Использование газопоршневых установок в качестве автономных источников энергии имеет серьезные перспективы. Это обусловлено относительно невысокой ценой на природный газ, высокими тарифами на электроэнергию и тепло, приобретаемые в сбытовых компаниях.
В то же время электрический коэффициент полезного действия (КПД) надежных электрогенераторных установок, оснащённых двигателями внутреннего сгорания, не превышает 44%. Это значит, что более половины топлива сгорает впустую. Кардинальным решением этой проблемы является система утилизации тепла, позволяющая повысить общий КПД газопоршневых установок в некоторых случаях почти до 90–95%.
Основная идея системы утилизации тепла заключается в полезном применении тепловой энергии, которую газопоршневый двигатель выделяет в процессе работы. Тепло, получаемое таким образом, может использоваться для нужд отопления, горячего водоснабжения, выработки пара и решения различного рода технологических задач.
Установки когенерации и тригенерации
Тепловая энергия, извлекаемая в результате утилизации вторичного энергоресурса (тепла выхлопных газов и эксплуатационных жидкостей газопоршневого двигателя), может быть получена в виде горячей воды или пара. Для отбора тепла из систем охлаждения, смазки двигателя и отвода выхлопных газов применяются водо-водяные и газо-водяные теплообменники, паровые котлы-утилизаторы. Нагрев теплоносителя происходит в два этапа: сначала сетевая вода нагревается от системы охлаждения двигателя до температуры 80–85 градусов, после чего происходит её дальнейший нагрев выхлопными газами до 90–115 градусов. Для выработки пара применяют специальные паровые котлы-утилизаторы для ГПУ.
По такому принципу работают установки когенерации. Но мы также предлагаем инновационные решения по тригенерации — в этом случае производятся не только электроэнергия и тепло, но и холод.
Комплексные решения от компании IEC Energy
IEC Energy предлагает заказчикам комплексные решения «под ключ», выполняя все этапы по организации систем для утилизации тепла:
- проектирование;
- поставку и монтаж оборудования;
- производство пусконаладочных работ;
- сдачу готовых объектов заказчику;
- сервисное обслуживание.
В штате компании IEC Energy работают специалисты высокого класса, имеющие богатый опыт разработки и внедрения систем утилизации тепла газопоршневых установок. В нашем портфолио — целый ряд успешно выполненных проектов, примеры которых представлены на сайте.
В компании IEC Energy вы можете по выгодной цене купить котлы-утилизаторы, установки когенерации и тригенерации. Позвоните по бесплатному телефону +7 495 799 74 64 и получите необходимую консультацию или запросите коммерческое предложение. Также вы можете заказать обратный звонок, заполнив форму на нашем сайте.
Варианты утилизации
Система утилизации тепла с газопоршневой установки представляет собой решения, при которых Заказчик получает от газопоршневой установки непосредственно электрическую энергию и еще несколько дополнительных видов полезного продукта.
Их можно классифицировать как:
Когенерация – совместная выработка электроэнергии, тепла в виде горячей воды, пара
Тригенерация - совместная выработка электроэнергии, тепла в виде горячей воды или пара, холода в виде холодной воды или лёд воды.
Например, для газопоршневой установки MTU 20V4000L33 система утилизации тепла дает следующие преимущества:
-
Увеличение общего КПД установки до 87,9%
-
Бесплатные» 2239 кВт тепловой энергии (при 100% - й загрузке ГПУ)
-
Независимость от поставщиков тепловой энергии
В ГПУ может полезно использоваться тепловая энергия следующих потоков:
1. Тепловая мощность системы охлаждения двигателя включая тепловую мощность:
- охлаждения масла,
- охлаждения воды рубашки мотора,
- 1-ой ступени охлаждения топливной смеси
2. Тепловая мощность потока выхлопных газов
Когенерация – совместное производство электроэнергии и тепла
В зависимости от применяемой системы утилизации тепла, полезную тепловую мощность ГПУ можно преобразовать:
1. Водогрейная система утилизации – продуктом является горячая вода с температурным графиком 70/80 .. 100ᴼС
2. Паровая система утилизации – одним из продуктов является горячая вода с температурным графиком 70/80 .. 85ᴼС и 1078 кВт насыщенного или перегретого пара, давлением 6 … 32 бар.
ТРИГЕНЕРАЦИЯ – совместное производство электроэнергии, тепла и холода
Решение «Тригенерация» интересно для Заказчиков, у которых существуют потребность в нагрузке холодоснабжения в виде холодной воды с температурой +1 … +15ᴼС. Предлагаемое решение основано на применении абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин, конвертирующих тепловую энергию в энергию холода в виде холодной воды с температурой +1 … +15ᴼС.
Абсорбционные холодильные машины работают на натуральном хладагенте (раствор соли бромистого лития LiBr). В качестве теплового источника для работы абсорбционных холодильных машин используют бросовое тепло (низкопотенциальный пар, выхлопные и дымовые газы, конденсат, сетевую воду и т.п.).
Решения с абсорбционными холодильными машинами могут быть комбинированы как с водогрейной системой утилизации тепла, так и с паровой системой утилизации. В зависимости от специфики и требований проекта индивидуально разрабатывается конкретное решение на базе определенной модификации и типа холодильных машин, а также общая технологическая схема энергокомплекса.
Когенерация представляет собой решение, при котором Заказчик получает от установки два продукта:
- Электрическую энергию
- Тепловую энергию в виде горячей воды
Такое решение является оптимальным для объектов, где основная часть тепловой нагрузки потребляется в виде горячей воды. В этих решениях тепловая схема в части системы утилизации тепловой энергии выхлопных газов газопоршневых установок (ГПУ) выполняется с водогрейным котлом-утилизатором (газо-водяным теплообменником). Таким образом, 100% тепловой энергии, выработанной ГПА будет отпускаться в виде горячей воды.
Принцип работы системы утилизации тепловой энергии газопоршневых агрегатов построен следующим образом:
Тепловая мощность низко потенциального потока тепловой энергии от системы охлаждения двигателя отбирается с температурным графиком 80/70ºС. Поток сетевой воды проходит через разделительный теплообменник (1) системы охлаждения двигателя, в котором в свою очередь отбирается тепловая мощность от внутреннего контура двигателя, включая тепловую мощность охлаждения масла, охлаждения воды рубашки мотора, охлаждения топливной смеси;
далее сетевая вода поступает в газо-водяной теплообменник (2) подогрева сетевой воды, где производится ее догрев выхлопными газами до температуры 90-115ºС. В газо-водяном теплообменнике происходит охлаждение выхлопных газов с температуры 450ºС (температура выхлопа двигателя) до температуры 120ºС (температура на выходе из дымовой трубы).
дополнительно в комплекте поставки каждой из газопоршневых установок предусматривается система аварийного охлаждения газопоршневых агрегатов, включающая в себя радиатор сухого типа в составе внутреннего контура охлаждения двигателя и систему байпаса выхлопных газов газо-водяного теплообменника, позволяющая сохранять работоспособность двигателей в аварийных режимах, как с частичным, так и полным отсутствием тепловых нагрузок.
Решения с паровыми системами утилизации позволяют Заказчику получить от установки три продукта:
- электрическую энергию
- тепловую энергию в виде горячей воды
- тепловую энергию в виде пара
Такое решение является оптимальным для объектов, где есть потребность, как в паре, так и в горячей воде. Наши решения позволяют получить от систем утилизации как насыщенный пар давлением от 6 до 32 бар, так и перегретый пар, при использовании дожигающих устройств.
В решениях с паровыми системами тепловая схема в части системы утилизации тепловой энергии выхлопных газов газопоршневых установок (ГПУ) выполняется с паровыми котлами-утилизаторами. Котлы-утилизаторы, в зависимости от требуемого давления пара, необходимости использования дожигающих устройств и других особенностей каждого конкретного проекта, могут быть как жаротрубного, так и водотрубного типа с применением различных конфигураций экономайзеров.
В таких решениях порядка 48% тепловой энергии, выработанной ГПА, будет отпускаться в виде пара и 52% будет отпускаться в виде горячей воды.
В схемах с паровыми системами принцип работы системы утилизации тепловой энергии газопоршневых агрегатов построен следующим образом:
Выхлопные газы двигателей с температурой 450С (температура выхлопа двигателя) поступают в секции утилизации парового котла-утилизатора (2), где происходит нагрев и испарение котловой воды.
Тепловая мощность низко потенциального потока тепловой энергии от системы охлаждения двигателя отбирается с температурным графиком 80/70С. Поток сетевой воды проходит через разделительный теплообменник (1) системы охлаждения двигателя, в котором в свою очередь отбирается тепловая мощность от внутреннего контура двигателя, включая тепловую мощность охлаждения масла, охлаждения воды рубашки мотора, охлаждения топливной смеси, после снятия тепла сетевая вода поступает в экономайзер (3) на паровом котле-утилизаторе и обеспечивает снижение температуры выхлопных газов на выходе из выхлопной трубы до уровня 180-120С, данная энергия может быть использована для подогрева питательной и сетевой воды, что позволяет более полно использовать тепловую мощность выхлопных газов двигателей и достигнуть большей эффективности тепловой схемы.
Паровой котел-утилизатор конструктивно может быть выполнен одно -/ двух — / трех-секционным (1 или 2 секции утилизации и секция с горелкой, необходимость наличия и расчетная номинальная производительность которой определяется расчетом в каждом конкретном случае).
Решения с применением тригенерации позволяют Заказчику получить от установки три продукта:
- электрическую энергию
- тепловую энергию в виде горячей воды или пара
- Холод
Решение «Тригенерация» является интересным для Заказчиков, у которых существуют потребность в нагрузке холодоснабжения в виде холодной воды с температурой +5… +15С.
Предлагаемое нами решение основано на применении абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин, конвертирующих тепловую энергию в энергию холода в виде холодной воды с температурным графиком +1… +15С.
Данная схема работы построена следующим образом:
Выхлопные газы двигателей с температурой 450С (температура выхлопа двигателя) поступают в секции утилизации парового котла-утилизатора (2), где происходит нагрев и испарение котловой воды.
Тепловая мощность низко потенциального потока тепловой энергии от системы охлаждения двигателя отбирается с температурным графиком 80/70С. Поток сетевой воды проходит через разделительный теплообменник (1) системы охлаждения двигателя, в котором в свою очередь отбирается тепловая мощность от внутреннего контура двигателя, включая тепловую мощность охлаждения масла, охлаждения воды рубашки мотора, охлаждения топливной смеси, после снятия тепла сетевая вода поступает в экономайзер (3) на паровом котле-утилизаторе и обеспечивает снижение температуры выхлопных газов на выходе из выхлопной трубы до уровня 180-120С, данная энергия может быть использована для подогрева питательной и сетевой воды, а так же являться теплоносителем для АБХМ (4), что позволяет более полно использовать тепловую мощность выхлопных газов двигателей и достигнуть большей эффективности тепловой схемы.
Абсорбционные холодильные машины работают на натуральном хладагенте (раствор соли бромистого лития LiBr). В качестве теплового источника для работы абсорбционных холодильных машин используют бросовое тепло (низкопотенциальный пар, выхлопные и дымовые газы, конденсат, сетевую воду и т. п.).
Абсорбционная холодильная установка состоит из основных четырех аппаратов: генератора, конденсатора, испарителя и абсорбера. В генераторе происходит кипение раствора бромида лития, за счет подогрева теплом греющего потока (бросовое тепло (низкопотенциальный пар, выхлопные и дымовые газы, конденсат, сетевую воду и т. п.)). Пары воды (хладагента) выпаренные из раствора бромида лития поступают в конденсатор, где конденсируются за счет охлаждения водой, подводимой в змеевик по трубопроводу из градирни (охлаждающая вода). Сконденсировавшаяся вода (хладагент) из конденсатора отводится в испаритель, в котором происходит ее испарение и охлаждение «холодной» воды поступающей от систем кондиционирования воздуха. Водяные пары из испарителя поступают в абсорбер, где поглощаются крепким раствором бромистого лития. Часть раствора бромида лития, насыщенная водяными парами из абсорбера, подается насосом через теплообменник в генератор для выпарки, остальная часть направляется обратно в абсорбер для лучшего насыщения водяными парами.
Решения с абсорбционными холодильными машинами могут быть комбинированы как с решениями «Теплофикационной когенерации», так и решениями «Паровые системы утилизации тепла». В зависимости от специфики и требований проекта индивидуально разрабатывается конкретное решение на базе определенной модификации и типа холодильных машин, а также общая схема энергокомплекса.
Решения совместной выработки горячей воды, пара и холода позволяют Заказчику получить от установки четыре продукта:
- электрическую энергию
- тепловую энергию в виде горячей воды
- тепловую энергию в виде пара
- Холод
Такое решение является оптимальным для объектов, где есть потребность, в паре, горячей воде и холоде.
Данное решение позволяют получить от систем утилизации как насыщенный пар давлением от 6 до 32 бар, так и перегретый пар, при использовании дожигающих устройств.
В решениях с паровыми системами тепловая схема в части системы утилизации тепловой энергии выхлопных газов газопоршневых установок (ГПУ) выполняется с паровыми котлами-утилизаторами. Котлы-утилизаторы, в зависимости от требуемого давления пара, необходимости использования дожигающих устройств и других особенностей каждого конкретного проекта, могут быть как жаротрубного, так и водотрубного типа с применением различных конфигураций экономайзеров.
Так же возможно получение холода по средствам абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин, конвертирующих тепловую энергию в энергию холода в виде холодной воды с температурным графиком +1… +15С.
Данная схема работы построена следующим образом:
Выхлопные газы двигателей с температурой 450С (температура выхлопа двигателя) поступают в секции утилизации парового котла-утилизатора (2), где происходит нагрев и испарение котловой воды.
Тепловая мощность низко потенциального потока тепловой энергии от системы охлаждения двигателя отбирается с температурным графиком 80/70С. Поток сетевой воды проходит через разделительный теплообменник (1) системы охлаждения двигателя, в котором в свою очередь отбирается тепловая мощность от внутреннего контура двигателя, включая тепловую мощность охлаждения масла, охлаждения воды рубашки мотора, охлаждения топливной смеси, после снятия тепла сетевая вода поступает в экономайзер (3) на паровом котле-утилизаторе и обеспечивает снижение температуры выхлопных газов на выходе из выхлопной трубы до уровня 180-120С, данная энергия может быть использована для подогрева питательной и сетевой воды, а так же являться теплоносителем для АБХМ (4), что позволяет более полно использовать тепловую мощность выхлопных газов двигателей и достигнуть большей эффективности тепловой схемы.
Абсорбционные холодильные машины работают на натуральном хладагенте (раствор соли бромистого лития LiBr). В качестве теплового источника для работы абсорбционных холодильных машин используют бросовое тепло (низкопотенциальный пар, выхлопные и дымовые газы, конденсат, сетевую воду и т. п.).
Абсорбционная холодильная установка состоит из основных четырех аппаратов: генератора, конденсатора, испарителя и абсорбера. В генераторе происходит кипение раствора бромида лития, за счет подогрева теплом греющего потока (бросовое тепло (низкопотенциальный пар, выхлопные и дымовые газы, конденсат, сетевую воду и т. п.)). Пары воды (хладагента) выпаренные из раствора бромида лития поступают в конденсатор, где конденсируются за счет охлаждения водой, подводимой в змеевик по трубопроводу из градирни (охлаждающая вода). Сконденсировавшаяся вода (хладагент) из конденсатора отводится в испаритель, в котором происходит ее испарение и охлаждение «холодной» воды поступающей от систем кондиционирования воздуха. Водяные пары из испарителя поступают в абсорбер, где поглощаются крепким раствором бромистого лития. Часть раствора бромида лития, насыщенная водяными парами из абсорбера, подается насосом через теплообменник в генератор для выпарки, остальная часть направляется обратно в абсорбер для лучшего насыщения водяными парами.
Инжиниринг 
Проектирование 
Поставка 
Монтаж 
Сервис 
