Autonomni izvori energije za poduzeća

Isprepletene parne turbine (mini-CHP)

Uslijed stalnog rasta cijena električne energije, mnoga poduzeća koja proizvode i koriste vodenu paru za tehnološke potrebe i grijanje prelaze na samostalnu proizvodnju iste, koristeći blok generatore parne turbine s protutlačnom turbinom za kombiniranu proizvodnju toplinske i električne energije.

Većina industrijskih i proizvodno-grijanih kotlovnica industrijskih i komunalnih poduzeća opremljena je parnim kotlovima zasićene ili blago pregrijane pare za tlak od 1,4 MPa s produktivnošću od 10-25 t / h.

Korištenje turbinske jedinice u vlastitoj kotlovnici omogućit će:

• značajno smanjenje količine otkupljene električne energije do potpune samodostatnosti,

• smanjenje deklarirane snage,

• u potpunosti kompenzirati jalovu snagu svojih električnih instalacija pomoću sinkronog generatora turbinskog agregata.

Shematski dijagram turbinskog generatora (TGU) u kotlovnici prikazan je na sl. 1.

Riža. 1. Shema turbinskog generatora u kotlovnici (mini-CHP)

Modularni turbogeneratori postavljeni na nultoj razini kotlovnice namijenjeni su proizvodnji električne energije uz daljnje korištenje pare utrošene u postrojenju za tehnološke i toplinske potrebe. Strukturno, jedinice su izrađene u obliku kompaktnih pogonskih jedinica sa 100% tvorničkom spremnošću, koje se sastoje od protutlačne turbine, električnog generatora i mjenjača, smještene zajedno s dodatnom opremom na zajedničkom spremniku za ulje i postavljene zasebne opreme.

Turbogeneratori uključuju cirkulacijski sustav opskrbe uljem, lokalni hidrodinamički sustav za automatsku turbinsku regulaciju i zaštitu od nužde te sustav upravljanja i zaštite generatora. Kontroleri regulatora omogućuju ručno upravljanje i osiguravaju prijem električnih upravljačkih signala tijekom daljinskog ili automatskog upravljanja uređajem.

Turbogeneratori su opremljeni sinkronim generatorima tipa SG2 s neutralnom izlaznom snagom i zračnim hlađenjem.

Turbogeneratorske sklopove karakteriziraju:

• visoka pouzdanost (razdoblje neprekidnog rada najmanje 5000 sati),

• dug radni vijek (25 godina) i resurs (100.000 sati),

• značajno razdoblje remonta (najmanje 5 godina),

• minimalna količina instalacijskih i početnih radova,

• niski operativni troškovi,

• jednostavnost održavanja i nezahtjevna razina obuke servisnog osoblja,

• razumna cijena s kratkim (1,5-2 godine) rokom povrata,

• dostupnost sustava postprodajnih usluga.

Elektrane s plinskim turbinama (GTES)

Za razliku od parne turbine (Rankinov parni ciklus za paru), u ciklusima plinskoturbinskih postrojenja radni fluid su komprimirani plinovi zagrijani na visoku temperaturu. Kao takvi plinovi najčešće se koristi mješavina zraka i produkata izgaranja tekućeg (ili plinovitog) goriva.

Shematski dijagram plinske turbine (GTU s unosom topline pri p = const) prikazan je na sl. 2.

Riža. 2. Shema plinskoturbinske elektrane: CS — komora za izgaranje, CP — kompresor, GT — plinska turbina, G — generator, T — transformator, M — startni motor, cm — pomoćne potrebe, RU VN — visokonaponski rasklopni uređaj.

Zračni kompresor mjenjača komprimira atmosferski zrak, povećavajući tlak od p1 do p2 i kontinuirano ga dovodi u komoru za izgaranje plamenika. Posebna pumpa kontinuirano dovodi potrebnu količinu tekućeg ili plinovitog goriva.Produkti izgaranja nastali u komori izlaze iz nje s temperaturom t3 i praktički istim tlakom p2 (ako se ne uzme u obzir otpor) kao na izlazu iz kompresor (p2 = p3). Stoga se izgaranje goriva (tj. opskrba toplinom) događa pri konstantnom tlaku.

U GT plinskoj turbini proizvodi izgaranja se adijabatski šire, zbog čega se njihova temperatura smanjuje na t4 (točka 4), gdje je T4 = 300-400 ° C, a tlak se smanjuje gotovo na atmosferski p1. Cijeli pad tlaka p3 — p1 koristi se za dobivanje tehničkog rada u turbini LTpr. BigI sam dio ovog rada L Da se potroši pogonom kompresora Rvrijednost LTpr-L Da se potroši za proizvodnju električne energije u električnom generatoru G ili u druge svrhe.

Kako bi se povećala učinkovitost plinskoturbinske elektrane koristi se metoda povrata topline ispušnih plinova iz turbine. Za razliku od prethodnog shematskog dijagrama (vidi sliku 2), uključuje izmjenjivač topline, gdje se zrak koji ide od kompresora do komore za izgaranje zagrijava pomoću ispušnih plinova koji napuštaju turbinu ili se toplina plinova koristi u plinskim grijačima za glavne kotlove za vodu ili otpadnu toplinu.

Kotao otpadne topline (KU) za plinsku turbinu (kapaciteta 20 MW) bubnjastog tipa s prisilnom cirkulacijom u krugovima isparavanja, rasporedom tornja ogrjevnih površina s gornjim odvodom dimnih plinova može imati otvoreni raspored ili se ugraditi u zgrada. Kotao ima vlastiti okvir koji je glavna nosiva konstrukcija za ogrjevne površine, cjevovode, bubanj i dimnjak.

Glavno, pomoćno i hitno gorivo za plinsku turbinu od 20 MW je dizel ili prirodni plin. Raspon radnog opterećenja je 50 - 110% nominalnog.

Moderne plinskoturbinske elektrane u Rusiji temelje se na plinskim turbinama kapaciteta 25 — 100 MW. Posljednjih godina elektrane s plinskim turbinama snage 2,5 - 25 MW postale su raširene za napajanje plinskih i naftnih polja.

Plinske klipne elektrane

U posljednje vrijeme, zajedno s elektranama na plinske turbine, naširoko se koriste kontejnerske elektrane temeljene na plinskim klipnim generatorima koji koriste opremu tvrtke Caterpillar i drugih.

"Caterpillar" elektrane serije G3500 su autonomni stalni i rezervni izvori električne energije.Plinski klipni generatorski setovi mogu se koristiti za proizvodnju električne i toplinske energije korištenjem topline plinskog motora. Na sl. 5.8 prikazan je energetski dijagram (energetska bilanca) plinskog klipnog postrojenja.

Riža. 3. Energetski dijagram plinskog klipnog motora

Takve instalacije s povratom topline mogu se koristiti u objektima koji istovremeno troše toplinu i električnu energiju, na primjer, u naftnim i plinskim postrojenjima, udaljenim stambenim i komunalnim uslugama (opskrba električnom energijom i toplinom malih naselja, itd.), u kamenolomima i rudnicima, u razna industrijska poduzeća.

Glavna oprema uključuje: Caterpillar plinski motor-generator, jedinicu za povrat topline, spremnik, sustav opskrbe gorivim plinom, sustav za automatsko punjenje motornog ulja, električnu opremu i sustav upravljanja.

Dizelske elektrane

Posljednjih godina rasprostranjene su dizelske elektrane snage od 4,5 do 150 MW s uporabom automatiziranih sporohodnih dvotaktnih križnih dizelskih motora s turbopunjačem i električnim generatorima za napon 6 ili 10 kV, frekvenciju izmjenične struje 50 ili 60 Hz.

Ovi dizelski generatori stabilno rade na teškom gorivu viskoznosti do 700 cG na 50 ° C s udjelom sumpora do 5%, također mogu raditi na bilo kojem plinovitom gorivu u načinu rada s dva goriva (u smjesi od najmanje 8 % naftnog goriva), dok proizvodnja električne energije čini oko 50% energije izgorjelog goriva, postoji mogućnost povećanja učinkovitosti postrojenja zbog iskorištavanja topline ispušnih plinova, pogone se bez smanjenja učinkovitosti u različitim klimatskim uvjetima, životni vijek jedinica je do 40 godina s kapacitetom od oko 8500 sati godišnje.