/entech.php?idd=94

Когенерационные установки на основе конденсационных систем с отбором пара

http://www.energosovet.ru/entech.php?idd=93

Тригенерация

http://www.energosovet.ru/entech.php?idd=98

Централизованное холодоснабжение при когенерации

http://www.energosovet.ru/entech.php?idd=99

 

Информация размещена на портале ЭнергоСовет.ру (www.energosovet.ru)
  в разделе «Каталог энергосберегающих технологий»

Все статьи рубрики Когенерация

Архив номеров

Выпуски за 2009 год: №1 (1), №2 (2), №3 (3), №4 (4), №5 (5),

Выпуски за 2010 год: №1 (6), №2 (7), №3 (8), №4 (9), №5 (10), №6 (11), №7 (12), №8 (13),

Выпуски за 2011 год: №1 (14), №2 (15), №3 (16), №4 (17) , №5 (18), №6 (19),

Выпуски за 2012 год: №1 (20), №2 (21), №3 (22), №4 (23), №5 (24), №6 (25),

Выпуски за 2013 год: №1 (26), №2 (27), №3 (28), №4 (29), №5 (30), №6 (31),

Выпуски за 2014 год: №1 (32), №2 (33), №3 (34), №4 (35), №5 (36), №6 (37),

Выпуски за 2015 год: №1 (38), №2 (39), №3 (40), №4 (41), №5 (42),

Выпуски за 2016 год: №1 (43), №2 (44), №3 (45), №4 (46),

Выпуски за 2017 год: №1 (47).

Статьи по темам

Энергетика (8) ,
Энергоэффективное строительство (17) ,
Возобновляемые источники энергии (20) ,
Региональный опыт (3) ,
О работе НП "Энергоэффективный город" (5) ,
Энергоменеджмент (4) ,
Информация о работе Координационного совета (124) ,
Экономика и управление (127) ,
Теплоснабжение (68) ,
Энергоэффективное освещение (53) ,
Учет энергоресурсов (16) ,
Энергосервис и ЭСКО (45) ,
Электроснабжение (13) ,
Когенерация (4) ,
Мировой опыт энергосбережения (41) ,
Новые технологии (45) ,
Энергетические обследования и энергоаудит (30) ,
Обзор СМИ (5) ,


Rambler's Top100

Авторские права на размещенные материалы принадлежат авторам
Тел.(495) 360-66-26 E-mail:
© Портал ЭнергоСовет.ru - энергосбережение, энергоэффективность, энергосберегающие технологии 2006-2017
Возрастная категория Интернет-сайта 18 +
реклама | карта сайта | о проекте | контакты | правила использования статей

Регулятор отопления для зданий для устранения перетопов подробнее