Когенерация (Тригенерация )

Понятие «когенерация» не новое для отечественной энергетики. Но в малой энергетике данные технологии ранее применялись редко и долгие годы широко  использовались, в основном, на крупных паротурбинных электростанциях. Однако сегодня, наряду с «большой» энергетикой, весьма значительной становится и роль объектов малой энергетики: автономных электростанций на базе газовых поршневых двигателей внутреннего сгорания с диапазоном единичных мощностей 400…4300 кВт. Коммунальные водогрейные котельные успешно реконструируются в когенерационные ТЭЦ на базе газопоршневых двигателей, а заводские паровые котельные – в когенерационные газопоршневые энергоцентры.

Когенерация(от англ. «co + generation», «совместная генерация») – это совместный процесс производства электрической и тепловой энергии внутри одного устройства – когенерационной установки (мини ТЭЦ, КГУ). Механическим источником выработки электрической энергии является первичный привод, который вращает ротор электрогенератора: газопоршневой двигатель, газовая или паровая турбина. Тепловая энергия получается за счёт утилизации тепловых потерь (утилизация тепла охлаждающей жидкости, смазочного масла, сжатой газовоздушной смеси и уходящих газов) первичного приводного двигателя — газопоршневого, газовой турбины, дизеля.

Вырабатываемую когенерационными установками тепловую энергию используют для производства горячей воды, пара, в холодильных установках, а также в технологических процессах сушки горячим воздухом.

У современных когенерационных установок на базе газопоршневых двигателей, при полной реализации выработанной электрической и тепловой энергии, коэффициент использования теплоты сгорания топлива доходит до 85…90% и только 10% теряются



Экономия топлива при выработке энергии в когенерационном цикле
 может достигать до 40% по сравнению с раздельным производством того же количества электроэнергии и при использовании теплоты от специального горелочного устройства. Например, используя тепло выхлопных газов и охлаждающей жидкости газового двигателя мощностью 500 кВт для отопления, можно обеспечить теплом площадь размером в 4…4,5 тыс. м2, поддерживая нормальную температуру в помещениях.

Сравнение энергетических потоков при раздельной и комбинированной выработке энергии (когенерация) выглядит следующим образом (данные приведены в условных единицах топлива):

Различают две основные группы когенерационных установок:
1. Установки одновременного производства электрической и тепловой энергии (зарубежный аналог: СНР — combined heat and power plant);
2. Установки (электростанции) комбинированного цикла с утилизационным котлом и паровой турбиной (зарубежный аналог: ССР — combined cycle power plant). Чаще — это электростанции с газовой турбиной, котлом-утилизатором и паровой турбиной (ПГУ — парогазовые установки большой мощности). Но есть проекты, где вместо газовой турбины использовался газопоршневой двигатель и паровая турбина малой мощности.

 

 

В зависимости от вырабатываемой электрической мощности, когенерационные электростанции разделяют на следующие группы:

— микро электростанции (мощность от 1 до 250 кВт);
— мини (мощность от 250 до 1000 кВт);
— малые (мощность от 1 до 60 МВт) – эту группу для простоты зачастую объединяют с предыдущей;
— средние (мощность от 60 до 300 МВт);
— большие (мощность более 300 МВт).
Подчеркнем, что здесь речь идет о мощности электростанций, а не единичной мощности первичного приводного агрегата. Принято считать, что мощности до 250 кВт (микро электростанции) целесообразно и возможно покрывать газопоршневыми или дизельными агрегатами (к примеру, DEUTZ ADG), а также различными установками альтернативной энергетики. От 250 кВт до 10-15 МВт – с помощью газопоршневых агрегатов. Мощности до 60 МВт – с помощью газопоршневых агрегатов (или газовых турбин при единичных мощностях от 20 МВт), а средние и большие мощности – с помощью газовых и паровых турбин или парогазовых установок.