Когенерация | Комбинированная выработка тепла и электроэнергии

Когенерация также называется совмещенным производством тепла и электроэнергии. Как следует из названия, когенерация основана на концепции производства двух различных форм энергии с использованием одного источника топлива. Одна из этих форм должна быть тепловой или термической энергией, а другая — либо электрической, либо механической энергией.

Когенерация является наиболее оптимальным, надежным, чистым и эффективным способом использования топлива. В качестве топлива могут использоваться природный газ, нефть, дизельное топливо, пропан, древесина, биомасса, уголь и т.д. Принцип работы очень прост: топливо используется для выработки электроэнергии, которая в свою очередь производит тепло, которое используется для кипячения воды для получения пара, отопления помещений и даже охлаждения зданий.

В традиционной электростанции топливо сжигается в котле, который в свою очередь производит пар высокого давления. Этот пар высокого давления используется для привода турбины, которая, в свою очередь, соединена с генератором, и таким образом, приводит в действие генератор для производства электроэнергии.

Затем отработанный пар направляется в конденсатор, где он охлаждается и превращается в воду, которая затем возвращается в котел для дальнейшего производства электроэнергии. Эффективность этой традиционной электростанции составляет всего 35%. В когенерационной установке пар низкого давления, выходящий из турбины, не конденсируется до состояния воды, а используется для отопления или охлаждения зданий и заводов, так как этот пар низкого давления имеет высокую тепловую энергию.

Эффективность когенерационной установки составляет около 80-90%. В Индии потенциал выработки электроэнергии с помощью когенерационных установок превышает 20 000 МВт. Первая коммерческая когенерационная установка была построена и спроектирована Томасом Эдисоном в Нью-Йорке в 1882 году.

Как показано на приведенной выше схеме, в традиционной электростанции, когда мы подаем топливо на вход, на выходе получаем электроэнергию и потери, но в случае когенерации, при подаче топлива на вход, на выходе получаем электроэнергию, тепловую энергию и потери.

На традиционной электростанции, при 100% энергетическом входе, используется только 45% энергии, а остальные 55% теряются, но с когенерацией общее использование энергии составляет 80%, а потери энергии составляют всего 20%. Это означает, что с когенерацией использование топлива более эффективно и оптимизировано, и, следовательно, более экономично.

Необходимость когенерации

• Когенерация помогает повысить эффективность электростанции.

• Когенерация уменьшает выбросы в атмосферу частиц, оксидов азота, диоксида серы, ртути и углекислого газа, которые в противном случае приводят к парниковому эффекту.

• Она снижает затраты на производство и повышает производительность.

• Система когенерации помогает сэкономить воду и снизить затраты на воду.

• Система когенерации более экономична по сравнению с традиционной электростанцией.

Типы когенерационных электростанций

В типичной системе совмещенного производства тепла и электроэнергии есть паровая или газовая турбина, которая использует пар для привода генератора. В когенерационной установке также установлен теплообменник, который восстанавливает избыточное тепло или отработанный газ от электрогенератора, чтобы в свою очередь производить пар или горячую воду.
Существуют два основных типа когенерационных электростанций, такие как-

• Электростанция с верхним циклом

• Электростанция с нижним циклом

Электростанция с верхним циклом

В этом типе совмещенной системы производства тепла и электроэнергии сначала генерируется электроэнергия, а затем отработанный или отработавший пар используется для нагрева воды или зданий. Существуют четыре основных типа верхних циклов.

1. Электростанция с комбинированным циклом верхнего цикла- В этом типе установки топливо сначала сжигается в паровом котле. Пар, образующийся в котле, используется для привода турбины, которая, в свою очередь, приводит синхронный генератор, производящий электроэнергию. Отработанный пар от этой турбины может быть использован для предоставления полезного тепла, или может быть направлен в систему рекуперации тепла для производства пара, который может быть далее использован для привода вторичной паровой турбины.

2. Электростанция с паровым турбинным верхним циклом- В этом случае топливо сжигается для производства пара, который генерирует электроэнергию. Отработанный пар затем используется как пар низкого давления для нагрева воды для различных целей.

3. Электростанция с водяным турбинным верхним циклом- В этом типе когенерационной установки оболочка охлаждающей воды проходит через систему рекуперации тепла для производства пара или горячей воды для отопления помещений.

4. Электростанция с газотурбинным верхним циклом- В этом верхнем цикле используется газовая турбина, работающая на природном газе, для привода синхронного генератора, который производит электроэнергию. Отработанный газ направляется в котел рекуперации тепла, где он используется для преобразования воды в пар или для получения полезного тепла для отопления.

Электростанция с нижним циклом

Как следует из названия, нижний цикл является точной противоположностью верхнего цикла. В этом типе когенерационной установки избыточное тепло от производственного процесса используется для генерации пара, который, в свою очередь, используется для производства электроэнергии. В этом типе цикла не требуется дополнительное топливо для производства электроэнергии, так как топливо уже сгорает в производственном процессе.

Конфигурация когенерационной установки

• Газотурбинные электростанции совмещенного производства тепла и электроэнергии, которые используют отходящее тепло в дымовых газах, выходящих из газовых турбин.

• Паротурбинные электростанции совмещенного производства тепла и электроэнергии, которые используют систему отопления в качестве конденсатора струйного пара для паровой турбины.

• Топливные элементы на основе расплавленного карбоната, имеющие горячие отработанные газы, подходящие для отопления.

• Электростанции комбинированного цикла, адаптированные для совмещенного производства тепла и электроэнергии.

Заявление: Уважайте оригинальные статьи, достойные распространения, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.