IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Когенерация является перспективным направлением развития энергетики. Когенерационная установка представляет собой минитеплоэлектроцентраль с турбиной противодавления или с двигателем внутреннего сгорания. Установка турбины противодавления в котельной в место редукционно-охладительной установки позволяет модернизировать существующую котельную и сделать её энергонезависимой. В качестве топлива может использоваться природный газ или генераторный газ, с содержанием метана до 65 процентов, что делает их универсальными.

Одним из направлений развития эффективной энергетики являются когенерационные установки, использующие в качестве топлива генераторный газ. Генераторный газ из углеродосодержащих отходов производится в газогенераторах или в биогазовых установках.

Когенерационные биогазовые установки обеспечивают производство электрической и тепловой энергии посредством утилизации отходов предприятий сельскохозяйственного сектора, а также городских мусорных свалок и канализации. В настоящее время данная технология является самой перспективной для использования во всех цивилизованных странах мира, так как предусматривает использование биогаза в качестве топлива для когенерационных установок. В России, когенерационные установки не получили широкого внедрения, однако на практике, такие установки могут значительно сократить расходы на тепло и электроэнергию, так как можно получать дорогую энергию из дешевого топлива.

Принцип действия когенерационной установки довольно простой. Газопоршневой двигатель, используя энергию при сгорании биогаза, вращает электрогенератор, вырабатывая электроэнергию, а оставшаяся теплота проходит через систему теплообменников. Отведенная теплота может использоваться в системе отопления, теплоснабжения и кондиционирования.

Когенерационные установки можно использовать в условиях нерегулярного объема подаваемого биогаза или биогаза плохого качества. В этом случае возможно обогащение биогаза смешением с природным газом, или полный перевод работы на природный газ.

Свойства генераторного газа являются одним из главных параметров, которые влияют на пригодность его использования в качестве топлива для двигателя когенерационной установки. Некоторые характеристики могут сделать невозможным его использование в качестве топлива. Вследствие чего к оценке генераторного газа следует приступать со всей ответственностью. При оценке его пригодности как топлива, важны следующие характеристики [1]:

1. Содержание метана CH₄

- нормальное содержание 55 - 65%. Минимальной считается 50-процентная концентрация.

2. Давление генераторного газа

- давление газа при сжигании в когенерационной установке находится в пределах от 1,5 до 10 кПа.

3. Постоянство качества газа

4. Содержание вредных веществ (прежде всего соединения серы, фтора и хлора)

- эти соединения могут вызвать коррозию компонентов всасывающего тракта и внутренних частей двигателя, соприкасающихся со смазочным маслом.

Поэтому, для выработки высокого качества генераторного газа необходимо применять установки с дополненными элементами очистки получаемого газа от негорючих примесей. Это одна из важнейших проблем в производстве генераторного газа.

Когенерационные установки используются не только в качестве резервных, вспомогательных источников тепло и электроэнергии, но и как независимые мини-ТЭЦ [2]. Их можно строить вблизи от потребителя, поэтому нет необходимости в создании дорогостоящих линий электропередачи и подстанций. Применение подобных установок дает возможность отапливать довольно крупные промышленные объекты или группы жилых или общественных зданий, и снабжать их электроэнергией [3]. Мощность единичной когенерационной системы варьируется от 24 кВт до 2000 кВт. Рекомендуемая минимальная мощность для хорошей экономической эффективности, от 120 кВт.

На сегодняшний день в мире разработано и производится немало энергетического оборудования такого назначения, создавать когенерационные установки для автономного потребления дешевле, чем потреблять электроэнергию из центральной сети, т.к. позволяют получать более дешевую энергию, меньше загрязняют окружающую среду и безопаснее в эксплуатации.

Когенерационные установки наиболее выгодно эксплуатировать при трехсменной работе предприятия, утром, днем и вечером когенерационная установка производит электричество, тепло, а ночью когда предприятие не функционирует, все системы предприятия пользуются централизованным электричеством, по дешевым ночным тарифам. Таким образом, достигается, высокая общая эффективность.

Экономически целесообразно внедрение когенерационных установок на генераторном газе, полученном из отходов производства. При этом обязательным является бесперебойность снабжения установки отходами производства. Поэтому при проектировании установки необходимо согласовать расчётную мощность генераторной установки с объёмами отходов основного производства предприятия.

Список литературы

1. Болдин, С.В. Анализ оптимальных режимов работы установки для производства генераторных газов из древесных отходов/ С.В. Болдин, Р.Т. Пузиков// Приволжский научный журнал / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Н. Новгород, 2015. № 1 (33). - С. 72-75.

2. Болдин, С.В. Энергосберегающие технологии использования генераторного газа в когенерационных установках/ С. В. Болдин, Н. Т. Пузиков, Е. А. Ильин //Великие реки 2015: тез. докл. науч.-техн. конф. – Труды конгресса 17-го Международного научно-промышленного форума: в 3-х томах. Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. 2015. С. 71-73.

3. Болдин, С.В. Энергосберегающие технологии использования биогаза в когенерационных установках./ Болдин С.В. Пузиков Н.Т.//Вестник Нижегородского государственного инженерно-экономического института.– Княгинино, 2011. – Выпуск 2. – С.43-44

Код для цитирования: Скопировать