Когенерація | Сполучена виробництво тепла і електроенергії

Когенерація також відома як комбінована енергетика або комбіноване тепло та електроенергія. Як вказує назва, когенерація працює на принципі виробництва двох різних форм енергії за допомогою одного джерела палива. З цих двох форм одна має бути тепловою або термічною енергією, а інша - електричною або механічною енергією.

Когенерація є найоптимальнішим, надійним, чистим та ефективним способом використання палива. Використовуване паливо може бути природним газом, нафтою, дизелем, пропаном, деревиною, басажем, вугіллем тощо. Вона працює на дуже простому принципі, тобто паливо використовується для виробництва електроенергії, ця електроенергія виробляє тепло, а це тепло використовується для кип'ятіння води для виробництва пару, для опалення приміщень та навіть для охолодження будівель.

У традиційній електростанції паливо спалюється у котлі, який, у свою чергу, виробляє високотисканий пар. Цей високотисний пар використовується для приводу турбіни, яка, у свою чергу, з'єднана з альтернатором, і таким чином приводить альтернатор для виробництва електроенергії.

Вичерпаний пар потім відправляється до конденсатора, де він охолоджується і перетворюється на воду, і таким чином повертається назад до котла для виробництва більшої кількості електроенергії. Ефективність цієї традиційної електростанції становить лише 35%. У когенераційній станції низькотисний пар, що приходить з турбіни, не конденсується, щоб утворити воду, замість цього його використовують для опалення або охолодження в будівлях та фабриках, оскільки цей низькотисний пар з турбіни має високу термічну енергію.

Ефективність когенераційної станції становить близько 80-90%. У Індії, потенціал виробництва електроенергії з когенераційної станції перевищує 20 000 МВт. Першу комерційну когенераційну станцію побудував і запроектував Томас Едісон у Нью-Йорку в 1882 році.

Як показано на схемі, у традиційній електростанції, коли ми подаємо паливо як вхід, отримуємо електроенергію та втрати як вихід, але у випадку когенерації, з паливом як вхід, вихід становить електроенергію, тепло або термічну енергію та втрати.

На традиційній електростанції, з 100% енергетичного вводу, використовується лише 45% енергії, а решта 55% втрачається, але з когенерацією, загальна енергія, що використовується, становить 80%, а втрата енергії становить лише 20%. Це означає, що з когенерацією використання палива є більш ефективним та оптимізованим, і, таким чином, більш економічним.

Необхідність когенерації

• Когенерація допомагає покращити ефективність станції.

• Когенерація зменшує викиди у повітря частинок, оксидів азоту, двоокису сульфуру, ртуть та двоокису вуглецю, які в іншому випадку призводять до парникового ефекту.

• Це зменшує вартість виробництва та підвищує продуктивність.

• Система когенерації допомагає економити споживання води та витрати на воду.

• Система когенерації є більш економічною по відношенню до традиційної електростанції.

Типи когенераційних електростанцій

У типовій системі комбінованого виробництва тепла та електроенергії є парова або газова турбіна, яка використовує пар та приводить альтернатор. Також встановлено теплообмінник відходів, який відновлює зайве тепло або вихідний газ від електрогенератора, щоб виробляти пар або гарячу воду.
Існують два основні типи когенераційних електростанцій, таких як-

• Електростанція верхнього циклу

• Електростанція нижнього циклу

Електростанція верхнього циклу

У цьому типі комбінованої системи тепла та електроенергії електроенергія виробляється спочатку, а потім вичерпаний пар використовується для нагріву води або будівель. Існують чотири основні типи верхніх циклів.

1. Комбінований верхній цикл CHP-станції- У цьому типі станції паливо спочатку спалюється у паровому котлі. Пар, вироблений у котлі, використовується для приводу турбіни, яка, у свою чергу, приводить синхронний генератор, що виробляє електроенергію. Вичерпаний пар з цієї турбіни може бути використаний для забезпечення корисного тепла, або може бути відправлено до системи відновлення тепла для виробництва пару, який може бути подальшо використаний для приводу вторинної парової турбіни.

2. Парова турбіна верхнього циклу CHP-станції- У цьому випадку паливо спалюється для виробництва пару, який генерує електроенергію. Вичерпаний пар потім використовується як низькотисний процесовий пар для нагріву води для різних цілей.

3. Гідротурбіна верхнього циклу CHP-станції- У цьому типі CHP-станції оболонка охолоджувальної води проходить через систему відновлення тепла для виробництва пару або гарячої води для опалення приміщень.

4. Газова турбіна верхнього циклу CHP-станції- У цьому верхньому циклі використовується газова турбіна, що приводиться природним газом, для приводу синхронного генератора, що виробляє електроенергію. Вичерпаний газ відправляється до теплообмінника відновлення, де він використовується для перетворення води на пар або для забезпечення корисного тепла для нагріву.

Електростанція нижнього циклу

Як вказує назва, нижній цикл є протилежністю до верхнього циклу. У цьому типі CHP-станції зайве тепло від технологічного процесу використовується для виробництва пару, і цей пар використовується для виробництва електроенергії. У цьому типі циклу не потрібне додаткове паливо для виробництва електроенергії, оскільки паливо вже спалено в процесі виробництва.

Конфігурація когенераційної станції

• Газові турбіни комбінованого виробництва тепла та електроенергії, які використовують відходи тепла в газах, що виходять з газових турбін.

• Парові турбіни комбінованого виробництва тепла та електроенергії, які використовують систему опалення як струмовий конденсатор для парової турбіни.

• Розплавні карбонатні паливні клітини мають гарячий вичерпаний газ, дуже придатний для нагріву.

• Комбіновані електростанції, адаптовані для комбінованого виробництва тепла та електроенергії.

Заява: Поважайте оригінал, добре написані статті варті поділу, якщо є порушення авторських прав, будь ласка, зв'яжіться для видалення.