Мини-ТЭЦ на газе

Содержание

Газовые мини-ТЭЦ представляют собой теплосиловые установки, предназначенные для совместного производства тепловой и электрической энергии в устройствах единичной мощностью до 25кВт, вне зависимости от вида оборудования.

В современных реалиях в зарубежной и отечественной теплоэнергетике пользуются самым широким применением следующие установки:

  • Конденсационные паровые турбины с отбором пара;
  • Противодавленческие паровые турбины;
  • Газотурбинные установки с паровой или водяной утилизацией тепловой энергии;
  • Газопоршневые, газодизельные и дизельные установки с утилизацией тепловой энергии различных систем данных агрегатов.

Термин «Когенерационные установки» применяется как синоним терминов ТЭЦ и мини-ТЭЦ, но также является более широким по значению, так как определяет совместное производство различных продуктов, которые могут быть не только тепловой и электрической энергией, но и, например, электрической энергией и холодом, или тепловой энергией и углекислым газом, и тому подобное. Тогда как термин «Тригенерация» предусматривает исключительно производство электроэнергии, а также тепловой энергии и холода и является частным случаем когенерации.

Преимущества газовых мини-ТЭЦ

Газовые мини-ТЭЦ характеризуются как более экономичные в расходе топлива для произведенных видов энергии в отличие от общепринятых традиционных раздельных методов производства данных видов энергии. Объясняется это тем, что в масштабах страны электроэнергия производится посредством конденсационных циклов АЭС и ТЭС, характеризующихся электрическим коэффициентом полезного действия на уровне не более 35% с учетом отсутствия теплового потребителя.

Данное положение дел обусловливается сложившимся соотношением тепловых и электрических нагрузок населенных пунктов, а также их различным характером изменений на притяжение года, и в большей мере невозможностью передачи тепловой энергии на большие расстояния, подобно электрической. Газовые мини-ТЭЦ включают в себя газопоршневой или газотурбинный силовой агрегат, электрогенератор, и теплообменник, обеспечивающий утилизацию тепла от воды во время охлаждения силового агрегата, масла и выхлопных газов. В большинстве случаев в состав мини-ТЭЦ добавляют специальный водогрейный котел, предназначенный для компенсации тепловой нагрузки в пиковые моменты.

Назначение мини-ТЭЦ

Газовые мини-ТЭЦ также, как и другие их аналоги, предназначены для производства электрической и тепловой энергии из всех существующих традиционных видов топлива. В отличие от больших ТЭЦ, мини-ТЭЦ на газе предусматривают возможность строительства в непосредственной близости к потребителю электроэнергии, что в свою очередь обеспечивает целый ряд преимуществ, и в частности:

  • газовые мини-ТЭЦ фотоЗначительную экономию средств на строительство опасных и дорогостоящих линий электропередач – ЛЭП;
  • Обеспечивает исключение потерь электроэнергии во время передачи электроэнергии потребителям;
  • Исключает необходимость капиталовложений связанных с выполнением технических условий для подключения к централизованным линиям электропередач;
  • Обеспечивает бесперебойную передачу электроэнергии потребителю;
  • Обеспечивает электроснабжение высококачественной электроэнергией с соблюдением заданных значений частоты и напряжения тока;
  • Предусматривает возможность получения прибыли, так как в современных реалиях строительство мини-ТЭЦ имеет тенденцию стабильного роста с очевидными преимуществами;
  • Демократичные цены и многочисленные положительные отзывы людей, использующих подобные агрегаты, говорят об одном: мини-ТЭЦ на газе практически универсальны!

Преимущества приенения мини-ТЭЦ

В качестве основного преимущества мини-ТЭЦ, в отличие от крупных аналогов, можно считать непосредственную близость к потребителям электроэнергии, тем самым обеспечивающую значительное снижение или полное исключение с теплосетями, выполняющими подачу тепловой энергии от ТЭЦ к потребителям. Тогда как в случае аварии на теплосети возникает целый ряд проблем, связанных с разрывом грунта, временного отчуждения территории на время устранения аварии, сопровождающееся в большинстве случаев перекрытием движения транспорта со всеми вытекающими последствиями.

В соответствии с нормативами Советского Союза теплосети подлежали плановой замене через каждые 25–30 лет эксплуатации, что, впрочем, практически никогда не выполнялось и теперь сказывается пагубными последствиями по сей день, в большей мере в зимнее время года. Тогда как существующие в настоящее время мини-ТЭЦ, созданные на базе двигателей внутреннего сгорания, обеспечивают эффективное тепло- и электроснабжение, как многоэтажных строений, так и отдельных индивидуальных домов.

Использование тепла мини-ТЭЦ

На долю тепловой энергии приходится значимая часть в процессе сгорания топлива при выработке электроэнергии, что также предусматривает ее последующее использование в соответствии со следующими способами:

  • Применение тепловой энергии конечными потребителями (когенерация);
  • Применение в качестве горячего водоснабжения систем отопления, а также в качестве пара для технологических нужд;
  • Частичное трансформирование тепловой энергии в холод методом тригенерации;
  • Использование тепловой энергии в абсорбционных агрегатах, вырабатывающих холод посредством тепловой энергии, что обеспечивает возможность эффективного применения тепловой энергии в летнее время года для кондиционирования помещений или в альтернативном варианте для технологических нужд.

Топливо для мини-ТЭЦ

Виды используемого топлива:

  • Газ магистральный или природный сжиженный, а также другие виды горючих газов;
  • Твердое топливо в виде древесины, угля, торфа и прочих видов биологического топлива;
  • Жидкое топливо в виде нефти, мазута, дизельного топлива, биодизеля и прочих разновидностей горючих жидкостей.

На территории России наиболее эффективным и экономичным считается магистральный природный газ и попутный газ, позволяющий развивать энергоснабжение посредством установок мини-ТЭЦ. Система утилизации тепла мини-ТЭЦ обеспечивает производство пара или горячей воды для систем отопления методом когенерации и производства холода для систем кондиционирования и вентиляции посредством метода тригенерации.

Существующие в настоящее время мини-ТЭЦ делятся на следующие типы:

возможные типы мини-ТЭЦ1. Паротурбинные, оснащенные противодавленческой турбиной, обеспечивающей полный или частичный отпуск отработавшего пара тепловым потребителям;
2. Паротурбинные, оснащенные конденсационной турбиной, обеспечивающей теплофикационный отбор или отборы для отпуска пара тепловым потребителям;
3. Дизельные, обеспечивающие производство высокопотенциального тепла за счет энергии выхлопных газов и низкопотенциального тепла, получаемого из контуров охлаждения силовой установки.

Газотурбинные мини-ТЭЦ используют тепло выхлопных газов в технологическом процессе или в котле–утилизаторе.

Парогазовые с применением тепла выхлопных газов для производства пара с последующим частичным или полным направлением оного в одну или несколько паровых турбин. На данный момент для производства электроэнергии и тепла средней и малой мощности также применяются следующие виды установок:

  • Построенные на базе самолетных и судовых газотурбинных двигателей теплофикационные ГТУ с уровнем единичной электрической мощности от 50 до 600кВт и тепловой мощности от 0,6 до 50мВт. Они предназначены для использования в отопительных и промышленных котельных, функционирующих на природном газе;
  • Теплофикационные паросиловые установки с малым уровнем мощности и противодавлением на промышленные параметры пара с уровнем электрической мощности не более 1200кВт и тепловой мощности не более 12мВт, функционирующие на твердом топливе и мазуте;
  • Теплофикационные дизельные установки энергоснабжения, созданные на базе силовых агрегатов судов, гусеничных и колесным машин с уровнем электрической мощности не более 600кВт;
  • Газотурбинный и паросиловой привод с утилизацией тепла мощностью от 5 до 20000 тысяч кВт, предназначенный для энергоснабжения газодобывающих и нефтяных комплексов.

В качестве альтернативного и многообещающего решения можно считать производство мини-ТЭЦ на основе газо-дизель-генераторов, где для производства тепловой энергии в камере сгорания будет использоваться не только дизельное топливо, но и природный или сжиженный газ. Что более чем актуально для отдаленных районов сельской местности, где в качестве альтернативных видов топлива можно использовать вырабатываемый из сельскохозяйственных отходов метан. Кроме того, в настоящее время активно внедряются в эксплуатацию созданные на базе электротехнических генераторов и микротурбин микро-ТЭЦ с уровнем мощности от 45 до 100кВт.

Газотурбинные мини-ТЭЦ

В настоящее время для производства электроэнергии все большим применением пользуются газовые турбины, так как коэффициент полезного действия больших установок не превышает 35–38%, что при частичных нагрузках дает скорее неудовлетворительные результаты. Тогда как газовые мини-ТЭЦ характеризуются большим рабочим ресурсом, широким диапазоном мощностей при незначительных финансовых затратах и большой долей, пригодной для использования энергии уходящих газов, а также небольшой эмиссией вследствие непрерывного горения.

Основными преимуществами газовых мини-ТЭЦ можно считать обеспечение получения большой мощности при небольших габаритах и массе устройства, также характеризующегося высоким уровнем надежности и экономичности, позволяющих широко использовать газотурбинные установки в промышленной энергетике.