spot_img

Преимущества мини-ТЭЦ на биомассе

текст: Сергей Передерий, фото: ekaterinburg.smart-module.ru

Выставки

Известно, что совместное производство тепловой и электрической энергии экономичнее раздельного. При небольшом объеме потребления тепловая и электрическая энергия может вырабатываться на малых тепловых электростанциях (МТЭС). Чаще всего на малых ТЭС химическая энергия топлива преобразуется в тепловую с помощью паровых котлов. Затем часть тепловой энергии водяного пара превращается в механическую с помощью паровых агрегатов: турбин, винтовых или поршневых машин. Оставшаяся тепловая энергия летом используется для технологических нужд, а зимой еще и для отопления.

Удельный расход пара (количество пара, необходимое для производства единицы механической энергии) для паросиловых установок зависит только от параметров поступающего в них пара и параметров пара на выходе, тип установки не имеет значения. Удельный расход пара в поршневых паровых машинах меньше, чем в паровых турбинах малой мощности и винтовых паровых машинах.

МТЭС условно можно подразделить на два относительно независимых модуля: энергетический и силовой. Энергетический модуль состоит из парового котла и котельно-вспомогательного оборудования. Котел (парогенератор) может быть как барабанного, так и прямоточного типа.

Прямоточный котел должен постоянно работать в режиме оптимальной мощности, а пар, не используемый в настоящий момент, должен уходить в конденсатор (теплообменник). Перегрев пара желателен, но отнюдь не обязателен. В качестве энергетического модуля может служить любая действующая паровая котельная. Силовой модуль состоит из поршневой паровой машины и соединенного с ней электрогенератора.

Для возможности изменения соотношения тепловой и электрической энергии паровая машина должна быть многоцилиндровой. Возможны три варианта работы такой машины.

При работе в режиме однократного расширения пар подается из подводящей магистрали во все цилиндры, а после расширения отводится для дальнейшего использования. В режиме двойного расширения пар подается в небольшую часть цилиндров, расширяется и затем вытесняется в ресивер.

В остальные цилиндры пар подается из ресивера и срабатывается до атмосферного давления. В этом режиме от агрегата можно получить наибольший объем механической или электрической энергии.

В режиме с промежуточным отбором пара в несколько цилиндров (например, в половину общего числа) расширяется и вытесняется в ресивер. Оттуда часть пара поступает на технологические нужды, а оставшийся подается в цилиндры второй ступени. Изменение режима работы не требует никаких регулировок машины, необходимы только манипуляции вентилями, подключающими цилиндры к разным магистралям.

Для изготовления поршневой паровой машины можно использовать основные узлы и детали двигателей внутреннего сгорания как российского, так и иностранного производства.

Выпускавшиеся раньше поршневые паровые машины имели существенный недостаток – большой вес на единицу мощности. Удельный вес поршневых паровых машин, которые могут быть изготовлены на базе современных ДВС или крейцкопфных компрессоров, не превышает аналогичный показатель паровых турбин, использующих пар тех же параметров.

Стоимость поршневой паровой машины незначительно превышает стоимость двигателя или компрессора, на базе которого она изготовлена.

Конструкции поршневых двигателей внутреннего сгорания и компрессоров так хорошо отработаны, что их механические потери не превышают 10%. Такие же низкие потери будут и в изготовленных на их базе поршневых паровых машинах.

Простота конструкции и габаритные размеры поршневых паровых машин, созданных на основе современных двигателей внутреннего сгорания или поршневых компрессоров, позволяют устанавливать их в действующих котельных или использовать в мобильных силовых модулях. МТЭС с поршневыми паровыми машинами позволяют получать энергию по ценам ниже рыночных. Кпд МТЭС с поршневой паровой машиной при использовании всей энергии пара может достигать 65%.

В ближайшее время поршневые паровые машины докажут свое преимущество в малой энергетике перед другими тепловыми машинами, такими как агрегаты с дизельными, бензиновыми и газовыми ДВС, винтовыми паровыми машинами, паровыми турбинами малой мощности и газовыми турбинами. Тогда и появится возможность их серийного изготовления. А сейчас наиболее перспективно проектирование и изготовление опытных образцов ППМ на базах четырехтактных тронковых ДВС и крейцкопфных компрессоров.

Мини-ТЭЦ на биомассе: преимущества

Паропоршневые мини-ТЭЦ, работающие на биомассе, эффективнее паротурбинных, газопоршневых (при работе на генераторном газе, полученном путем газификации биомассы) и дизельных. Удельный расход пара на выработку электроэнергии в них в 1,3–1,5 раза ниже, чем в паротурбинных мини-ТЭЦ, особенно при мощности до 1 200–1 500 кВт.

Используя местные альтернативные виды топлива, в основном древесную биомассу, в районах децентрализованной энергетики можно успешно заменить дизель-генераторы паровыми машинами (паропоршневыми установками – ППУ) и получать дополнительно тепловую энергию.

В России ППУ не производятся, а цены на зарубежные – заоблачные. Например, австрийская паропоршневая машина производства компании Fördertechnik GmbH, обеспечивающая на выходе 150 кВт электроэнергии, обойдется в €280 тысяч!

Если же использовать предложенный выше набор оборудования, это будет реальная поддержка отечественных производителей и разработчиков. Поскольку это серийные российские парогенерирующие котлы и двигатели или компрессоры, с ремонтом и поставкой запчастей не будет никаких проблем.

Например, паровую машину мощностью 80–200 кВт легко изготовить на базе оппозитного двигателя 6Н 358 (6–15/16), выпускаемого Челябинским тракторным заводом. Машину мощностью 200–600 кВт можно изготовить на базе двигателя 211Д (6–21/21), выпускаемого заводом «Волжский дизель».

Электростанция с такой машиной покроет потребности небольших предприятий как промышленных, так и сельскохозяйственных. А электростанцию мощностью от 800 до 3000 кВт можно создать с паровой машиной на базе двигателя Д50, выпускаемого ОАО «Пензадизельмаш».

spot_img
spot_img

Новости

spot_img

Читайте также:

- Advertisement -spot_img