ТРИГЕНЕРАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ

Тригенерация - комбинированное производство электричества, тепла и холода - новое поколение технологических решений в повышении коэффициента полезного действия работы газопоршневых установок за счет дополнительной опции утилизации тепла. Благодаря использованию излишков тепла генерирующего агрегата в неотопительный сезон с помощью дополнительного оборудования - абсорбционной холодильной установки (АБХМ), вырабатывается холод, который затем используется для кондиционирования объектов и промышленных технологических нужд.

Тепло для производства холода

Тепло для производства холода

Тригенерационные установки применяются также в промышленных технологических процессах на хладо- и молочных комбинатах, пивоваренных заводах, в нефтехимии, металлургии, химической промышленности и в некоторых других отраслях и производствах.

Тригенерационные установки имеют высокий коэффициент возвратности инвестиций в регионах с резко континентальным климатом и большими амплитудами колебаний температур в летние и зимние периоды. Абсорбционная холодильная машина на реализацию холодильного цикла потребляет практически бросовую тепловую энергию, а не дорогостоящее электричество. Ввиду этого, возникают более расширенные возможности задействования мощности энергогенерирующих установок в течении всего года, не снижая производительности агрегата в летний период, когда потребность в вырабатываемом тепле снижается. За счет этого суммарный КПД работы тригенерационной установки достигает более высоких показателей - около 92%.

Благодаря тригенерации с использованием АБХМ, которая является альтернативой компрессионным холодильным установкам и кондиционерам, можно значительно снизить потребление электроэнергии на производство холода, а сэкономленное электричество использовать на иные цели.

Наша компания имеет постоянные договорные отношения с мировым лидером по производству абсорбционных чиллеров - компанией Broad.

Преимущества тригенерационных установок:

Абсорбционная холодильная установка является самостоятельным блоком оборудования интегрированного в систему когенерационной установки Karla Energize, который находится в непосредственной близости от агрегата и не требует никакого вспомогательного технологического оборудования.

К преимуществам использования АБХМ в тригенерационных установках относятся:

  • Экономичность - для выработки холода используются излишки тепловой энергии, которая обладает наиболее низкой, практически «нулевой», себестоимостью.
  • Добавление тригенерационного цикла в когенерационную установку повышает коэффициент загрузки агрегата в течении всего года, что снижает срок его окупаемости и повышает эффективность вложенных инвестиций.
  • Эксплуатация АБХМ обходится почти в два раза дешевле, чем эксплуатация компрессионных холодильных машин.
  • Абсорбционная система работает практически бесшумно. Уровень шумов при Q0 1500 кВт не превышает 65 дБа на расстоянии 1 метра.
  • Долговечность – за счет отсутствия в холодильной установки подвижных деталей и их износа АБХМ имеет увеличенный срок работы до капитального ремонта - 20 лет.
  • АБХМ отвечают требованиям международных протоколов по защите озонового слоя атмосферы, т.к. в абсорбционных машинах не используются хладоны.

Преимущества тригенерационных установок

В настоящее время вопросам энергосбережения в жизнедеятельности страны на всех уровнях уделяется особое внимание, а для хозяйствующих субъектов это является и необходимостью из-за увеличивающихся тарифов на энергоносители, что в свою очередь увеличивает себестоимость произведенной продукции и услуг. Помимо электроэнергии, становится и очень дорогим использование пресной воды, которой в мире становится все меньше. Одной из возможностей по обеспечению эффективного и рационального использования энергоресурсов является внедрение новейших энергосберегающих технологий или модернизация существующего оборудования, участвующего в технологических процессах.Например, при использовании тригенерационных установок.

Тригенерация — это процесс, посредством которого некоторая часть тепловой энергии, производимой ТЭC, используется для получения охлажденной воды для кондиционирования воздуха или для других потребностей в охлаждении, т.е. одновременное производство электричества, тепла и холода. В отличие от когенерации, она позволяет эффективно использовать такие источники тепловой энергии, как сбросная горячая вода, отработанный пар и выхлопные газы, тем самым повышая КПД установок.

Будучи побочными и, по сути, даровыми для потребителя продуктами энергетического и промышленного производства, они способны существенно удешевить схемы выработки холода для современных климатических установок и холода используемого в технологических процессах промышленного производства.

Схема тригенерации

Одной из составляющей тригенерационной установки является абсорбционная холодильная машина. В сочетании с ТЭС или когенерационной установкой, абсорбционная холодильная установка позволяет использование сезонного избыточного тепла для производства холода. АБХМ безопасна для окружающей среды, так как в качестве хладагента используется вода. Еще одним преимуществом абсорбционного чиллера является пониженный уровень шума и вибраций, там нет движущихся частей, что в свою очередь увеличивает срок службы чиллера и уменьшает затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию.

В качестве источника тепла, для определенной линейки абсорбционных установок, является использование энергии сбросной горячей воды (95°С — 80°С), например, воды с рубашек охлаждения газо-поршневых установок автономных газовых электростанций. При этом может быть получена холодная вода с температурой 7°С, которая передается потребителю. В данном случае затраты на выработку холода будут минимальными, что значительно сокращает время окупаемости оборудования. Нельзя без внимания оставить и тепловую энергию выхлопных газов с тех же самых газо-поршневых установок. В качестве источника тепла, может использоваться также пар, например, в летний период с котельных, где его потребление падает. Помимо чиллеров работающих на горячей воде, еще применяются установки прямого нагрева, которые работают на природном газе, био- и дизтопливе, нефти и др.

Данные чиллеры работают в двух режимах: на выработку холода и тепла. В особой линейке стоят адсорбционные чиллеры, работающие в адсорбционно/десорбционных циклах и позволяющими использовать тепловую энергию не очень горячей воды (80°С — 50°С), например, нагретой воды в солнечных коллекторах. Это актуально в южных регионах, где потребности в холоде выше, а электромощностей не хватает, особенно в периоды пиковых нагрузок.

В итоге можно сказать, что абсорбционные чиллеры обеспечивают повышение эффективности использования топлива когенерационных установок и ТЭС в энергоцентрах, а также экономическую и экологическую альтернативу традиционным системам охлаждения.

Принципиальная схема применения абсорбционных чиллеров в энергоцентрах

Схема тригенерации

Сферы применения абсорбционных чиллеров:

  • Энергетика;
  • Центры обработки данных;
  • офисные центры;
  • металлургия;
  • технопарки;
  • бизнес-центры;
  • химическая промышленность;
  • торгово-развлекательные центры;
  • гостиницы;
  • пищевая промышленность;
  • аэропорты;
  • санатории;
  • бумажная промышленность;
  • холодильные склады;
  • рестораны;
  • сельское хозяйство;
  • теплицы;
  • супермаркеты;
  • молокозаводы;
  • телекоммуникация;
  • социальные объекты;
  • рыбозаводы.

Использование АБХМ для охлаждения воздуха на входе в турбину, Казахстан

Уникальный проект применения АБХМ, работающей на выхлопных газах от газотурбинных установок (ГТУ). Абсорбционный чиллер применяется для охлаждения воздуха на входе в турбину. Проект позволяет существенно повысить эффективность работы ГТУ и увеличить выработку электроэнергии.

Жанажолская ГТЭС — это современная высокотехнологичная газотурбинная электростанция, расположеная в Республике Казахстан и обеспечивающая электроэнергией обширные регионы страны.

ГПУ в Казахстане

Сведения о проекте:
АБХМ Thermax 2D 5M C
Холодопроизводительность – 3150 кВт
Температура охлаждаемой воды на входе — +15°C
Температура охлаждаемой воды на выходе — +8°C
2 градирни Baltimore Aircoil открытого типа
Повышение эффективности турбины в среднем на 30% в теплое время года

 

Использование АБХМ для охлаждения воздуха на входе в газопоршневую установку, Индия

Энергетическая установка, расположенная в г. Мадурай на юге Индии, выдает электроэнергию в сеть. Для выработки электроэнергии используются 7 газопоршневых установок Wartsila мощностью 15 МВт каждая. Из-за высокой температуры окружающего воздуха (38°C – 43°C), установки не выходили на номинальную мощность (90% – 95%).

Для снижения температуры было предложено пропускать наружный воздух, с температурой 43°C, через воздухоохладитель, в который подается вода, охлажденная до температуры 20°C. За счет этого достигается снижение температуры воздуха на входе в ГПУ до 27°C. Для охлаждения воды было предложено установить АБХМ Thermax, использующую бросовое тепло с рубашек охлаждения газопоршневых установок.

Для достижения необходимого эффекта требовалось получить 4050 кВт холода, что было реализовано с помощью 2-х абсорбционных чиллеров, мощностью 2025 кВт каждый.
С помощью системы охлаждения приточного воздуха энергоблок в г. Мадурай увеличил выработку электроэнергии на 500 кВт с каждой ГПУ (общее увеличение составило 3,5МВт) при повышенной температуре уличного воздуха.

ГПУ -Индия

Сведения о проекте:
Газопоршневые установки Wartsila – 15 МВт x 7 шт.
Температура наружного воздуха — +43°С по сухому термометру
Температура наружного воздуха — +26,7°С по мокрому термометру
Температура воздуха на входе в ГПУ +27°С по сухому термометру
Расход воздуха при 27°С — 35 кг/с
Температура охлажденной воды +20/+12°С

Есть два способа подключения АБХМ в систему тригенерации:

  1. Теплоносителем является вода, предварительно нагретая в теплообменнике когенерационной установки. Преимущества: трехходовой клапан с электронной системой управления позволяет точно регулировать холодильную мощность. Недостатки: ниже эффективность, а, следовательно, холодильная мощность.
  2. Теплоносителем являются выхлопные газы ДВС. Преимущества: выше эффективность, а, следовательно, холодильная мощность чем у п.1. Недостатки: отсутствует гибкость управления выработкой холодильной мощности.

Преимущества тригенерации на базе АБХМ перед традиционным кондиционированием:

  • работа на т.н. «бросовом тепле»;
  • АБХМ не имеют подвижных частей подверженных механическому износу, что снижает затраты на обслуживание;
  • срок безотказной работы более 25 лет;
  • выработка энергии в месте потребления;
  • снижение потребления сетевой электроэнергии во время летних пиков;
  • круглогодичная загрузка генерирующих мощностей обеспечивает их максимальную экономическую эффективность;
  • минимальное потребление электроэнергии: электроэнергия требуется для работы насосов и автоматики;
  • минимальный уровень шума;
  • полную автоматизацию;
  • пожаро- и взрывобезопасность;
  • абсорбционные машины не подведомственны Ростехнадзору.

Основные технико-коммерческие показатели тригенерации

Удельная стоимость АБХМ зависит от единичной мощности установки и находится в пределах $250-550 за 1 кВт холодильной мощности. Для сравнения, 150-170 кВт холодильной мощности необходимо для охлаждения и вентиляции 1 000 кв.м офисных площадей. АБХМ холодопроизводительностью 3750 кВт для кондиционирования воды имеет массу 37 тонн, габаритный размер (ДхШхВ) 7,5х2,2х3,6м и требует размер машинного зала (ДхШ) 9х5 м. Кроме того для обслуживания подводящих труб необходимо дополнительная площадь (спереди или сзади) АБХМ размером (ДхШ) - 4х2 м. АБХМ должна размещаться в помещении при температуре воздуха более +5 оС и влажности воздуха менее 85%.

Также необходимо место под размещение испарительной градирни тепловой мощностью 8820 кВт. Рабочая масса – 24,2 т, габаритный размер (ДхШхВ) 10,8х7,6х5,5 м. Возможно стандартное и малошумное исполнение градирни. Градирню рекомендуется размещать вне помещения в зоне свободного доступа воздуха.

Техобслуживание АБХМ в составе систем тригенерации

  • Сервисные работы при круглогодичном использовании проводятся четыре раза в год.
  • При сезонной работе машин необходимо проводить ее консервацию (например, в октябре) и расконсервацию (например, в апреле).
  • При сезонной работе плановый сервис машины осуществляется одновременно с работами по консервации и расконсервации работами.
  • При сезонной работе сервис проводится два раза в год.
  • Запасные части для проведения сервисных и ремонтных работ поставляется в комплекте, удовлетворяющем техническому обслуживанию на 4 года.

Тригенерация и экология

В системах тригенерации на базе АБХМ практически нет выбросов парниковых газов, отсутствуют вредные химические загрязнения, т. к. в качестве хладагента используется вода. Важно отметить, что использование тригенерации — одна из лучших технологий, доступных для сокращения выбросов парниковых газов и других загрязнений окружающей среды.

Абсорбционный чиллер. Абсорбционная холодильная машина!

АБХМ представляет собой холодильную установку, работающую за счет тепловой энергии, а не электричества. Источником тепловой энергии может служить горячая вода, выхлопные газы, пар, природный газ и другие виды топлива.

Принцип действия абсорбционной холодильной машины основан на определенных свойствах хладагента и абсорбента, которые обеспечивают отвод тепла, охлаждение и поддержание необходимого температурного режима.

ПРИМЕНЕНИЕ АБСОРБЦИОННЫХ ЧИЛЛЕРОВ В СИСТЕМАХ С ПЕЛЛЕТНЫМИ КОТЛАМИ И ДРУГИМИ ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛА

Использовать абсорбционные чиллеры в системах кондиционирования и промышленного охлаждения для уменьшения пиковых нагрузок на энергосистемы или при недостатке электромощностей стали давно. В зависимости от вида подводимой энергии, абсорбционные чиллеры делятся на 4 основных типа: работающие на сбросной горячей воде (горячая вода от генераторов; горячая вода, образующаяся при охлаждении различных технологических процессов и т.п.), на природном газе, на паре или на выхлопных газах.

Но если нет возможности подвода электроэнергии и нет ни одного источника энергии из описанных выше, то для получения холода можно рассмотреть двойную систему с использованием пеллетных или твердотопливных котлов и абсорбционных чиллеров. Котлы нагревают воду, которая используется абсорбционным чиллером для генерации холода.

absorption chiller system with pellet boiler

Применение абсорбционного чиллера в системе с пеллетным котлом

В регионах, где для нагрева воды традиционно используются твердотопливные или пеллетные котлы, преимущества такой системы очевидны. Летом, как правило, котлы простаивают и не используются, что экономически неэффективно. В свою очередь цена топлива для котлов (пеллеты, щепа, брикеты или уголь) летом ниже, чем в зимний период, из-за перенасыщенности предложений и низкой потребности. В зависимости от мощности пеллетного котла подбирается и мощность абсорбционного чиллера.

Также подобную систему можно рассмотреть, если вместо котла использовать солнечный коллектор, например, в южных регионах. Солнечный коллектор предназначен для сбора тепловой энергии и подогрева рабочей среды до температуры, достаточной для работы абсорбционного чиллера.

example implementation cooling system

Пример реализации системы охлаждения с использованием солнечных коллекторов и абсорбционного чиллера.

Опрос

Что Вы знаете о тепловых насосах

Другие опросы...