Fuentes de energía autónomas para empresas

Turbinas de vapor entrelazadas (mini-CHP)

Debido al aumento constante de los precios de la electricidad, muchas empresas que producen y utilizan vapor de agua para necesidades tecnológicas y calefacción están pasando a la producción independiente del mismo, utilizando generadores de turbina de vapor de bloque con una turbina de contrapresión para la producción combinada de calor y electricidad.

La mayoría de las salas de calderas industriales y de calefacción de producción de empresas industriales y municipales están equipadas con calderas de vapor de vapor saturado o ligeramente sobrecalentado para una presión de 1,4 MPa con una productividad de 10 — 25 t / h.

El uso de una unidad de turbina en nuestra propia sala de calderas permitirá:

• reducción significativa en la cantidad de electricidad comprada para completar la autosuficiencia,

• reducción de la potencia declarada,

• para compensar totalmente la potencia reactiva de sus instalaciones eléctricas utilizando el generador síncrono de la unidad de turbina.

Un diagrama esquemático de un generador de turbina (TGU) en una sala de calderas se muestra en la fig. 1.

Arroz. 1. Esquema de un generador de turbina en una sala de calderas (mini-CHP)

Los aerogeneradores modulares instalados en la cota cero de la sala de calderas están diseñados para generar electricidad aprovechando el vapor consumido en la instalación para necesidades tecnológicas y de calefacción. Estructuralmente, las unidades se fabrican en forma de unidades de potencia compactas con 100% de preparación de fábrica, que consisten en una turbina de contrapresión, un generador eléctrico y una caja de cambios, colocadas junto con equipos adicionales en un tanque de aceite común y equipos separados.

Los generadores de turbina incluyen un sistema de suministro de aceite circulante, un sistema hidrodinámico local para la regulación automática de la turbina y protección de emergencia, y un sistema de control y protección del generador. Los controladores reguladores permiten el control manual y aseguran la recepción de señales eléctricas de control durante el control remoto o automático del dispositivo.

Los generadores de turbina están equipados con generadores síncronos tipo SG2 con potencia de salida neutra y refrigeración por aire.

Los grupos electrógenos de turbina se caracterizan por:

• alta fiabilidad (período de funcionamiento continuo de al menos 5000 horas),

• larga vida útil (25 años) y recurso (100.000 horas),

• período de revisión significativo (al menos 5 años),

• cantidad mínima de trabajo de instalación y puesta en marcha,

• bajos costos operativos,

• facilidad de mantenimiento y poco exigente al nivel de formación del personal de servicio,

• precio razonable con un período de amortización corto (1,5-2 años),

• la disponibilidad de un sistema de servicio posventa.

Centrales Eléctricas de Turbinas de Gas (GTES)

A diferencia de la turbina de vapor (ciclo de vapor de Rankin para vapor), en los ciclos de plantas de turbinas de gas el fluido de trabajo son gases comprimidos calentados a alta temperatura. Como tales gases, se usa con mayor frecuencia una mezcla de aire y productos de la combustión de combustible líquido (o gaseoso).

Un diagrama esquemático de una turbina de gas (GTU con entrada de calor en p = constante) se muestra en la Fig. 2.

Arroz. 2. Diagrama esquemático de una planta de energía de turbina de gas: CS — cámara de combustión, CP — compresor, GT — turbina de gas, G — generador, T — transformador, M — motor de arranque, cm — necesidades auxiliares, RU VN — aparamenta de alto voltaje

El compresor de aire de la caja de engranajes comprime el aire atmosférico, aumentando la presión de p1 antes de p2 y lo alimenta continuamente a la cámara de combustión del quemador. La cantidad necesaria de combustible líquido o gaseoso es suministrada continuamente por una bomba especial.Los productos de la combustión formados en la cámara la dejan a una temperatura t3 y prácticamente a la misma presión p2 (si no se tiene en cuenta la resistencia) que a la salida del el compresor (p2 = p3). Por lo tanto, la combustión del combustible (es decir, el suministro de calor) se produce a presión constante.

En una turbina de gas GT, los productos de combustión se expanden adiabáticamente, como resultado de lo cual su temperatura disminuye a t4 (punto 4), donde T4 = 300 - 400 ° C, y la presión disminuye casi a la atmosférica p1. Toda la caída de presión p3 — p1 se utiliza para obtener trabajo técnico en la turbina LTpr. BigI formo parte de este trabajo LPara ser consumido accionando el compresor Rvalue LTpr-LPara ser gastado para producir electricidad en el generador eléctrico G o para otros fines.

Para aumentar la eficiencia de la central eléctrica de turbina de gas, se utiliza un método para recuperar el calor de los gases de escape de la turbina. A diferencia del diagrama esquemático anterior (ver Fig. 2), incluye un intercambiador de calor, donde el aire que va del compresor a la cámara de combustión es calentado por los gases de escape que salen de la turbina, o el calor de los gases se aprovecha en calentadores de gas. para calderas de red para agua o calor residual.

Caldera de recuperación de calor (KU) para una unidad de turbina de gas (capacidad 20 MW) de tipo tambor con circulación forzada en los circuitos evaporativos, disposición de una torre de placas de calefacción con una salida de humos superior puede tener un diseño abierto o instalarse en un edificio. La caldera tiene su propio marco, que es la estructura de soporte principal para calentar superficies, tuberías, tambores y chimeneas.

El combustible principal, de respaldo y de emergencia para una turbina de gas de 20 MW es diesel o gas natural. El rango de carga de trabajo es 50 - 110% del nominal.

Las modernas centrales eléctricas de turbinas de gas en Rusia se basan en turbinas de gas con una capacidad de 25 a 100 MW. En los últimos años, las centrales eléctricas de turbinas de gas con una capacidad de 2,5 a 25 MW se han generalizado para alimentar campos de gas y petróleo.

Centrales eléctricas de pistón de gas

Recientemente, junto con las centrales eléctricas de turbinas de gas, se han utilizado ampliamente centrales eléctricas en contenedores basadas en generadores de pistón de gas que utilizan equipos de Caterpillar y otros.

Las centrales eléctricas "Caterpillar" de la serie G3500 son fuentes autónomas permanentes y de respaldo de electricidad.Los grupos electrógenos de pistón de gas se pueden utilizar para generar energía eléctrica y térmica utilizando el calor de un motor de gas. En la Fig. 5.8 muestra el diagrama de energía (balance de energía) de la planta de pistón de gas.

Arroz. 3. Diagrama de energía de un motor de pistón de gas

Estas instalaciones con recuperación de calor se pueden utilizar en instalaciones que consumen simultáneamente calor y electricidad, por ejemplo, en instalaciones de petróleo y gas, servicios residenciales y comunitarios remotos (suministro de electricidad y calor de pequeños pueblos, etc.), en canteras y minas, en varias empresas industriales.

El equipo principal incluye: motor-generador de gas Caterpillar, unidad de recuperación de calor, contenedor, sistema de suministro de gas combustible, sistema de llenado automático de aceite del motor, equipo eléctrico y sistema de control.

Centrales eléctricas diésel

En los últimos años se han generalizado las centrales eléctricas diésel con una capacidad de 4,5 a 150 MW con el uso de motores diésel de cruceta de dos tiempos automatizados de baja velocidad con turbocompresor y generadores eléctricos para tensión de 6 o 10 kV, frecuencia de corriente alterna 50 o 60 Hz.

Estos generadores diésel funcionan de manera estable con combustible pesado con una viscosidad de hasta 700 cG a 50 °C con un contenido de azufre de hasta un 5 %, también pueden funcionar con cualquier combustible gaseoso en modo dual fuel (en una mezcla de al menos 8 % de combustible de petróleo), mientras que la producción de energía eléctrica constituye aproximadamente el 50% de la energía del combustible quemado, existe la oportunidad de aumentar la eficiencia de la instalación debido a la utilización del calor de los gases de escape, se operan sin reducir la eficiencia en diferentes condiciones climáticas, la vida útil de las unidades es de hasta 40 años con una capacidad de alrededor de 8500 horas por año.