А.А. Редько, И.Н. Загребельный, А.В. Гвоздецкий, В.Б. Поволочко

Харьковский государственный технический университет

строительства и архитектуры

Теплоутилизационный комплекс котельной установки с автономной выработкой электроэнергии

Модернизация и реконструкция инфраструктуры требует высоких инвестиций. Одним из направлений снижения стоимости реконструкции является развитие автономного электроснабжения малых производственных предприятий, сельскохозяйственных предприятий и систем теплоснабжения на базе теплонасосных установок.

Децентрализация электроснабжения обеспечивает снижение потерь электроэнергии в линиях электропередачах, независимость потребителей от централизованной энергосистемы, повышения надежности электроснабжения при использовании высокоэффективного электрогенерирующего оборудования.

Децентрализованное электроснабжение обеспечивается установками различного типа в зависимости от источников энергии. Широкое применение получили установки, работающие на возобновляемой энергии – малые, мини и микро гидроэлектростанции, микро ГТУ мощностью от 50 – 100 кВт до 30 МВт. Харьковское ОАО «Турбоатом» выпускает гидротурбинное оборудование для мини и микро – ГЭС мощностью от 5 – 10 кВт до 150 – 400 кВт.

В [1-3] приводятся результаты исследования использования низкопотенциальной теплоты с температурой 400-500°С для производства электроэнергии на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Показано, что использование н–пентановой утилизационной турбины позволяет получить дополнительную мощность до 9,5 МВт, при мощности газоперекачивающего агрегата 16 МВт. Значительные ресурсы низкопотенциальной теплоты имеются на отопительных и промышленных котельных.

Учитывая, что коэффициент использования органического топлива котельной установки при расчете теплового баланса по высшей теплоте сгорания топлива составляет около 85-88%, имеется возможность использования низкотемпературной теплоты отходящих газов котельной агрегатов для выработки электроэнергии.

Так, в котлах мощностью от 10 до 100 Гкал/ч при температуре уходящих газов с температурой 200°С, при условии охлаждения продуктов сгорания до 60 - 70°С можно получить дополнительную выработку электроэнергии от 100 кВт до 1100 кВт в н–пентановом силовом утилизационном цикле. Величина потребляемой мощности на привод циркуляционных насосов, дымососов, вентиляторов отопительной котельной с водогрейными котлами типа КВ-ГМ-10-150 или КВ-ГМ-100 составляет от 58,3 кВт до 930 кВт на котельную установку. Так, выработка электроэнергии в количестве 1100 кВт обеспечивает потребление электроэнергии на собственные нужды двух котлов типа КВ-ГМ-50 и большее количество котлов с меньшей теплопроизводительностью.

Однако, обеспечить адиабатное расширение пара в турбине от 185°С до 45°С не представляется возможным и реальная температура рабочего вещества в силовом утилизационном цикле будет выше, а выработка электроэнергии будет меньше, что зависит от расхода рабочего вещества в цикле. При этом, в низкотемпературных преобразователях тепловой энергии в электрическую широко применяются другие рабочие вещества, которые также являются эффективными, как показывают результаты исследований выполненных авторами [4], более эффективными являются многоступенчатые (каскадные) энергетические станции. Применение нескольких рабочих веществ в каскадном цикле позволяет обеспечить выработку электроэнергии в несколько раз больше по сравнению с одноступенчатой энергетической установкой.

Авторами совместно с ООО «Укрнефтезапчасть» разработан турбогенераторный агрегат на базе струйно–реактивной турбины ПТГА – СРТ – 475 – 24/0,5 мощностью от 160 до 475 кВт.

Применение теплоутилизационных агрегатов на базе струйно–реактивной турбины позволяет обеспечить электроэнергией как промышленных, так и сельскохозяйственных потребителей.

Литература:

1. Пятничко В.А. Утилизация низкопотенциального тепла в энергетических установках с органическими теплоносителями. – Экотехнологии и ресурсосбережение . – №5. – 2002. – с. 10-14.

2. Карп И.Н., Говдяк Р.М., Калапунь И.М., Шелковский Б.И., Бендяк В.Л. Эффективное производство энергии на компрессорных станциях магистральных газопроводов. – Экотехнологии и ресурсосбережение. – №3. – 2002. – с. 12-23.

3.Пятничко В.А., Крушневич Т.К., Пятничко А.И. Утилизация низкопотенциального тепла для производства электроэнергии на компрессорных станциях. – Экотехнологии и ресурсосбережение. – №4. – 2003. – с. 3-7.

4. Редько А.А. Методы усовершенствования геотермальных систем теплоснабжения. – Дон НАБА. – Макеевка. – 2010. – 300с.