Autonomní zdroje energie pro podniky

Propojené parní turbíny (mini-CHP)

Vzhledem k neustálému růstu cen elektřiny přechází řada podniků, které vyrábějí a využívají vodní páru pro technologické potřeby a vytápění k její samostatné výrobě, využívající blokové parní turbíny s protitlakou turbínou pro kombinovanou výrobu tepla a elektřiny.

Většina průmyslových a výrobně-výtopných kotelen průmyslových a komunálních podniků je vybavena parními kotli na sytou nebo mírně přehřátou páru na tlak 1,4 MPa s výkonností 10 — 25 t/h.

Použití turbínové jednotky ve vlastní kotelně umožní:

• výrazné snížení množství nakupované elektřiny k úplné soběstačnosti,

• snížení deklarovaného výkonu,

• plně kompenzovat jalový výkon svých elektrických instalací pomocí synchronního generátoru turbínové jednotky.

Schematický diagram turbínového generátoru (TGU) v kotelně je na Obr. 1.

Rýže. 1. Schéma turbogenerátoru v kotelně (mini-CHP)

Modulové turbogenerátory instalované na nulté úrovni kotelny jsou určeny k výrobě elektřiny s dalším využitím páry spotřebované v zařízení pro technologické a topné potřeby. Konstrukčně jsou agregáty provedeny ve formě kompaktních pohonných jednotek se 100% tovární připraveností, skládající se z protitlakové turbíny, elektrocentrály a převodovky, umístěné spolu s přídavným zařízením na společné olejové nádrži a umístěné samostatné zařízení.

Turbínové generátory zahrnují systém dodávky cirkulačního oleje, lokální hydrodynamický systém pro automatickou regulaci turbíny a havarijní ochranu a systém řízení a ochrany generátoru. Regulátory umožňují ruční ovládání a zajišťují příjem elektrických řídicích signálů při dálkovém nebo automatickém ovládání zařízení.

Turbínové generátory jsou vybaveny synchronními generátory typu SG2 s neutrálním výstupním výkonem a vzduchovým chlazením.

Soustrojí turbínových generátorů se vyznačují:

• vysoká spolehlivost (doba nepřetržitého provozu minimálně 5000 hodin),

• dlouhá životnost (25 let) a zdroje (100 000 hodin),

• doba významné generální opravy (alespoň 5 let),

• minimální množství instalačních a spouštěcích prací,

• nízké provozní náklady,

• jednoduchost údržby a nenáročnost na úroveň školení servisního personálu,

• rozumná cena s krátkou (1,5-2 roky) dobou návratnosti,

• dostupnost systému poprodejních služeb.

Elektrárny s plynovou turbínou (GTES)

Na rozdíl od parní turbíny (Rankinův parní cyklus pro páru) jsou v cyklech plynové turbíny pracovní tekutinou stlačené plyny zahřáté na vysokou teplotu. Jako takové plyny se nejčastěji používá směs vzduchu a produktů ze spalování kapalného (nebo plynného) paliva.

Schematický diagram plynové turbíny (GTU s tepelným příkonem při p = konst) je na Obr. 2.

Rýže. 2. Schéma elektrárny s plynovou turbínou: CS — spalovací komora, CP — kompresor, GT — plynová turbína, G — generátor, T — transformátor, M — spouštěcí motor, cm — pomocné potřeby, RU VN — rozváděč vysokého napětí

Vzduchový kompresor převodovky stlačuje atmosférický vzduch, zvyšuje tlak z p1 před p2 a nepřetržitě jej přivádí do spalovací komory hořáku. Potřebné množství kapalného nebo plynného paliva je kontinuálně dodáváno speciálním čerpadlem, zplodiny hoření z něj odcházejí s teplotou t3 a prakticky stejným tlakem p2 (pokud se nebere v úvahu odpor) jako na výstupu z komory. kompresoru (p2 = p3). Ke spalování paliva (tedy k přívodu tepla) tedy dochází při konstantním tlaku.

V plynové turbíně GT dochází k adiabatické expanzi zplodin hoření, v důsledku čehož jejich teplota klesá na t4 (bod 4), kde T4 = 300 — 400 °C, a tlak klesá téměř na atmosférický p1. Celá tlaková ztráta p3 — p1 je využita k získání technické práce v turbíně LTpr. BigI jsem součástí této práce LTo být spotřebováno pohonem kompresoru.Rvalue LTpr-LTo být vynaloženo na výrobu elektřiny v elektrickém generátoru G nebo pro jiné účely.

Za účelem zvýšení účinnosti elektrárny s plynovou turbínou se používá metoda zpětného získávání tepla výfukových plynů z turbíny. Na rozdíl od předchozího schematického nákresu (viz obr. 2) obsahuje výměník tepla, kde je vzduch jdoucí z kompresoru do spalovací komory ohříván výfukovými plyny opouštějícími turbínu, nebo je teplo plynů využíváno v plynových ohřívačích pro síťové kotle na vodu nebo odpadní teplo.

Kotel na odpadní teplo (KU) pro soustrojí s plynovou turbínou (výkon 20 MW) bubnového typu s nuceným oběhem v odpařovacích okruzích, uspořádání věže topných ploch s horním odvodem spalin může mít otevřenou dispozici nebo může být instalován v budova. Kotel má vlastní rám, který je hlavní nosnou konstrukcí pro otopné plochy, potrubí, buben a komín.

Hlavním, záložním a nouzovým palivem pro plynovou turbínu o výkonu 20 MW je nafta nebo zemní plyn. Rozsah pracovního zatížení je 50 - 110 % jmenovitého.

Moderní elektrárny s plynovou turbínou v Rusku jsou založeny na plynových turbínách o výkonu 25 — 100 MW. Pro napájení plynových a ropných polí se v posledních letech rozšířily elektrárny s plynovou turbínou o výkonu 2,5 - 25 MW.

Plynové pístové elektrárny

V poslední době jsou spolu s elektrárnami s plynovou turbínou široce používány kontejnerové elektrárny založené na plynových pístových generátorech využívajících zařízení od Caterpillar a dalších.

Elektrárny "Caterpillar" řady G3500 jsou autonomní trvalé a záložní zdroje elektrické energie.Soupravy plynových pístových generátorů lze použít k výrobě elektrické i tepelné energie pomocí tepla plynového motoru. Na Obr. 5.8 ukazuje energetický diagram (energetickou bilanci) zařízení s plynovými písty.

Rýže. 3. Energetický diagram plynového pístového motoru

Taková zařízení s rekuperací tepla lze použít v zařízeních, která současně spotřebovávají teplo a elektřinu, například v ropných a plynových zařízeních, vzdálených obytných a komunálních službách (zásobování elektřinou a teplem malých vesnic atd.), v lomech a dolech, v různé průmyslové podniky.

Mezi hlavní vybavení patří: plynový motor-generátor Caterpillar, jednotka rekuperace tepla, kontejner, systém přívodu palivového plynu, systém automatického plnění motorového oleje, elektrické zařízení a řídicí systém.

Dieselové elektrárny

V posledních letech se rozšířily dieselové elektrárny o výkonu 4,5 až 150 MW s využitím automatizovaných pomaloběžných dvoudobých dieselových motorů s křížovou hlavou s turbodmychadlem a elektrocentrálami pro napětí 6 nebo 10 kV, frekvence střídavého proudu 50 nebo 60 Hz.

Tyto dieselové generátory pracují stabilně na těžké palivo o viskozitě do 700 cG při 50 °C s obsahem síry do 5 %, mohou pracovat i na libovolné plynné palivo v režimu duálního paliva (ve směsi min. 8 % ropného paliva), zatímco výkon elektrické energie tvoří cca 50 % energie spáleného paliva, je zde možnost zvýšení účinnosti zařízení díky využití tepla výfukových plynů, jsou provozovány bez snížení účinnosti v různých klimatických podmínkách je životnost jednotek až 40 let s kapacitou cca 8500 hodin ročně.