Особенности устройства и эксплуатации мини-ТЭЦ
Понятие мини-ТЭЦ - электростанции с комбинированным производством электроэнергии и тепла. Схема распределения первичной энергии, характерная для мини-ТЭЦ. Микротурбинные, газопоршневые и газотурбинные мини-ТЭЦ - технические особенности и преимущества.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.12.2013 |
| Размер файла | 2,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Реферат
Содержание
- 1. Мини-ТЭЦ: Общие сведения
- 2. Микротурбинные мини-ТЭЦ - технические особенности и преимущества
- 3. Газопоршневые Мини - ТЭЦ
- 4. Газотурбинные Мини - ТЭЦ
1. Мини-ТЭЦ: Общие сведения
При современном уровне развития мелкого и среднего производства, а также при существующей тенденции наращивания индивидуального строительства, часто возникает проблема нехватки мощностей существующих источников как электро-, так и теплоснабжения. На сегодняшний день при возникновении такой проблемы проектировщики все чаше обращаются к так называемым Мини-ТЭЦ.
Мини-ТЭЦ это электростанции с комбинированным производством электроэнергии и тепла. Мини-ТЭЦ располагаются в непосредственной близости от потребителя и не требуют строительства протяженных линий электро- и теплоснабжения.
Схема распределения первичной энергии характерная для Мини - ТЭЦ представлена на рисунке 1.
Рис. 1 Схема распределения первичной энергии характерная для Мини - ТЭЦ
В Мини-ТЭЦ используются электросиловые агрегаты - двигатели внутреннего сгорания. В качестве преобразователей энергии могут выступать:
1) микротурбины;
2) газопоршневые;
электростанция тепло газотурбинная энергия
3) и газотурбинные установки. Основные особенности каждого вида будут рассмотрены чуть ниже.
Выработка электроэнергии осуществляется генераторами электрического тока. Генераторы используют механическую работу двигателей. Выхлопные газы и системы охлаждения двигателей Мини-ТЭЦ отдают тепловую энергию в виде горячей воды и технического пара.
Мини-ТЭЦ, как правило, работает в двух основных производственных режимах:
1) получение электричества и тепла (когенерация);
2) получение электричества, тепла и холода (тригенерация).
Электрическая энергия, выработанная на мини-ТЭЦ, в зависимости от выходного напряжения и технических задач, может использоваться непосредственно на месте производства, а может и передаваться на расстояние до нескольких десятков километров, что позволяет корректировать со временем план застройки в сторону увеличения числа объектов, компенсируя недостаток мощьностей установкой новых модулей на уже используемые площади, изначально отведенные под Мини-ТЭЦ.
Мини-ТЭЦ состоит из следующих основных компонентов:
· Преобразователи энергии - двигатели внутреннего сгорания (поршневые или газотурбинные);
Микротурбины
· Генераторы постоянного или переменного тока
· Котлы-утилизаторы отработавших газов
· Катализаторы
· Системы управления
Средства автоматики Мини-ТЭЦ обеспечивают функционирование установок в рекомендованном диапазоне рабочих режимов и достижение эффективных характеристик. Мониторинг и телеметрия Мини-ТЭЦ осуществляются дистанционно и не требую постоянного присутсвия оператора. Схема Мини - ТЭЦ на базе газопоршневого двигателя представлена рисунке 2.
Рис. 2 Схема Мини - ТЭЦ.
Так какие же основные преимущества дает установка Мини - ТЭЦ?
· Низкая стоимость вырабатываемой электроэнергии, тепла и холода.
Применение Мини-ТЭЦ обеспечивает быстрый возврат инвестиций. Следует учесть отсутствие платы за подключение, которая на сегодняшний день составляет - свыше 100.000 рублей за 1 кВт в Московском регионе и до 15-20 тыс. рублей в регионах России. Отсутствие необходимости строительства дорогостоящей ЛЭП, ТП, протяженной электросети.
· Возможность быстрого строительства
Существует возможность установки Мини-ТЭЦ в старых котельных и на ЦТП, и быстрого увеличения электрической мощности, путем дополнительной установки энергетических модулей. Сроки поставки готовых энергоблоков с заводов изготовителей занимают несколько месяцев, что совпадает с существующими темпами строительства и проектирования.
· Быстрая окупаемость Мини - ТЭЦ
Существуют возможности приобретения в лизинг Мини-ТЭЦ
· Низкий расход топлива
К примеру газопоршневая Мини - ТЭЦ потребляя 0,3 куб. м газа дает возможность получать 1 кВт электроэнергии и ~ 2 кВт тепла в час. Минимум топливных потерь на локальной электростанции
· Длительный ресурс эксплуатации оборудования
Материалы, из которых изготовлены микрогенераторы служат не один десяток лет. Например, при изготовлении камеры сгорания и рабочего колеса микротурбины используется прочнейший многокомпонентный сплав, состоящий из 22 элементов. Назначенный срок эксплуатации составляет 200000 часов.
· Экологическая безопасность
Использование в практических целях отработавшего тепла двигателей электростанций, является отличительной особенностью Мини-ТЭЦ и носит название когенерация (теплофикация).
Комбинированное производство энергии двух видов на Мини - ТЭЦ способствуют гораздо более экологичному использованию топлива по сравнению с раздельной выработкой электроэнергии и тепловой энергии на котельных установках.
Замена котельных, нерационально использующих топливо и загрязняющих атмосферу городов и посёлков, Мини-ТЭЦ способствует не только значительной экономии топлива, но и повышению чистоты воздушного бассейна, улучшению общего экологического состояния.
Источник энергии для газопоршневых и газотурбинных мини-ТЭЦ, как правило, природный газ. Природный или попутный газ органическое топливо, не загрязняющее атмосферу твёрдыми выбросами.
Ниже приведены обоснования для строительства мини-ТЭЦ
· Высокие тарифы и потери 8-10% при дальней передаче электроэнергии и тепла
· Высокие затраты за подключение к внешним электросетям, сопоставимые со стоимостью строительства локальной мини-тэц
· Ограниченные возможности существующих источников электроэнергии и тепла при расширении мощностей предприятия потребителя
· Низкое качество и количество получаемой электроэнергии и тепла от устаревшего источника генерации
· Сопоставимые со стоимостью электростанций, штрафы за выбросы в атмосферу попутного нефтяного газа
· Снижение финансовой зависимости от роста тарифов на электроэнергию и тепло
· Низкая надежность работы местных энергосбытовых компаний.
2. Микротурбинные мини-ТЭЦ - технические особенности и преимущества
Микротурбина это компактная, малошумная, экологически одна из самых чистых электрогенерирующих установок в мире. В этой связи для микротурбины нет необходимости возводить высокую и дорогую дымовую трубу. Диапазон электрической мощности микротурбин самый востребованный у потребителей: от 30 кВт до 12 МВт. В микротурбинах не используется моторное масло, смазочные материалы и охлаждающая жидкость. Для газовых электростанций, с поршневыми силовыми агрегатами, расход моторного масла составляет значительную статью расходов. На один киловатт произведенной электроэнергии в газопоршневой установке расходуется до 0,35 гр. моторного масла в час. Дорогостоящие свечи зажигания (100-200€), щетки для генераторов, высоковольтные провода, топливные и масляные фильтры в микротурбинах также не применяются.
При производстве 1 кВт электрической энергии владельцы теплоэлектростанций бесплатно получают 2-2,5 кВт тепловой энергии. Из избытков тепла посредством холодильной машины - АБХМ, не электрическим способом можно получать холод для кондиционирования помещений или использовать хладагент в производственных процессах
У электростанций, основанных на базе поршневых ДВС, интервалы между техническим обслуживанием - 1000-1500 моточасов (6-8 раз в год). Текущий ремонт микротурбин осуществляется на месте установки один раз в год, и сводится к внешнему осмотру, замене или чистке воздушного фильтра. Стоимость капитального ремонта по истечении 8 лет составляет не более 30% от первоначальных инвестиций. Сроки проведения капитального ремонта микротурбин составляют 3-4 дня. При этом цены на немногочисленные расходные материалы могут быть зафиксированы многолетними сервисными договорами. У электростанций (на базе поршневых ДВС) стоимость капитального ремонта достигает 70-100% от первоначальных затрат на приобретение. Допускается 300 стартов и остановок микротурбины в год без потери ресурса.
Надежность и высочайшее качество изготовления микротурбин сводят к минимуму затраты на обслуживание. Высокая степень автоматизации микротурбин не требует присутствия обслуживающего персонала. Автономный энергоцентр, на основе микротурбин, автоматически отправляет SMS о своем текущем состоянии оператору. Общий вид микротубинной Мини - ТЭЦ представлен на рисунке 3.
Частота вращения микротурбины - генератора составляет 43000-96000 об/мин. Это дает потребителям, отсутствие вибраций, компактность и незначительный вес позволяет размещать микротурбины на крышах зданий, и не занимать участки дорогостоящей земли крупных городов. ОБший вид крышной Мини - ТЭЦ представлен на рисунке 4. Уровень звука работающей турбины соответствует мировым стандартам. Звук имеет высокочастотный характер и может быть полностью компенсирован. По этой причине турбины используются как автономные теплоэлектростанции для жилых домов, коттеджных поселков, офисных зданий, гостиниц и других общественных сооружений. Веским аргументом для использования микротурбин в жилом секторе служит техническая возможность микрогенераторов работать с предельно малой электрической нагрузкой (5%), без снижения общего ресурса эксплуатации.
Цены на микротурбины достаточно высоки. Цены на комплектные электростанции "под ключ" находятся в пределах 2-2,5 тыс. долл. за один киловатт установленной электрической мощности. Но цены на микрогенераторы велики лишь на первый взгляд. При объективной оценке данного электроэнергетического оборудования все встает на свои места. Высокие цены микротурбин на старте энергетического проекта с лихвой компенсируются незначительными затратами при последующей эксплуатации.
Рис.3 Микротурбинная Мини - ТЭЦ Рис.4 Крышная Мини - ТЭЦ
3. Газопоршневые Мини - ТЭЦ
На равнее с микротурбинными установками используют и газопоршневые установки, они обладают многими достоинствами присущими микротурбинам, но имеют и ряд особенностей, которые приведены ниже.
Электрический КПД газопоршневых установок достаточно высок и при работе на российском природном газе составляет ~ 41-43% Температура выхлопных газов на выходе из двигателя газопоршневой установки ~ 390 ± 10°С. Средний коэффициент производства насыщенного пара 0,5-0,7* (Р = 9 бар), т/ч. Расход моторного масла ~ 0,3-0,95 кг/ч на 1 мегаватт электрической мощности газопоршневой станции при стоимости масла порядка 55 - 95 руб. /л.
Кроме газо-поршневых двигателей, имеются, газопоршневые станции / установки, работающие на двойном топливе. В качестве топлива подобных газопоршневых установок используется газ природный и попутный (в режиме работы на газе). Дизтопливо, мазут или сырая нефть используются в режиме работы на жидком топливе.
В некоторых случаях при работе на газообразном топливе конструкторы газопоршневых установок используют 10-15%* пилотного (запального) жидкого топлива (дизельного топлива). Минимальное давление подачи топливного газа на входе в газопоршневую станцию, для избегания дерейтинга, ~ 0,05-5.5 бар, в зависимости от мощности и фирмы-изготовителя ГПЭС. Большинство газопоршневых станций / установок может работать в режиме когенерации, то есть как теплоэлектростанци.
Газопоршневые установки представлены в широкой гамме однотопливных дизельных двигателей единичной электрической мощностью от 0,05 МВт до 17-20 МВт, работающих на дизельном топливе, мазуте, сырой нефти. Становится актуальным использование в газопоршневых электростанциях, в качестве недорогого топлива пиролизных и иных газов.
Время изготовления газопоршневых станций мощностью до 50 МВт ранее составляло не более 8 месяцев с момента подписания контракта.1-2 месяца уходит на транспортировку газопоршневой станции / установки и таможенные процедуры, а монтаж оборудования и пусконаладочные работы занимают от 3 до 6 месяцев. Газопоршневые станции мощностью до 50 МВт могут быть введены в эксплуатацию не ранее, чем за 1 год. Для газопоршневых электростанций мощностью 120-150 МВт строительство и запуск займут около 18-24 месяцев.
На сегодняшний день, учитывая продолжающийся бум на энергетическом рынке, такие сроки поставки газопоршневых станций выдержать невозможно. Ситуация возникла не только из-за полной загрузки заводов-производителей, но и из-за перегруженности предприятий субпоставщиков, которые изготовляют продукцию (генераторы) всем производителям газо-поршневых станций и газотурбинных установок. Сегодня у первоклассных производителей газопоршневых станций общее необходимое время до пуска в коммерческую эксплуатацию составляет 15-17 месяцев. Общий вид газопоршневых станций приведен на рисунке 5. А схема и общий вид газопоршневого модуля приведены на рисунке 6.
Рис.5 общий вид газопоршневой утсановки.
Рис.6 Схема и общий вид газопоршневого модуля.
4. Газотурбинные Мини - ТЭЦ
Газовые турбины - это мощные промышленные газовые турбогенераторы, в которых реализована "зеленая" технология с низким уровнем выбросов. В турбине применена экологически чистая технология каталитического сгорания.
Генераторы с газовыми турбинами разработаны для применения в: отелях, больницах, университетах, учебных заведениях, высотных жилых домах, офисных комплексах и торговых центрах, фармацевтических компаниях, городских системах метро и других предприятиях, где есть потребность в большом объеме тепловой и электрической энергии.
Газовые турбины имеют ряд особенностей
· До 77% КПД в режиме когенерации.
· Компактная конструкция, позволяющая размещать установки на ограниченных пространствах; небольшой вес, сравнимый с весом дизельных генераторов.
· Отсутствует необходимость в установке дополнительных систем очистки выхлопных газов.
· отвечает самым строгим требованиям к выбросам (уровень выбросов NOx менее 2,5 промилле).
· Спроектированы с расчетом на длительные периоды между сервисным обслуживанием, низкие эксплуатационные расходы и быстрый монтаж.
· В основу лег разработанный нами двигатель, надежность которого была доказана более чем 20 годами эксплуатационной практики.
· Турбина годна для (постоянной) работы на максимальной мощности, 24 часа в сутки, 7 дней в неделю.
· Производительность генератора - 95%
Общий вид газовой турбины представлен на рисунке 7.
Рис.7 Газотурбинная установка.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Электростанции с комбинированным производством электроэнергии и тепла, экономическая эффективность ее использования и основные преимущества. Средства автоматики мини-ТЭЦ. Микротурбины как крышные котельные. Газопоршневые установки и газовые турбины.
презентация [2,2 M], добавлен 18.12.2013Главная цель строительства электростанции. Газопоршневые технологии с утилизацией сбросной теплоты ГПУ. Основные технические характеристики энергоустановки, когенерационной электростанции. Оборудование мини-ТЭЦ, направления в области энергосбережения.
реферат [17,1 K], добавлен 16.09.2010Численное исследование энергоэффективной работы конденсаторной установки мини-ТЭС при различных условиях теплообмена с окружающей средой. Рассмотрение общей зависимости работы электростанций от использования различных органических рабочих веществ.
доклад [243,0 K], добавлен 09.06.2015Значение электроэнергетики в экономике России. Анализ потребления энергии в Камчатском крае. Спрос на электроэнергию по изолированным узлам региона. Анализ изношенности оборудования тепловых электростанций. Проблемы возведения мини атомных электростанций.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 28.05.2014Генерация электроэнергии из энергии ветра, история ее использования. Ветровые электростанции и их основные типы. Промышленное и частное использование ветровых электростанции, их преимущества и недостатки. Использование ветровых генераторов в Украине.
реферат [199,3 K], добавлен 24.01.2015Разработка проекта системы теплового и электрического снабжения зданий больницы скорой помощи. Обоснование и расчет систем тепло- и электроснабжения: отопительная нагрузка, гидравлический расчет, вентиляция, электронагрузка. Прокладка тепловых сетей.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 23.11.2012Мировые лидеры в производстве ядерной электроэнергии. Схема работы атомной электростанции с двухконтурным водо-водяным энергетическим реактором. Главный недостаток АЭС. Реакторы на быстрых нейтронах. Проект первой в мире плавучей атомной электростанции.
реферат [1,4 M], добавлен 22.09.2013Понятие приливной электростанции, особенности принципов действия. Анализ работы российской приливной электростанции на примере Кислогубской электростанции. Характеристика экологических и экономических эффектов эксплуатации приливных электростанций.
реферат [4,1 M], добавлен 21.03.2012Характерные особенности поверхностных волн на глубокой воде. Основы преобразования энергии волн. Преобразователи энергии волн. Колеблющийся водяной столб. Преимущества подводных устройств. Преимущества подводных устройств. Экология энергии океана.
реферат [1,6 M], добавлен 27.10.2014Традиционные методы производства электроэнергии. Электростанции, использующие энергию течений. Приливные, волновые, геотермальные и солнечные электростанции. Способы получения электроэнергии. Проблемы развития альтернативных источников электроэнергии.
презентация [2,5 M], добавлен 21.04.2015Особенности выработки, распределения и потребления электроэнергии на постоянном и переменном токе. Способы ее передачи от электростанции к потребителям. История открытия и использования электричества, деятельность и роль знаменитых ученых в этой сфере.
реферат [183,4 K], добавлен 22.07.2013Роль электроэнергии в производственных процессах на современном этапе, метод ее производства. Общая схема электроэнергетики. Особенности главных типов электростанций: атомной, тепловой, гидро- и ветрогенераторы. Преимущества электрической энергии.
презентация [316,3 K], добавлен 22.12.2011Определение сметной стоимости строительства ТЭЦ. Сметно-финансовый расчет капитальных вложений в сооружение тепловой электростанции. Режим работы ТЭЦ, расчет выработки электроэнергии и потребности в топливе. Расход электроэнергии на собственные нужды ТЭЦ.
курсовая работа [85,5 K], добавлен 09.02.2010Особенности технологической схемы ТЭЦ. Специфика пароводяного контура и способ выдачи электроэнергии. Мощность теплового оборудования ТЭЦ в сравнении с электрической мощностью электростанции. Схема конденсационной электростанции. Вакуумный насос.
презентация [1,6 M], добавлен 22.05.2016Проблемы развития и существования энергетики. Типы альтернативных источников энергии и их развитие. Источники и способы использования геотермальной энергии. Принцип работы геотермальной электростанции. Общая принципиальная схема ГеоЭС и ее компоненты.
курсовая работа [419,7 K], добавлен 06.05.2016Принцип действия и схема гидроаккумулирующей электростанции. Потребление электроэнергии в Калининградской области. Схема выдачи мощности электростанции в энергосистему. Определение отходящих линий. Выбор трансформаторов и расчет токов короткого замыкания.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 27.07.2015Схема передачи электроэнергии от электростанции до потребителя. Анализ потерь электроэнергии в электрических сетях. Схема подключения автоматического электронного трехфазного переключателя фаз. Разработка мероприятий по снижению потерь электроэнергии.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 30.03.2024Расчет прибрежной электростанции, обеспечивающей основную подачу электроэнергии для поселка. Выбор ветроэнергетической установки. Роза ветров в выбранном поселке. Сила ветра по шкале Бофора. Технические параметры ветрогенератора FD 20, его выработка.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 05.06.2015Производственная программа станции. Построение суточных графиков тепловой и электрической нагрузки. Расчёт выработки электроэнергии, отпуск тепла в суточном разрезе, по сезонам. Показатели турбинного цеха, баланс тепла. Фонд оплаты труда персонала.
курсовая работа [484,7 K], добавлен 06.05.2014Принцип работы атомной электростанции, ее достоинства и недостатки. Классификация по типу реакторов, по виду отпускаемой энергии. Получение электроэнергии на атомной электростанции с двухконтурным водо-водяным энергетическим реактором. Крупнейшие АЭС РФ.
презентация [886,7 K], добавлен 22.11.2011
