Autonómne zdroje energie pre podniky

Prepojené parné turbíny (mini-CHP)

V dôsledku neustáleho rastu cien elektriny mnohé podniky, ktoré vyrábajú a využívajú vodnú paru pre technologické potreby a vykurovanie, prechádzajú na jej samostatnú výrobu blokovými parnými turbínami s protitlakovou turbínou na kombinovanú výrobu tepla a elektriny.

Väčšina priemyselných a výrobno-výhrevných kotolní priemyselných a komunálnych podnikov je vybavená parnými kotlami nasýtenej alebo mierne prehriatej pary na tlak 1,4 MPa s produktivitou 10 — 25 t/h.

Použitie turbínovej jednotky vo vlastnej kotolni umožní:

• výrazné zníženie množstva nakupovanej elektriny k úplnej sebestačnosti,

• zníženie deklarovaného výkonu,

• plne kompenzovať jalový výkon svojich elektrických inštalácií pomocou synchrónneho generátora turbínovej jednotky.

Schematický diagram turbínového generátora (TGU) v kotolni je na obr. 1.

Ryža. 1. Schéma turbínového generátora v kotolni (mini-CHP)

Modulárne turbínové generátory inštalované na nulovej úrovni kotolne sú určené na výrobu elektriny s ďalším využitím pary spotrebovanej v zariadení pre technologické a vykurovacie potreby. Konštrukčne sú agregáty vyhotovené vo forme kompaktných pohonných jednotiek so 100% továrenskou pripravenosťou, skladajúce sa z protitlakovej turbíny, elektrocentrály a prevodovky, umiestnené spolu s prídavným zariadením na spoločnej olejovej nádrži a umiestnené samostatné zariadenia.

Turbínové generátory zahŕňajú systém dodávky cirkulačného oleja, lokálny hydrodynamický systém pre automatickú reguláciu turbíny a núdzovú ochranu a systém riadenia a ochrany generátora. Regulátory umožňujú manuálne ovládanie a zabezpečujú príjem elektrických riadiacich signálov pri diaľkovom alebo automatickom ovládaní zariadenia.

Turbínové generátory sú vybavené synchrónnymi generátormi typu SG2 s neutrálnym výstupným výkonom a chladením vzduchom.

Súpravy turbínových generátorov sa vyznačujú:

• vysoká spoľahlivosť (doba nepretržitej prevádzky minimálne 5000 hodín),

• dlhá životnosť (25 rokov) a zdroje (100 000 hodín),

• doba významnej generálnej opravy (najmenej 5 rokov),

• minimálne množstvo inštalačných a spúšťacích prác,

• nízke prevádzkové náklady,

• jednoduchosť údržby a nenáročnosť na úroveň zaškolenia servisného personálu,

• primeraná cena s krátkou (1,5-2 roky) dobou návratnosti,

• dostupnosť systému popredajných služieb.

Elektrárne s plynovou turbínou (GTES)

Na rozdiel od parnej turbíny (Rankinov parný cyklus pre paru), v cykloch plynovej turbíny sú pracovnou tekutinou stlačené plyny zohriate na vysokú teplotu. Ako také plyny sa najčastejšie používa zmes vzduchu a produktov zo spaľovania kvapalného (alebo plynného) paliva.

Schematický diagram plynovej turbíny (GTU s tepelným príkonom pri p = const) je na obr. 2.

Ryža. 2. Schéma elektrárne s plynovou turbínou: CS — spaľovacia komora, CP — kompresor, GT — plynová turbína, G — generátor, T — transformátor, M — štartovací motor, cm — pomocné potreby, RU VN — rozvádzač vysokého napätia

Vzduchový kompresor prevodovky stláča atmosférický vzduch, zvyšuje tlak z p1 pred p2 a nepretržite ho privádza do spaľovacej komory horáka. Potrebné množstvo kvapalného alebo plynného paliva je priebežne dodávané špeciálnym čerpadlom.Splodiny horenia vznikajúce v komore z nej odchádzajú s teplotou t3 a prakticky rovnakým tlakom p2 (ak sa neberie do úvahy odpor) ako na výstupe z komory. kompresor (p2 = p3). Preto dochádza k spaľovaniu paliva (t. j. dodávanie tepla) pri konštantnom tlaku.

V plynovej turbíne GT sa produkty spaľovania adiabaticky rozťahujú, v dôsledku čoho ich teplota klesá na t4 (bod 4), kde T4 = 300 – 400 °C, a tlak klesá takmer na atmosférický p1. Celý pokles tlaku p3 — p1 sa využíva na získanie technickej práce v turbíne LTpr. BigI som súčasťou tejto práce LTo sa spotrebuje pohonom kompresora.Rhodnota LTpr-LTo sa vynaloží na výrobu elektriny v elektrickom generátore G alebo na iné účely.

Na zvýšenie účinnosti elektrárne s plynovou turbínou sa používa metóda na spätné získavanie tepla výfukových plynov z turbíny. Na rozdiel od predchádzajúcej schematickej schémy (viď obr. 2) obsahuje výmenník tepla, kde sa vzduch idúci z kompresora do spaľovacej komory ohrieva výfukovými plynmi opúšťajúcimi turbínu, alebo sa teplo plynov využíva v plynových ohrievačoch pre sieťové kotly na vodu alebo odpadové teplo.

Kotol na odpadové teplo (KU) pre agregát s plynovou turbínou (výkon 20 MW) bubnového typu s núteným obehom v odparovacích okruhoch, usporiadanie veže vykurovacích plôch s horným odvodom spalín môže mať otvorenú dispozíciu alebo môže byť inštalovaný v budova. Kotol má vlastný rám, ktorý je hlavnou nosnou konštrukciou vykurovacích plôch, potrubí, bubna a komína.

Hlavným, záložným a núdzovým palivom pre 20 MW plynovú turbínu je nafta alebo zemný plyn. Rozsah pracovného zaťaženia je 50 - 110% nominálneho.

Moderné elektrárne s plynovou turbínou v Rusku sú založené na plynových turbínach s výkonom 25 - 100 MW. V posledných rokoch sa pre napájanie plynových a ropných polí rozšírili elektrárne s plynovou turbínou s výkonom 2,5 - 25 MW.

Plynové piestové elektrárne

V poslednej dobe sa spolu s elektrárňami s plynovou turbínou široko používajú kontajnerové elektrárne založené na plynových piestových generátoroch s použitím zariadení od Caterpillar a iných.

Elektrárne "Caterpillar" radu G3500 sú autonómne trvalé a záložné zdroje elektrickej energie.Súpravy plynových piestových generátorov možno použiť na výrobu elektrickej aj tepelnej energie pomocou tepla plynového motora. Na obr. 5.8 je znázornený energetický diagram (energetická bilancia) zariadenia na plynový piest.

Ryža. 3. Energetický diagram plynového piestového motora

Takéto zariadenia s rekuperáciou tepla môžu byť použité v zariadeniach, ktoré súčasne spotrebúvajú teplo a elektrinu, napríklad v ropných a plynových zariadeniach, vzdialených obytných a komunálnych službách (zásobovanie elektrinou a teplom malých obcí a pod.), v kameňolomoch a baniach, v rôzne priemyselné podniky.

Medzi hlavné vybavenie patrí: plynový motor-generátor Caterpillar, jednotka rekuperácie tepla, kontajner, systém dodávky palivového plynu, automatický systém plnenia motorového oleja, elektrické vybavenie a riadiaci systém.

Dieselové elektrárne

V posledných rokoch sa rozšírili dieselové elektrárne s výkonom 4,5 až 150 MW s využitím automatizovaných nízkootáčkových dvojtaktných naftových motorov s priečnou hlavou s turbodúchadlom a elektrocentrálami na napätie 6 alebo 10 kV, frekvencia striedavého prúdu. 50 alebo 60 Hz.

Tieto dieselové generátory pracujú stabilne na ťažké palivo s viskozitou do 700 cG pri 50 °C s obsahom síry do 5 %, môžu pracovať aj na akomkoľvek plynnom palive v dvojpalivovom režime (v zmesi min. 8 % ropného paliva), zatiaľ čo výkon elektrickej energie tvorí asi 50 % energie spaľovaného paliva, je tu možnosť zvýšenia účinnosti zariadenia vďaka využitiu tepla výfukových plynov, sú prevádzkované bez zníženia účinnosti v rôznych klimatických podmienkach je životnosť jednotiek až 40 rokov s kapacitou cca 8500 hodín ročne.