MNC group - инжиниринг, альтернативная энергетика: биогаз и когенерация в Украине

Tue21112017

Самое популярное:
Back Биогаз Технические характеристики Органический Цикл Ренкина

Органический Цикл Ренкина

 

Органический Цикл Ренкина

ORC модули представляют собой эффективный и надежный способ выработки электроэнергии при относительно низких температурах тепловой энергии. Уже более десяти лет такие системы широко применяется по всему миру мощностью от нескольких кВт до 2 МВт.

Концепция

Органический Цикл Ренкина (ORC) - это термодинамический процесс, схожий с обычным паровым циклом, но с использованием другого носителя для работы турбины. ORC системы используют вместо воды высокомолекулярные органические жидкости, которые имеют более низкую температуру кипения .

Органический носитель сжимается и двигается в замкнутом контуре с помощью насоса. Он испаряется в трубчатом теплообменнике, поглощая тепловую энергию термального масла первого контура. Термальное масло,как правило, приобретает тепловую энергию от горячих дымовых газов , возникающих при сгорании любого топлива .

Органические пары распространяются в специальной турбине, которая приводит в движение электрический генератор, и конденсируются в другом теплообменнике с помощью охлаждающего носителя, например воды.

После этого конденсат снова сжимается с помощью циркуляционного насоса, который закрывает термодинамический цикл.

Ни термальное масло первого контура, ни охлаждающая жидкость не находятся в прямом контакте с органическим носителем. Это ключевая особенность ORC систем. Органический носитель претерпевает все фазные изменения жидкость-пар-жидкость в замкнутом герметичном контуре. Поэтому , вся система обладает исключительной надежностью и долговечностью.

Для применения при высоких температурах можно повысить эффективность с помощью использования регенератора за турбиной.

ORC- система позволяет гораздо более эффективно утилизировать дымовые тепловые газы, образованные в результате сгорания биомассы. Принцип частичного потока в настоящее время является стандартом для таких условий, где выработка электроэнергии, имеет приоритет по сравнению с восстановлением тепла.

Преимущества

Паровая фаза органической жидкости позволяет использовать низкие температуры для выработки электрической энергии в диапазоне от нескольких кВт до 2,5 МВт.

· Это приводит к следующим преимуществам:

· Высокая эффективность

· Высокий общий КПД турбины (до 85%)

· Низкая механическая нагрузка на турбину из-за низкой расчетной скорости

· Низкая скорость вращения турбины позволяет применить прямое соединение генератора без использования коробки привода.

· В связи с широким использованием спектра органических носителей система способна осуществлять быстрый запуск и отлично работать при частичной нагрузке.

· Автоматический старт/стоп

· Полностью автоматическая работа при низких эксплуатационных и операционных расходах

· Отсутствие проблемы коррозии в связи с использование не агрессивных органических жидкостей.

· Нет проблемы эрозии лопаток турбины в связи с «сухой» паровой фазой

· Длительный срок службы

· Низкий уровень шума

· Высокая степень заводской готовности модулей

Наличие синтетического носителя тепла и многолетний опыт работы с использованием высокотемпературного термального масла позволил значительно увеличить электрическую мощность. Сейчас это достигается с помощью ORC модулей с более высокой температурой первичного контура.

Модульность

ORC модули электрической мощностью до 500 кВт поставляется в предварительно собранном виде на раме. Все основные части оборудования, например, турбо-генератор, теплообменник, питательный насос, турбина, генератор трубопроводов, приборов / проводки и другое вспомогательное оборудование предварительно установлены и позволяют экономически эффективно транспортировать и монтировать модуль на месте.

Между тем, весь мир знает о том, что ископаемое топливо ограничено, и дальнейшее его использование станет невыносимо дорогим. Кроме того, выбросы от ископаемого топлива генерируют миллиарды тонн CO2, который является основной причиной глобального потепления и изменений окружающей среды. Негативное влияние этих факторов на окружающую среду до сих пор не может быть предсказано на долгосрочную перспективу. Многие международные объединения, такие как Greenpeace, а также знаменитые ученые определяли эти проблемы на протяжении десятилетий, а между тем существуют различные системы способные противодействовать и убеждать промышленность инвестировать в «возобновляемые источники энергии».

Помимо дополнительного дохода от торговли квотами, многие страны предоставили высокие тарифы на произведенную с возобновляемых источников и сброшенную в сеть электроэнергию.

Исходя из этого, сжигание биомассы с генерацией электроэнергии является одним из таких возобновляемых источников энергии. В связи с национальными и международными программами развития, использование биомассы в качестве возобновляемого источника энергии завоевывает все большее признание.

Цикл использования и производства биомассы в качестве возобновляемых источников энергии сбалансирован. Биомасса может производиться почти всюду и имеет ряд экологических преимуществ по сравнению с ископаемыми видами топлива. Основным преимуществом является то, что биомасса является возобновляемым ресурсом, и может обеспечить устойчивость и надежность в сырьевой базе. Другие преимущества включают в себя тот факт, что количество диоксида углерода (CO2), образуемого в процессе сгорания топлива, как правило, на 90% меньше, чем при сжигании ископаемого топлива. Биомасса содержит минимальное количество серы и тяжелых металлов. Это значит отсутствие угрозы кислотных дождей, и кроме того выбросы твердых частиц - управляемы.

За редкими исключениями, биомасса не является предметом международной торговли, и войны велись не за использование ресурсов биомассы. Во время Второй Мировой Войны, когда многие части Европы были разрушены, древесина была одним из основных источников топлива для выработки тепла и энергии для транспортных средств (газификации древесины). В настоящее время, современные технологии и процессы изменили восприятие биомассы. Биомасса имеет нейтральный СО2, ее легко произвести в больших количествах, и она часто является побочным продуктом других процессов и по-прежнему доступна, как правило, по меньшей цене нежели ископаемые топлива.

Производство электрической энергии из биомассы имеет более важно, нежели производство тепла из биомассы. Электроэнергия может транспортироваться на большие расстояния с очень небольшими потерями и, в случае необходимости, может быть продана на месте. В общем, существует 2 способа производства электроэнергии из биомассы в диапазоне до 2 МВт: сжигание биомассы и газификация биомассы.

Биомасса очень сильно варьируется в размерах частиц, содержание влаги, зольности, теплоты сгорания и плотности в зависимости от ее источника (дерево, рисовая шелуха, волокна пальмового масла, и т.д.).

Основной процесс производства энергии из биомассы это сжигание в печи котла. Горение происходит на статичной или движущейся решетке при высокой температуре и последовательного сжигания воздуха. Современные системы сжигания биомассы контролируемы, имеют высокую эффективность и не загрязняют окружающую среду. Эти современные системы сгорания часто используются в паровых котлах для генерации технологического пара или для ТЭЦ систем для работы паровой турбины с генератором. Недостатком паровых ТЭС до 1 МВт является тот факт, что эти системы являются дорогими в проектировании и эксплуатации из-за сложной системы управления, имеют проблемы с очисткой воды и требуют высокого давление пара. Для нормальной работы, запуска и остановки таких систем нужны высококвалифицированные операторы. Кроме того, для паровых систем нужен супер нагреватель, который является одним из важнейших компонентов в такой системе сгорания. В холодных условиях система сталкивается с еще одной проблемой – замерзанием воды. Если завод был закрыт в течение длительного периода, необходимо слить воду со всей системы. Это одна из причин, почему был разработан и стал настолько популярным ORC турбогенератор. Способность генерировать электроэнергию на небольших электростанциях (<1 МВт) благодаря сжиганию биомассы и использованию системы термального масла делает их очень привлекательными.

Пример:

ORC модуль мощностью 550 кВт эл.

Принцип работы:

1. Биомасса сжигается в печи и образовывает горячие газы ≈ 950 °C, которые нагревают контур термального масла. Термальное масло нагревается до 300-330 °C.

2. Термальное масло нагревает вторичный контур, который содержит органическую жидкость для ORC модуля. Испаряясь, органическая жидкость приводит в действие турбины для производства электроэнергии.

3. Пар органической жидкости ,после прохождения турбины, конденсируется в специальном теплообменнике , который охлаждается водой 60-70'C. Охлаждающая вода после прохождения конденсера нагревается до 80-95’C и её тепловая энергия может быть использована для отопления, сушки и т.п.

ВЫВОДЫ:

ORC технология экономически целесообразна для реализации теплоэлектростанций на биомассе электрической мощностью до 2,5МВт.

Биомасса используется в современных высокоэффективных системах сгорания, которые успешно эксплуатируются в больших количествах в Европе. Эти теплоэлектростанции с их автоматизированной подачей топлива, долговечной экологичной топкой, системой удаления золы, фильтрами дымовых газов, системами контроля и безопасности являются надежными и безупречно выполненными системами.

Теплоносителем первичного контура является термальное масло. Термальное масло дает такие преимущества как низкое давление,отсутствие систем подготовки, отсутствие замерзания, сохранение контроля и управления, и длительный срок службы.

Тепло полученное от сжигания биомассы преобразуется в электрическую энергию с помощью генератора ORC турбины. ORC процесс является весьма эффективным, надежным и легко управляемым. Ротор турбины работает на низких оборотах и напрямую связан с генератором. Все компоненты ORC-системе собраны и протестированы. Это снижает время установки и тестирования на месте эксплуатации. По сравнению с паром, органические жидкости, не вызывают никаких проблем с коррозией, никакой эрозии в системе компонентов (клапанах, лопатках турбин и трубопроводах).

Это ведет к длительному сроку эксплуатации и надежности работы электростанции.

Особенности конструкция турбогенератора позволяют:

Быстрый запуск в течение нескольких минут;

Дистанционное управление, мониторинга и управления нагрузкой;

Работа без постоянного оператора;

Удаленное управление данными мониторинга и устранения проблем.

 

Гидравлический реактор

MNC Биогаз - гидравлический реактор
Энергоэффективное know-how

Микротурбины

Микротурбины TRC
Собственная энергогенерация

Биметаллическая полоса

JA Teline IV
Технологичность и быстрый монтаж

ORC - турбины

300КВТ до 2,4МВТ ЭЛ

Торговое финансирование

Avatar
Финансирование проектов