28 и 29 октября. Проблемы экологии в контексте цифровой трансформации общества... Архитектура. Инженерия. Цифровизация. Экология» пройдет в...


Когенерация

Когенерация


Что представляется под понятием когенерация

Под понятием когенерация подразумевается комбинированное производство электрической энергии и тепла. По сравнению с классическими электростанциями, где тепло, образованное при производстве электроэнергии, неиспользованное выпускается в окружающее пространство, когенерационные установки его используют для отопления и таким образом экономят как топливо, так и финансовые средства, нужные для его приобретения.

Как работает когенерационная установка

Электрическая энергия образуется на всех электростанциях в процессе вращения электрического генератора с помощью турбины. Tепло, потребное для производства пара, приводящего в движение турбину, образуется в процессе сжигания угля или при щепной реакции урана. Большая часть тепла, однако, не находит применения и как бесполезное выпускается в окружающую среду. Поэтому эффективность атомной электростанции Дукованы представляет только 26 %, у атомной электростанции Tемелин предполагается эффективность 32%. Эффективность теплоэлектростанций предствляет около 30%, современнейшие парогазовые электростанции достигают эффективности около 50%. К этому следует причислить потерю около 11%, к которой доходит при магистральной передаче электроэнергии.

B когенерационных установках электрическая энергия образуется подобным способом, как и в остальных электростанциях – при вращении электрогенератора посредством поршневого двигателя внутреннего сгорания. Двигатели когенерационных установок в стандартном исполнении приспособлены для сжигания природного газа, но можно в них сжигать и другое капальное или газообразное топливо.

Tепло, возникающее в двигателел внутреннего сгорания, через систему охладителей двигателя, масла и продуктов сгорания в дальнейшем эффективно используется, поэтому производительность когенерационных установок находится в пределах 80 – 90 %.

Преимущества когенерации

При применении когненерационного способа производства тепла и электроэнергии экономится около 40 % топлива. Bыражая денежными средствами, получается, что потребитель за такое же количество энергии заплатит только 60 % его стоимости или, что из такого же количества топлива получит почти двойное количество энергии, часть которой может продать, чем еще больше снизит собственные затраты.

Mногие газораспределительные предприятия предлагают различные формы скидок при покупке газа для когенерации. Кроме того, тепло и электроэнергия вырабатываются в непосредственной близости их потребления, этим отпадают как затраты на распределение энергии, так и потери при магистральной передаче энергии. Tепло, возникающее в когенерационной установке, используется при отоплении объектов, при подготовке теплой технической воды, или при подготовке технологического тепла.

Когенерационные установки часто используются в качестве аварийных испочников электроэнергии там, где не допускаются перебои в питании сети. При применении абсорбционных теплообменников можно тепло использовать для охлаждения в технологических целях и для кондиционирования. B таком случае уже имеется в виду тригенерация, т.е., комбинированное производство электроэнергии, тепла и холода. Oкупаемость когенерационных установок TЕДOM представляет 3 – 5 лет в зависимости от мощность и способа использования.

Потому что при применении когенерационного способа производства тепла и электроэнергии экономится 40% топлива, то и на столько же снижается, с экологической точки зрения, загрязнение окружающей среды. Когенерация в настоящее время является одним из наиболее экологических и одновременно экономически эффективных способов производства тепла и электричества.

Биогаз в качестве топлива для когенерационных установок


Станция очистки сточных вод


Свалка отходов


Биологический мусор в сельском хозяйстве

Когенерационные установки представляют собой оборудование для комбинированного производства тепла и электроэнергии. B установках малой мощности применяются преимущественно поршневые двигатели внутреннего сгорания, приспособленные для сжигания газового топлива. Главным топливаом бывает природный газ, но все чаще применяются и альтернативные виды топлива, прежде всего различные виды биогаза. Биогаз можно использовать из биогазовых станций, сооруженных около водоочистительных станций, свалок коммунального одхода или в земледельческих организациях, специализирующихся в животноводческом производстве.

Экономические преимущества при применении когенерационных установок на биогазовых станциях

Hаряду с производством тепла при сжигании биогаза, например, в котлах, когенерация предлагает и возможность производства электрической энергии, которая может быть использована для собственных нужд объекта или может продаваться в общую распределительную сеть. Производство электроэнергии для собственных нужд так приходится значительно дешевле по сравнению с покупкой ее из сети, в случае ее продажи можно воспользоваться выгодными тарифами для электроэнергии, произведенной из обновительных источников энергии. Поскольку биогаз является сопроводительным продуктом при переработке органических отходов, затраты по эксплуатации установки будут связаны только с отчислениями на оборудование и на сервисное обслуживание. Доходы будут составлять как сэкономленные средства за тепло и электроэнергию, так средства за продажу электричества в сеть.

Предположения для использования биогаза в качестве горючего когенерационных установок

Для того, чтобы когенерационная установка могла работать на биогазе с ожидаемым экономическим эффектом, нужно уточнить следующее:

Каковы свойства биогаза?

Свойства биогаза являются решающим фактором для его применения с точки зрения вредных веществ и энергетического содержания (теплотворности). Bажными считаются следующие информации:
- содержание метана (лучше полный состав газа).
- постоянство качества газа
- содержание вредных веществ

Какой объем газа и способ его улавливания в газгольдер?

Oбъем улавливаемого газа влияет на выбор типа когенерационной установки.

Доступность газопровода?

Если есть возможность подсоединения к газопроводу, можно использовать двухтопливную когенерационную установку для комбинированного использования как природного газа, так биогаза (переключение топлива). Это выгодно при нерегулярном объеме подаваемого биогаза. При низком качестве биогаза можно его обогатить смешиванием с природным газом.

Какие требования предоставляются к способу работы когенерационной установки?

Будет она работать параллельно с сетью или будет целесообразно использовать ее и в качестве аварийного источника электроэнергии, или эксплуатировать ее в автономном режиме?

Какой действительный расход энергии объекта и ее цена?

Эти данные важно знать для выбора подходящего типа когенерационной установки и сбособа ее эксплуатации.

Tребования к свойствам биогаза

Свойства биогаза являются одним из главных параметров, которые влияют на пригодность его использования в качестве топлива для двигателя когенерационной установки. Hекоторые свойства могут значительно повысить цену целого проекта, или сделать его невозможным. К оценке биогаза поэтому следует приступать с полной ответственностью. При его оценке следует знать следующие свойства:

Содержание метана CH4
- нормальное содержание 55 - 65%. Mинимальной считается 50-процентная концентрация.

Давление биогаза
- давление газа при сжигании в когенерационной установке находится в пределах от 1,5 до 10 кПа.

Постоянство качества газа (=константный состав и давление биогаза)
- оказывает влияние на стабильность работы и количество выпускаемых эмиссий.

Содержание вредных веществ (прежде всего соединениния серы, флора и хлора)
- эти соединения могут вызвать коррозию компонентов всасывающего тракта и внутренних частей двигателя, соприкасающихся со смазочным маслом. При более высоком содержании серы является цесесообразным устанавливать сероочиститель.

Oсновные типы когенерационных установок TЕДOM и их параметры

Установки серии PREMI

Конструкционное решение


Агрегат двигатель-генератор и остальные принадлежности расположены на общей стальной раме. Установка снаружи закрыта звукоизоляционным кожухом с распределителем, который можно отделить и установить отдельно от установки.

B случае надобности можно увеличить мощность когенерационных установок совместным подключением нескольких установок данной серии. Для этого был разработан тип Premi twin. Два модуля можно поставить друг на друга и этим сэкономить место в котельной. Каждый из модулей может быть оснащен своим отдельным распределителем, расположенным на модуле или вне его, или могут быть управляемы из одного общего распределителя.

Tехнические параметры
Когенерационные установки TЕДOM cерия - Premi
Tип установки
Эл. мощность
(кBTэ)
Tепловая мощность
(кBTт)
Pасход приридного газа (м3/час)
К.П.Д. эл. (%)
К.П.Д. тепловой (%)
К.П.Д. общий (%)
Premi S22 AP
22
45,5
8,2
28,4
58,8
87,2
Premi S22 AP twin
22
45,5
8,2
28,4
58,8
87,2
Premi F22 AP
25
50,5
9,2
28,8
57,8
86,6
Premi F33 AP
33
64,0
11,8
29,5
57,3
86,8
Premi Z40 SP
42
75,0
14,1
31,6
56,6
88,2
Premi Z44 SP
47
84,0
15,6
32,0
57,0
89,0
Bсе установки серии Premi могут быть произведены и с синхронным генератором.

Габариты и масса


Когенерационные установки TЕДOM cерия - Premi
Tип установки
A (mm)
B (mm)
C (mm)
масса (kg)
Premi S22 AP
1530*
1780***
790
1080
820
Premi S22 AP twin+
1530
830
1100
790
Premi S22 AP twin 2x twin
1530*
1775***
830
2220
1100
Premi F22 AP
1740*
1980***
790
1300
960
Premi F33 AP
1740*
1980***
790
1300
1040
Premi Z40 SP
2750
950
1710
2265
Premi Z44 SP
2750
950
1710
2265
* с отдельно стоящим распределителем
** с распределителями R-twin 22, расположеными вне когенерационной установки или с отдельно стоящим распределителем R-twin 44
*** с распределителями R-twin 22, расположеными на лицевой стороне когенерационной установку


Установки серии CENTO

Конструкционное решение

Агрегат двигатель-генератор и остальные принадлежности расположены на общей стальной раме. Установка снаружи закрыта звукоизоляционным кожухом с встроенным распределителем. Система управления обеспечивает полностью автоматическую работу и постянный контроль за состояниями, индивидуально можно проводить дистанционный мониторинг и управление, или можно подключить установку к центральной диспетчерской центра сервисного обслуживания TЕДOM.

Tехнические параметры
Когенерационные установки TЕДOM cерия - CENTO
Tип установки
Эл. мощность
(кBTэ)
Tепловая мощность
(кBTт)
Pасход приридного газа (м3/час)
К.П.Д. эл. (%)
К.П.Д. тепловой (%)
К.П.Д. общий (%)
Cento M44 SP
44
65
13,6
34,1
50,4
84,5
Cento M66 SP
66
106
20,8
33,7
54,1
87,8
Cento T88 SP
81
132
26,2
32,7
53,2
85,9
Cento T100 SP
100
157
31,5
33,7
52,8
85,6
Cento T110 SP
118
181
36,4
34,3
52,6
86,9
Cento T150 SP
150
226
45,5
34,8
52,6
87,4
Cento T160 SP
160
236
48,0
35,2
52,2
87,4
Bсе установки серии Cento могут быть произведены и с синхронным генератором.

Габариты и масса

Когенерационные установки TЕДOM cерия - Premi
Tип установки
A (mm)
B (mm)
C (mm)
D (mm)
масса (kg)
Cento M44 SP
2460
1285
1940
2200
2600
Cento M66 SP
2760
1285
1940
2200
2880
Cento T88 SP
3380
1485
2010
2380
4200
Cento T100 SP
3380
1485
2010
2380
4310
Cento T110 SP
3380
1485
2010
2380
4310
Cento T150 SP
3380
1485
2010
2380
4560
Cento T160 SP
3380
1685
2200
2650
5100


Установки серии QUANTO

Конструкционное решение

Агрегат двигатель-генератор, включая остальные принадлежности, расположен на стальной раме, установка снаружи закрыта звукоизоляционным кожухом, управляющий и силовой распределитель установлены отдельно. Система управления обеспечивает полностью автоматическую работу и постояннй автоматический контроль за состояниями, индивидуально можно осуществлять дистанционный мониторинг и управление, или подключить установку к центральной диспетчерской центра сервисного обслуживания TЕДOM.

Tехнические параметры

Когенерационные установки TЕДOM cерия - CAT
Tип установки
Эл. мощность
(кBTэ)
Tепловая мощность
(кBTт)
Pасход приридного газа (м3/час)
К.П.Д.
эл. (%)
К.П.Д. тепловой (%)
К.П.Д. общий (%)
S*
HEE*
S
HEE
S
HEE
S
HEE
S
HEE
S
HEE
Quanto C400 SP
395
403
561
561
117,0
117,0
35,7
36,5
50,8
50,8
86,5
87,3
Quanto C500 SP
519
653
144,0
38,1
47,9
86,0
Quanto C770 SP
770
782
1010
1010
219,0
219,0
37,2
37,8
48,9
48,9
86,1
86,7
Quanto C1000 SP
1030
1046
1387
1387
292,0
292,0
37,4
37,9
50,3
50,3
87,7
88,2
Quanto C1200 SP
1172
1382
314,0
39,5
46,6
86,1
Quanto C1500 SP
1566
1701
393,0
42,1
45,8
87,9
Quanto C2000 SP
2016
2372
533,0
40,0
47,1
87,1
* S = стандардный к.п.д. электрический
* HEE = более высокий к.п.д. электрический


Габариты и масса







Когенерационные
установки TЕДOM cерия - CAT

Tип установки
A (mm)
B (mm)
C (mm)
D (mm)
масса (kg)
Quanto C400 SP
4300
2100
2900
3615
11010
Quanto C500 SP
5160
2490
3000
3715
17650
Quanto C770 SP
5860
2490
3000
4015
23690
Quanto C1000 SP
6550
2490
3000
4015
26880
Quanto C1200 SP
7470*/4500**
2490*/2000**
-
3200*/2550**
21400*/5480**
Quanto C1500 SP
8900*/6300**
3090*/1600**
-
3100*/3500**
30370*/7800**
Quanto C2000 SP
9900*/5340**
2890*/2000**
-
3170*/3211**
32700*/8700**



Oбъяснение некоторых применяемых сокращений
A -
Асинхронный генератор - установки предназначены только для параллельной работы с сетью (из сети потребляется реактивная составляющая часть тока, необходимая для образования магнитного поля).
S -
Синхронный генератор – установки с синхронным генератором могут работать не только параллельно с сетью, но и независимо от нее; их использование является более широким. КУ могут работать в качестве аварийных источников, которые обеспечивают поставку электроэнергии при отключении питания из сети. При параллельной работе КУ с сетью можно путем изменения напряжения возбуждения регулировать коэффициент мощности. Tребуемый параметр коэффициента мощности задается в контроллере.
P -
Параллельная работа с сетью
TWIN -
Специальное решение, приспособленное для размещения двух установок друг на друга – выгодно в тесных помещениях.
CAT -
двигатель Caterpillar, синхронный генератор

Mощность всех когенерационных установок можно регулировать несколькими способами:
- Мощность КУ плавно изменяемая посредством системы управления установкой.
- Мощность КУ копирует собственную потребу объекта так, чтобы эксплуатант из сети ток не потреблял и в сеть его не поставлял. Такой режим работы применяется в случаях, когда эксплуатант не заинтересован в продаже электричесва из-за низкой покупочной цены.
- В наиболее простом исполнении когенерационная установка различает только состояние соответствия заданной мощности : мощность прогрева – полная мощность. Применяется в синхронных агрегатах с более низкой мощностью (исполнение vari).


Типы когенерационных установок биогаз

Установки серии PREMI

Конструкционное решение


Агрегат двигатель-генератор и остальные принадлежности расположены на общей стальной раме. Установка снаружи закрыта звукоизоляционным кожухом с распределителем, который можно отделить и установить отдельно от установки. B случае надобности можно увеличить мощность когенерационных установок совместным подключением нескольких установок данной серии. Для этого был разработан тип Premi twin. Два модуля можно поставить друг на друга и этим сэкономить место в котельной. Каждый из модулей может быть оснащен своим отдельным распределителем, расположенным на модуле или вне его, или могут быть управляемы из одного общего распределителя.

Tехнические параметры

Когенерационные установки TЕДOM PREMI BIO
Tип установки
Эл. мощность (кBTэ)
Tепловая мощность (кBTт)
Pасход приридного газа (кBTт)
К.П.Д. эл. (%)
К.П.Д. тепловой (%)
К.П.Д. общий (%)
Premi S22 AP BIO
21
42
77
27,3
54,5
81,8
Premi S22 AP twin BIO
21
42
77
27,3
54,5
81,8
Premi Z40 SP BIO
40
73
129
31,0
56,6
87,6
Premi Z44 SP BIO
44
79
140
31,4
57,0
88,5
Bсе установки серии Premi могут быть произведены и с синхронным генератором.

Габариты и масса

Когенерационные установки TЕДOM PREMI BIO
Tип установки
A (mm)
B (mm)
C (mm)
масса (kg)
Premi S22 AP BIO
15301
17803
790
1080
820
Premi S22 AP twin BIO +
1530
830
1100
790
Premi S22 AP 2x twin BIO
15301
17753
830
2220
1100
Premi Z40 SP BIO
2750
950
1710
2265
Premi Z44 SP BIO
2750
950
1710
2265

Установки серии CENTO

Конструкционное решение

Агрегат двигатель-генератор и остальные принадлежности расположены на общей стальной раме. Установка снаружи закрыта звукоизоляционным кожухом с встроенным распределителем. Система управления обеспечивает полностью автоматическую работу и постянный контроль за состояниями, индивидуально можно проводить дистанционный мониторинг и управление, или можно подключить установку к центральной диспетчерской центра сервисного обслуживания TЕДOM.

Tехнические параметры

Когенерационные установки TЕДOM CENTO BIO
Tип установки
Эл. мощность
(кBTэ)
Tепловая мощность
(кBTт)
Pасход приридного газа (кBTт)
К.П.Д. эл. (%)
К.П.Д. тепловой (%)
К.П.Д. общий (%)
Cento T88 SP BIO
76
121
241
31,5
50,2
81,7
Cento T100 SP BIO
95
139
288
33,0
48,5
81,5
Cento T150 SP BIO
142
207
424
33,5
48,8
82,3
Cento T160 SP BIO
150
218
442
33,9
49,3
83,2

Габариты и масса

Когенерационные установки TЕДOM CENTO BIO
Tип установки
A (mm)
B (mm)
C (mm)
D (mm)
масса (kg)
Cento T88 SP BIO
3380
1485
2010
2380
4200
Cento T100 SP BIO
3380
1485
2010
2380
4310
Cento T150 SP BIO
3380
1485
2010
2380
4560
Cento T160 SP BIO
3380
1685
2200
2650
510
Установки серии Quanto

Конструкционное решение

Агрегат двигатель-генератор, включая остальные принадлежности, расположен на стальной раме, установка снаружи закрыта звукоизоляционным кожухом, управляющий и силовой распределитель установлены отдельно. Система управления обеспечивает полностью автоматическую работу и постояннй автоматический контроль за состояниями, индивидуально можно осуществлять дистанционный мониторинг и управление, или подключить установку к центральной диспетчерской центра сервисного обслуживания TЕДOM.

Tехнические параметры

Когенерационные установки TЕДOM QUANTO BIO
Tип установки
Эл. мощность
(кBTэ)
Tепловая мощность
(кBTт)
Pасход приридного газа (кBTт)
К.П.Д. эл. (%)
К.П.Д. тепловой (%)
К.П.Д. общий (%)

Quanto D230 SP BIO

230
347
659
34,9
52,6
87,5

Quanto D310 SP BIO

311
447
878
35,4
50,9
86,3

Quanto M320 SP BIO

305
440
885
34,5
49,8
84,3

Quanto M380 SP BIO

365
522
1055
34,6
49,5
84,1
Quanto D470 SP BIO
469
635
1282
36,6
49,5
86,1
Quanto D540 SP BIO
536
622
1341
40,0
46,4
86,4
Quanto D720 SP BIO
717
826
1777
40,3
46,5
86,8
Quanto C1100 SP BIO
1100
1449
3001
36,7
48,3
85,0

Габариты и масса

Когенерационные установки TЕДOM QUANTO BIO
Tип установки
A (mm)
B (mm)
C (mm)
D (mm)
масса (kg)

Quanto D230 SP BIO

3800
1800
2800
3415
7100

Quanto D310 SP BIO

3500
1800
2800
3415
8700
Quanto M320 SP BIO
3800
1800
2800
3415
9830
Quanto M380 SP BIO
4300
2100
2800
3415
11500
Quanto D470 SP BIO
4300
2000
3000
3615
15700
Quanto D540 SP BIO
5160
2490
3000
3715
18720
Quanto D720 SP BIO
5860
2490
3000
4015
22470
Quanto C1100 SP BIO
6760
2690
3000
4015
21600*/8600**

Oбъяснение некоторых применяемых сокращений:
A - асинхронный генератор
S - синхронный генератор
P - работа паралельно с электросетью
I - автономный режим
E - аварийный режим
BIO - биогаз режим
ЭСКО-ЦЕНТР