Газотурбинные установки (ГТУ) Газотурбинная установка - это агрегат, состоящий из газотурбинного двигателя, редуктора, генератора и вспомогательных систем. - презентация

1 Газотурбинные установки (ГТУ) Газотурбинная установка - это агрегат, состоящий из газотурбинного двигателя, редуктора, генератора и вспомогательных систем. Поток газа, образованный в результате сгорания топлива, воздействуя на лопатки турбины, создает крутящий момент и вращает ротор, который в свою очередь соединен с генератором. Генератор вырабатывает электроэнергию. В основу устройства газотурбинного агрегата положен принцип модульности: ГТУ состоят из отдельных блоков, включая блок автоматики. Модульная конструкция позволяет в кратчайшие сроки производить сервисное обслуживание и ремонт, наращивать мощность, а также экономить средства за счет того, что все работы могут производиться быстро на месте эксплуатации.устройства газотурбинного агрегата На первых этапах развития газотурбинных установок (ГТУ) в них для сжигания топлива применяли два типа камер сгорания. В камеру сгорания первого типа топливо и окислитель (воздух) подавались непрерывно, их горение также поддерживалось непрерывно, а давление не изменялось. В камеру сгорания, второго типа топливо и окислитель (воздух) подавались порциями. Смесь поджигалась и сгорала в замкнутом объеме, а затем продукты сгорания поступали в турбину. В такой камере сгорания температура и давление не постоянны: они резко увеличиваются в момент сгорания топлива.камер сгорания Со временем выявились несомненные преимущества камер сгорания первого типа. Поэтому в современных ГТУ топливо в большинстве случаев сжигают при постоянном давлении в камере сгорания.

2 Принцип действия газотурбинных установок Рис.1. Схема ГТУ с одновальным ГТД простого цикла В компрессор (1) газотурбинного силового агрегата подается чистый воздух. Под высоким давлением воздух из компрессора направляется в камеру сгорания (2), куда подается и основное топливо газ. Смесь воспламеняется. При сгорании газовоздушной смеси образуется энергия в виде потока раскаленных газов. Этот поток с высокой скоростью устремляется на рабочее колесо турбины (3) и вращает его. Вращательная кинетическая энергия через вал турбины приводит в действие компрессор и электрический генератор (4). С клемм электрогенератора произведенное электричество, обычно через трансформатор, направляется в электросеть, к потребителям энергии.

3 Газовые турбины описываются термодинамическим циклом Брайтона Цикл Брайтона/Джоуля термодинамический цикл, описывающий рабочие процессы газотурбинного, турбореактивного и прямоточного воздушно-реактивного двигателей внутреннего сгорания, а также газотурбинных двигателей внешнего сгорания с замкнутым контуром газообразного (однофазного) рабочего тела. Рис.2. P,V диаграмма цикла Брайтона Идеальный цикл Брайтона состоит из процессов: 12 Изоэнтропическое сжатие. 23 Изобарический подвод теплоты. 34 Изоэнтропическое расширение. 41 Изобарический отвод теплоты.

4 С учётом отличий реальных адиабатических процессов расширения и сжатия от изоэнтропических, строится реальный цикл Брайтона (12p34p1 на T-S диаграмме)(рис.3) Рис.3. T-S диаграмма цикла Брайтона Идеального (12341) Реального (12p34p1) Термический КПД идеального цикла Брайтона принято выражать формулой: где П = p2 / p1 степень повышения давления в процессе изоэнтропийного сжатия (12); k показатель адиабаты (для воздуха равный 1,4)

5 Как и во всех циклических тепловых двигателях, чем выше температура сгорания, тем выше КПД. Сдерживающим фактором является способность стали, никеля, керамики или других материалов, из которых состоит двигатель, выдерживать температуру и давление. Значительная часть инженерных разработок направлена на то, чтобы отводить тепло от частей турбины. Большинство турбин также пытаются рекуперировать тепло выхлопных газов, которые, в противном случае, теряется впустую. Рекуператоры это теплообменники, которые передают тепло выхлопных газов сжатому воздуху перед сгоранием. При комбинированном цикле тепло передается системам паровых турбин. И при комбинированном производстве тепла и электроэнергии (когенерация) отработанное тепло используется для производства горячей воды. Механически газовые турбины могут быть значительно проще, чем поршневые двигатели внутреннего сгорания. Простые турбины могут иметь одну движущуюся часть: вал/компрессор/турбина/альтернативный ротор в сборе, не учитывая топливную систему. Рис.4. Эта машина имеет одноступенчатый радиальный компрессор, турбину, рекуператор, и воздушные подшипники.

6 Более сложные турбины (те, которые используются в современных реактивных двигателях), могут иметь несколько валов (катушек), сотни турбинных лопаток, движущихся статорных лезвий, а также обширную систему сложных трубопроводов, камер сгорания и теплообменников. Как правило, чем меньше двигатель, тем выше должна быть частота вращения вала(ов), необходимая для поддержания максимальной линейной скорости лопаток. Максимальная скорость турбинных лопаток определяет максимальное давление, которое может быть достигнуто, что приводит к получению максимальной мощности, независимо от размера двигателя. Реактивный двигатель вращается с частотой около об/мин и микро-турбина с частотой около об/мин.

7 Устройство ГТУ. Основные элементы газотурбинных установок Газотурбинная установка состоит из трех основных элементов: газовой турбины, камер сгорания и воздушного компрессора. На рис. 1-а показана газотурбинная установка, компрессор 1, камеры сгорания 2 и газовая турбина 3 которой расположены в едином сборном корпусе. Роторы 6 и 5 компрессора и турбины жестко соединены друг с другом и опираются на три подшипника. Четырнадцать камер сгорания располагаются вокруг компрессора каждая в своем корпусе. Воздух поступает в компрессор через входной патрубок и уходит из газовой турбины через выхлопной патрубок. Корпус газотурбинной установки опирается на четыре опоры 4 и 8, которые расположены на единой раме 7.

8 Б)-Тепловая схема Тепловая схема такой газотурбинной установки показана на рис. 1-б. В камеры сгорания топливным насосом подаются топливо и сжатый воздух после компрессора. Топливо перемешивается с воздухом, который служит окислителем, поджигается и сгорает. Чистые продукты сгорания также смешиваются с воздухом, чтобы температура газа, получившегося после смешения, не превышала заданного значения. Из камер сгорания газ поступает в газовую турбину, которая предназначена для преобразования его потенциальной энергии в механическую работу. Совершая работу, газ остывает и давление его уменьшается до атмосферного. Из газовой турбины газ выбрасывается в окружающую среду. Из атмосферы в компрессор поступает чистый воздух. В компрессоре его давление увеличивается и температура растет. На привод компрессора приходится отбирать значительную часть мощности турбины. Газотурбинные установки, работающие по такой схеме, называют установками открытого цикла. Большинство современных ГТУ работает по этой схеме.

9 Кроме того, применяются замкнутые ГТУ (рис. 2). В замкнутых ГТУ также имеются компрессор 1 и турбина 2. Вместо камеры сгорания используется источник теплоты 4, в котором теплота передается рабочему телу без перемешивания с топливом. В качестве рабочего тела может применяться воздух, углекислый газ, пары ртути или другие газы. Рис. 2. Схема замкнутой ГТУ: 1 - компрессор, 2 - турбина, 3 - электрический генератор, 4 - источник теплоты, 5 - регенератор, 6 – охладитель Рабочее тело, давление которого повышено в компрессоре, в источнике теплоты 4 нагревается и поступает в турбину 2, в которой отдает свою энергию. После турбины газ поступает в промежуточный теплообменник 5 (регенератор), в котором он подогревает воздух, а затем охлаждается в охладителе 6, поступает в компрессор 1, и цикл повторяется. В качестве источника теплоты могут использоваться специальные котлы для нагрева рабочего тела энергией сжигаемого топлива или атомные реакторы.

10 Устройство современной стационарной высокотемпературной ГТУ Традиционная современная газотурбинная установка (ГТУ) это совокупность воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины, а также вспомогательных систем, обеспечивающих ее работу. Совокупность ГТУ и электрического генератора называют газотурбинным агрегатом. Необходимо подчеркнуть одно важное отличие ГТУ от ПТУ. В состав ПТУ не входит котел, точнее котел рассматривается как отдельный источник тепла; при таком рассмотрении котел это «черный ящик»: в него входит питательная вода с температурой tп.в, а выходит пар с параметрами р 0, t0. Паротурбинная установка без котла как физического объекта работать не может. В ГТУ камера сгорания это ее неотъемлемый элемент. В этом смысле ГТУ самодостаточна. Газотурбинные установки отличаются чрезвычайно большим разнообразием, пожалуй, даже большим, чем паротурбинные. Ниже рассмотрим наиболее перспективные и наиболее используемые в энергетике ГТУ простого цикла.

11 Принципиальная схема такой ГТУ показана на рис.1. Воздух из атмосферы поступает на вход воздушного компрессора, который представляет собой роторную турбомашину с проточной частью, состоящей из вращающихся и неподвижных решеток. Отношение давления за компрессором рb к давлению перед ним ра называется степенью сжатия воздушного компрессора. Ротор компрессора приводится газовой турбиной. Поток сжатого воздуха подается в одну, две (как на рис.1) или более камер сгорания. При этом в большинстве случаев поток воздуха, идущий из компрессора, разделяется на два потока. Первый поток направляется к горелочным устройствам, куда также подается топливо (газ или жидкое топливо). При сжигании топлива образуются продукты сгорания топлива высокой температуры. К ним подмешивается относительно холодный воздух второго потока с тем, чтобы получить газы (их обычно называют рабочими газами) с допустимой для деталей газовой турбины температурой. Рабочие газы с давлением рс (рс < рb из-за гидравлического сопротивления камеры сгорания) подаются в проточную часть газовой турбины, принцип действия которой ничем не отличается от принципа действия паровой турбины (отличие состоит только в том, что газовая турбина работает на продуктах сгорания топлива, а не на паре). В газовой турбине рабочие газы расширяются практически до атмосферного давления pd, поступают в выходной диффузор 14, и из него либо сразу в дымовую трубу, либо предварительно в какой- либо теплообменник, использующий теплоту уходящих газов ГТУ. Вследствие расширения газов в газовой турбине, последняя вырабатывает мощность. Весьма значительная ее часть (примерно половина) тратится на привод компрессора, а оставшаяся часть на привод электрогенератора. Это и есть полезная мощность ГТУ, которая указывается при ее маркировке.

12 Для изображения схем ГТУ применяют условные обозначения, подобные тем, которые используют для ПТУ (рис.2). Из рассмотрения рис.1 и 2 становится ясным, почему описанная ГТУ называется ГТУ простого термодинамического цикла. Более простой ГТУ быть не может, так как она содержит минимум необходимых компонентов, обеспечивающих последовательные процессы сжатия, нагрева и расширения рабочего тела: один компрессор, одну или несколько камер сгорания, работающих в одинаковых условиях, и одну газовую турбину. Наряду с ГТУ простого цикла, существуют ГТУ сложного цикла, которые могут содержать несколько компрессоров, турбин и камер сгорания.

13 Камеры сгорания ГТУ Главный недостаток выносных камер сгорания большие габариты, которые хорошо видны из рис.12. Справа от камеры размещается газовая турбина, слева компрессор.

14 Газовая турбина Газовая турбина является наиболее сложным элементом ГТУ, что обусловлено в первую очередь очень высокой температурой рабочих газов, протекающих через ее проточную часть: температура газов перед турбиной 1350°С в настоящее время считается «стандартной», и ведущие фирмы, в первую очередь General Electric, работают над освоением начальной температуры 1500°С. Напомним, что «стандартная» начальная температура для паровых турбин составляет 540°С, а в перспективе температура °С. Стремление повысить начальную температуру связано, прежде всего, с выигрышем в экономичности, который она дает. Для обеспечения длительной работы газовой турбины используют сочетание двух средств. Первое средство применение для наиболее нагруженных деталей жаропрочных материалов, способных сопротивляться действию высоких механических нагрузок и температур (в первую очередь для сопловых и рабочих лопаток). Если для лопаток паровых турбин и некоторых других элементов применяются стали (т.е. сплавы на основе железа) с содержанием хрома 1213%, то для лопаток газовых турбин используют сплавы на никелевой основе (нимоники), которые способны при реально действующих механических нагрузках и необходимом сроке службы выдержать температуру °С. Поэтому вместе с первым используют второе средство охлаждение наиболее горячих деталей.

15 Система охлаждения газовой турбины Для охлаждения большинства современных ГТУ используется воздух, отбираемый из различных ступеней воздушного компрессора. Уже работают ГТУ, в которых для охлаждения используется водяной пар, который является лучшим охлаждающим агентом, чем воздух. Охлаждающий воздух после нагрева в охлаждаемой детали сбрасывается в проточную часть газовой турбины. Такая система охлаждения называется открытой. Существуют замкнутые системы охлаждения, в которых нагретый в детали охлаждающий агент направляется в холодильник и затем снова возвращается для охлаждения детали. Такая система не только весьма сложна, но и требует утилизации тепла, отбираемого в холодильнике. Система охлаждения газовой турбины самая сложная система в ГТУ, определяющая ее срок службы. Она обеспечивает не только поддержание допустимого уровня рабочих и сопловых лопаток, но и корпусных элементов, дисков, несущих рабочие лопатки, запирание уплотнений подшипников, где циркулирует масло и т.д. Эта система чрезвычайно сильно разветвлена и организуется так, чтобы каждый охлаждаемый элемент получал охлаждающий воздух тех параметров и в том количестве, который необходим для поддержания его оптимальной температуры. Излишнее охлаждение деталей так же вредно, как и недостаточное, так как оно приводит к повышенным затратам охлаждающего воздуха, на сжатие которого в компрессоре затрачивается мощность турбины. Кроме того, повышенные расходы воздуха на охлаждение приводят к снижению температуры газов за турбиной, что очень существенно влияет на работу оборудования, установленного за ГТУ (например, паротурбинной установки, работающей в составе ПТУ). Наконец, система охлаждения должна обеспечивать не только необходимый уровень температур деталей, но и равномерность их прогрева, исключающую появление опасных температурных напряжений, циклическое действие которых приводит к появлению трещин.

16 На рис.17 показан пример схемы охлаждения типичной газовой турбины. В прямоугольных рамках приведены значения температур газов. Перед сопловым аппаратом 1-й ступени 1 она достигает 1350°С. За ним, т.е. перед рабочей решеткой 1-й ступени она составляет 1130°С. Даже перед рабочей лопаткой последней ступени она находится на уровне 600°С. Газы этой температуры омывают сопловые и рабочие лопатки, и если бы они не охлаждались, то их температура равнялась бы температуре газов и срок их службы ограничивался бы несколькими часами.

17 Газовая турбина обычно имеет 34 ступени, т.е. 68 венцов решеток, и чаще всего охлаждаются лопатки всех венцов, кроме рабочих лопаток последней ступени. Воздух для охлаждения сопловых лопаток подводится внутрь через их торцы и сбрасываются через многочисленные ( отверстий диаметром 0,50,6 мм) отверстия, расположенные в соответствующих зонах профиля (рис.18). К рабочим лопаткам охлаждающий воздух подводится через отверстия, выполненные в торцах хвостовиков.

18 Топливо для газотурбинной установки Газотурбинная установка может работать как на газообразном, так и на жидком топливе. Так, в газотурбинных агрегатах может использоваться: Дизельное топливо Керосин Природный газ Попутный нефтяной газ Биогаз (образованный из отходов сточных вод, мусорных свалок и т.п.) Шахтный газ Коксовый газ Древесный газ и др. Большинство газотурбинных установок могут работать на низкокалорийных топливах с минимальной концентрацией метана (до 30%).

19 Преимущества газотурбинных электростанций: Минимальный ущерб для окружающей среды: низкий расход масла, возможность работы на отходах производства; выбросы вредных веществ: в пределах 25 мг/кг. Низкий уровень шума и вибраций. Этот показатель не превышает д Ба. Компактные размеры и небольшой вес дают возможность разместить газотурбинную установку на небольшой площади, что позволяет существенно сэкономить средства. Возможны варианты крышного размещения газотурбинных установок небольшой мощности. Возможность работы на различных видах газа позволяет использовать газотурбинный агрегат в любом производстве на самом экономически выгодном виде топлива. Эксплуатация газотурбинных электростанций как в автономном режиме, так и параллельно с сетью. Возможность работы газотурбинной электростанции в течение длительного времени при очень низких нагрузках, в том числе в режиме холостого хода. Максимально допустимая перегрузка: 150% номинального тока в течение 1 минуты, 110% номинального тока в течение 2 часов. Способность системы генератора и возбудителя выдерживать не менее 300% номинального непрерывного тока генератора в течение 10 секунд в случае трехфазного симметричного короткого замыкания на клеммах генератора,тем самым, обеспечивая достаточное время для срабатывания селективных выключателей.

20 ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА

21 Парогазовые установки (установки комбинированного типа) значительно превосходят все другие по величине КПД благодаря тому, что в них тепловая энергия при преобразовании в электрическую проходит два цикла: сжигание газа и использование пара при охлаждении отработавших в первом контуре продуктов. Парогазовые установки позволяют достичь электрического КПД более 50%. Для сравнения, у работающих отдельно паросиловых установок КПД обычно находится в пределах 33-45%, для газотурбинных установок в диапазоне %. Кроме этого, они соответствуют экологическим требованиям благодаря значительно более низкому уровню выбросов в атмосферу. Парогазовые установки потребляют существенно меньше воды на единицу вырабатываемой электроэнергии по сравнению с паросиловыми установками. Это сокращает стоимость производства: система водного охлаждения более компактна, объем используемой воды меньше.

22 В поисках путей улучшения экономики газовых турбин ученые и конструкторы разработали оригинальную систему комбинированных установок. Эти установки, которые называются парогазовыми, состоят из сочетания паровой и газовой турбины. Совместное использование парового и газового цикла снижает удельный расход тепла на 4-7% по сравнению с паротурбинной установкой аналогичной мощности и параметров при одновременном уменьшении на 10-12% капиталовложений. Большой опыт строительства ПГУ в зарубежной энергетике показал, что их можно сооружать за короткие сроки На Невинномысской тепловой электростанции в 1972 году впервые в СССР была введена в действие парогазовая установка. Здесь впервые применена комбинированная схема из высоконапорного парогенератора ВПГ , работающего с давлением в топке 650 кн/м 2 (6,5 кгс/см 2), газотурбинной установки мощностью 43 МВт и паротурбинной установки мощностью 160 МВт.

23 Принцип действия и устройство Парогазовая установка состоит из двух отдельных установок: паросиловой и газотурбинной. В газотурбинной установке турбину вращают газообразные продукты сгорания топлива. Топливом может служить как природный газ, так и продукты нефтяной промышленности (мазут, солярка). На одном валу с турбиной находится первый генератор, который за счет вращения ротора вырабатывает электрический ток. Проходя через газовую турбину, продукты сгорания отдают ей лишь часть своей энергии и на выходе из газотурбины все ещё имеют высокую температуру. С выхода из газотурбины продукты сгорания попадают в паросиловую установку, в котел-утилизатор, где нагревают воду и образующийся водяной пар. Температура продуктов сгорания достаточна для того, чтобы довести пар до состояния, необходимого для использования в паровой турбине (температура дымовых газов около 500 градусов по Цельсию позволяет получать перегретый пар при давлении около 100 атмосфер). Паровая турбина приводит в действие второй электрогенератор. Существуют парогазовые установки, у которых паровая и газовая турбины находятся на одном валу, в этом случае устанавливается только один генератор. Иногда парогазовые установки создают на базе существующих старых паросиловых установок. В этом случае уходящие газы из новой газовой турбины сбрасываются в существующий паровой котел, который соответствующим образом модернизируется. КПД таких установок, как правило, ниже, чем у новых парогазовых установок, спроектированных и построенных «с нуля».

24 Наиболее перспективны следующие схемы парогазовых установок: с низконапорным и высоконапорным котлами (НПГУ и ВПГУ), а также с подогревом питательной воды выхлопными газами. Рис.1. Схема парогазовой установки с низконапорным котлом: 1 - генератор ГТУ, 2 - компрессор, 3 - камера сгорания, 4,7 - газовая и паровая турбины, 5 - топливоподача, 6 - котел, 8 - генератор паровой турбины, 9 - конденсатор, 10,11 - конденсатный и питательный насосы Схема парогазовой установки с низконапорным котлом показана на рис.1. Паротурбинная установка почти не отличается от обычной. Газы из турбины ГТУ поступают в топку котла ПТУ, куда одновременно подается, топливо для их подогрева. Так как в этом случае в топку котла подаются газы повышенной температуры, расход топлива для их подогрева уменьшается, что увеличивает кпд всей установки. Обычно мощность ГТУ парогазовой установки составляет 12-15% от мощности паровой турбины. Удельный расход теплоты НПГУ по сравнению с ПТУ меньше на 3-5%.

25 Рис.2. Схема парогазовой установки с высоконапорным котлом: 1,4 газовая и паровая турбины, 2 топливоподача, 3 котел, 5,8 генераторы паровой турбины и ГТУ, 6 конденсатор, 7 экономайзер, 9 компрессор Схема парогазовой установки с высоконапорным котлом показана на рис.2. Компрессор 9 подает в топку воздух под давлением 0,40,6 МПа. Температура газов, поступающих из топки в газовую турбину, равна 750°С. Из турбины газы поступают в экономайзер. За экономайзером их температура на °С ниже, чем после отдельной ГТУ. Средняя температура газов в котле повышается из-за наличия ГТУ в схеме паротурбинной установки (по сравнению с отдельной ПТУ). В результате кпд парогазовой установки по сравнению с отдельными ПТУ и ГТУ увеличивается; при этом на 58% снижается удельный расход топлива. Вследствие увеличения давления в котле его размеры уменьшаются и снижаются затраты на сооружение станции. Одним из недостатков ПГУ является некоторое снижение надежности станции из-за усложнения тепловой схемы. Кроме того, в ПГУ с высоконапорным котлом можно применять только жидкое или газообразное топливо, так как при работе на твердых топливах негорючие частицы, содержащиеся в продуктах сгорания, вызывают эрозию лопаток газовой турбины.

26 \ Рис.3. Схема замкнутой ГТУ: 1 аккумулятор, 2 регулятор, 3 регенератор, 4 атомный реактор, 5 турбина, 6,8,12 компрессоры низкого и высокого давления и подкачивающий, 7 промежуточный охладитель, 9,11 генераторы, 10 охладителье На атомных электростанциях (АЭС) применяют замкнутые ГТУ (рис.3). Рабочее тело сжимается в компрессоре низкого давления 6, охлаждается в промежуточном охладителе 7, сжимается в компрессоре высокого давления 8, а затем поступает в регенератор 3 и атомный реактор 4. Нагретое в атомном реакторе рабочее тело поступает в турбину 5, оттуда в регенератор 3, а затем в водяной охладитель 10. Утечки восполняются подкачивающим компрессором 12, нагнетающим рабочее тело в аккумулятор 1. Через управляемый регулятор 2 рабочее тело при необходимости может подаваться в тракт ГТУ. Турбина и компрессор замкнутой ГТУ имеют небольшие размеры, так как давление в тракте ГТУ может быть значительно выше атмосферного. Однако в результате появления дополнительных агрегатов (промежуточного охладителя) замкнутые ГТУ больше по массе и размерам, чем ГТУ открытого цикла. Достоинством замкнутых ГТУ является небольшое изменение экономичности при изменении мощности, а также отсутствие эрозии или отложений пыли в проточной части. Замкнутые ГТУ потребляют много воды для охлаждения рабочего тела в охладителе 10. Предполагается использовать замкнутые ГТУ на АЭС с реакторами на быстрых нейтронах, в которых гелий служит в качестве рабочего тела.

27 Преимущества ПГУ: Парогазовые установки позволяют достичь электрического КПД более 60 %. Для сравнения, у работающих отдельно паросиловых установок КПД обычно находится в пределах %, для газотурбинных установок в диапазоне % Низкая стоимость единицы установленной мощности Парогазовые установки потребляют существенно меньше воды на единицу выра батываемой электроэнергии по сравнению с паросиловыми установками Короткие сроки возведения (9-12 мес.) Нет необходимости в постоянном подвозе топлива ж/д или морским транспорто м Компактные размеры позволяют возводить непосредственно у потребителя (зав ода или внутри города), что сокращает затраты на ЛЭП и транспортировку эл. энергии Более экологически чистые в сравнении с паротурбинными установками Недостатки ПГУ: Низкая единичная мощность оборудования ( ,1МВт на 1 блок), в то время как современные ТЭС имеют мощность блока до 1200 МВт, а АЭС МВт. Необходимость осуществлять фильтрацию воздуха, используемого для сжигани я топлива.

28 тригенерация

29 Тригенерация - это одновременное производство трех видов энергии: электричества, тепла и холода. Данный подход особенно эффективен для регионов с частыми и значительными температурными перепадами. Тригенераторы отлично зарекомендовали себя и все больше компаний, ставящих своей целью максимальную экономию энергии, рассматривают вариант установки оборудования такого типа.

30 Области применения тригенерационных установок Тригенерационные установки находят широкое применение. В пищевой промышленности, существует потребность в холодной воде с температурой 8-14°С, используемой в технологических процессах. Пивоварни используют холодную воду для охлаждения и хранения готового продукта, на животноводческих фермах такая вода используется для охлаждения молочных продуктов. Производители замороженной продукции работают с температурами от –18 °C до –30 °С круглогодично. Холод используется в различных системах кондиционирования производственных помещений, банков, гостиниц, торговых центров, больниц, стадионов, ледовых дворцов, концертных залов и жилых площадей. Практическая реализация систем тригенерации выполняется достаточно несложно и не требует очень больших капитальных вложений, экономия же от нее дает впечатляющие результаты - установка быстро окупается. Это позволяет считать тригенерацию одним из наиболее простых способов экономии без нарушения налаженных производственных процессов при одновременном решении экологических проблем. Источником утилизируемого тепла могут явиться дизельные, газопоршневые, и газотурбинные электростанции, в которых могут быть использованы как традиционное (газообразное или жидкое), так и возобновляемое (биогаз) топливо.

31 Принцип работы тригенерации Тригенерация процесс, в котором часть тепловой энергии, вырабатываемой при работе ДВС, используется для охлаждения воды, кондиционирования воздуха или рефрижерации. Технологически схема тригенерации представляет собой соединение когенерационной установки с абсорбционной холодильной машиной. Абсорбционная холодильная машина (также абсорбционная бромистолитиевая холодильная машина, абсорбционный чиллер или АБХМ) промышленная холодильная установка, предназначена для отбора и удаления избыточного тепла и поддержания заданного оптимального температурного и теплового режимов при работе различного рода производственного оборудования, технологических устройств, инструмента, оснастки, а также технологических процессов, связанных с повышенными тепловыми нагрузками. В качестве абсорбента в них используются различные растворы, например, бромида лития (LiBr) в воде.

32

33 АБХМ – экономическая и экологическая альтернатива стандартному кондиционированию. Нагрев АБХМ происходит горячей водой или паром и может проходить в одну или две ступени. При одноступенчатой схеме с 1 МВт электрической энергии снимается 600 к Вт холода, при двухступенчатой 1200 к Вт холода. Холодильный коэффициент (ХК) работы (отношение холодопроизводительности к потребляемой мощности) одноступенчатых машин , двухступенчатых машин Возможность производить тепловую энергию в отопительный сезон, а холод в летний период делает эксплуатацию тринерационной установки привлекательной с экономической точки зрения. Действительно, подобного рода схема обеспечивает полную загрузку установки без провалов в потреблении тепловой энергии вне отопительного сезона.

34 Использование процесса тригенерации более эффективно в летний период, т.к. излишки тепла от работы газопоршневой установки можно направить на получение охлажденной воды, а её, в свою очередь, пустить на технологические нужды или использовать в системе кондиционирования здания. В зимнее время года, когда пропадает потребность в холодной воде, абсорбционная установка может быть отключена. В этом случае, всё вырабатываемое газопоршневой установкой тепло используется в системе отопления. В основах тригенерации заложен принцип использования вырабатываемой тепловой энергии, что значительно удешевляет себестоимость выработки холода.

35 Тригенерация и преимущества ее использования. - экономичность (для выработки холода используются излишки тепла); - минимальный износ (простая конструкция чиллера); - малошумность (абсорбционная установка работает бесшумно); - экологичность (вода используется в качестве хладагента); - высокий КПД (коэффициент полезного действия достигает 92%)

36 Тригенерация и экология В системах тригенерации на базе АБХМ практически нет выбросов парниковых газов, отсутствуют вредные химические загрязнения, т. к. в качестве хладагента используется вода. Важно отметить, что использование тригенерации одна из лучших технологий, доступных для сокращения выбросов парниковых газов и других загрязнений окружающей среды.