Бесплатная электроэнергия из бросового тепла - генераторы ORC. Большая энциклопедия нефти и газа

Зимы в России суровые, а потому к списку «примет народных» в эпоху индустриализации добавилась еще одна: если дренаж «парит», фланец подтекает, значит, технологические системы работают и не заморожены. Если нет, то, как говорится, «дело - труба» - придется систему отогревать и бороться с обледенением. В текущем столетии доступны куда более эффективные подходы к обеспечению работоспособности теплоэнергетических и технологических систем, но привычка снисходительно относиться к парящим дренажам и подтекающим фланцам осталась.

Между тем, в этом «теплоэнергетическом тумане» бесследно исчезают деньги - те, что были потрачены на выработку тепла. В условиях, когда тарифы на топливо и воду неуклонно растут, такое пренебрежение энергоресурсами - упущенная возможность в борьбе за эффективное производство.
Помимо пара к вторичным ресурсам относятся также и другие среды технологических процессов, такие как паровой конденсат после технологического оборудования и охлаждающая вода. В 8 случаях из 10 в моей практике (НПТ) на предприятиях не используется никак, а только требует дополнительных затрат на утилизацию.
О том, как трансформировать низкопотенциальное тепло в дополнительный источник экономии - эта статья.

Низкопотенциальное тепло: где искать и как использовать

В промышленности к низкопотенциальным обычно относят вторичные энергетические ресурсы, представляющие собой жидкости с температурой менее 100°С и газы с температурой ниже 300°С. На практике за верхний предел температуры для конкретного потребителя можно принять температуру источника, которая позволяет использовать его тепло на полезные цели с помощью простых, давно известных и относительно дешевых устройств - теплообменников. Нижний предел температуры источников НПТ может показаться удивительным, но современные компрессионные тепловые насосы могут извлекать тепло из атмосферного воздуха в зимнее время вплоть до температур -30°С. Совсем не «тепло», но может использоваться для отопления жилых домов и даже промышленных целей (например, отопления удаленных промышленных объектов, имеющих надежное электроснабжение и проблемы с отоплением). Диапазоны температур использования низкопотенциального тепла представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Пример организации схемы ступенчатого снижения давления и использования пара разных параметров.

На промышленном предприятии источники НПТ бывают «обычные», характерные для практически любого производства (теплота промышленных стоков, отработанный пар технологических агрегатов, теплота конденсата пара после технологического оборудования или поступившего в конденсаторы тепловых двигателей с турбоприводом, теплота, которая передается системе оборотного водоснабжения в результате охлаждения оборудования и обычно сбрасывается в атмосферу через градирни или напрямую в пруды-охладители) и «специфические», характерные для предприятий определенной отрасли или региона. Так, для нефтехимических и газоперерабатывающих предприятий, например, характерны потери отходящих дымовых газов технологических печей; отработанного пара от ректификационных колонн, вакуумных систем, нагревателей; и теплоты продуктовых потоков.

Как использовать это тепло? Все зависит от потребностей и задач, которые есть у вас на предприятии. Вариантов много:

• использовать для отопления, подогрева воды для подпитки технологических систем или ее предварительной деаэрации;
• возвращать НПТ в технологический цикл и использовать повторно в технологических процессах;
• использовать для теплоснабжения объектов, удаленных от источников дешевого топлива;
• получать электроэнергию с целью снижения затрат на ее покупку у стороннего поставщика или резервирования питания собственных нужд.

Результаты:

• сокращение затрат на топливо и, соответственно, первичную выработку тепла или электроэнергии;
• снижение затрат на покупку воды для подпитки технологических циклов, ее обработку в системах водоподготовки и подогрев ее до температур, необходимых по технологическим требованиям;
• снижение затрат на подпиточную воду оборотного водоснабжения (испаряется в градирнях);
• снижение выбросов СО 2 и оксидов азота за счет уменьшения количества сжигаемого топлива.

Технические решения

В настоящее время существует несколько принципиальных технологий для .

Теплонасосные установки (ТНУ)

В зависимости от принципа работы тепловые насосы подразделяются на компрессионные и абсорбционные. Компрессионные тепловые насосы всегда приводятся в действие с помощью механической энергии (электроэнергии), в то время как абсорбционные тепловые насосы используют для извлечения НПТ тепловые источники более высокого потенциала: горячая вода, пар, отходящие газы, прямое сжигание топлива.

Компрессионные тепловые машины (КТН) в режиме работы те-
пловых насосов (ТНУ)

Рисунок 2. Принцип действия компрессионного ТН

Принцип действия КТН основан на способности низкотемпературного хладагента при кипении в условиях низкого давления отбирать тепло от источника низкотемпературного тепла. Температурный диапазон работы подбирается за счет выбора конкретного рабочего тела и диапазона рабочего давления. Для специальных промышленных установок можно получить максимальные температуры порядка 120÷140°С с использованием «каскадных» схем подключения и соответствующих хладагентов. Отдельное перспективное направление - высокотемпературные ТНУ с использованием СО 2 с закритическими параметрами.

Абсорбционные тепловые машины в режиме работы тепловых насосов (АБТН)

Принцип действия АБТН основан на способности раствора абсорбента поглощать водяные пары, имеющие более низкую температуру, чем раствор.

Наибольшее распространение получили абсорбционные тепловые машины, в качестве абсорбента использующие раствор бромида лития (LiBr). Установки обеспечивают нагрев воды до температур 60-90°С.

Такие установки могут использоваться в режиме холодильной машины (АБХМ), обеспечивая охлаждение воды (например, технологической) до температур 5-15°С независимо от температуры окружающей среды.

Рисунок 3. Принцип действия АБТМ

Установки с использованием ORC-цикла для получения электроэнергии

Главная отличительная особенность установок на базе органического цикла Ренкина (ORC) - применение органического рабочего вещества вместо водяного пара. Это повышает общий КПД теплового цикла на малых мощностях и при низкой температуре источника тепла по сравнению с классическим паровым циклом, так как температура кипения органического вещества меньше, чем у воды, а с другой стороны - ограничивает их использование на средних и больших мощностях.

Интерес к установкам с ORC значительно усилился с развитием энергетических источников на нетрадиционных видах топлива (отходы деревообработки, биотопливо), так как при их сжигании трудно обеспечить параметры теплоносителя на выходе установки, позволяющие эффективно использовать обычный пароводяной цикл.

Диаграмма 1 . Область эффективного применения установок с ORC-циклом

В настоящее время в рамках повышения энергоэффективности предприятий нефтехимической промышленности и других, применяющих в технологиях пар разных параметров, производится модернизация с заменой редукционно-охладительных установок (РОУ) на противодавленческие турбины. В качестве нижнего предела редуцирования при этом используется пар с давлением, пригодным для целей теплоснабжения. Однако потребление тепловой энергии на отопление носит сезонный характер и ограничивает возможности выработки электроэнергии турбин с противодавлением, снижая и экономическую эффективность. Применение ORC-установок позволило бы уйти от сезонной неравномерности и служить дополнительной поддержкой электропитания собственных нужд.

В последнее время указанные выше технологии все чаще используются в различных сочетаниях между собой. Например, когенерация - соединение установок выработки электроэнергии, в том числе с ORC-циклом, и оборудования для получения тепловой энергии нужных для потребителя параметров за счет утилизации низкопотенциального тепла .

Если тепловая машина в составе автономной установки электроснабжения спроектирована для работы как в режиме теплового насоса, так и в режиме «холодильника» - система генерации электроэнергии преобразуется в систему тригенерации с получением дешевой электрической энергии, тепловой энергии, а также холода.

Системы сбора и возврата конденсата на производственных предприятиях

Тепловая энергия, содержащаяся в конденсате пара после его использования в технологических цепочках предприятия должна максимально возвращаться для последующего использования. При этом сам конденсат - отличный источник для подпитки паровых технологических контуров энергопроизводящих установок, снижающий необходимость подготовки дополнительной воды.

Основные задачи при проектировании и эксплуатации систем утилизации низкопотенциального тепла

Увязать между собой имеющиеся источники НПТ и потребителей, варианты их использования с учетом потребностей на конкретном предприятии, обеспечив при этом экономическую эффективность проекта - сложная инженерная задача. Для ее решения разработка системы утилизации должна включать следующие этапы:

• проведение предпроектного обследования энергетической системы (сбор данных и составление энергетических балансов, инструментальное обследование),
• моделирование технологических процессов установок, эксплуатация которых приводит к максимальным энергетическим потерям (математическое моделирование, пинч-анализ),
• анализ ресурсных ограничений при использовании НПТ, разработка вариантов и выбор оптимальных решений,
• анализ экономических ограничений при использовании НПТ в условиях данного предприятия и разработка ТЭО.

Специфика проектирования и эксплуатационные особенности систем утилизации НПТ заключаются в том, что практические все они используют в своей работе низкокипящие хладагенты, т.е. фактически «холодильные» технологии. Неслучайно вопросы безопасности тепловых насосов включены в единый ГОСТ с холодильными машинами (ГОСТ EN 378-1-2014 Системы холодильные и тепловые насосы. Требования безопасности и охраны окружающей среды. Части 1-4). Опыт эксплуатации подобных технологий в России существенен.

Будущее технологии в России

Эффективность технологий утилизации низкопотенциального тепла не вызывает вопросов, поэтому они с каждым годом они все шире применяются во всем мире. Причины медленного внедрения их в России - экономические. Низкая стоимость энергоносителей и относительно высокая стоимость импортного оборудования обуславливают высокие сроки окупаемости «стандартных» проектов.

Однако практика показывает, что эффективная экономика проекта - это всегда вопрос индивидуального подхода и ответственного отношения исполнителя к проектированию системы и подбору оптимального оборудования и комплектующих. К тому же, сроки окупаемости сегодня рассчитываются исходя из действующих тарифов на энергоносители, тогда как грядущая либерализация тарифов на тепловую энергию, скорее всего, приведет к резкому росту энергетической составляющей в затратах предприятий.

Меньше других эта ситуация затронет те компании, которые уже сейчас начинают оптимизировать энергозатраты, в частности, благодаря повторному использованию низкопотенциального тепла.

Игорь Соколов
Ведущий эксперт компании «Первый инженер»

Представляем эксклюзивную запатентованную систему утилизации (рекуперации) тепла. Автономное отопление и горячее водоснабжение даром в любое время года!

Трудно представить мир современного человека без электричества, систем водоснабжения, отопления и кондиционирования. Стоимость энергоресурсов непрерывно растет, и все острее встает вопрос их эффективного использования. Технологии утилизации тепловой энергии все чаще применяются на объектах различного назначения: от промышленных производств до помещений общественного пользования. Это обусловлено дефицитом и дороговизной первичных энергоносителей. Холодильные системы зданий, например супермаркетов или крупных хладоцентров, затрачивают большое количество энергии для выработки холода. При этом они также вырабатывают значительное количество тепла. Эта тепловая энергия образуется в процессе конденсации газообразного хладагента. В обычных холодильных установках она отдается окружающему воздуху при помощи конденсаторных блоков и совсем не используется.

Целью создания такой системы было обеспечение 100 % возврата тепла, для нужд отопления и горячего водоснабжения, выделяемого при конденсации паров хладагента, в помещение без негативных последствий для режимов работы холодильного оборудования.

Сегодня на Российском рынке не существует аналогов по цене, производительности, универсальности и удобству использования. Кроме того УТС в разы дешевле существующих аналогов.

Важно отметить, что монтаж УТС очень прост, и его может осуществить любой подрядчик, занимающийся монтажом холодильного оборудования. Более половины монтажей УТС происходили на рабочих объектах и занимали не более 5-10 дней.

Аргументы в пользу системы:

Система доступна по цене! Стоимость ее относительно других решений в два-три раза ниже, учитывая, что она полностью независима — свои контуры, свои теплообменники, своя автоматика. Для среднего магазина с 7-11 единицами холодильного оборудования оценочная стоимость системы «под ключ» равна 400-700 тыс. руб., а окупаемость составит 1,5-2,5 года. Установку УТС может себе позволить практически любой магазин или иной владелец холодильного оборудования.

Эффективность. Система позволяет снимать максимальное количество тепла, ограничиваясь лишь производительностью компрессоров. Если производительности фанкойлов достаточно, в помещение будет поступать 100 % тепла конденсации. Относительно других систем рекуперации эффективность увеличена более чем в два раза.

Возможность работы с любым хладагентом (R22, R404а, R407с, R134а и т.д.) достигается настройками регуляторов давления и прямым съемом тепла.

Универсальность. Систему можно легко внедрять практически на любых холодильных машинах, работающих на фреоне: низкотемпературных, среднетемпературных, кондиционерах, чиллерах и т.д. Ограничений по производительности нет. Совместно с отоплением можно нагревать любую среду, например ГВС.

Система утилизации тепла (УТС) является идеальным решением для торговых площадок с выносным холодом. Большая часть заказчиков после внедрения УТС отказывается от центрального отопления.

Холодный пуск. Грамотное построение системы, настройка автоматики и регуляторов позволяют исключить залегание фреона в конденсаторе и других теплообменниках на линии нагнетания.

Удобство использования и регулирование. Работа системы отопления не зависит от количества функционирующих или простаивающих фанкойлов, каждый фанкойл можно настраивать на собственный температурный режим.

Система утилизации для магазинов с выносным холодом строится следующим образом:

В компрессорной (машинном отделении магазина), рядом с холодильной машиной, устанавливается модуль утилизации. Его функция распределять поток горячего газа между фанкойлами внутри помещения и выносным конденсатором. Поддерживать необходимое давление в холодильных контурах. Простыми словами, если производительности фанкойлов достаточно, то 100% горячего газа будет проходить через их теплообменную часть, если производительности не достаточно (например: несколько фанкойлов выключено или в помещении уже высокая температура) часть тепла от горячего газа будет утилизирована на улицу минуя контур отопления, но ровно столько, сколько необходимо.

В отапливаемом помещении устанавливаются корпусные фанкойлы специального исполнения:

Функция фанклойлов отдавать тепло от горячего газа в помещение. Устанавливаются взамен или совместно с радиаторами центрального отопления. Теплообменник фанкойла выполнен по всем холодильным законам. Специально разработан для горячего газа. Опрессовка теплообменника 35 бар (3,5 мПа). Универсальность. Можно крепить на стену, потолок и даже ложить на торговое оборудование (например на холодильную горку). Фанкойл имеет пульт управления, с помощью которого устанавливается необходимая температура при достижении которой он отключится:


По нашему опыту при запуске системы утилизации в помещении поднимается температура на 10-15 градусов Цельсия. Львиная доля объектов отказываются от центрального отопления. Электрическая завеса на входе + система утилизации дают +22 градуса Цельсия в хорошо утепленном помещении круглогодично. Конечно, многое зависит от соотношения производительности холодильного оборудования к площади помещения, но в любом случае 100% тепла конденсации система утилизации вернет в помещение. На примере рассматриваемого магазина до установки системы утилизации температура в помещении была +9 градусов Цельсия, через 6 часов после запуска +24 градуса Цельсия. Центральное отопление не подключалось.

Срок окупаемости взависмости от сложности и комплектации от 0,5 до 2 лет.

TAS Retail производит комплексное проектирование, поставку и установку систем рекуперации тепла.

Руководительпроекта:

Смоленск -2007г.

1.Введение………………………………………………………..3

2.Структура АЭС и основные источники тепловой энергии…4

2.1.Реакторы типа РБМК-1000……………………………….....4

2.2. Реакторы типа ВВЭР-1000………………………………….5

2.3.Источники тепла для возможного дополнительного

преобразования энергии на АЭС………………………………..7

3.Теплоэнергетические преобразователи……………………….9

Известно, что в настоящее время разработаны достаточно эффективные полупроводниковые преобразователи теплоты в электроэнергию, использование которых на АЭС может улучшить показатели эффективности и безопасности станций. Особенный интерес, на наш взгляд, является выработка электрической энергии в аварийных режимах для поддержания работоспособности систем обеспечения безопасности АЭС. Дело в том, что тепловая энергия конструктивных элементов АЭС достаточно инерционна, т. е. даже при прекращении работы реактора температура его узлов и элементов меняется достаточно медленно во времени. Следовательно, преобразование накопленного тепла в электроэнергию может обеспечить электроснабжение как систем безопасности АЭС, так и других внутренних потребителей.

Целью проекта является определение технических возможностей утилизации потерь тепловой энергии на АЭС с помощью теплоэнергетических полупроводниковых преобразователей (теплоэлектрогенераторов).

2.Структура АЭС и основные источники тепловой энергии.

Основным структурным элементом АЭС является ядерный реактор – устройство, в котором осуществляется цепная ядерная реакция деления атомов урана и происходит передача энергии деления теплоносителю (как правило – воде). Основными типами ядерных реакторов в энергетике России являются водо-водяные энергетические реакторы (ВВЭР) и реакторы большой мощности канальные (РБМК). Удельная плотность теплового потока у реакторов ВВЭР доходит до 850 кВт/м2, у реакторов РБМК значительно меньше ввиду существенно больших размеров активной зоны.

2.1.Реакторы типа РБМК-1000

Реактор РБМК (реактор большой мощности канальный) получил своё название из-за своей большой мощности. Индекс 1000 означает, что эти реакторы имеют электрическую мощность 1000 МВт при тепловой мощности в 3200 МВт.

В реакторах типа РБМК теплоносителем является кипящая вода под большим давлением (около 60 атмосфер). Замедлителем в этих реакторах является графит. Основу конструкции таких реакторов составляют прямоугольные блоки из особо чистого графита. Размером 250Х250Х500 мм. В своей форме блоки имеют цилиндрические отверстия, вследствие чего при укладке их один на другой образуется вертикальный технологический канал, в который вставляется металлическая труба из сплава циркония. Внутри металлической трубы располагаются тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) и проходит охлаждающая вода. Вся графитовая кладка представляет собой цилиндр диаметром около 14 метров и высотой свыше 8 метров. Для герметизации реакторного пространства графитовая кладка с боков окружена сварным металлическим кожухом, а сверху и снизу массивными стальными плитами, которые обеспечивают не только крепление графита, но и являются частью биологической защиты реактора. Около 5 % мощности реактора выделяется в графите, поэтому для предотвращения окисления графита реакторное пространство заполняют медленно циркулирующей смесью гелия (He 85-90 %) и азота (N 10-15 %). В каждом технологическом канале, а их в реакторе РБМК-1000 всего 1661, находится по две тепловыделяющих сборки, соединённых последовательно, а поскольку каждый ТВЭЛ имеет длину 3,5 метра, высота активной зоны реактора составляет 7 метров. При этом общая загрузка урана в реактор составляет 200 тонн, если обогащение урана-235 имеет количество до 2,4 %.

К основным достоинствам канальных реакторах относили отсутствие трудоёмкого и дорогостоящего корпуса, возможность наращивания мощности путем пристройки новых графитовых блоков без изменения конструкций других узлов, а также возможность замены без остановки реактора отработавших тепловыделяющих элементов на новые.

Наряду с достоинствами реакторы РБМК имеют некоторые недостатки. Поскольку в реакторах РБМК охлаждающая вода непосредственно из активной зоны попадает в парогенератор и в турбину, то их называют одноконтурными. А в одноконтурных реакторах не исключена вероятность попадания радиоактивных веществ в воду, турбогенератор, а также другие объекты станции при аварийной разгерметизации трубопроводов. Кроме того, для реакторов РБМК ввиду большей длины активной зоны, большого объема графитовой кладки и некоторых других факторов характерна неравномерность распределения нейтронов по высоте и объему, а, следовательно, неравномерность тепловыделения. Это в совокупности с особенностями изменения замедляющих свойств паровоздушной смеси в процессе работы приводит к некоторой неустойчивости работы реакторов.

На рисунке 1 приведена принципиальная схема АЭС с реактором РБМК-1000.

По рисунку видно что вода нагретая в технологических каналах до температуры 300°С по главным трубопроводам направляется от реактора к теплообменнику, где отдаёт часть своего тепла турбине, которая в свою очередь вращает парогенератор. Далее охлажденный до температуры примерно 30°С пар направляется в конденсатор и снова поступает в реактор в виде воды.

2.2.Реакторы типа ВВЭР-1000

Реакторы типа ВВЭР (водо-водяные энергетические реакторы) имеют некоторые конструктивные отличия от реакторов РБМК-1000.

Реакторы ВВЭР также как и РБМК имеют электрическую мощность 1000 МВт, но тепловая их мощность немного меньше и составляет 3000 МВт. Реакторы ВВЭР довольно тяжелые и имею массу в несколько сотен тонн.

Реакторы ВВЭР также называют корпусными реакторами. В корпусных реакторах применяется, как правило, двух контурная система использования воды. Нагретая до высокой температуры в активной зоне реактора вода поступает в теплообменник, где оставляет свое тепло, отдавая его воде второго контура. Первый и второй контуры отделены друг от друга изоляционным слоем, поэтому вода из первого контура не может попасть во второй. В этом существенное преимущество двухконтурных реакторных систем с точки зрения радиационной безопасности. В легководяных реакторах замедлителем и теплоносителем служит обыкновенная вода.

Существует две основных конструкции реакторов: BWR(boiling water reactor) – реактор с кипящей водой и PWR(pressurized water reactor) – реактор с водой под давлением. Промышленные типы этих реакторов были созданы в США в 50-х годах.

BWR – реактор прямого цикла. Охлаждающая вода циркулирует в нем, проходя через активную зону реактора, и превращается в пар внутри корпуса давления реактора. Этот пар непосредственно приводит во вращение турбину электрогенератора. Конденсат после прохождения им деаэратора поступает обратно в корпус реактора. Вследствие прямого цикла происходит загрязнение турбины радиоактивными веществами, содержащимися в паре и воде первичного контура. Поэтому турбина заключена в герметичный кожух, протечки из которого направляются обратно в первичный контур. Турбинный зал является контролируемой зоной, и во время технического обслуживания в нем необходимо применять специальные меры предосторожности.

PWR – реактор непрямого цикла. Давление в корпусе реактора является достаточно высоким для предотвращения кипения воды. Эта вода при температуре примерно 320 градусов Цельсия циркулирует по замкнутому контуру, включающему парогенератор, вырабатывая во вторичном контуре пар, который приводит в действие турбину.

Реакторы ВВЭР постоянно развивают и усовершенствуют. Первый реактор ВВЭР имел мощность 210 МВт. За 20 лет электрическая мощность блока возросла до 1000 МВт; давление первого контура возросло с 10 МПа до 16 МПа, а давление пара в парогенераторах возросло с 2,3 до 6,4 МПа; удельная напряженность активной зоны возросла с 47 до 111 кВт/литр. У реактора ВВЭР есть некоторые апробированные общие решения.

Системы утилизации тепла с получением электроэнергии .

Данная технология позволяет использовать подлежащее утилизации (лишнее) тепло​ для производства электроэнергии.

Это тепловой электрогенератор, принцип работы которого использует органический цикл Ренкина (ORC).

Основным элементом данного теплового электрогенератора является ORC-турбина. Принцип действия, физические основы и аспекты применения данной технологии хорошо описаны в статье Белова Г.В. и Дорохова М.А. (МГТУ им. Н.Э. Баумана.​), которую для ознакомления на нашем сайте.

Системы генерации электроэнергии на основе Органического Цикла Ренкина могут быть успешно использованы во многих случаях, где необходимо утилизировать лишнее тепло получаемое в результате производственной деятельности предприятия например:

Утилизация тепла при сжигании растительной биомассы;

Утилизация тепла при сжигании древесных отходов лесопильного производства;

Утилизация теплоизбытков промышленного предприятия;

Утилизация тепла получаемого солнечными коллекторами;

Утилизация "лишнего" тепла от традиционных и когенерационных котельных (особенно в летнее время)

Мы предлагаем конкретное инженерное решение, проектирование и поставку соответствующего оборудования для реализации данной технологии на вашем предприятии с учетом ваших конктертых условий и особенностей реализации проекта.

Получение или использование тепла всегда связано с проблемой выброса неиспользованной части тепла в атмосферу. Так, например, на некоторых химических предприятиях температура отходящих газов превышает - 800С. В настоящий момент используются котельные на газообразном, жидком и твёрдом (дерево, уголь, щеп, лузга и т.д.) топливе, где температура на выходе от 110С и выше, в зависимости от эффективности котла.

​

Котельные, работающие на торфе, лузге, древесных отходах, биотопливе, мазуте и другом утилизируемом топливе

Цементные, химические, фармацевтические, мусоросжигательные заводы

Как правило, на энергоёмких предприятиях часть тепловой энергии используется, по возможности, для обеспечения теплом как зданий и сооружений самого предприятия так близь лежащих населённых пунктов. Однако достаточно большое количество тепла выбрасывается в атмосферу, либо утилизируется через градирни разной конструкции.

Градирни

Используя предлагаемые современные технологии, утилизируемые тепловые выбросы можно превращать в электроэнергию. В этом случае, предприятие может значительно снизить затраты на электроэнергию, тем самым снизив себестоимость продукции. При выработке тепла, сжигая различного рода отходы - щепу, лузгу, лигнин, бытовой, промышленный мусор и др. на выходе получается достаточно низкопотенциальное тепло - не более +300С. Однако этого достаточно для использования электрогенераторов на ORC-турбинах. В этом случае наиболее эффективны генераторы, использующие органический цикл Ренкина, схема которого представлена на рисунке №1.

Если кратко, то принцип использования тепла заключается в следующем. Внутри герметичного контура находится, например хладагент R -134, такой же, как в промышленном кондиционере. При нагреве внешним источником тепла с помощью теплообменника разделяющего среды, происходит кипение и превращение в газ жидкого хладогента. Газ расширяется и устремляется в турбину. Проходя через турбину и отдав свою тепловую энергию, газ поступает в конденсатор (охладитель), где конденсируется, превращаясь в жидкость. Насосом жидкость подаётся обратно в зону нагрева. Газ, проходящий через турбину, раскручивает ее и энергия вращения турбины преобразуется в электрическую энергию с помощью электрогенератора. Все как в чиллере, но наоборот. Если в чиллере с помощью электроэнергии подаваемой на мотор компрессора происходит сжатие хладогента (R -134) и доведение его до жидкого состояния с последующей выработкой холода и тепла, то в генераторе использующего цикл Ренкина, вместо компрессора стоит турбина, а электромотора - электрогенератор. Что касается размеров установок использующих цикл Ренкина, то как видно ниже на фото, чиллер и ORC-генератор с виду очень похожи и имеют примерно одни и те же размеры.

Генератор ORC с винтовой турбиной Чиллер с винтовым компрессором.

Генераторы ORC имеют разную конструкцию, используют как газообразный, так и жидкий источник тепловой энергии, как правило, с температурой выше 80С. Долголетний срок службы - 20 лет и более обусловлен тем, что турбина работает в герметичной и относительно низкотемпературной среде с чистым газом.

Генераторы ORC не требуют обслуживания, практически замена масла и подшипников в турбине и генераторе - раз в два года.

Ресурс генератора ORC превышает 100 000 часов и выше.

Единственный недостаток генератора ORC - это его низкий электрический КПД, который находится в пределах - 8-25%. Однако общий КПД (электичество+ выработка тепла) достигает 85% и более.

Но если посмотреть с практической точки зрения, например: теплогенератор на щепе тепловой мощностью 1000 кВт обеспечит выработку 100 кВт электроэнергии и порядка 680 кВт горячей воды с температурой 90/70С и выше. Это позволит, запитать все электрические насосы, системы управления, освещения и т.д. Таким, образом, практически отказаться от подвода дополнительной электроэнергии со стороны.

Так же если, вместо котла утилизатора, на выхлопе газопоршневой когенерационной установки электрической мощностью 1000 кВт установить генератор ORC, то общий электрический КПД достигнет 38+10=48%, при сохранении теплового КПД - около 50%.

Генераторы ORC производятся во многих странах мира. Наша компания готова Вам предложить реализацию данной технологии "под ключ" (проект, поставка, монтаж, пусконаладка, сервисное и постгарантийное обслуживание), для наиболее успешного решения задач энергоэффективности Вашего предприятия, жилого комплекса и т.д.



В наш век все более и более дорогих энергоресурсов огромное значение приобретает энергосбережение. для написаия данной статьи меня вдохновил именно тот . Здесь можно приобрести солнечную панель, которая по сути очень серьезно єкономит ваши средства. Энергосберегающие технологии внедряются везде: на предприятиях и в офисах, в частных домах и квартирах.

Энергосбережение в квартире

Энергосбережение в квартире включает в себя целый комплекс различных мероприятий: утепление стен, установка водных и газовых счетчиков, уменьшение использования электроэнергии, однако один способ сохранения тепловой энергии начал использоваться довольно недавно – утилизация тепла.

В наших квартирах, офисах и прочих помещениях практически всегда присутствуют вытяжки, позволяющие проветривать квартиры и увеличивающие скорость движения воздуха. Мало кто задумывается, но именно эти вытяжки являются одним из основных причин теплопотерь, ведь при работе вытяжки ежеминутно выдувается в воздух довольно большое количество относительно теплого воздуха, температурой 25-30 градусов, который можно использовать для вторичного использования и уменьшения теплозатрат. Для такой цели были разработаны различные системы утилизации тепла, позволяющие сократить количество утерянного тепла на 30-40% и, соответственно, повысить энергоэффективность.

Системы утилизации

Еще более весомые результаты показали системы утилизации тепла на дымоходных трубах. Вместе с дымом в каминах, дровяных и газовых печках уходит огромное количество тепловой энергии. Используя систему фильтров, возможно сохранить эту энергию и значительно увеличить коэффициент полезного действия от каминов и газовых печей.

Системы утилизации тепла используются и на промышленных объектах, где потеря тепловой энергии особо болезненна, с точки зрения экономических расходов предприятия. Особую популярность такие системы получили на теплоэлектроцентралях и крупных теплогенерирующих предприятиях. Система утилизации тепла на таком предприятии – один из важнейших системообразующих элементов предприятия, позволяющих поднять даже убыточное предприятие выше уровня рентабельности. Утилизация тепла активно используется также на атомных электростанциях нового поколения, где из кипящей воды, служащей охлаждающей жидкостью для реактора, выделяется определенное количество тепловой энергии.

Утилизация тепла

Довольно эффективно использование принципа утилизации тепла также и при охлаждении или кондиционировании помещения. Тепло, выделяющееся от работы холодильников или кондиционеров, можно утилизировать и использовать повторно по своему прямому назначению или превратив в электрическую энергию, тем самым снизив расходы на охлаждение помещений.

Утилизация тепла – одна из основ современного энергосбережения, позволяющая значительно уменьшить расходы домохозяйств, офисов и крупных промышленных предприятий. Системы утилизации помогут Вам сделать вашу энергетическую политику более грамотной и уменьшить расходы на потребление ценных энергоресурсов.