Энергетическая эффективность ТН.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 5Следующая ⇒

Парокомпрессионные и абсорбционные ТН для осуществления термодинамических циклов потребляют различные виды энергии: ПТН- механическую (электрическую), АТН- тепловую.

Для сравнения эффективности различных типов ТН необходим общий показатель. Таким показателем может быть удельный расход топлива на выработку теплоты или коэффициент его использования. Такой подход правомерен ещё и потому, что в России базовыми электростанциями являются тепловые, работающие на органическом топливе.

Энергетическая эффективность ПТН характеризуется коэффициентом преобразования энергии

φ = Qп /Qк

где Qп – произведенная теплота;

Qк – мощность в тепловом эквиваленте, затраченная на привод компрессора.

Величина коэффициента преобразования ПТН (φ ) зависит, в основном, от температур низкотемпературного источника теплоты и температуры нагреваемой среды на выходе из ТН (рис.1). Чем больше перепад температур между нагреваемой и охлаждаемой средами, тем ниже эффективность ПТН.

11. Парокомпрессионные термотрансформаторы. Принцип действия и возможные режимы работы.

ПАРОКОМПРЕССИОННЫЕ И ВОЗДУШНЫЕ------ЭТО И ЕСТЬ ТЕПЛОВОЙ НАСОС И ВОЗДУШНЫЙ

12. Критерии оценки эффективности работы парокомпрессионных термотрансформаторов.

ВЫШЕ!!!!!!!!!!!!!!!!

13. Абсорбционные термотрансформаторы. Принципы действия и возможные режимы работы.

14. Критерии оценки эффективности работы абсорбционных термотрансформаторов. в детандере в

H-s - диаграмме.

ВЫШЕ!!!!!!!!!!

15. Назначение и составные элементы детандер-генераторного агрегата

16. Детандер-генераторные агрегаты. Принципиальные схемы. Процессы

17. . Многоступенчатый подогрев газа в детандер-генераторных агрегатах.

18. Основные методические положения оценки эффективности применения детандер-генераторных агрегатов на ТЭС.

19. Источники энергии для подогрева газа в детандер-генераторном агрегате на ТЭС. Преимущества и недостатки.

20. Бестопливная схема ДГА.

21. Технология когенерации. Типы когенерационных теплоэнергетических систем.

Это, прежде всего, связано с уменьшением запа- сов органического топлива и, соответственно, резким увеличением его стоимости, что при- водит к нарушению и перебоям снабжения отдельных регионов и потребителей топли- вом, тепловой и электрической энергией. Од- ним из реальных направлений решения сло- жившейся проблемы является развитие ма- лой энергетики. Большим потенциалом здесь обладает процесс совместной выработки электрической и тепловой энергии – когене- рация, которая, помимо всего прочего, созда- ет возможность для развития всей экономики страны [1]. Реконструкция и перевод действующих котельных в мини-ТЭЦ (электрической мощ- ностью до 50 МВт), расположенных в непо- средственной близости от конечного потре- бителя, дает возможность вырабатывать электрическую и тепловую энергию, как на собственные нужды станции, так и получать дополнительную прибыль от ее реализации в энергосистему. Тем более, что на современном этапе развития турбиностроения в качестве рабо- чих тел в замкнутом цикле возможно приме- нение, как водяного пара, так и жидкостей, имеющих низкие температуры кипения, реа- лизуя органический цикл Ренкина (ОRС) [2]. ПРЕИМУЩЕСТВА КОГЕНЕРАЦИИ. Мини-ТЭЦ может использоваться в ка- честве основного или резервного источника электроэнергии для объектов коммунального хозяйства и очистных сооружений, предпри- ятий промышленности и сельского хозяйст

Когенерация - высокоэффективное использование первичного источника энергии - газа для получения двух форм полезной энергии - тепловой и электрической. Главное преимущество этой технологии перед обычными технологическими процессами, применяемыми на теплоэлектростанциях, состоит в том, что преобразование энергии происходит с большей эффективностью. Иными словами, система когенерации позволяет использовать то тепло, которое обычно просто теряется. При этом снижается потребность в покупной энергии на величину вырабатываемых тепловой и электрической энергии, что способствует уменьшению производственных расходов.

Нет----потерь энергетических---так как малое произвдство—малые ТЭЦ—а мощность вырабатывается та же

Расход тепла при раздельной установке больше чем при комбинированной и когерентной и экономичность больше такой

При комбинированном принципе источником выработки тепловой и электрической энергии является теплоэлектроцентраль (ТЭЦ), где часть общего расхода пара, предварительно выработав электроэнергию в турбоустановках ТЭЦ, служит затем для выработки тепловой энергии. Отпускаемая с ТЭЦ тепловая энергия централизованно подается тепловым потребителям. Централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки тепловой и электрической энергии называетсятеплофикацией.

Для совместной выработки тепловой и электрической энергии на ТЭЦ установлены теплофикационные паровые турбины, имеющие ряд особенностей по сравнению с турбоагрегатами конденсационных электростанций в конструкции, тепловой схеме и условиях эксплуатации. Основным отличием теплофикационных турбин является наличие регулируемых отборов пара в промежуточных точках процесса расширения пара в турбине или в конце этого процесса. Тепловые схемы простейших ТЭЦ представлены на рис. 4.

Комбинированное производство тепловой и электрической энергии более экономично, так как обеспечивает уменьшение общего расхода топлива на выработку электроэнергии и теплоты [39]!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Теплота рабочего тела (водяного пара), имеющая высокий потенциал, сначала используется для выработки электрической энергии в турбогенераторах, а затем теплота отработавшего рабочего тела, имеющая более низкий потенциал, используется для централизованного теплоснабжения. При таком комбинированном использовании удельный расход теплоты на выработку электрической энергии получается значительно меньше, чем при раздельном получении электрической энергии и теплоты, когда теплота рабочего тела, отработавшего в турбине, отводится в окружающую среду.

Когенерация

Когенерация - комбинированная выработка электроэнергии и теплоты в электрогенераторных установках с ДВС. Понятие когенерации используется в настоящее время, чаще всего, по отношению к теплоэлектростанциям небольшой мощности (до десятков мегаватт), работающим на локальные сети.

Название «когенерация» произошло от слов «комбинированная генерация», то есть это процесс, при котором одновременно вырабатывается электроэнергия и тепло. Дело в том, что во время работы электрогенератор выделяет огромное количество тепла, которое в обычных установках просто отводится за ненадобностью и никак не используется. Идея же когенерационных установок заключается в минимизации потерь вырабатываемой энергии: тепло, которое вырабатывает генератор, используется в них для обогрева помещений.

Основной отличительной чертой каждой когенерационной установки является тип силового агрегата, который используется в работе. В настоящее время наиболее распространены два основных типа установок: газотурбинные и газопоршневые электростанции. Выбор того или иного типа зависит, как правило, от множества факторов, таких как требования заказчика, размещение установки, технические возможности по созданию системы теплозабора и так далее.

. Паровые турбины

Паровые турбины используются в качестве основных двигателей промышленных когенерационных систем в течение многих лет. Пар, образующийся в паровом котле, расширяясь, под высоким давлением проходит через лопатки турбины. Турбина вращается и производит механическую энергию, используемую генератором для производства электричества.

Электрическая мощность системы зависит от того, насколько велик перепад давления пара на входе и выходе турбины. КПД паровой турбины в части генерации электроэнергии самый низкий из всех рассматриваемых технологий (от 7 до 20 %), но в составе когенерационных систем суммарная эффективность может достигать 80 % в расчете на условную единицу израсходованного топлива (по теплотворной способности). Из этого следует, что паровые турбины находят применение в местах, где потребность в тепловой энергии намного выше, чем в электрической. Предлагаемые на рынке системы, как правило, рассчитаны на производство от 500 кВт и более электроэнергии.

Для эффективной работы пар в турбину должен подаваться под высокими давлением и температурой (42 кг/см2 при 400 °С или 63 кг/см2 при 480 °С). Такие условия предъявляют повышенные требования к котельному оборудованию, что приводит к росту капитальных расходов и стоимости сопровождения. Преимуществом технологии является возможность использования в котле самого широкого спектра топлив, включая твердые. Однако использование тяжелых нефтяных фракций и твердого топлива снижает экологические показатели системы, которые определяются составом отходящих из котла продуктов горения. Паровые турбины бывают двух типов: с противодавлением (когда давление пара на выходе турбины выше атмосферного) и конденсационные (когда давление пара на выходе турбины ниже атмосферного). Применение дополнительного (внешнего по отношению к турбине) конденсора в последних позволяет увеличить электрическую эффективность, но практически сводит к нулю последующее использование отходящего тепла.

3. Газовые турбины

Благодаря повсеместному переходу в 90-е годы на использование природного газа в качестве основного топлива для электроэнергетики, газовые турбины заняли существенный сегмент рынка. Несмотря на то, что максимальная эффективность оборудования достигается на мощностях от 5 МВт и выше (до 250 МВт), некоторые производители выпускают модели в диапазоне 1-5 МВт.

Принцип работы газовых турбин состоит в следующем: газ, нагнетаемый в камеру сгорания компрессором, смешивается с воздухом, формируя топливную смесь, и поджигается. Образующиеся продукты горения с высокой температурой (900-1200 °С), проходя через несколько рядов лопаток, установленных на валу турбины, приводят к вращению турбины. Механическая энергия вала передается через (понижающий) редуктор электрическому генератору. Тепловая энергия выходящих из турбины газов поступает в теплоутилизатор. Вместо производства электричества, механическая энергия турбины может использоваться для работы насосов, компрессоров и т.п. Наиболее традиционным видом топлива для газовых турбин является природный газ, хотя это не исключает возможности использования других видов газообразного топлива. При этом газовые турбины предъявляют повышенные требования к качеству его подготовки (механические включения, влажность).

Температура исходящих из турбины газов составляет 450-550 °С. Количественное соотношение тепловой энергии к электрической у газовых турбин составляет 2 к 1, что позволяет строить когенерационные системы, различающиеся по типу теплоносителя:

непосредственное (прямое) использование отходящих горячих газов;

производство пара низкого или среднего давления (8-18 кг/см2) во внешнем котле;

производство горячей воды (лучше, когда требуемая температура превышает 140 °С);

производство пара высокого давления (турбины комбинированного цикла, описание которых приведено ниже).

КПД газовой турбины составляет от 3 % до 25 %, в зависимости от параметров работы конкретной модели турбины и характеристик топлива. В составе когенерационных систем эффективность возрастает до 90 % в расчете на условную единицу израсходованного топлива (по теплотворной способности). Газовые турбины обладают хорошими экологическими параметрами.

Работа турбины сопровождается высоким уровнем шума, поэтому для их установки используются индустриального типа здания (в том числе контейнерного типа), которые также обеспечивают влагозащищенность оборудования.

4. Поршневые двигатели

Поршневые двигатели, используемые в энергосистемах, обладают, с одной стороны, соизмеримой с турбинами эффективностью в части генерации электроэнергии. С другой стороны, создание когенерационных систем на базе поршневых двигателей осложнено рассеиванием тепловой энергии, часть которой отводится системой охлаждения двигателя (двигатель и масло, используемое в системе смазки, должны постоянно охлаждаться), а также пульсирующим характером потока отходящих газов (с температурой на уровне 400 °С). Количественное соотношение тепловой энергии и электрической у поршневых двигателей составляет 1 к 1.

На практике применяют два типа поршневых двигателей:

с воспламенением от сжатия (аналог автомобильного или судового дизеля), которые могут работать на дизельном топливе или природном газе (с добавлением 5 % дизельного топлива для обеспечения воспламенения топливной смеси). На рынке доступны модели от единиц киловатт до 15 МВт выходной электрической мощности. Несмотря на повсеместную тенденцию использовать газ (в основном по экологическим причинам), в некоторых случаях (отсутствие газопровода, цена строительства, время работы) экономически оправданно использовать дизельное топливо;

с искровым зажиганием (аналог автомобильного бензинового двигателя). Электрическая выходная мощность двигателей этого типа, как правило, на 17 % ниже, чем у дизелей (ограничивается специально для предотвращения детонации). Тепловая мощность у них также ниже, чем у дизелей. Двигатели с искровым зажиганием могут работать на чистом газе (природный газ, био- и другие условно бесплатные газы).

Преимущества и недостатки различных типов двигателей

Паровая турбина. Преимущества: высокая производительность, гибкость по отношению к типу сжигаемого топлива, длительный срок службы. Недостатки: высокая инертность (длительный период запуска), высокая стоимость, производство тепла преобладает над электроэнергией.

Индустриальная газовая турбина. Преимущества: надежность, отсутствие водяной системы охлаждения, гибкость по отношению к выбору топлива, низкая эмиссия вредных веществ, «Высокоэнергетический» выход тепловой энергии. Недостатки: нижний порог эффективного применения (от 5 МВт электроэнергии), производительность ниже, чем у поршневых двигателей. высокий уровень шума, требуется подготовка топлива (очистка, осушка, компрессия), длительный период запуска (0.5-2 часа), сложный и дорогой капитальный ремонт. Поршневой двигатель. Преимущества: высокая производительность, относительно низкий уровень начальных инвестиций, широкий спектр моделей по выходной мощности, возможность автономной работы. быстрый запуск, гибкость по отношению к выбору топлива. Недостатки: дорогое обслуживание (обслуживающий персонал, использование смазочных масел и охлаждающих жидкостей), высокая эмиссия вредных веществ, высокий уровень (низкочастотного) шума, низкая тепловая эффективность, ресурс работы ниже, чем у турбин.

Микротурбина. Преимущества: высокая надежность и длительный срок службы, низкая стоимость обслуживания (отсутствие жидкостной смазки, удаленный мониторинг), масштабируемость, возможность автономной работы, гибкость по отношению к выбору топлива, «Высокоэнергетический» выход тепловой энергии, самая низкая эмиссия вредных веществ по сравнению с другими приведенными выше технологиями. Недостатки: относительно высокий уровень начальных инвестиций, относительно низкая выходная мощность одного модуля.

22. Когенерационные установки в " большой" и " малой" энергетике: схемы, критерии оценки термодинамической эффективности.

Схнемы турбин отборов кэс ТЭЦ противодавленческая еще какая

23. Технология тригенерации. Типы тригенерационных теплоэнергетических систем. Критерии оценки термодинамической эффективности.

Тригенерация — это технология комбинированного производства электроэнергии, тепла и холода. Технология работает благодаря комбинации когенерационной установки с абсорбционной холодильной установкой (АБХМ). Когенерационная установка производит электроэнергию и тепло, а АБХМ трансформирует тепловую энергию в охлажденную воду для систем кондиционирования и вентиляции. Такое производство холода — значительно дешевле, чем использование компрессорных холодильных установок.

24. Централизованное хладоснабжение. Области применения. Преимущества и недостатки.

Централизованные системы холодоснабжения, представляющие собой многокомпрессорные агрегаты с параллельно включенными компрессорами, отличаются высокой экономичностью, надежностью и низкими эксплуатационными затратами по сравнению со старыми “традиционными” системами, в которых холодоснабжение осуществляется посредством большого количества локальных, как правило, компрессорно-конденсаторных холодильных агрегатов.

Как правило, система централизованного холодоснабжения крупного универсама состоит из двух многокомпрессорных агрегатов, устанавливаемых в машинном отделении, и двух вынесенных конденсаторов воздушного охлаждения, которые размещаются вне помещений (обычно на стене или на крыше здания). Один из агрегатов обеспечивает холодом все среднетемпературное, а другой – все низкотемпературное оборудование универсама. Обычно количество компрессоров, устанавливаемое в одном агрегате, варьирует от двух до шести в зависимости от требуемой холодильной мощности и особенностей системы потребителей холода.

Холод распределяется в виде охлажденной воды, поставляемой потребителям при помощи отдельной распределительной сети.

Централизованное холодоснабжение может быть организовано различными способами в зависимости от времени года и наружной температуры. В зимний период источником холода может быть холодная морская вода (рис.), по крайней мере, в северных странах. В теплое время года для охлаждения может использоваться абсорбционная технология. Централизованно производимый холод может использоваться для кондиционирования воздуха и охлаждения офисных,

25. Тригенерационные установки в " большой" и " малой" энергетике: схемы, критерии оценки термодинамической эффективности. (пропустила лекции)

При построении системы энергоснабжения на базе автономной электростанции важно эффективно использовать энергоресурсы, а именно – тепловую энергию, образующуюся в процессе сжигания топлива в приводе электрогенератора. От этого зависит стоимость производимой энергии и окупаемость автономной электростанции. Для совместного производства тепла и электричества применяются когенерационные установки – автономные ТЭЦ.
В жаркое время года, когда потребность в тепловой энергии резко падает, увеличивается потребность в холоде. Он необходим для отвода тепла от работающего оборудования, создания условий для протекания технологических процессов, а также для обеспечения комфортных условий в жаркую погоду.
Таким образом, вопрос холодоснабжения необходимо решать при строительстве практически любого объекта – производственного, жилого, офисного, развлекательного и т. д.
Существует два варианта построения системы холодоснабжения:
• на базе компрессионной холодильной машины, использующей для производства холода электрическую энергию (классическая схема);
• на базе абсорбционной холодильной машины, использующей в качестве источника энергии тепловую энергию.

В Китае построен огромный завод, который специализируется на производстве холодильных машин BROAD. В них реализовано большое количество оригинальных идей, существенно повысивших эффективность и упростивших эксплуатацию холодильной машины.

Тригенерация позволяет не только полезно использовать (утилизировать) низкопотенциальную теплоту энергогенерирующих установок, но и повысить их экологические показатели, а в случае сжигания органического топлива – увеличить коэффициент использования топлива. Кроме того, тригенерационные системы являются эффективным средством удовлетворения потребностей потребителя в электроэнергии, теплоте и холоде, необходимых как для реализации технологических процессов различных отраслей промышленности, так и в сфере услуг и жилищно-коммунальном хозяйстве

По способу производства продукции можно выделить следующие типы тригенерационных установок: · установки с сезонным производством видов продукции; · установки с одновременным производством электроэнергии, теплоты и холода. По виду используемого топлива тригенерационные установки можно разделить на: · установки, работающие на органическом топливе; · установки, использующие в качестве топлива возобновляемые источники энергии (ВИЭ); · установки, использующие технологический перепад давления транспортируемого газа для выработки электроэнергии.

В холодный (зимний) период года установками вырабатывается электроэнергия и теплота, теплый (летний) период года, когда резко возрастает потребность в холоде, установки вырабатывают электроэнергию и холод. Основу таких тригенерационных установок составляют когенерационные установки, осуществляющие одновременную выработку электроэнергии и теплоты. В качестве когенерационных установок могут использоваться: - газопоршневые агрегаты (ГПА); - газотурбинные установки (ГТУ); - паротурбинные установки (ПТУ).

В теплый период года потребность в теплоте снижается, и при сохранении уровня электрической нагрузки генератора в технологическом цикле возникает избыток вырабатываемой теплоты. Эту теплоту можно использовать для генерации холода. Холод производят абсорбционные холодильные машины (тепловые насосы), потребляющие для этого теплоту когенерационной установки. Таким образом, в течение года потребитель одновременно получает только два продукта: электроэнергию и теплоту, или электроэнергию и холод.

Одновременное производство электроэнергии, теплоты и холода также можно осуществлять с использованием когенерационной установки и абсорбционной холодильной машины [3]. В этом случае часть теплоты, вырабатываемой когенерационной установкой, направляется потребителю, а другая часть используется холодильной машиной для генерации холода.

В [4] описана тригенерационная газотурбинная установка, сочетающая в себе газовую турбину и детандер- генераторный агрегат. Входящие в состав установки газовая турбина, воздушный компрессор и турбодетандер расположены на одном валу, выработка электроэнергии осуществляется газовой турбиной при условии сжигания топлива в камере сгорания, а также турбодетандером. Рабочим теплом для детандера является воздух, поступающий из компрессора низкого давления. Выхлоп газовой 13 турбины соединен с теплообменным аппаратом – потребителем теплоты, выхлоп детандера соединен с теплообменным аппаратом – потребителем холода. Таким образом, выработка холода в установке осуществляется за счет снижения энтальпии воздуха в процессе его детандирования.

Холод вырабатывается либо абсорбционной холодильной машиной, использующей тепло уходящих газов установок, либо компрессионной теплонасосной установкой, питающейся частью электроэнергии, выработанной ГТУ/ГПА.

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒