ГПУ -принцип

Описание реализации отдельных элементов системы

Воздухоохладитель

Для правильного расчета теплообменника необходимо иметь следующие параметры:
• размеры воздухозаборного устройства
• расход воздуха
• температуры воздуха и воды на входе и выходе из охладителя
• максимально допустимые потери давления по воздуху и по воде

Необходимо учитывать, что любое дополнительное сопротивление на входе воздуха в ГТУ негативно сказывается на основных показателях работы ГТУ. При охлаждении воздуха на теплообменнике при определенных условиях может образовываться конденсат, для предотвращения уноса конденсата в турбину необходимо предусмотреть каплеуловитель. Также важным моментом является вопрос использования воды или гликоля в качестве холодоносителя, т.к. применение гликоля значительно снижает мощность по холоду, а использование воды влечет необходимость продувки системы для предотвращения заморозки.

Дренажный поддон

Для сбора и отвода воды, конденсирующейся на теплообменной поверхности батареи, в нижней части блока устанавливается специальный дренажный поддон. Его ширина должна быть достаточной, чтобы обеспечить отвод воды также и из каплеотбойника. Дренажный поддон изготавливается из нержавеющей стали. Конструкция поддона должна обеспечить достаточный объем для сбора воды, а также ее легкий отвод из системы через дренажные каналы, диаметр которых зависит от объема воды. На выходе из дренажной системы необходимо предусмотреть сифон.

Источник холода

Согласно рекомендациям Ассоциации по охлаждению приточного воздуха TICA, США, в ГТУ наиболее целесообразно, в случае наличия бросовых источников тепла, использовать АБХМ. В России АБХМ Thermax используются на нужды охлаждения воздуха на различных объектах с 2006 года, а за рубежом в портфолио Thermax более 300 проектов с охлаждением приточного воздуха в ГТУ, ГПУ, воздушные компрессора и другие установки.

При повышении температуры воздуха на всасывании в ГТУ объем вырабатываемой электрической мощности снижается, а объем потребления газа повышается. Существуют различные технические схемы охлаждения воздуха, среди которых наиболее перспективной считается применение абсорбционных холодильных машин (АБХМ).

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

gpu-temperature

Для решения проблемы снижения вырабатываемой ГТУ электрической мощности при повышенных температурах наружного воздуха, предлагается установить теплообменник, через который будет проходить захоложенная вода из АБХМ с температурой +5 — +10°C. Холод, вырабатываемый АБХМ, служит для охлаждения приточного воздуха на входе в ГТУ до +15 — +20°C.

АБХМ могут использовать как напрямую выхлопные газы ГТУ и ГПУ, так и горячую воду/пар из котлов-утилизаторов. Таким образом, холод производится, в основном, за счет потребления бросовых источников тепла.

Описание эффекта

Известно, что обычно ГТУ работают с постоянным расходом воздуха, соответственно при повышении его температуры, снижается его плотность и следовательно снижается мощность ГТУ. Снижение температуры подаваемого в турбину воздуха с 40°С до 15°С предотвращает снижение мощности ГТУ на 30 %, которое произойдет при подаче воздуха на всасывание турбины с высокой температурой.

График изменения электрической и тепловой мощности газовой турбины в зависимости от температуры подводимого воздуха приведен на рис. 3.

График 1   График 2
Рис. 2. Пример зависимости мощности ГТУ от температуры наружного воздуха   Рис.3. Изменение электрической и тепловой мощности газовой турбины в зависимости от температуры воздуха на входе

Тригенерация (Trigeneration, CCHP — combined cooling, heat and power) — это организация производства сразу трех видов энергии: электричества, тепла и холода. Этот термин получился, как логическое продолжение когенерации — одновременной выработки электроэнергии и тепла.

С развитием мировой экономики спрос на энергию постоянно растет. Одновременно растет и ее стоимость. Благодаря этому системы собственной генерации в настоящее время получают мощный импульс развития.

Тригенерация является более выгодной по сравнению с когенерацией, поскольку даёт возможность эффективно использовать утилизированное тепло не только зимой для теплоснабжения, но и летом для холодоснабжения систем кондиционирования воздуха или технологических процессов. Для этого применяются теплоиспользующие абсорбционные бромистолитиевые холодильные установки.

Такой подход позволяет использовать генерирующую установку круглый год, не снижая высокий общий КПД в летний период, когда потребность в вырабатываемом тепле снижается.

С технологической точки зрения речь идет о едином энергетическом комплексе когенерационной установки с абсорбционной холодильной машиной. В этом случае стоимость производства энергии становиться максимально низкой.

Тригенерационная схема увеличивает эффективность энергокомплекса до 80% и более, существенно снижает выбросы соединений углерода, что делает ее неотъемлемой частью “зеленых” технологий.
Компания Thermax представляет эксклюзивную серию абсорбционных чиллеров Trigenie, которые разработаны специально для комплексного использования сбросного тепла, как в виде в виде отработанных газов от поршневых двигателей и турбин, так и горячей воды от “рубашек” охлаждения, тем самым, снижая потребность в дополнительных установках утилизации теплоты. Это позволяет не только значительно сократить эксплуатационные расходы системы охлаждение (кондиционирования воздуха), но и снизить капитальные затраты комплекса за счет уменьшения установочных мощностей электрогенерирующего оборудования.

Уникальные инженерные решения АБХМ

  • Дополнительный сбросной конденсатор – обеспечивает защиту от кристаллизации во время остановки АБХМ.
  • Возможность отдельных подключений выхлопных газов от трех ГПУ или ГТУ к одной АБХМ – позволяет оптимизировать площади и расходы на модернизацию.
  • Увеличение рекуперации тепла по сравнению со схемой, использующей обычное теплообменное оборудование, на 12 — 15% при тех же параметрах выходящих потоков – приводит к увеличению прибыли на инвестированный капитал.
  • Отдельный генератор для рекуперации тепла горячей воды — увеличивает степень утилизации теплоты, обеспечивает более высокий холодильный коэффициент (COP) при работе на неполной нагрузке.
  • Оптимизация рекуперации тепла — специальное конструктивное решение теплообменника для использования горячей воды с температурой 70 — 75 0С от рубашки охлаждения двигателя.
  • Управление обратным избыточным давлением — приоритет всегда отдается двигателю/турбине.

Зависимость потенциала выработки холода АБХМ от мощности ГПУ

Мощность электрогенерирующей установки, (кВт) Холодопроизводительность* комбинированной АБХМ Thermax, полученная за счет одновременной утилизации теплоты выхлопных газов и рубашки охлаждения ГПУ, (кВт)
300 351 — 387
500 615 — 703
1000 1055 — 1230
1500 1495 — 1759
2000 1846 — 2110

Описание процессов абсорбционных холодильных машин

Данная схема не отображает настоящую конструкцию АБХМ, а является схемой, по которой можно доступно проследить за происходящими процессами в каждом аппарате.

Опрос

Что Вы знаете о тепловых насосах

Другие опросы...