Принцип работы теплоэлектростанции


Основные принципы работы ТЭС

Что такое тепловая электрическая станция и каковы же принципы работы ТЭС? Общее определение таких объектов звучит примерно следующим образом - это энергетические установки, которые занимаются переработкой природной энергии в электрическую. Для этих целей также используется топливо природного происхождения.

Принцип работы ТЭС. Краткое описание

На сегодняшний день наибольшее распространение получили именно тепловые электростанции. На таких объектах сжигается органическое топливо, которое выделяет тепловую энергию. Задача ТЭС - использовать эту энергию, чтобы получить электрическую.

Принцип работы ТЭС - это выработка не только электрической энергии, но и производство тепловой энергии, которая также поставляется потребителям в виде горячей воды, к примеру. Кроме того, эти объекты энергетики вырабатывают около 76% всей электроэнергии. Такое широкое распространение обусловлено тем, что доступность органического топлива для работы станции довольно велико. Второй причиной стало то, что транспортировка топлива от места его добычи к самой станции - это довольно простая и налаженная операция. Принцип работы ТЭС построен так, что имеется возможность использовать отработавшее тепло рабочего тела для вторичной поставки его потребителю.

Разделение станций по типу

Стоит отметить, что тепловые станции могут делиться на типы в зависимости от того, какой именно вид энергии они производят. Если принцип работы ТЭС заключается лишь в производстве электрической энергии (то есть тепловая энергия не поставляет потребителю), то ее называют конденсационной (КЭС).

Объекты, предназначенные для производства электрической энергии, для отпуска пара, а также поставки горячей воды потребителю, имеют вместо конденсационных турбин паровые. Также в таких элементах станции имеется промежуточный отбор пара или же устройство противодавления. Главным преимуществом и принципом работы ТЭС (ТЭЦ) такого типа стало то, что отработанный пар также используется в качестве источника тепла и поставляется потребителям. Таким образом, удается сократить потерю тепла и количество охлаждающей воды.

Основные принципы работы ТЭС

Прежде чем перейти к рассмотрению самого принципа работы, необходимо понять, о какой именно станции идет речь. Стандартное устройство таких объектов включает в себя такую систему, как промежуточный перегрев пара. Она необходима потому, что тепловая экономичность схемы с наличием промежуточного перегрева, будет выше, чем в системе, где она отсутствует. Если говорить простыми словами, принцип работы ТЭС, имеющей такую схему, будет гораздо эффективнее при одних и тех же начальных и конечных заданных параметрах, чем без нее. Из всего этого можно сделать вывод, что основа работы станции - это органическое топливо и нагретый воздух.

Схема работы

Принцип работы ТЭС построен следующим образом. Топливный материал, а также окислитель, роль которого чаще всего берет на себя подогретый воздух, непрерывным потоком подаются в топку котла. В роли топлива могут выступать такие вещества, как уголь, нефть, мазут, газ, сланцы, торф. Если говорить о наиболее распространенном топливе на территории Российской Федерации, то это угольная пыль. Далее принцип работы ТЭС строится таким образом, что тепло, которое образуется за счет сжигания топлива, нагревает воду, находящуюся в паровом котле. В результате нагрева происходит преобразование жидкости в насыщенный пар, который по пароотводу поступает в паровую турбину. Основное предназначение этого устройства на станции заключается в том, чтобы преобразовать энергию поступившего пара, в механическую.

Все элементы турбины, способные двигаться, тесно связываются с валом, вследствие чего они вращаются, как единый механизм. Чтобы заставить вращаться вал, в паровой турбине осуществляется передача кинетической энергии пара ротору.

Механическая часть работы станции

Устройство и принцип работы ТЭС в ее механической части связан с работой ротора. Пар, который поступает из турбины, имеет очень высокое давление и температуру. Из-за этого создается высокая внутренняя энергия пара, которая и поступает из котла в сопла турбины. Струи пара, проходя через сопло непрерывным потоком, с высокой скоростью, которая чаще всего даже выше звуковой, воздействуют на рабочие лопатки турбины. Эти элементы жестко закреплены на диске, который, в свою очередь, тесно связан с валом. В этот момент времени происходит преобразование механической энергии пара в механическую энергию турбин ротора. Если говорить точнее о принципе работы ТЭС, то механическое воздействие влияет на ротор турбогенератора. Это из-за того, что вал обычного ротора и генератора тесно связываются между собой. А далее происходит довольно известный, простой и понятный процесс преобразования механической энергии в электрическую в таком устройстве, как генератор.

Движение пара после ротора

После того как водяной пар проходит турбину, его давление и температура значительно опускаются, и он поступает в следующую часть станции - конденсатор. Внутри этого элемента происходит обратное превращение пара в жидкость. Для выполнения этой задачи внутри конденсатора имеется охлаждающая вода, которая поступает туда посредством труб, проходящих внутри стен устройства. После обратного преобразования пара в воду, она откачивается конденсатным насосом и поступает в следующий отсек - деаэратор. Также важно отметить, что откачиваемая вода, проходит сквозь регенеративные подогреватели.

Основная задача деаэратора - это удаление газов из поступающей воды. Одновременно с операцией очистки, осуществляется и подогрев жидкости так же, как и в регенеративных подогревателях. Для этой цели используется тепло пара, которое отбирается из того, что следует в турбину. Основное предназначение операции деаэрации состоит в том, чтобы понизить содержание кислорода и углекислого газа в жидкости до допустимых значений. Это помогает снизить скорость влияние коррозии на тракты, по которым идет поставка воды и пара.

Станции на угле

Наблюдается высокая зависимость принципа работы ТЭС от вида топлива, которое используется. С технологической точки зрения наиболее сложным в реализации веществом является уголь. Несмотря на это, сырье является основным источником питания на таких объектах, число которых примерно 30% от общей доли станций. К тому же планируется увеличивать количество таких объектов. Также стоит отметить, что количество функциональных отсеков, необходимых для работы станции, гораздо больше, чем у других видов.

Как работают ТЭС на угольном топливе

Для того чтобы станция работала непрерывно, по железнодорожным путям постоянно привозят уголь, который разгружается при помощи специальных разгрузочных устройств. Далее имеются такие элементы, как транспортерные ленты, по которым разгруженный уголь подается на склад. Далее топливо поступает в дробильную установку. При необходимости есть возможность миновать процесс поставки угля на склад, и передавать его сразу к дробилкам с разгрузочных устройств. После прохождения этого этапа раздробленное сырье поступает в бункер сырого угля. Следующий шаг - это поставка материала через питатели в пылеугольные мельницы. Далее угольная пыль, используя пневматический способ транспортировки, подается в бункер угольной пыли. Проходя этот путь, вещество минует такие элементы, как сепаратор и циклон, а из бункера уже поступает через питатели непосредственно к горелкам. Воздух, проходящий сквозь циклон, засасывается мельничным вентилятором, после чего подается в топочную камеру котла.

Далее движение газа выглядит примерно следующим образом. Летучее вещество, образовавшееся в камере топочного котла, проходит последовательно такие устройства, как газоходы котельной установки, далее, если используется система промежуточного перегрева пара, газ подается в первичный и вторичный пароперегреватель. В этом отсеке, а также в водяном экономайзере газ отдает свое тепло на разогрев рабочего тела. Далее установлен элемент, называющийся воздухоперегревателем. Здесь тепловая энергия газа используется для подогрева поступающего воздуха. После прохождения всех этих элементов, летучее вещество переходит в золоуловитель, где очищается от золы. После этого дымовые насосы вытягивают газ наружу и выбрасывают его в атмосферу, использую для этого газовую трубу.

ТЭС и АЭС

Довольно часто возникает вопрос о том, что общего между тепловыми и атомными станциями и есть ли сходство в принципах работы ТЭС и АЭС.

Если говорить об их сходстве, то их несколько. Во-первых, обе они построены таким образом, что для своей работы используют природный ресурс, являющийся ископаемым и иссекаемым. Кроме этого, можно отметить, что оба объекта направлены на то, чтобы вырабатывать не только электрическую энергию, но и тепловую. Сходства в принципах работы также заключаются и в том, что ТЭС и АЭС имеют турбины и парогенераторы, участвующие в процессе работы. Далее имеются лишь некоторые отличие. К ним можно отнести то, что, к примеру, стоимость строительства и электроэнергии, полученной от ТЭС гораздо ниже, чем от АЭС. Но, с другой стороны, атомные станции не загрязняют атмосферу до тех пор, пока отходы утилизируются правильным образом и не происходит аварий. В то время как ТЭС из-за своего принципа работы постоянно выбрасывают в атмосферу вредные вещества.

Здесь кроется и главное отличие в работе АЭС и ТЭС. Если в тепловых объектах тепловая энергия от сжигания топлива передается чаще всего воде или преобразуется в пар, то на атомных станциях энергию берут от деления атомов урана. Полученная энергия расходится для нагрева самых разных веществ и вода здесь используется довольно редко. К тому же все вещества находятся в закрытых герметичных контурах.

Теплофикация

На некоторых ТЭС в их схемах может быть предусмотрена такая система, которая занимается теплофикацией самой электростанции, а также прилегающего поселка, если таковой имеется. К сетевым подогревателям этой установки, пар отбирается от турбины, а также имеется специальная линия для отвода конденсата. Вода подводится и отводится по специальной системе трубопровода. Та электрическая энергия, которая будет вырабатываться таким образом, отводится от электрического генератора и передается потребителю, проходя через повышающие трансформаторы.

Основное оборудование

Если говорить об основных элементах, эксплуатирующихся на тепловых электрических станциях, то это котельные, а также турбинные установки в паре с электрическим генератором и конденсатором. Основным отличием основного оборудования от дополнительного стало то, что оно имеет стандартные параметры по своей мощности, производительности, по параметрам пара, а также по напряжению и силе тока и т. д. Также можно отметить, что тип и количество основных элементов выбираются в зависимости от того, какую мощность необходимо получить от одной ТЭС, а также от режима ее эксплуатации. Анимация принципа работы ТЭС может помочь разобраться в этом вопросе более детально.

Теплоэлектроцентраль | это... Что такое Теплоэлектроцентраль?

ТЭЦ-5 в Харькове

Теплоэлектроцентра́ль (ТЭЦ) — разновидность тепловой электростанции, которая производит не только электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов).

Принцип работы

ТЭЦ конструктивно устроена как конденсационная электростанция (КЭС). Главное отличие ТЭЦ от КЭС состоит в возможности отобрать часть тепловой энергии пара, после того, как он выработает электрическую энергию. В зависимости от вида паровой турбины, существуют различные отборы пара, которые позволяют забирать из нее пар с разными параметрами. Турбины ТЭЦ позволяют регулировать количество отбираемого пара. Отобранный пар конденсируется в сетевых подогревателях и передает свою энергию сетевой воде, которая направляется на пиковые водогрейные котельные и тепловые пункты. На ТЭЦ есть возможность перекрывать тепловые отборы пара, в этом случае ТЭЦ становится обычной КЭС. Это дает возможность работать ТЭЦ по двум графикам нагрузки:

  • тепловому — электрическая нагрузка жёстко зависит от тепловой нагрузки (тепловая нагрузка — приоритет)
  • электрическому — электрическая нагрузка не зависит от тепловой, либо тепловая нагрузка вовсе отсутствует (приоритет — электрическая нагрузка).

Совмещение функций генерации тепла и электроэнергии (когенерация) выгодно, так как оставшееся тепло, которое не участвует в работе на КЭС, используется в отоплении. Это повышает расчетный КПД в целом (80 % у ТЭЦ и 30 % у КЭС), но не говорит об экономичности ТЭЦ. Основными же показателями экономичности являются: удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении и КПД цикла КЭС.

При строительстве ТЭЦ необходимо учитывать близость потребителей тепла в виде горячей воды и пара, так как передача тепла на большие расстояния экономически нецелесообразна.

См. также

Ссылки

Литература

  • Под общей редакцией чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова Том 1 по редакцией проф.А.Д.Трухния // Основы современной энергетики. В 2-х томах. — М.: Издательский дом МЭИ, 2008. — 472 с. — ISBN 978 5 383 00162 2
  • Э.П.Волков, В.А.Ведяев, В.И.Обрезков Энергетические установки электростанций / Под ред.Э.П.Волкова. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 280 с.

Принцип работы ТЭС и АЭС. Часть 1. | Энергия - Основа всего

Тепловые электростанции есть почти в каждом уголке нашей страны, в этой статье я расскажу основы выработки электроэнергии на станциях.

Ранее я рассказал про основные способы выработки электроэнергии в России. Теперь хочу рассказать поподробнее о самих процессах, происходящих внутри машинных, котельных, реакторных цехах. Начнём с более простого: ТЭС.

Принцип работы тепловой электростанции

Итог всей работы приходится на генератор тока, который соединён с турбиной. В котёл поступает питательная вода под высоким давлением и превращается в пар с помощью сжигания природного топлива (газа, угля или мазута). Полученный пар обладает кинетической энергией, которая преобразовывается в механическую энергию вращения ротора турбины, затем механическая энергия преобразуется в электрическую посредством вращающегося магнитного поля ротора в статоре генератора.

Преобразование кинетической энергии пара в электричество

Преобразование кинетической энергии пара в электричество

Тепловое оборудование станции

Разберёмся с тепловым оборудованием на примере простейшего энергоблока:

Простейшая схема блока теплоэлектростанции

Простейшая схема блока теплоэлектростанции

На картинке приведена самая простейшая схема без учёта большей части вспомогательного оборудования типичной электростанции.

Как сказано ранее, в котле образуется пар, который поступает в турбину и приводит в движение её ротор (обозначен красным). Дальше отработавший пар поступает в конденсатор (обозначен голубым).

В конденсаторе происходит охлаждение пара и его конденсация с помощью циркулирующей воды. Далее конденсат проходит систему подогрева воды низкого и высокого давления. Подогрев воды в теплообменниках происходит с помощью пара, который частично отбирается из турбины (обозначен оранжевым). Это делается для того, чтобы повысить коэффициент полезного действия и экономить топливо, которое тратится на выработку пара в котле.

Система регенерации (подогрева) воды

Простейшая схема системы регенерации воды

Простейшая схема системы регенерации воды

После конденсатора вода с помощью конденсатных насосов прокачивается через подогреватели низкого давления (обычно на один блок средней мощности ставится от трёх до пяти подогревателей) и далее поступает в деаэратор, который нужен для того, чтобы удалить вредные газы. После деаэратора вода прокачивается через питательный насос и подаётся под большим давлением в подогреватели высокого давления, там вода достигает нужной температуры и подаётся в котёл для выработки пара.

Пар, который отбирается для системы регенерации после того, как отдал тепло для подогрева превращается в конденсат (дренаж) и сливается в бак деаэратора, для того, чтобы обратно вернуться в тепловую схему.

Градирни нужны для того, чтобы охладить циркуляционную воду, которая нагревается от пара, поступающего из турбины в конденсатор. Охлаждение в градирнях происходит с помощью наружного воздуха.

В следующих статьях я хочу рассказать подробнее о котельной установке, вспомогательном оборудовании и о его работе, чтобы продолжить тему принципа работы ТЭС и АЭС.

Подписывайтесь, чтобы не пропустить продолжение :)

Тепловая электростанция: принцип, работа, преимущества и недостатки

Сегодня мы узнаем о тепловой электростанции, ее основных компонентах наряду с работой, ее преимуществах и недостатках. Электростанция с паровой турбиной, которая известна как угольная электростанция или теплоэлектростанция, является основным источником электрической энергии для любой страны.  Эта электростанция в основном работает на цикле Ранкина. Подробнее о монтаже тепловой электростанции можно узнать тут.

Основной принцип:

Мы все знакомы с термином «Генератор». Устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую, известно как генератор. Он вращается с помощью какой-то внешней энергии. Простая паровая установка работает по циклу Ренкина. На первом этапе вода подается в котел с очень высоким давлением с помощью BFP (насос подачи котла). Эта вода с высоким давлением нагревается в котле, который превращает её в высокотемпературный нагретый пар с высоким давлением. Этот высокоэнергетический пар проходит через паровую турбину(механическое устройство, которое преобразует энергию потока жидкости в механическую энергию) и вращает её. Для извлечения полной энергии пара используются трехступенчатые турбины, которые известны как LPT (турбина низкого давления), IPT (турбина промежуточного давления) и HPT (турбина высокого давления). Вал турбины соединен с валом ротора генератора, который вращает вал генератора и производит электричество. В этом процессе пар теряет свою энергию. Этот низкотемпературный насыщенный пар далее проходит через конденсатор, где он превращается в воду. Эта вода далее проходит через BFP и котел и завершает цикл. Этот цикл непрерывно работает для производства электроэнергии. Заказать монтаж электростанции можно на сайтеbelproject.org

Работа паровой электростанции:

Теперь мы обсудили основные компоненты тепловой электростанции и их использование. Все эти компоненты работают вместе для производства электроэнергии. 

При запуске установки измельченный уголь подается в котельную печь с помощью вентилятора PA. Вентилятор FD обеспечивает желаемый кислород для надлежащего горения. Вода DM подается от насоса подачи котла к экономайзеру. Во время этого процесса эта вода достигает около 165 кг на квадратный сантиметр. Экономайзер нагревает эту воду в точке насыщения в идеальном состоянии и отправляет ее в барабан котла.Вода из барабана котла направляется в круглое кольцо, которое расположено на дне котла. Все трубы с водяной стенкой соединены с этим круглым кольцом. Теперь поток воды проходит через трубку с водяной стенкой котла, один конец которого соединен с круглым кольцом, а другой конец соединен с котловым барабаном. Поток воды снизу вверх. Эта вода превращается в пар и отправляется обратно в барабан котла. Бойлер барабана разделяет пар и воду. Теперь пар из барабана котла отправляется в супернагреватель, который нагревает пар до около 550 градусов по Цельсию. Этот перегретый высокотемпературный пар проходит через турбину НР, где он вращает турбину. Давление и температура паров падают в турбине HP. Пар из выхлопа турбины HP отправляется обратно в рекуператор, где он снова нагревается и достигает начальной температуры около 550 градусов по Цельсию. Пар получает начальную температуру, но давление пара ниже начального. Теперь этот повторно нагретый пар промежуточного давления направляется в IP-турбину, где он снова расширяется и далее понижает свое давление и температуру. Он вращает турбину IP с той же скоростью, что и вращение турбины HP. Этот пар из IP-турбины отправляется непосредственно в турбину LP. Пар в LP-турбине полностью расширяется и выполняет максимальную работу. Теперь из выпускного отверстия турбины LP, пара отправляется в конденсатор. Конденсатор расположен чуть ниже линии выхлопа LP. Для охлаждения пара в конденсаторе градирня подает холодную воду в трубах, расположенных в конденсаторе. Пар преобразуется в воду в конденсаторе и отправляется на нагреватель LP. Подогреватели LP извлекают тепло из выхлопа LP-турбины и используют для нагрева питательной воды. Вода от деаэратора отправляется в BFP, который отправляет его в экономайзер через нагреватель HP.

Этот водяной цикл повторяется снова и снова и непрерывно вращает турбину. Турбина дополнительно вращает ротор генератора и производит электричество.

Преимущества и недостатки тепловой электростанции:

Преимущества:

  • Низкая стоимость установки и обслуживания.
  • Она не имеет прямого отношения к климатическим условиям, таким как гидроэлектростанция.
  • Большое количество угля доступно на Земле.
  • Простое обслуживание.
  • Требуется меньше земельного участка.
  • Она может быть установлена вблизи центра нагрузки, что минимизирует потери при передаче.
  • Она может быть установлена вблизи угольных шахт, что может свести к минимуму транспортные расходы на топливо.

Недостатки:

  • Низкая циклическая эффективность около 35-45 процентов.
  • Она непрерывно вырабатывает дым, который способствует увеличению загрязнения воздуха.
  • Она использует расходуемое топливо.
  • Эксплуатационные расходы высоки по сравнению с гидро- и атомной электростанцией.
  • Создает большое количество золы в час.
  • Иногда нагретая вода непосредственно попадает в водоем, что может нанести вред жизненному циклу воды.

Это все о тепловой паровой электростанции. Если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой статьи, спросите, комментируя. Если вам нравится эта статья, не забудьте поделиться ею в социальных сетях. Подпишитесь на наш сайт для получения более подробных статей. Спасибо, что прочитали.

Что на самом деле выходит из труб ТЭЦ

Башни, выпускающие такие «белые облака», называются градирни. Еще их называют охладительными башнями. Они предназначены для охлаждения больших объемов воды в системах оборотного водоснабжения тепловых электростанций. На самом деле никакого дыма в таких устройствах быть не может. Внутри них ничего не горит, а наоборот – остужается.

Фото: Pixabay

Как работает ТЭЦ

Чтобы понять для чего нужны градирни, необходимо сначала выяснить как работает типовая ТЭЦ. Теплоносителем в таких теплоэлектроцентралях выступает водяной пар. Для его производства служит вода, которая чаще всего используется в системе ТЭЦ по замкнутому контуру. 

Надежность работы котлов и систем теплоснабжения в первую очередь зависит от качества воды, поэтому обычная водопроводная вода здесь не годится. Так как главной задачей является предотвращение коррозии и накипи в котлах и трубопроводах, воду для них специально химически подготавливают, лишая ее кислорода, минеральных примесей, а также солей кальция и магния.

Подготовленная таким образом вода в паровых котлах превращается в пар и затем под высоким давлением поступает в паровые турбины для производства  электроэнергии.  

Проходя через рабочее колесо турбины, отработанный пар поступает в конденсаторы, чтобы потом снова в виде воды возвратиться в рабочий цикл производства. Но температура такой воды слишком высока, чтобы сразу вернуться в систему, поэтому для ее снижения и устанавливают градирни. 

Градирни различаются по способу подачи воздуха (вентиляторные, башенные, вакуумные и брызгальные) и по направлению движения рабочей среды (с противотоком,  с перекрестным током и со смешанным током).

Устройство градирни

Рассмотрим ее работу на примере самой обычной башенной градирни. Именно их чаще всего устанавливают вблизи ТЭЦ. Такие градирни самые экономичные, так как опираются на естественную тягу без использования электричества, но при этом они самые затратные в плане строительства из-за своего большого размера.

Горячая вода в такой башне подается насосами наверх к вершине башни и разбрызгивается оросительной системой, через множество специальных форсунок. 

Снизу, через специальные окна, в градирню  поступает воздух. Он движется вверх под действием естественной тяги, создаваемой в башне за счет перепада высоты. 

Во время загрузки произошла ошибка.

При этом, часть горячей воды, успевает испариться и выходит вместе с воздухом через сопло градирни в виде пара. Другими словами, воздух как бы выталкивает часть пара наружу. Именно этот пар мы и видим в виде белых облаков над тепловыми электростанциями. Остальная часть воды, остуженная воздухом, под действием силы тяжести стекает вниз к основанию башни в специальный установленный водосборник. 

А оттуда  вода попадает обратно в систему. Так ТЭЦ удается экономить средства на водоподготовку.

А где тогда дым от котельных?

Фото: Pixabay

Другое дело – дымовые трубы, которые используются для выброса дыма из водогрейных и паровых котлов. Для нагрева воды в таких котлах в качестве топлива используется уголь, газ или мазут. А значит без процесса горения и дыма их работа невозможна. В отличие от градирен, из таких полосатых труб в атмосферу выходит дым.

Почему трубы строят такими высокими?

Большая высота дымовых труб котельных обусловлена несколькими факторами. Главный из них – экология. По понятным причинам дымовые трубы должны быть выше всех основных городских зданий. Также немаловажную роль играет наличие так называемого инверсионного слоя, или по-простому «купола». 

Это невидимое скопление воздушных масс, которое  препятствует вертикальному перемещению воздуха, образуя тем самым смог. Инверсионные слои называются также задерживающими. Поэтому в зависимости от местности трубы строят с учетом «пробития» такого «купола». 

Вторая причина – чем выше дымовая труба, тем лучше тяга в топке котлов. А также, чем больше объем дымовых газов, требуемых для выброса, тем выше должна быть труба.

Почему заводские трубы окрашены в красно-белые полосы?

Трубы окрашивают в красно-белый цвет по требованиям авиационной безопасности.

Трубы высотой до 100 метров должны иметь окраску на 1/3 высоты трубы в виде чередующихся красно-белых полос одинаковой ширины. При этом верхняя и нижняя полосы должны быть окрашены в красный цвет. Дымовые трубы высотой выше 100 м, окрашиваются  чередующимися полосами красного и белого цвета на всю высоту сооружения. То есть по количеству полос можно судить о высоте дымовой трубы. 

Это интересно:

Как работают ТЭЦ? - Отопление

В настоящее время наличие тепла и электроэнергии для хозяйственных и бытовых нужд рассматривается как основное и естественное явление. Трудно представить жизнь без освещения, радио, телевидения или отопления, которое используется для приготовления горячей воды для бытовых нужд или поддержания теплового комфорта в квартире.

Процесс производства электроэнергии и тепла может осуществляться отдельными источниками (отдельно: электроэнергия на электростанции и тепло на теплоцентрали) или комбинированной теплоэлектростанцией (производство тепла и электроэнергии в одной технологической системе).Согласно определению:

• Котельная – ее основной задачей является производство высокотемпературной воды (путем сжигания топлива) для нужд, например, городских тепловых сетей. Обычные тепловые установки, такие как электростанции, сжигают ископаемые виды топлива, такие как каменный уголь, печное топливо и другие, а также могут сжигать биомассу и т. д.

• Электростанция вырабатывает электроэнергию путем сжигания топлива, такого как каменный уголь, бурый уголь, мазут или газ. Сжигание биомассы также становится все более частым явлением.

Принцип работы электростанции следующий:

В котел подается топливо и воздух. В котле происходит сжигание топлива, т.е. химическая энергия топлива преобразуется в тепловую, которую отбирает вода, протекающая через котел по отдельному замкнутому контуру. В результате подводимого тепла вода испаряется и превращается в пар высокого давления. Затем полученный пар проходит через паровую турбину, в которой расширяется, совершая механическую работу – вращает вал турбины.Механическая работа с приводным валом передается от турбины к генератору, где она преобразуется в электроэнергию, а выхлопной пар турбины направляется в охладитель (или конденсатор, который в электростанции охлаждается, например, речной водой) . Здесь от пара отводится тепло, что приводит к его конденсации (превращению пара в воду). Вода конденсатора направляется в насос, где она сжимается, и производственный цикл начинает повторяться.

Общая эффективность производства электроэнергии на электростанции составляет ок.35%. Это означает, что 35% тепловой энергии, содержащейся в топливе, преобразуется в электричество, а остальные 65% безвозвратно теряются в окружающей среде. С экологической точки зрения это очень неблагоприятное явление, так как приводит к значительному повышению температуры природной среды (например, реки, из которой берется вода для охлаждения конденсатора), большему выбросу газовых загрязнителей в окружающей среды и изменений в природной биосфере, сложившихся в ней.

Раздельное производство электроэнергии и тепла, производимое раздельно на электростанциях и теплоцентралях лучше заменить т.н.когенерация (производство электроэнергии и тепла в одной технологической системе) осуществляется на теплоэлектростанции.

Принцип работы теплоэлектроцентрали почти идентичен принципу действия электростанции. Единственная разница заключается в том, как тепло, отводимое от пара, используется в конденсаторе. В случае электростанций 65 % тепла, поступающего с топливом, обрабатывается как так называемое тепло. «Утилизированное тепло» и в дальнейшем не используется. В теплоэлектростанции тепло, собранное в конденсаторе, передается в сеть централизованного теплоснабжения и эффективно используется для отопления помещений и подготовки горячей воды для бытовых нужд.Эффективность использования химической энергии в топливе для ТЭЦ составляет около 85 %, из которых 35 % преобразуется в электроэнергию и 50 % в полезное тепло. Потери в этом случае составляют около 15%.

Производство электроэнергии и тепла в одной технологической системе, т.е. Комбинированное производство (когенерация) приводит к более эффективному использованию топлива, что означает меньшее загрязнение окружающей среды.

Эффективность использования топлива очень хорошо представлена ​​в таблице ниже.Чтобы произвести 50 единиц тепловой энергии и 35 единиц электроэнергии, вы используете 100 единиц энергии топлива при когенерации и 156 единиц энергии топлива при раздельном производстве.

Подводя итог, можно сказать, что комбинированное производство позволяет значительно сократить расход топлива при получении того же количества электроэнергии и тепла. В результате сокращается выброс вредных веществ, и таким образом когенерация способствует защите окружающей природной среды.

.

Система централизованного теплоснабжения - MSC Zduńska Wola

Система отопления – это сеть отопления и связанные с ней устройства или установки, используемые для получения или получения тепла.

Откуда поступает системное тепло?

Системное тепло производится на теплоэлектроцентралях или теплоцентралях, расположенных вдали от центра города. Оттуда она попадает в здания через центральное отопление (трубопроводная система) в виде очень горячей воды.Здание, подключенное к системе отопления, оснащено внутренней системой центрального отопления, заполненной водой, которая затем поступает в радиаторы по всему зданию. Как вода в системе здания становится теплой? Благодаря устройству под названием теплообменник. Он позволяет нагревать холодную воду в инсталляции здания более теплой водой из системы отопления. Отдав тепло в теплообменнике, охлажденная вода возвращается по трубопроводам в ТЭЦ, где повторно нагревается и весь процесс повторяется.Подробное описание принципа работы системы централизованного теплоснабжения представлено ниже.

Как работает система централизованного теплоснабжения?

Каждая система централизованного теплоснабжения имеет свой источник, то есть место, где вырабатывается тепло. Источник (т.е. котельная или теплоэлектроцентраль) обычно расположен вдали от центра города. В результате удается избежать низкого уровня выбросов, а воздух, которым мы дышим, определенно становится чище. Выработка тепла может происходить посредством различных процессов: сжигание угля, газа, нефти, биомассы, преобразование солнечной или ветровой энергии, геотермальной энергии, а также использование электроэнергии.Производство тепла часто происходит в процессе когенерации, т.е. одновременно с производством электроэнергии. Таким образом, снижается расход топлива и выбросы углекислого газа.

Тепло от источника в виде горячей воды или пара соответствующей температуры передается в сети централизованного теплоснабжения. Чаще всего они располагаются под землей и окружают город, позволяя отапливать здания. Происходит это с помощью так называемого подключение, т.е. определенный участок сети, подающий горячую воду непосредственно к тепловому пункту - другому элементу системы.Задачей узла является передача тепла от воды, циркулирующей в сети, к воде, находящейся в отопительной (приемной) системе здания. Это просто нагрев холодной воды в системе здания. Это совершенно безопасно для пользователей, поскольку они используют только краны и радиаторы. Подстанции часто оснащаются системами погодной автоматики, благодаря которым можно не беспокоиться о тепловом комфорте в квартире вне зависимости от времени года. Помимо отопления зданий, этот же узел обеспечивает подачу горячей воды для коммунально-бытовых нужд.После нагрева воды во внутренней системе здания, охлажденная вода в теплосети возвращается к источнику для повторного нагрева.

Элементом системы отопления также является измерительно-счетная аппаратура, т.е. общепринятый теплосчетчик. На основании показаний приборов учета можно определить уровень потребления тепла в здании.

.90 000 5.1. Система централизованного теплоснабжения - Окружающая среда

5.1.2. Технические характеристики основных производителей тепла

Dalkia Poznań ZEC S.A.

Dalkia Poznań - ZEC S.A. является крупнейшим производителем тепла и электроэнергии для Познаньской агломерации. Компания имеет производственные мощности тепловой мощностью 930,2 МВт и электрической мощностью 275,5 МВт. В дополнение к производству тепла в виде горячей воды и электроэнергии, снабжающей национальную энергетическую систему, завод также вырабатывает тепло в технологическом паре.

Dalkia ZEC Poznań S.A. владеет Каролинской ТЭЦ и Гарбарской ТЭЦ. В настоящее время это основные источники генерации для системы отопления города Познани. Оба источника работают на «общую сеть», однако в летний и отопительный сезон основным источником выступает ВЦ «Каролин», а пиковым – ВЦ «Гарбари».

Установки, установленные в EC Karolin, в основном производят одновременно электроэнергию и тепло (главным образом, воду для отопления).В настоящее время основным топливом для этих агрегатов является каменный уголь. Эти агрегаты работают на основе тепловой нагрузки. Один котел модернизирован с переводом на биомассу.

Пиковые резервы – водогрейные котлы, работающие на жидком топливе и угле, установленные в EC Karolin и EC Garbary. В настоящее время 98% тепла производится в сочетании с производством электроэнергии.

Основные технические характеристики теплоэлектроцентралей приведены ниже:

Каролинская ТЭЦ

Каролинская ТЭЦ представляет собой комбинированную теплоэлектростанцию ​​с тремя угольными теплогенераторами, где третий блок может работать в конденсационном режиме:

    ВС 50 с двумя тепловырабатывающими установками
  • ВС 50 ОП140 и ТЭЦ с отбором тепла с противодавлением 13УП65,
  • Тепловая установка ВС 100 с котлом ОП 430 и отводом- турбина с противодавлением 13UC105,
  • тепловой блок BK 100 с котлом OP 430 и турбина с отбором тепла с противодавлением с присоединенным блоком конденсации 13UC105K.

Комбинированное производство электроэнергии и тепла позволяет утилизировать тепло, теряемое в процессе производства электроэнергии для целей отопления. Это повышает эффективность системы и значительно снижает количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в окружающую среду.

На рис. 6 представлена ​​принципиальная энергетическая диаграмма EC Karolin.

Dalkia выполняет работы по проектированию и модернизации, направленные на диверсификацию топлива, т.е.внедрение возобновляемого топлива путем преобразования котла ОП-140 в котел с кипящим слоем, работающий на биомассе. Завершение инвестиций планируется к 2015 году.

Комбинированная ТЭЦ Гарбари (EC-II)

Комбинированная ТЭЦ Гарбари в основном представляет собой отопительную установку, так как в последние годы она производит только воду для отопления и только в периоды пиковой потребности в тепле.

Согласно информации, содержащейся в ЗДПЗЭ-2010, ВЦ Гарбари является объектом, подлежащим выводу из эксплуатации.

Dalkia Poznań ZEC S.А. имеет сертификаты в области управления качеством (PN-EN ISO 9001), в области экологического менеджмента (PN-EN ISO 14001) и в области управления охраной труда и промышленной безопасностью (PN-N-18001).

.

Использование систем ORC для рекуперации тепла

Применение органических циклов Ренкина для рекуперации тепла

Электроэнергию обычно производят в термических циклах, основанных на термодинамическом цикле Ренкина, где рабочим телом является водяной пар. В органических циклах Ренкина (ORC) водяной пар заменяется органическими агентами, которые испаряются при относительно низкой температуре (и давлении).Благодаря этому в схемах ОРЦ можно использовать источники тепла с низкой и средней температурой.

См. также

Магистр Кшиштоф Драб Системы регулируемой вентиляции жилых помещений

Системы регулируемой вентиляции жилых помещений

Контролируемая механическая вентиляция необходима для поддержания здорового климата в помещении. Экономия энергии, достигнутая за счет теплоизоляции здания, приводит к контролируемой замене...

Контролируемая механическая вентиляция необходима для поддержания здорового климата в помещении. Экономия энергии, достигнутая за счет теплоизоляции здания, приводит к дальнейшему улучшению энергетического баланса благодаря регулируемому воздухообмену с рекуперацией тепла.

ПОТОК ВОЗДУХА Рекуперация тепла на вес золота

Рекуперация тепла на вес золота

В последние годы рынок вентиляционных устройств быстро менялся.Часть из них обусловлена ​​необходимостью адаптации производителей к директивам ЕС, часть связана с применением новых ...

В последние годы рынок вентиляционных устройств быстро менялся. Некоторые из них являются результатом необходимости адаптации производителей к директивам ЕС, другие связаны с использованием новых технологий, таких как все более совершенные системы управления. Однако есть фактор, который представляется первостепенным в эпоху роста цен на энергоносители – рекуперация тепла.

Брикоман Как установить внутренний и внешний подоконник?

Как установить внутренний и внешний подоконник?

Подоконники – важный функциональный элемент снаружи здания. В интерьере они играют важную утилитарную и обустройство роль. Поэтому они должны хорошо подходить к стилю комнат, а также правильно и...

Подоконники – важный функциональный элемент снаружи здания. В интерьере они играют важную утилитарную и обустройство роль.Поэтому они должны хорошо подходить к стилю помещений, а также правильно и эстетично устанавливаться. Как установить внешний подоконник, и как закрепить этот элемент внутри дома? Зависит ли способ установки от типа подоконника?

В настоящее время ведутся работы по разработке систем когенерации и тригенерации, в которых одним из рабочих циклов являются циклы ORC. Эти схемы для мощных источников тепла (порядка МВт) уже достаточно хорошо разработаны и имеют множество коммерческих применений.

Предметом исследования и анализа по-прежнему являются схемы, предназначенные для маломощных источников тепла (до 50 кВт), для которых ведется поиск оптимальных рабочих коэффициентов, выбираются или конструируются рабочие машины (детандеры), оптимизируются конструкции теплообменников [1] .

Органические циклы Ренкина используются на геотермальных электростанциях [2, 3, 4], электростанциях, работающих на биомассе [5, 6], для утилизации тепла горячих дымовых газов [7, 8] и в качестве нижних контуров, взаимодействующих с газовой турбиной. или другой цикл высокотемпературный [9, 10].

Общее производство электроэнергии в системах ORC оценивается в 1,3 ГВтэ [11], причем наибольшую долю в нем составляют геотермальные электростанции, затем использующие биомассу, и отработанное тепло (рис. 1). Незначительную долю составляют электростанции, работающие на солнечной энергии, и малые системы ОРЦ, работающие на газе (так называемая дистанционная энергетика). В статье представлены проблемы, связанные с использованием сбросного тепла в органических циклах Ренкина.

Рис.1. Процентная доля индивидуальных источников тепла в производстве электроэнергии, вырабатываемой ОРК (по [10])

Принцип действия ORC

Органический цикл Ренкина состоит из тех же компонентов, что и классический паровой цикл. Под действием тепла, подводимого к испарителю, рабочее тело испаряется, пары среды расширяются в рабочей машине (турбине, детандере), а генератор переменного тока, соединенный с детандерной машиной, вырабатывает электроэнергию.

После расширения хладагент (обычно в виде перегретого пара) направляется в конденсатор (охлаждаемый водой или окружающим воздухом), где он конденсируется. Затем циркуляционный насос подает рабочую жидкость обратно в испаритель, и цикл повторяется. Схема простейшей циркуляции вместе с примерной Т-с диаграммой показана на рис. 2.

Для большинства жидкостей возможно повысить эффективность цикла за счет использования регенератора тепла, который позволяет рекуперировать тепло от горячего пара, выходящего из детандера, и, в то же время, площадь поверхности конденсатора уменьшен.Схема цикла ОРЦ с регенерацией тепла вместе с соответствующей Т-с диаграммой показана на рис. 3.

Рис. 2. Принципиальная схема ORC
Источник: Авторы

Рис. 3. Схема цикла ОВЦ с регенерацией тепла
Источник: Авторы

Рабочая среда в ORC

Выбор правильной рабочей среды зависит от ряда критериев. Вы обязательно должны включить:

  • тип источника тепла (температурный уровень и вариабельность мощности и температуры),

  • стоимость насоса и турбины/детандера и физико-химические свойства среды.

Актуально:

  • форма кривой насыщения,

  • низкая температура замерзания,

  • высокая критическая температура,

  • высокая теплота парообразования,

  • плотность и теплопроводность,

  • размер вязкости,

  • воздействие на окружающую среду,

  • Безопасность при использовании (токсичность, воспламеняемость),

  • наличие и цена,

  • допустимый диапазон давления (при температуре конденсации не должно быть отрицательного давления, а при температуре испарения давление не должно быть слишком высоким; степень расширения должна быть адаптирована к типу работающей машины, максимальное давление в испарителе должно не более 2 МПа из-за стоимости сооружения теплообменника).

Также важна совместимость с материалами труб и уплотнений.

В связи с низкими термодинамическими КПД цикла ОВЦ (обусловленными сравнительно небольшой разницей температур между источником тепла и окружающей средой) целесообразно выбирать рабочее тело, обеспечивающее максимально возможный КПД цикла (рис. 4).

Подробнее: Декомпрессоры, используемые в ORC >>

По мере увеличения температуры среды на входе в турбину (повышение температуры источника тепла) КПД цикла увеличивается.Для схемы, работающей в докритических условиях, следует выбирать рабочее тело с критической точкой выше максимальной температуры источника тепла.

Коэффициенты, рекомендованные для ORC, относятся к так называемому сухая или изоэнтропная рабочая среда (рис. 5) - в зависимости от наклона кривой насыщения на Т-с диаграмме. После декомпрессии пар у них сухой и поэтому нет механических повреждений расширительной машины.

Обратите внимание, что тепло, содержащееся в перегретом паре после расширения, может быть использовано для нагрева жидкости, направляемой в испаритель (контур рекуперации тепла).В противном случае необходимо соответственно увеличить поверхность конденсатора. Рентабельность использования рекуператора во многом зависит от типа рабочего тела.

Рис. 4. Сравнение эффективности схем ОРЦ, работающих с разными рабочими факторами [1]

Рис. 5. Разделение рабочих сред на влажные, сухие и изоэнтропические (по [1])

В работе [12] проводился поиск оптимального рабочего тела для системы ОВЦ, утилизирующей тепло от выхлопных газов двигателя.Принят винтовой расширитель мощностью 10 кВт. При сравнении различных эксплуатационных факторов: R245fa, R245ca, R236ea, R141b, R123, R114, R113, R11 и бутан помимо их физических свойств учитывались: достигаемая эффективность циркуляции, степень расширения, величина рабочего среда, эксергетические потери и электрическая мощность, вырабатываемая в цепи. Допущения, принятые для расчетов, представлены в таблице 1.

Принимая во внимание безопасность использования, рекомендуемыми рабочими жидкостями являются R245fa и R245ca, для которых тепловой КПД цикла составляет ок.8,5% без рекуперации и 9,5% с рекуперацией. Было также отмечено, что для наилучшей эффективности температура конденсации должна поддерживаться как можно ниже (как можно ближе к температуре окружающей среды).

В работе [13] был смоделирован и экспериментально испытан цикл ОЦР с газовой турбиной мощностью 100 кВт, работающей на R245fa в качестве рабочего тела. Температура источника тепла колебалась в пределах 610–650 К. Конденсатор считался охлаждаемым воздухом при температуре 6 °С зимой и 35 °С летом.Достигаемая эффективность циркуляции (макс. около 9%) и вырабатываемая электроэнергия существенно зависели от эффективности охлаждения конденсатора.

В свою очередь, в работе [14] приведены рекомендуемые рабочие тела для среднетемпературных ТЭЦ, в которых использовано циклов ОВЦ (табл. 2).

Таблица 1. Допущения для расчетов ORC - рекуперация тепла от выхлопных газов двигателя

Таблица 2. Рекомендуемые рабочие коэффициенты для среднетемпературных цепей ORC (согласно [14])

Классификация включает как физико-химические свойства и параметры, связанные с воздействием на окружающую среду, безопасным использованием и хранением фактора, так и экономические показатели. На рис. 6 представлены кривые насыщения (в координатах T-s) для факторов, перечисленных в табл. 2.

Блоки расширения, используемые в ORC

В зависимости от мощности (связанной непосредственно с мощностью источника тепла) в органических циклах Ренкина используются следующие расширительные машины:

  • Турбины

    применяют в основном на больших мощностях, когда частота вращения n > 5000 об/мин;

  • Объемные машины

    (поршневые, лопастные, винтовые) применяют для меньших мощностей, порядка нескольких десятков киловатт, при частоте вращения n < 5000 об/мин.

Турбины обычно имеют компактную радиально-осевую конструкцию и являются одноступенчатыми. Они характеризуются высоким КПД за счет большого изменения энтальпии рабочего тела. Как правило, они используются в цепях с электрической мощностью более 50 кВт. Ниже этого уровня мощности КПД турбины начинает снижаться, достигая неприемлемого уровня около 10 кВтэ [15].

Кроме того, маломощные турбины обычно очень дороги и работают на высоких скоростях вращения, что создает дополнительные проблемы (вибрация, механический износ, трудности с подключением генератора).Поэтому турбины мощностью менее 10 кВтэ в продаже отсутствуют. Существующие решения составляют моделей-прототипов, созданных для исследовательских целей (рис. 7) [16].

Рис. 6. Кривые насыщения для рекомендуемых рабочих сред (по [14])

Рис. 7. Прототип турбины мощностью 10 кВтэ
Источник: Infinity Turbine

Расширители винтовые (фото 1) относятся к группе объемных машин, которые пытаются использовать в схемах ОРЦ малой и средней мощности.В продаже имеются устройства мощностью около 50 кВт. Имеются также опытные решения с меньшей мощностью (10–20 кВтэ), но проблема заключается в герметизации этих машин при расширении органического рабочего тела [15].

Спиральные расширители (рис. 8) подходят для маломощных цепей ОРЦ - менее 10 кВт [15] - т.к. не имеют вентилей, состоят из небольшого количества компонентов и поэтому их стоимость относительно невысока. В исследованиях спиральные компрессоры обычно приспосабливают к роли детандеров, герметизируя корпус и подшипники.Спиральные расширители [18, 19] успешно прошли испытания в схемах ОРЦ, работающих на R123 и R134а, и даже в микросхемах ОРЦ мощностью 0,1–1 кВтэ. Они достигли КПД до 70%.

При поиске устройств, которые могли бы выступать в качестве расширителей в маломощных схемах ОРЦ (менее 2 кВтэ), были предприняты также попытки использования одно- и многолопастных роторных машин (рис. 9а и 9б) применявшихся до сих пор пневмодвигатели [15, 20]. Лопастные машины имеют простую конструкцию, компактную конструкцию и высокую надежность.

Подробнее: Системы ORC, используемые в Польше >>

Рис. 1. Винтовой расширитель Модель
Источник: Sprintex

Рис. 8. Модель спирального расширителя [17]

Рис.9а. Модель роторно-пластинчатого расширителя - вид сбоку [21]

Рис.9б. Модель роторно-пластинчатого расширителя - вид спереди [21]

Их работа во многом определяется расходом и давлением газа на входе в машину.Из-за сжимаемости газа и механического трения скорость вращения роторного детандера не изменяется линейно с увеличением давления на входе. При этом КПД этих машин (в среднем превышающий 50%) зависит в основном от скорости вращения - с увеличением частоты вращения он возрастает.

Недостатком использования лопастных расширителей является необходимость впрыскивания масла непосредственно в камеру машины для одновременной смазки и герметизации машины.Однако уже были испытаны машины, не требующие дополнительной смазки [20].

Системы ORC, используемые в Польше

Устройства, использующие схемы ORC, все еще относительно редко используются в Польше. Строятся единичные установки, часто только экспериментальные.

Большие надежды связаны с развитием теплоэлектростанций, использующих биомассу (например, древесную щепу, солому, энергетические культуры). Биомасса может сжигаться непосредственно в котле или использоваться для производства биогаза.В случае сжигания биомассы или биогаза образующиеся дымовые газы нагревают термальное масло, которое является теплоносителем для рабочего тела в цикле ORC (например, изобензол или изобутан).

Читайте также: Комплексная оценка воздействия индивидуального дома на окружающую среду >>

Примером такого решения является теплоэлектростанция в Острув-Велькопольски, где древесная щепа используется для сжигания котла, работающего на биомассе. Этот котел имеет мощность 9 кВт и КПД 79%. Модуль электростанции ORC тепловой мощностью 7,3 МВтc и электрической мощностью 1,5 МВтэ питается от термомасла при температуре 310/250°C.Для использования теплоты конденсации здесь использован дополнительный контур ОРЦ с более низкими параметрами.

В сельскохозяйственных биогазовых ТЭЦ чаще всего используются двигатели внутреннего сгорания, которые позволяют достичь КПД выработки электроэнергии в пределах 35-45%. Здесь можно использовать контуры ORC, использующие отработанное тепло от охлаждения двигателя, а также тепло, рекуперируемое от выхлопных газов.

Для нужд биогазовых установок хорошим решением могут стать маломощные системы ORC (порядка нескольких десятков кВт), которые уже доступны в основном на американском рынке.В Польше это все еще достаточно дорогие решения, требующие индивидуального проектирования, поэтому еще не применявшиеся.

В Институте гидродинамических машин Польской академии наук в Гданьске ведутся работы над прототипом когенерационных установок на основе схем ORC, взаимодействующих с экологическим многотопливным котлом. В принятом решении электричество (составляющее примерно 10–20% тепловой мощности) является побочным продуктом.

Читайте: Когенерация с безмасляными микротурбинами >>

Ведутся работы по строительству установок для индивидуальных заказчиков, мощностью до 20 кВтч и 4 кВтэ, и для нужд агроэнергетических установок, модульной мощностью до 200 кВтч и 40 кВтэ (в перспективе: 5 МВт и 1 МВт).

Геотермальная энергия также может быть потенциальным источником тепла для ORC, но в польских условиях температура геотермальных вод относительно низкая, поэтому они используются только для отопления. В Унеюве планируется запустить гибридную теплоэлектростанцию, в которой помимо геотермального тепла будет использоваться тепло от сжигания биомассы, в основном соломы.

Западно-Поморский технологический университет в сотрудничестве с Turboservice и Лодзинским технологическим университетом построил экспериментальную станцию, имитирующую работу геотермальной электростанции, работающей на воде с номинальной температурой 110°C и внутренней мощностью турбины ок. .24 кВт. В качестве рабочей среды в системе ORC использовался R227ea.

В свою очередь, в Электротехническом институте во Вроцлаве была построена и испытана микроэлектростанция ORC, работающая на солнечной энергии, полученной от плоских жидкостных коллекторов (подробнее на эту тему — в том числе РИ 9/2013). В качестве рабочего тела использовался 245fa. Номинальные параметры машинного отделения следующие: тепловая мощность 10 кВт, температура подаваемой воды 95°С и КПД около 6%. В рамках исследования микроэлектростанции были испытаны различные рабочие машины: лопастные и шнековые.

Выводы

Контуры

ORC позволяют производить электроэнергию или механическую работу за счет отработанного тепла, образующегося в производственных процессах, а также от сжигания биомассы и тепла геотермальных вод. Также возможно использование солнечной энергии в качестве источника тепла. В последние годы реализовано много коммерческих проектов, в которых схемы ОРЦ использовались для мощных источников тепла, т.е. выше 100 кВтэ. Системы малой мощности - менее 1 кВтэ находятся в стадии исследований и испытаний.

Органические тепловые контуры обеспечивают более высокую тепловую эффективность, чем паровые контуры, когда источник тепла имеет низкую температуру (ниже 250°C). Кроме того, они позволяют циркуляции работать при относительно более низких давлениях, что значительно упрощает конструкцию и техническое обслуживание.

Использование систем ORC позволяет использовать софинансирование инвестиций (зеленые сертификаты, фонды ЕС, поддержка возобновляемых источников энергии из средств, находящихся в распоряжении Национального и провинциального фондов охраны окружающей среды и управления водными ресурсами).Кроме того, органические циклы могут успешно использоваться в системах когенерации (ТЭЦ) и тригенерации.

Читайте также: Условия строительства маломощных газовых когенерационных установок >>

Литература

90 250
  • Чен Х., Госвами Д.Ю., Стефанакос Э.К., Обзор термодинамических циклов и рабочих жидкостей для преобразования низкопотенциального тепла, «Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии», том 14, 2010 г.

  • Чжан С., Ван Х., Го Т., Сравнение производительности и параметрическая оптимизация подкритического органического цикла Ренкина (ORC) и системы транскритического энергетического цикла для низкотемпературной геотермальной энергетики, «Прикладная энергия», том 88, выпуск 8, 2011 г.

  • Гузович З., Майцен Б., Цветкович С., Возможности производства электроэнергии в Республике Хорватии из среднетемпературных геотермальных источников, «Прикладная энергетика», том 98, 2012 г.

  • Го Т., Ван Х. Х., Чжан С. Дж., Оптимизация жидкостей и параметров для новой когенерационной системы, работающей на низкотемпературных геотермальных источниках, «Энергия», том 36, выпуск 5, 2011 г.

  • Цю Г., Шао Ю., Ли Дж., Лю Х., Риффат С.Б., Экспериментальное исследование микро-ТЭЦ на основе ORC, работающей на биомассе, для бытового применения, «Fuel», том 96, 2012 г.

  • Лю Х., Шао Ю., Ли Дж., Микросистема ТЭЦ, работающая на биомассе, с органическим циклом Ренкина (ОРЦ) - Исследования термодинамического моделирования, "Биомасса и биоэнергия", том.35, выпуск 9, 2011.

  • Бомбарда П., Инверницци К.М., Пьетра К., Рекуперация тепла от дизельных двигателей: термодинамическое сравнение циклов Kalina и ORC, «Прикладная теплотехника», том 30, выпуски 2–3, 2010 г.

  • Ван Э. Х., Чжан Х. Г., Фань Б. Ю., Оуян М. Г., Чжао Ю., Му К. Х., Исследование выбора рабочей жидкости в органическом цикле Ренкина (ORC) для рекуперации отработанного тепла двигателя, «Энергия», том 36, выпуск 5, 2011.

  • Чакартеги Р., Санчес Д., Муньос Дж. М., Санчес Т., Альтернативные циклы ORC для электростанций с комбинированным циклом, «Applied Energy», том 86, выпуск 10, 2009 г.

  • Аль-Сулейман Ф. А., Динсер И., Хамдуллахпур Ф., Энергетический и эксергетический анализ системы тригенерации биомассы с использованием органического цикла Ренкина, «Энергия», том 45, выпуск 1, 2012 г.

  • Реттинг А. и др., Применение органических циклов Ренкина (ORC), Всемирная конвенция инженеров, Женева, 2011 г.

  • Ван Э. Х., Чжан Х. Г., Фань Б. Ю., Оуян М. Г., Чжао Ю., Му К. Х., Исследование выбора рабочей жидкости в органическом цикле Ренкина (ORC) для рекуперации отработанного тепла двигателя, «Энергия», том 36, выпуск 5, 2011.

  • Вэй Д., Лу С., Лу З., Гу Дж., Анализ производительности и оптимизация органического цикла Ренкина (ORC) для утилизации отработанного тепла, «Преобразование энергии и управление», том 48, выпуск 4, 2007 г.

  • Цю Г., Выбор рабочих тел для систем микро-ТЭЦ с ОВЦ, «Возобновляемая энергетика» Том 48, 2012.

  • Цю Г., Лю Х., Риффат С., Детандеры для систем микро-ТЭЦ с органическим циклом Ренкина, «Прикладная теплотехника», том 31, 2011 г.

  • Пей Г., Ли Ю.З., Ли Дж., Джи Дж., Высокоскоростная микротурбина для органического цикла Ренкина, Всемирное общество технологий устойчивой энергетики (WSSET), Информационный бюллетень 1/2009.

  • Ким Х., Ю Дж., Проект спирального расширителя для ORC, применяемого в легковом автомобиле для снижения расхода топлива, Департамент машиностроения, Инчхонский университет, Корея, www.orc2011.nl.

  • Лемор В., Куойлин С., Куэвас С., Лебрен Дж., Тестирование и моделирование спирального расширителя, интегрированного в органический цикл Ренкина, «Прикладная теплотехника», том 29, 2009 г.

  • Куойлин С., Леморт В., Лебрен Дж., Экспериментальное исследование и моделирование органического цикла Ренкина с использованием спирального расширителя, "Applied Energy" Vol.87, 2010.

  • Лю Х., Цю Г., Даминабо Ф., Шао Ю.Дж., Риффат С., Предварительные экспериментальные исследования микро-ТЭЦ, работающей на биомассе, с органическим циклом Ренкина, «Международный журнал низкоуглеродных технологий», том 5, 2010 г.

  • Бинчунь Ю., Шаойи С., Сюэюань П., Зивэнь X., Моделирование и экспериментальное исследование внутренней утечки в роторно-лопастном детандере CO2, Международная конференция по разработке компрессоров в Пердью, июль 2008 г.

  • Хотите быть в курсе? Подпишитесь на наши новости!

    теги:
    тренажерные залы ORC ORC-системы рекуперация тепла
  • Рис. 1. Доля отдельных источников тепла в производстве электроэнергии, вырабатываемой ОРК (по данным [10])
  • Рис. 2. Схема цикла ORC
  • Рис. 3. Схема цикла ОРЦ с регенерацией тепла
  • Рысь.4. Сравнение эффективности схем ОРЦ, работающих при различных рабочих факторах [1]
  • Рис. 5. Разделение рабочих сред на влажные, сухие и изоэнтропические (по [1])
  • Таблица 1. Допущения для расчетов ORC - рекуперация тепла от выхлопных газов двигателя
  • Таблица 2. Рекомендуемые рабочие коэффициенты для среднетемпературных циклов ORC (согласно [14])
  • Рис. 6. Кривые насыщения для рекомендуемых рабочих сред (по [14])
  • Рис. 7. Прототип турбины мощностью 10 кВт.
  • Фото1. Модель винтового эспандера
  • Рис. 8. Модель спирального расширителя [17]
  • Рис. 9. Модель пластинчато-роторного детандера [21]
  • Рис. 9. Модель пластинчато-роторного детандера [21]
  • Использование систем ORC для рекуперации тепла
  • Фотогалерея

    Название перейти в галерею

    Магистр Кшиштоф Драб Системы регулируемой вентиляции жилых помещений

    Системы регулируемой вентиляции жилых помещений

    Контролируемая механическая вентиляция необходима для поддержания здорового климата в помещении.Экономия энергии, достигнутая за счет теплоизоляции здания, приводит к контролируемой замене ...

    Контролируемая механическая вентиляция необходима для поддержания здорового климата в помещении. Экономия энергии, достигнутая за счет теплоизоляции здания, приводит к дальнейшему улучшению энергетического баланса благодаря регулируемому воздухообмену с рекуперацией тепла.

    ПОТОК ВОЗДУХА Рекуперация тепла на вес золота

    Рекуперация тепла на вес золота

    В последние годы рынок вентиляционных устройств быстро менялся.Часть из них обусловлена ​​необходимостью адаптации производителей к директивам ЕС, часть связана с применением новых ...

    В последние годы рынок вентиляционных устройств быстро менялся. Некоторые из них являются результатом необходимости адаптации производителей к директивам ЕС, другие связаны с использованием новых технологий, таких как все более совершенные системы управления. Однако есть фактор, который представляется первостепенным в эпоху роста цен на энергоносители – рекуперация тепла.

    Брикоман Как установить внутренний и внешний подоконник?

    Как установить внутренний и внешний подоконник?

    Подоконники – важный функциональный элемент снаружи здания. В интерьере они играют важную утилитарную и обустройство роль. Поэтому они должны хорошо подходить к стилю комнат, а также правильно и...

    Подоконники – важный функциональный элемент снаружи здания. В интерьере они играют важную утилитарную и обустройство роль.Поэтому они должны хорошо подходить к стилю помещений, а также правильно и эстетично устанавливаться. Как установить внешний подоконник, и как закрепить этот элемент внутри дома? Зависит ли способ установки от типа подоконника?

    BayWa р.э. Солнечные системы Сотрудничество с BayWa RE Солнечные системы от Sungrow

    Сотрудничество с BayWa RE Солнечные системы от Sungrow

    Мы рады сообщить, что BayWa r.e. Solar Systems - один из ведущих дистрибьюторов фотоэлектрических систем на польском рынке, сотрудничает с Sungrow для распространения широкого ассортимента продукции...

    Мы рады сообщить, что BayWa r.e. Solar Systems - один из ведущих дистрибьюторов фотоэлектрических систем на польском рынке, наладил сотрудничество с Sungrow, чтобы распространять широкий ассортимент продукции в Польше, способствуя тем самым сокращению выбросов на других рынках.

    комфорт.pl Установка радиатора в ванной – что нужно помнить?

    Установка радиатора в ванной – что нужно помнить?

    Радиаторы на сегодняшний день являются самой популярной формой нагревательного устройства, используемого в ванных комнатах.Классические ребристые устройства все реже используются в современных интерьерах. Вместо них...

    Радиаторы на сегодняшний день являются самой популярной формой нагревательного устройства, используемого в ванных комнатах. Классические ребристые устройства все реже используются в современных интерьерах. Вместо них стандартом становятся полотенцесушители, которые можно использовать, например, в качестве полотенцесушителей. Они бывают огромного количества форм и цветовых исполнений. Но что следует помнить и на что обратить внимание при установке радиатора в ванной?

    Бесплатная Польша Sp.о.о. «Мое тепло» - программа субсидирования тепловых насосов

    «Мое тепло» - программа субсидирования тепловых насосов

    Тепловые насосы становятся все более популярными. Это не только потому, что эти устройства являются энергосберегающими и экологически чистыми, но и все более доступными, в том числе благодаря возможности ...

    Тепловые насосы становятся все более популярными. Это не только потому, что эти устройства являются энергосберегающими и экологически чистыми, но и все более доступными, в том числе благодаря возможности получения финансирования для покупки теплового насоса.Пока доплату за устройство можно было использовать в местных программах и в «Чистом воздухе», а с конца апреля 2022 года стартовала программа «Мое тепло».

    mattace-dla-ciebie.pl Как почистить матрас самостоятельно?

    Как почистить матрас самостоятельно?

    Следите за гигиеной в постели. Узнайте, как быстро и недорого освежить матрас.

    Следите за гигиеной в постели. Узнайте, как быстро и недорого освежить матрас.

    .

    Смотрите также