Autonome Energiequellen für Unternehmen

Verbunddampfturbinen (Mini-KWK)

Aufgrund der stetig steigenden Strompreise stellen viele Unternehmen, die Wasserdampf für technologische Zwecke und zum Heizen produzieren und nutzen, auf die unabhängige Produktion um und nutzen Blockdampfturbinengeneratoren mit Gegendruckturbine für die kombinierte Erzeugung von Wärme und Strom.

Die meisten Industrie- und Produktionsheizkesselräume von Industrie- und Kommunalunternehmen sind mit Dampfkesseln mit gesättigtem oder leicht überhitztem Dampf für einen Druck von 1,4 MPa und einer Produktivität von 10 bis 25 t/h ausgestattet.

Der Einsatz einer Turbineneinheit in unserem eigenen Heizraum ermöglicht:

• deutliche Reduzierung der eingekauften Strommenge bis hin zur völligen Autarkie,

• Reduzierung der deklarierten Leistung,

• die Blindleistung ihrer elektrischen Anlagen vollständig mit dem Synchrongenerator der Turbineneinheit zu kompensieren.

Ein schematisches Diagramm eines Turbinengenerators (TGU) in einem Heizraum ist in Abb. dargestellt. 1.

Reis. 1. Schema eines Turbinengenerators in einem Heizraum (Mini-KWK)

Die auf der Nullebene des Kesselraums installierten modularen Turbinengeneratoren sind für die Stromerzeugung unter weiterer Nutzung des in der Anlage verbrauchten Dampfes für Technologie- und Heizzwecke ausgelegt. Konstruktiv sind die Einheiten in Form kompakter Aggregate mit 100 % Werksbereitschaft gefertigt, bestehend aus einer Gegendruckturbine, einem elektrischen Generator und einem Getriebe, zusammen mit Zusatzausrüstung auf einem gemeinsamen Öltank platziert und separate Ausrüstung platziert.

Turbinengeneratoren umfassen ein zirkulierendes Ölversorgungssystem, ein lokales hydrodynamisches System zur automatischen Turbinenregelung und zum Notfallschutz sowie ein Generatorsteuerungs- und -schutzsystem. Reglersteuerungen ermöglichen die manuelle Steuerung und gewährleisten den Empfang elektrischer Steuersignale bei der Fern- oder automatischen Steuerung des Geräts.

Turbinengeneratoren sind mit Synchrongeneratoren vom Typ SG2 mit neutraler Ausgangsleistung und Luftkühlung ausgestattet.

Turbinengeneratorsätze zeichnen sich aus durch:

• hohe Zuverlässigkeit (Dauerbetriebsdauer mindestens 5000 Stunden),

• lange Lebensdauer (25 Jahre) und Ressource (100.000 Stunden),

• erhebliche Überholungszeit (mindestens 5 Jahre),

• minimaler Installations- und Inbetriebnahmeaufwand,

• niedrige Betriebskosten,

• einfache Wartung und anspruchslose Ausbildung des Servicepersonals,

• angemessener Preis mit kurzer Amortisationszeit (1,5–2 Jahre),

• die Verfügbarkeit eines Kundendienstsystems.

Gasturbinenkraftwerke (GTES)

Im Gegensatz zur Dampfturbine (Rankin-Dampfkreislauf für Dampf) besteht das Arbeitsmedium in Gasturbinenanlagen aus komprimierten Gasen, die auf eine hohe Temperatur erhitzt werden. Als solche Gase wird am häufigsten ein Gemisch aus Luft und Produkten aus der Verbrennung von flüssigem (oder gasförmigem) Kraftstoff verwendet.

Ein schematisches Diagramm einer Gasturbine (GTU mit Wärmeeintrag bei p = const) ist in Abb. dargestellt. 2.

Reis. 2. Schematische Darstellung eines Gasturbinenkraftwerks: CS – Brennkammer, CP – Kompressor, GT – Gasturbine, G – Generator, T – Transformator, M – Anlasser, cm – Hilfsbedarf, RU VN – Hochspannungsschaltanlage

Der Luftkompressor des Getriebes verdichtet die atmosphärische Luft, erhöht den Druck von p1 bis p2 und führt sie kontinuierlich der Brennkammer des Brenners zu. Die erforderliche Menge an flüssigem oder gasförmigem Brennstoff wird durch eine spezielle Pumpe kontinuierlich zugeführt. Die in der Kammer gebildeten Verbrennungsprodukte verlassen diese mit einer Temperatur t3 und praktisch dem gleichen Druck p2 (wenn der Widerstand nicht berücksichtigt wird) wie am Ausgang von der Kompressor (p2 = p3). Daher erfolgt die Brennstoffverbrennung (d. h. die Wärmezufuhr) bei konstantem Druck.

In einer GT-Gasturbine dehnen sich die Verbrennungsprodukte adiabatisch aus, wodurch ihre Temperatur auf t4 (Punkt 4) sinkt, wobei T4 = 300 – 400 °C, und der Druck fast auf Atmosphärendruck p1 sinkt. Der gesamte Druckabfall p3 — p1 wird zur Erzielung technischer Arbeit in der LTpr-Turbine genutzt. GroßIch bin Teil dieser Arbeit LUm durch den Antrieb des Kompressors verbraucht zu werden. RWert LTpr-LTUm für die Stromerzeugung im elektrischen Generator G oder für andere Zwecke aufgewendet zu werden.

Um den Wirkungsgrad des Gasturbinenkraftwerks zu steigern, wird ein Verfahren zur Rückgewinnung der Wärme der Abgase der Turbine eingesetzt. Im Gegensatz zum vorherigen schematischen Diagramm (siehe Abb. 2) enthält es einen Wärmetauscher, in dem die vom Kompressor zur Brennkammer strömende Luft durch die aus der Turbine austretenden Abgase erwärmt wird oder die Wärme der Gase in Gasheizgeräten genutzt wird für Netzkessel für Wasser oder Abwärme.

Abhitzekessel (KU) für eine Gasturbinenanlage (Leistung 20 MW) vom Trommeltyp mit Zwangsumwälzung in den Verdampfungskreisläufen, Anordnung eines Heizflächenturms mit oberem Rauchgasabzug, kann offen angeordnet oder in einem installiert werden Gebäude. Der Kessel verfügt über einen eigenen Rahmen, der die Haupttragkonstruktion für Heizflächen, Rohrleitungen, Trommel und Schornstein darstellt.

Der Haupt-, Ersatz- und Notbrennstoff für eine 20-MW-Gasturbine ist Diesel oder Erdgas. Der Arbeitslastbereich liegt zwischen 50 und 110 % des Nennwerts.

Moderne Gasturbinenkraftwerke in Russland basieren auf Gasturbinen mit einer Leistung von 25 bis 100 MW. Zur Versorgung von Gas- und Ölfeldern haben sich in den letzten Jahren Gasturbinenkraftwerke mit einer Leistung von 2,5 – 25 MW durchgesetzt.

Gaskolbenkraftwerke

In jüngster Zeit werden neben Gasturbinenkraftwerken auch Containerkraftwerke auf Basis von Gaskolbengeneratoren mit Geräten von Caterpillar und anderen in großem Umfang eingesetzt.

„Caterpillar“-Kraftwerke der G3500-Serie sind autonome Dauer- und Notstromquellen.Mit Gaskolbengeneratoren können sowohl elektrische als auch thermische Energie erzeugt werden, indem die Wärme eines Gasmotors genutzt wird. In Abb. In Abb. 5.8 zeigt das Energiediagramm (Energiebilanz) der Gaskolbenanlage.

Reis. 3. Energiediagramm eines Gaskolbenmotors

Solche Anlagen mit Wärmerückgewinnung können in Anlagen eingesetzt werden, die gleichzeitig Wärme und Strom verbrauchen, beispielsweise in Öl- und Gasanlagen, abgelegenen Wohn- und Kommunaldiensten (Strom- und Wärmeversorgung kleiner Dörfer etc.), in Steinbrüchen und Bergwerken, in verschiedene Industrieunternehmen.

Die Hauptausrüstung umfasst: Caterpillar-Gasmotor-Generator, Wärmerückgewinnungseinheit, Behälter, Brenngasversorgungssystem, automatisches Motoröl-Füllsystem, elektrische Ausrüstung und Steuerungssystem.

Dieselkraftwerke

In den letzten Jahren haben sich Dieselkraftwerke mit einer Leistung von 4,5 bis 150 MW durch den Einsatz automatisierter langsamlaufender Zweitakt-Kreuzkopfdieselmotoren mit Turbolader und elektrischen Generatoren für eine Spannung von 6 oder 10 kV, Wechselstromfrequenz, durchgesetzt 50 oder 60 Hz.

Diese Dieselgeneratoren arbeiten stabil mit schwerem Kraftstoff mit einer Viskosität von bis zu 700 cG bei 50 °C und einem Schwefelgehalt von bis zu 5 %, sie können auch mit jedem gasförmigen Kraftstoff im Dual-Fuel-Modus (in einer Mischung von mindestens 8) betrieben werden (% des Ölbrennstoffs), während die Abgabe elektrischer Energie etwa 50 % der Energie des verbrannten Brennstoffs ausmacht, besteht die Möglichkeit, den Wirkungsgrad der Anlage durch die Nutzung der Wärme der Abgase zu steigern, sie werden betrieben Ohne Leistungseinbußen bei unterschiedlichen klimatischen Bedingungen beträgt die Lebensdauer der Geräte bis zu 40 Jahre bei einer Kapazität von ca. 8500 Stunden pro Jahr.