16+
Регистрация
РУС ENG
http://www.eprussia.ru/epr/234/15605.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 22 (234) ноябрь 2013 года

«Биопаровоз» на мини-ТЭЦ

Мировая энергетика Иван ТРОХИН 2864

Паровоз, использующий как топливо биомассу в виде древесины (на фото), раньше был весьма эффективным решением проблемы снижения вредных выбросов в атмосферу от небольших энергетических объектов широкого применения, какими являлись паровые локомотивы, на железнодорожном транспорте. Похожее применение «биопаровозной» по сути техники, но только в распределенной энергетике нашли в Германии.

Речь идет о мини-теплоэлектроцентрали (мини-ТЭЦ), то есть с электрической мощностью, не превышающей 10 МВт, которой владеет германская фирма Mann Naturenergie GmbH & Co. KG. Она функционирует с 1925 года, занимаясь заготовкой и вторичной переработкой древесины. Кроме того, семейный бизнес на предприятии Mann сосредоточен в области международных грузоперевозок и производства энергии из возобновляемых природных ресурсов – биомассы и ветра.

Биотопливная мини-ТЭЦ упомянутого выше владельца была пущена еще в феврале 1995 года и находится в промышленной эксплуатации на земле административно-территориальной единицы Лангенбах, Бавария. Она в равной степени служит источником тепловой и электрической энергии как для нужд самой компании-владельца, так и для сторонних потребителей. При этом мини-ТЭЦ отдает электрическую энергию преимущественно в сеть централизованной энергосистемы. Теплота же от рассматриваемой энергетической установки используется исключительно для теплоснабжения (отопления) потребителей: зданий фирмы, экологически чистого («зеленого») дома, гаража и мойки грузовиков, нескольких частных и торговых домов, сушильного помещения и ленточной сушилки в пеллетном производстве (с 2001 года на промышленных площадях компании в Лангенбахе работает завод по производству древесных пеллет – биотопливных гранул из отходов древесины). Всего вырабатывается около 29,5 тысячи МВт-ч тепловой энергии в год.

Теперь – непосредственно о «биопаровозной» сущности мини-ТЭЦ фирмы. Во-первых, основным топливом для парового котлоагрегата является древесное, то есть которое в прошлом использовалось для «питания» ряда паровозов. Только если в последних как деревянное горючее сжигали дрова, то на рассматриваемой мини-ТЭЦ, помимо необработанной древесины, успешно используют древесную щепу и кору. Во-вторых, тепловым двигателем на мини-ТЭЦ, как и у любого паровоза, служит поршневая паровая машина. Разница состоит лишь в ее назначении: у паровоза она создает силу тяги, а на мини-ТЭЦ обеспечивает привод электрогенератора.

Мало кому сегодня известно, но паровозные паровые машины XX века существовали в двух принципиально различных компоновочно-конструктивных исполнениях. Первое было традиционным, то есть когда на локомотив навешивалась классическая паровая машина одно- или многократного (обычно – двукратного) расширения пара. Второе же – особое, а именно – картерного типа: своим внешним видом и внутренним устройством такие паровые машины более походили на поршневые двигатели внутреннего сгорания. Только при своей работе они обеспечивали расширение не газовой смеси, а водяного пара.

Паромоторные локомотивы были характерны для зарубежных железных дорог, в том числе немецких. Например, на них эксплуатировались скоростные обтекаемые паровозы серии 05, которые считаются гордостью и символом паровозостроения Германии. 11 мая 1936 года такой локомотив под номером 05 002 с поездом установил на тот момент мировой рекорд скорости для железнодорожного транспорта с паровозной тягой, достигнув отметки в 200,4 км / ч! Именно паровой мотор используется и в составе энергоблока рассматриваемой мини-ТЭЦ.

На сайте bio-chp.dk-teknik.dk сообщается о применении на мини-ТЭЦ компании поршневой паровой машины в обличии стационарного германского парового мотора Шпиллинга (патент Германии на изобретение DE 972 093 с учетом последующего совершенствования конструкции двигателя. – Прим. автора). По-немецки этот двигатель именуется Spilling Dampfmotor. А из презентационного материала компании с сайта www.stoffstrom.org можно сделать вывод, что данный мотор является четырехцилиндровым и рядным, а вал ротора электрогенератора приводит во вращение напрямую, то есть без механической мультипликаторной передачи, как было на тепловых электростанциях с классическими поршневыми паровыми машинами, и без использования редуктора (последний обычно ставится для понижения частоты вращения вала ротора турбины на газо- и паротурбинных тепловых электростанциях. – Прим. автора).

Кроме этого, внешний вид парового мотора Шпиллинга свидетельствует о его так называемом «дизайне периода XX века». Такие поршневые паровые машины выпускались фирмой Шпиллинга (Германия) в прошлом столетии до получения ею на рубеже XX‑XXI веков нового патента (европейского) EP 1 045 128 на изобретение «Тепловой двигатель» с приоритетом от 14 апреля 2000 года.

Мини-ТЭЦ компании Mann имеет следующие номинальные технические параметры: тепловая мощность парового котлоагрегата составляет 5 МВт (топки – 6 МВт); электрическая мощность – 650 кВт; теплопроизводительность – 3,6 МДж / с; общий коэффициент полезного действия (КПД) брутто – 80 процентов. По этим данным можно приближенно рассчитать такие величины: КПД парового котлоагрегата брутто как отношение тепловой мощности потока водяного пара, производимого котлом, к «огневой», то есть тепловой, мощности топки получается равным 83,3 процента; отношение электрической мощности мини-ТЭЦ к ее тепловой мощности – 0,13; электрический КПД мини-ТЭЦ, определенный по отношению 6000 / 650, выходит равным около 9 процентов.

Девять «электрических» процентов – фактически на уровне величины КПД, какой был у обычных паровозов (невысокого давления и без конденсации отработавшего в паровой машине пара) середины прошлого века! Много это или мало для современной мини-ТЭЦ? Можно сказать, что определенно достаточно для возвращения в электрическую сеть централизованной энергосистемы около 5 тысяч МВт-ч в год. «Биопаровозная» концепция реализована во вполне современном воплощении на просторах стационарной энергетики.

Вообще же, сама «биопаровозная» идея построения мини-ТЭЦ (см. выше) хорошо подходит для реализации последних на базе паровых котельных, где водяной пар фактически без пользы дросселируется с помощью задвижки либо редукционно-охладительного устройства. Сжигать в котельных жидкое либо газообразное топливо, снабжая их еще пусть и небольшим количеством электроэнергии (около 5 процентов от вырабатываемой в котельной тепловой энергии или того меньше) по протяженным линиям электропередачи от расположенных за многие километры источников, в наши дни представляется весьма расточительным способом получения тепловой энергии. Вот когенерация в котельных с использованием более дешевого твердого топлива – это совсем другое дело.

Вместительности топливного склада – хранилища биомассы – на мини-ТЭЦ достаточно для работы энергоблока в течение нескольких недель (при действии мини-ТЭЦ с полной нагрузкой). Система топливоподачи в паровой котлоагрегат организована с механической загрузкой. Зола выпадает в осадок.

Система очистки дымовых газов от мини-ТЭЦ реализована с использованием центробежного циклона, через который проходит пыль, сбрасываемая в атмосферу из дымовой трубы. Этот циклонный аппарат является механическим инерционным золоуловителем, в котором летучая зола улавливается под действием центробежных сил, образующихся при круговом движении в нем дымовых газов. Функционирует при работе мини-ТЭЦ и электрический фильтр. Снижение выбросов оксидов азота обеспечивается за счет рециркуляции дымовых газов – возврата их в топку после охлаждения в дымоходах котла.

Интересно решение, касающееся численности персонала паромашинной мини-ТЭЦ. Если в старину классические стационарные паромашинные теплоэлектростанции требовали как минимум кочегара, электрика и механика-теплотехника, то здесь оказывается вполне достаточно одного человека! Но разбираться ему приходится как в электрической, так и в тепловой технике.
Паровая и электронно-вычислительная машины трудятся вместе! Неужели такое возможно? Разумеется, ведь данное решение в области автоматизации работы и контроля параметров паромашинных мини-ТЭЦ уже известно. Оно успешно реализовано, к примеру, на твердобиотопливной мини-ТЭЦ с паровым мотором Шпиллинга, но действующей на территории уже другой европейской страны – Италии. Об этой мини-ТЭЦ мы планируем рассказать в ближайшем будущем.

Провод, Биотопливо, Генерация, Котельная, Мини-тэц , Мощность, Теплоснабжение, Топливо, Турбины, ТЭЦ, Электроэнергия , Энергия , Кабельная арматура, Электростанция,

«Биопаровоз» на мини-ТЭЦКод PHP" data-description="" data-url="https://www.eprussia.ru/epr/234/15605.htm"" data-image="https://www.eprussia.ru/upload/iblock/a88/a88922ee77e0efbd93f30378f4dadccd.jpg" >

Отправить на Email


Похожие Свежие Популярные

Войти или Зарегистрироваться, чтобы оставить комментарий.