 Обеспечить теплом и электричеством отдельно стоящий дом или небольшой поселок нередко оказывается дорогой и трудно решаемой задачей. Прокладка тепловых сетей и электромагистралей – сложный и трудоемкий процесс. Чтобы избежать неприятных ситуаций, для аварийного теплоснабжения используют различные типы отопительных котлов, а электроэнергию вырабатывают автономные электрогенераторы. Оказывается, их можно объединить в единый блок и в результате повысить эффективность использования топлива. Тем более что при работе автономных электростанций выделяется большое количество тепла.
Такие установки – автономные блочные теплоэлектростанции – существуют достаточно давно и применяются как резервные и аварийные источники тепла и электроэнергии. Разработано это оборудование на базе автономных генераторов электроэнергии, основу которых составляют двигатели внутреннего сгорания. В установках большой мощности в основном используются двигатели, работающие на дизельном топливе или газе.
Главное – не отапливать атмосферу
Любой двигатель внутреннего сгорания выделяет большое количество тепла, и для его охлаждения используются специальные жидкости. Но, если в двигателе автомобиля охлаждающая жидкость отбирает тепло у двигателя и отдает его в атмосферу в радиаторе, при этом оно рассеивается и теряется, то в блочных теплоэлектростанциях на пути охлаждающей жидкости устанавливается специальный теплообменник, в котором охлаждающая двигатель жидкость отдает большую часть своего тепла другой жидкости - теплоносителю. В качестве теплоносителя обычно используется вода, принудительное перемещение которой по отопительной системе обеспечивает циркуляционный насос.
Дополнительное тепло при работе двигателя внутреннего сгорания автономного электрогенератора можно получить, утилизируя тепло выхлопных газов, ведь их температура на выходе из двигателя составляет 500-600° С. Чтобы использовать это тепло, на выхлопном трубопроводе устанавливают еще один теплообменник, в который подается вода из первого теплообменника. При этом удается не только дополнительно использовать большее количество тепла – температура отходящих газов понижается до 120° С, но и значительно поднять температуру теплоносителя.
Таким образом, установка теплообменников более чем в два раза повышает к.п.д. блочной теплоэлектростанции по сравнению с автономным электрогенератором такой же мощности – коэффициент использования энергии достигает 90%. Ведь в обычном автономном электрогенераторе на производство электроэнергии идет лишь 34-37% энергии, остальное составляют потери.
Теплоэлектростанция комнатного исполнения
Основными узлами модуля блочной теплоэлектростанции, таким образом, являются, прежде всего, двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор и теплообменники. Кроме того, в состав установки входят катализатор отходящих газов, система подачи масла, вытяжной вентилятор, шумоизолирующий кожух, состоящий из кожуха для блока двигателя/генератора и обшивки блока теплообменника, и распределительная панель модуля с силовым блоком, устройством контроля сети и блоком управления и контроля. И, естественно, в комплект установок, работающих на газе, входит газорегулирующий участок, а для установок на базе дизельных двигателей – система подачи топлива. Блочные теплоэлектростанции оснащаются всеми необходимыми предохранительными клапанами и аварийными выключателями.
Габариты блочных теплоэлектростанций невелики, что позволяет устанавливать их в уже имеющихся помещениях, а не строить для них специальные здания.
Где и когда нужна блочная теплоэлектростанция
Область применения блочных теплоэлектростанций чрезвычайно широка. Они оптимально подходят для эксплуатации на объектах, требующих отопления и электроснабжения. Эти установки могут быть использованы для электро- и теплообеспечения жилых и общественных зданий, предприятий промышленности и сферы услуг, на местных и централизованных станциях теплоснабжения.
Вырабатывая электроэнергию, эти установки могут работать параллельно с сетью общего пользования, при этом их пуск осуществляется внешним сигналом. При необходимости вторым внешним сигналом модуль может быть отрегулирован на работу в диапазоне нагрузок от 50 до 100%. Одновременно с выработкой электроэнергии установкой при необходимости происходит и активация ее отопительных блоков. Предусмотрен в блочных теплоэлектростанциях и режим покрытия пиковой потребности в электроэнергии при одновременной выработке тепла, при этом требование "покрытия пиковой потребности в электроэнергии" имеет более высокий приоритет, чем программа "покрытия потребности в тепле". В этом случае происходит включение всей установки на полную мощность.
При неисправности или выходе из строя основной сети электроснабжения установка переходит в режим резервного источника питания с синхронным генератором. После восстановления работы сети установка переводится в нормальный режим работы.
Если не рассматривать аварийные ситуации, когда блочная теплоэлектростанция просто незаменима, то за счет одновременной выработки электроэнергии и подачи тепла наиболее эффективна и экономична она при длительной эксплуатации. Хорошо известно, что максимальная тепловая мощность отопительной системы нужна всего в течение нескольких десятков часов в году, а для удовлетворения примерно 60% расхода тепла требуется всего 20% установочной тепловой мощности. Так что полное покрытие расхода тепла за счет тепловой мощности блочной теплоэлектростанции оказывается нецелесообразным. Поэтому нередко в одной гидравлической системе устанавливают модуль блочной теплоэлектростанции и один или несколько отопительных котлов. Совместная взаимосогласованная и регулируемая работа такого комплекса отопительных приборов позволяет использовать их с максимальной эффективностью. Постоянно действующим источником тепла при этом является модуль теплоэлектростанции, а отопительные котлы включаются по мере роста тепловой нагрузки.
И в заключение еще раз отметим, что благодаря оптимальному режиму преобразования энергии и использованию катализаторной техники для блочных теплоэлектростанций характерны высокая экологичность и низкое выделение в атмосферу вредных веществ. Кроме того, их отличает высокая экономичность и длительный срок эксплуатации.
|
