Autonomiczne źródła zasilania dla przedsiębiorstw

Blokujące turbiny parowe (mini-CHP)

W związku z ciągłym wzrostem cen energii elektrycznej wiele przedsiębiorstw produkujących i wykorzystujących parę wodną na potrzeby technologiczne i ciepłownicze przechodzi na samodzielną jej produkcję, wykorzystując blokowe turbogeneratory parowe z turbiną przeciwprężną do skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej.

Większość kotłowni przemysłowych i produkcyjno-grzewczych przedsiębiorstw przemysłowych i komunalnych jest wyposażona w kotły parowe na parę nasyconą lub lekko przegrzaną na ciśnienie 1,4 MPa z wydajnością 10 — 25 t/h.

Zastosowanie turbozespołu we własnej kotłowni pozwoli na:

• znaczne ograniczenie ilości kupowanej energii elektrycznej do pełnej samowystarczalności,

• redukcja deklarowanej mocy,

• pełnej kompensacji mocy biernej swoich instalacji elektrycznych za pomocą generatora synchronicznego turbozespołu.

Schemat ideowy turbogeneratora (TGU) w kotłowni pokazano na ryc. 1.

Ryż. 1. Schemat turbogeneratora w kotłowni (mini-CHP)

Modułowe turbogeneratory zainstalowane na poziomie zerowym kotłowni przeznaczone są do wytwarzania energii elektrycznej z dalszym wykorzystaniem zużywanej w instalacji pary na potrzeby technologiczne i grzewcze. Konstrukcyjnie zespoły wykonane są w postaci kompaktowych jednostek napędowych o 100% gotowości fabrycznej, składających się z turbiny przeciwprężnej, generatora elektrycznego i przekładni, umieszczonych wraz z dodatkowym wyposażeniem na wspólnym zbiorniku oleju i umieszczonych oddzielnie urządzeń.

Turbogeneratory obejmują obiegowy układ zasilania olejem, lokalny układ hydrodynamiczny automatycznej regulacji turbiny i zabezpieczenia awaryjnego oraz układ sterowania i zabezpieczeń generatora. Sterowniki regulatorów umożliwiają sterowanie ręczne oraz zapewniają odbiór elektrycznych sygnałów sterujących podczas zdalnego lub automatycznego sterowania urządzeniem.

Turbogeneratory wyposażone są w generatory synchroniczne typu SG2 o neutralnej mocy wyjściowej i chłodzeniu powietrzem.

Zespoły prądotwórcze turbinowe charakteryzują się:

• wysoka niezawodność (okres ciągłej pracy co najmniej 5000 godzin),

• długa żywotność (25 lat) i zasoby (100 000 godzin),

• znaczny okres remontu (co najmniej 5 lat),

• minimalna ilość prac instalacyjnych i uruchomieniowych,

• niskie koszty eksploatacji,

• łatwość obsługi i niewymagająca poziomu wyszkolenia personelu serwisowego,

• rozsądna cena z krótkim (1,5-2 lata) okresem zwrotu,

• dostępność systemu obsługi posprzedażowej.

Elektrownie z turbinami gazowymi (GTES)

W przeciwieństwie do turbiny parowej (obieg parowy Rankina dla pary), w obiegach turbin gazowych płynem roboczym są sprężone gazy ogrzane do wysokiej temperatury. Jako takie gazy najczęściej stosuje się mieszaninę powietrza i produktów spalania paliwa ciekłego (lub gazowego).

Schemat ideowy turbiny gazowej (GTU z dopływem ciepła przy p = const) pokazano na rys. 2.

Ryż. 2. Schemat ideowy elektrowni z turbiną gazową: CS — komora spalania, CP — sprężarka, GT — turbina gazowa, G — generator, T — transformator, M — rozrusznik, cm — potrzeby własne, RU VN — rozdzielnica wysokiego napięcia

Sprężarka powietrza skrzyni biegów spręża powietrze atmosferyczne, zwiększając ciśnienie od p1 do p2 iw sposób ciągły podaje je do komory spalania palnika. Niezbędna ilość paliwa płynnego lub gazowego jest dostarczana w sposób ciągły przez specjalną pompę Produkty spalania powstające w komorze opuszczają ją z temperaturą t3 i praktycznie takim samym ciśnieniem p2 (bez uwzględnienia oporów) jak na wylocie z komory sprężarka (p2 = p3). Dlatego spalanie paliwa (czyli dostarczanie ciepła) zachodzi przy stałym ciśnieniu.

W turbinie gazowej GT produkty spalania rozprężają się adiabatycznie, w wyniku czego ich temperatura spada do t4 (punkt 4), gdzie T4 = 300 — 400°C, a ciśnienie spada prawie do atmosferycznego p1. Cały spadek ciśnienia p3 — p1 jest wykorzystywany do uzyskania pracy technicznej w turbinie LTpr. DużaJestem częścią tej pracy LDo zużycia przez napędzanie sprężarki Rwartość LTpr-LDo wydania na produkcję energii elektrycznej w generatorze elektrycznym G lub do innych celów.

W celu zwiększenia sprawności elektrowni z turbiną gazową stosuje się metodę odzyskiwania ciepła spalin z turbiny. W przeciwieństwie do poprzedniego schematu (patrz rys. 2) zawiera wymiennik ciepła, w którym powietrze idące ze sprężarki do komory spalania jest podgrzewane przez spaliny opuszczające turbinę lub ciepło gazów jest wykorzystywane w nagrzewnicach gazowych dla kotłów sieciowych na wodę lub ciepło odpadowe.

Kocioł odzysknicowy (KU) dla zespołu turbiny gazowej (moc 20 MW) typu bębnowego z wymuszonym obiegiem w obiegach wyparnych, układ wieży powierzchni grzewczych z górnym odprowadzaniem spalin może mieć układ otwarty lub być montowany w budynek. Kocioł posiada własną ramę, która jest główną konstrukcją nośną powierzchni grzewczych, rurociągów, bębna i komina.

Paliwem głównym, zapasowym i awaryjnym dla turbiny gazowej o mocy 20 MW jest olej napędowy lub gaz ziemny. Zakres obciążenia roboczego wynosi 50 - 110% wartości nominalnej.

Nowoczesne elektrownie turbinowe w Rosji oparte są na turbinach gazowych o mocy 25 — 100 MW. W ostatnich latach do zasilania pól gazowych i naftowych rozpowszechniły się elektrownie z turbinami gazowymi o mocy od 2,5 do 25 MW.

Elektrownie tłokowe gazowe

Ostatnio, wraz z elektrowniami z turbiną gazową, szeroko stosowane są elektrownie kontenerowe oparte na gazowych generatorach tłokowych wykorzystujących sprzęt firmy Caterpillar i innych.

Elektrownie „Caterpillar” serii G3500 są autonomicznymi stałymi i rezerwowymi źródłami energii elektrycznej.Gazowe zespoły prądotwórcze tłokowe mogą być wykorzystywane do wytwarzania zarówno energii elektrycznej, jak i cieplnej przy wykorzystaniu ciepła silnika gazowego. na ryc. 5.8 przedstawia schemat energetyczny (bilans energetyczny) gazowej instalacji tłokowej.

Ryż. 3. Schemat energetyczny gazowego silnika tłokowego

Takie instalacje z odzyskiem ciepła mogą być stosowane w obiektach, które jednocześnie zużywają ciepło i energię elektryczną, na przykład w obiektach naftowych i gazowych, oddalonych usługach mieszkaniowych i komunalnych (zaopatrzenie w energię elektryczną i ciepło małych wiosek itp.), w kamieniołomach i kopalniach, w różne przedsiębiorstwa przemysłowe.

W skład podstawowego wyposażenia wchodzą: agregat prądotwórczy Caterpillar, zespół odzysku ciepła, zasobnik, układ zasilania paliwem gazowym, układ automatycznego uzupełniania oleju silnikowego, osprzęt elektryczny i układ sterowania.

Elektrownie Diesla

W ostatnich latach rozpowszechniły się elektrownie spalinowe o mocy od 4,5 do 150 MW z zastosowaniem zautomatyzowanych wolnoobrotowych dwusuwowych wodzikowych silników wysokoprężnych z turbosprężarką i generatorami elektrycznymi na napięcie 6 lub 10 kV, częstotliwość prądu przemiennego 50 lub 60 Hz.

Te generatory diesla pracują stabilnie na paliwie ciężkim o lepkości do 700 cG w temperaturze 50°C z zawartością siarki do 5%, mogą również pracować na dowolnym paliwie gazowym w trybie dual fuel (w mieszance co najmniej 8 % paliwa olejowego), przy czym produkcja energii elektrycznej stanowi około 50% energii spalanego paliwa, istnieje możliwość zwiększenia sprawności instalacji dzięki wykorzystaniu ciepła spalin, eksploatowane są bez obniżania wydajności w różnych warunkach klimatycznych żywotność jednostek wynosi do 40 lat przy wydajności około 8500 godzin rocznie.