Главная | • Сотрудничество | • Публикации | • Написать письмо

Line

Содержание:


Line

   7. ТЕПЛО МИНИ-ТЭЦ НА БАЗЕ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

   Помимо двигателей внутреннего сгорания для автономного энергоснабжения всё более широкую популярность приобретают микротурбинные установки. Ранее был проведён анализ их работы, где было показано то количество тепла, которое выбрасывается с уходящими дымовыми газами. Однако несмотря на рекуперацию тепловой энергии на выходе из микрогазотурбинных установок их электрический КПД всё равно остаётся на достаточно низком уровне и составляет порядка 26% для малых мощностей и 33% для мощностей порядка 1 000 кВт. Температура после рекуператора составляет порядка 280 °С. Обычно это тепло используют, как в мини-ТЭЦ на базе газопоршневых агрегатов для подогрева сетевой воды согласно графику 70/90 °С

   Принципиальная схема утилизации тепла для нужд отопления, горячего водоснабжения, а также для возможной выработки холода при помощи абсорбционных холодильных машин, представлена на рисунке №15

Рисунок №15 Схема использования тепла микрогазотурбинных установок

Рисунок №15. Схема использования тепла микрогазотурбинных установок.
 
   Как и в случае мини-ТЭЦ на базе газопоршневых двигателей, тепло от микрогазотурбинных установок в значительно степени является сезонным. Так как в ДВС тепло выхлопных газов является побочным продуктом и его количество во многом зависит от электрической нагрузки микротурбины. Охлаждение выхлопных газов происходит как правило до 90 °С, так как при более глубоком охлаждении в случае высокосернистого топлива возможно образование сернистой и серной кислоты, что будет негативно влиять на теплообменные поверхности теплообменника. 

   Ниже в таблице №9 приведены технические характеристики микрогазотурбинной установки электрической мощностью 100 кВт фирмы turbec, работающей как в режиме электроэнергия, так и в режиме электроэнергия / тепло. 

Таблица №10. Технические характеристики микрогазотурбинной 
установки электрической мощностью 100 кВт фирмы turbec.

Технические характеристики

Подведённое количество тепла с топливом[кВт]333
Расходы выхлопных газов[кг/сек]0,8
Температура выхлопных газов на выходе из рекуператора[ºС]270
Электрическая мощность[кВт]100
Электрический к.п.д.[%]30
Общая эффективность[%]77
Тепловая мощность[кВт]155
Минимальная температура сетевой воды на входе[ºС]50
Максимальная температура сетевой воды на выходе[ºС]150
Температура выхлопных газов[ºС]90

Тепловой баланс

Подведённое количество тепла с топливом[кВт]333
Электрическая мощность[кВт]100
Тепловая мощность )мощность, отведённая с горячей водой)[кВт]155
Тепловая мощность для рассеивания[кВт]78
Электрический к.п.д.[%]30,03
Тепловой к.п.д.[%]46,55
Тепловые потери[%]23,42

   Сопоставляя таблицы тепловых балансов мини-ТЭЦ на базе газопоршневых агрегатов и на базе микротурбинных установок можно прийти к выводу, что количество тепла, которое рассеивается в микрогазотурбинной установке, составляет около четверти от всего подводимого тепла к ней. Однако с ростом электрической мощности электрический КПД установки возрастает, что также сказывается на том количестве тепла, которое выбрасывается в атмосферу. Проведём анализ этих соотношений.

   В таблице №11 приведены значения электрической мощности и электрического КПД для микротурбинных установок фирмы Capstone, а на рисунке №16 представлена эта зависимость в виде графика. 

Таблица №11. Значения электрической мощности и 
электрического КПД для микротурбинных установок фирмы Capstone

Электрическая мощностьЭлектрический к.п.д.
[кВт][%]
3026
6529
20032
60033
80033
1 00033

Рисунок №16 Зависимость электрического КПД микрогазотурбинной установки
Рисунок №16. Зависимость электрического КПД микрогазотурбинной 
установки в зависимости от электрической мощности.

   Поскольку с ростом электрической мощности также возрастает и электрический КПД, то доля тепла, которая выбрасывается в атмосферу, при неизменной доли тепла, которая полезно утилизируется для нагрева сетевой воды, будет уменьшаться. Основная задача понять эти соотношения. 

   В таблице №12 представлены данные для микротурбинной установок фирмы Capstone для различных электрических мощностей и при различных степенях охлаждения выхлопных газов. 

Таблица №12. Данные для микротурбинной установок фирмы Capstone 
для различных электрических мощностей и при различных степенях 
охлаждения выхлопных газов.

Электрическая мощностьОхлаждение до 150 ºСОхлаждение до 120 ºСОхлаждение до 90 ºС
123456789
[кВт][кВт][кВт][%][кВт][кВт][%][кВт][кВт][%]
30424337,4513429,6612420,9
65906930,81075223,21243515,6
20019722836,524318229,128813721,9
60059262634,472849026,986535319,4
80078983534,497165326,91 15347119,4
1 0009861 04434,51 21481626,91 44158919,4

столбцы "1", "4", "7" - тепловая мощность, которая идёт на подогрев воды;
столбцы "2", "5", "8" - тепловая мощность, которая рассеивается с выхлопными газами;
столбцы "3", "6", "9" - доля тепловой энергии от располагаемого тепла в топливе, которая рассеивается с выхлопными газами.

   На рисунках №17, №18 и №19 представлены графические зависимости для этих данных.

Рисунок №17 Зависимость тепловой мощности которая теряется с выхлопными газами
Рисунок №17. Зависимость тепловой мощности, которая теряется с выхлопными газами 
и доля этой тепловой мощности в общем тепловом балансе установки 
от электрической мощности установки при охлаждении выхлопных газов до 150 °С.

Рисунок №18 Зависимость тепловой мощности, которая теряется с выхлопными газами и доля это
Рисунок №18. Зависимость тепловой мощности, которая теряется с выхлопными газами 
и доля этой тепловой мощности в общем тепловом балансе установки 
от электрической мощности установки при охлаждении выхлопных газов до 120 °С.

Рисунок №19 Зависимость тепловой мощности которая теряется с выхлопными газами и доля
Рисунок №19. Зависимость тепловой мощности, которая теряется с выхлопными газами 
и доля этой тепловой мощности в общем тепловом балансе установки 
от электрической мощности установки при охлаждении выхлопных газов до 90 °С.

   Приведённые зависимости помогут проанализировать работу микрогазотурбинных установок на тепловую мощность, которая теряется с выхлопными газами после подогрева сетевой воды.

© Н.Д. Денисов-Винский

Line

.