Fontes de energia autônomas para empresas

Turbinas a vapor interligadas (mini-CHP)

Devido ao aumento constante dos preços da eletricidade, muitas empresas que produzem e usam vapor de água para necessidades tecnológicas e aquecimento estão mudando para produção independente, usando geradores de turbina a vapor com turbina de contrapressão para produção combinada de calor e eletricidade.

A maioria das caldeiras industriais e de aquecimento de produção de empresas industriais e municipais está equipada com caldeiras de vapor saturado ou ligeiramente superaquecido a uma pressão de 1,4 MPa com uma produtividade de 10 a 25 t / h.

O uso de uma unidade de turbina em nossa própria sala de caldeiras permitirá:

• redução significativa na quantidade de eletricidade comprada para completar a autossuficiência,

• redução da potência declarada,

• para compensar totalmente a potência reativa de suas instalações elétricas usando o gerador síncrono da unidade de turbina.

Um diagrama esquemático de um gerador de turbina (TGU) em uma sala de caldeiras é mostrado na fig. 1.

Arroz. 1. Esquema de um gerador de turbina em uma sala de caldeiras (mini-CHP)

Os geradores modulares de turbina instalados no nível zero da sala da caldeira são projetados para gerar eletricidade com posterior aproveitamento do vapor consumido na instalação para necessidades tecnológicas e de aquecimento. Estruturalmente, as unidades são feitas na forma de unidades de energia compactas com 100% de prontidão de fábrica, compostas por uma turbina de contrapressão, um gerador elétrico e uma caixa de engrenagens, colocadas junto com equipamentos adicionais em um tanque de óleo comum e equipamentos separados.

Os geradores de turbina incluem um sistema de abastecimento de óleo circulante, um sistema hidrodinâmico local para regulação automática da turbina e proteção de emergência e um sistema de controle e proteção do gerador. Os controladores do regulador permitem o controle manual e garantem a recepção de sinais elétricos de controle durante o controle remoto ou automático do dispositivo.

Os geradores de turbina são equipados com geradores síncronos do tipo SG2 com potência de saída neutra e refrigeração a ar.

Os grupos geradores de turbina são caracterizados por:

• alta confiabilidade (período de operação contínua de pelo menos 5.000 horas),

• longa vida útil (25 anos) e recurso (100.000 horas),

• período de revisão significativo (pelo menos 5 anos),

• quantidade mínima de instalação e trabalho de inicialização,

• baixo custo operacional,

• facilidade de manutenção e pouco exigente para o nível de treinamento do pessoal de serviço,

• preço razoável com um período de retorno curto (1,5 a 2 anos),

• a disponibilidade de um sistema de serviço pós-venda.

Usinas de Turbina a Gás (GTES)

Ao contrário da turbina a vapor (ciclo de vapor de Rankin para vapor), nos ciclos de turbinas a gás, o fluido de trabalho são gases comprimidos aquecidos a uma temperatura elevada. Como tais gases, uma mistura de ar e produtos da combustão de combustível líquido (ou gasoso) é mais frequentemente usada.

Um diagrama esquemático de uma turbina a gás (GTU com entrada de calor em p = const) é mostrado na Fig. 2.

Arroz. 2. Diagrama esquemático de uma usina de turbina a gás: CS — câmara de combustão, CP — compressor, GT — turbina a gás, G — gerador, T — transformador, M — motor de partida, cm — necessidades auxiliares, RU VN — aparelhagem de alta tensão

O compressor de ar da caixa de engrenagens comprime o ar atmosférico, aumentando a pressão de p1 antes de p2 e o alimenta continuamente na câmara de combustão do queimador. A quantidade necessária de combustível líquido ou gasoso é fornecida continuamente por uma bomba especial. Os produtos de combustão formados na câmara saem dela com uma temperatura t3 e praticamente a mesma pressão p2 (se a resistência não for levada em conta) como na saída de o compressor (p2 = p3). Portanto, a combustão do combustível (ou seja, o fornecimento de calor) ocorre a pressão constante.

Em uma turbina a gás GT, os produtos de combustão se expandem adiabaticamente, como resultado de sua temperatura diminuir para t4 (ponto 4), onde T4 = 300 - 400 ° C, e a pressão diminui quase até p1 atmosférico. Toda a queda de pressão p3 — p1 é utilizada para obter trabalho técnico na turbina LTpr. BigI faço parte deste trabalho LPara ser consumido no acionamento do compressor.Rvalor LTpr-LTPara ser gasto para produzir eletricidade no gerador elétrico G ou para outros fins.

A fim de aumentar a eficiência da usina de turbina a gás, um método é usado para recuperar o calor dos gases de exaustão da turbina. Ao contrário do esquema esquemático anterior (ver Fig. 2), inclui um permutador de calor, onde o ar que vai do compressor para a câmara de combustão é aquecido pelos gases de escape que saem da turbina, ou o calor dos gases é utilizado em aquecedores de gás para caldeiras de rede para água ou calor residual.

Caldeira de calor residual (KU) para uma unidade de turbina a gás (capacidade 20 MW) do tipo tambor com circulação forçada nos circuitos evaporativos, disposição de uma torre de superfícies de aquecimento com saída de gases de combustão superior pode ter um layout aberto ou ser instalado em um prédio. A caldeira possui estrutura própria, que é a principal estrutura de suporte para superfícies de aquecimento, tubulações, tambores e chaminés.

O combustível principal, reserva e de emergência para uma turbina a gás de 20 MW é o diesel ou o gás natural. A faixa de carga de trabalho é de 50 a 110% da nominal.

As modernas usinas de turbinas a gás na Rússia são baseadas em turbinas a gás com capacidade de 25 a 100 MW. Nos últimos anos, as usinas de turbinas a gás com capacidade de 2,5 a 25 MW se espalharam para alimentar campos de gás e petróleo.

Usinas de pistão a gás

Recentemente, juntamente com as usinas de turbinas a gás, as usinas de energia em contêineres baseadas em geradores de pistão a gás usando equipamentos da Caterpillar e outros têm sido amplamente utilizadas.

As usinas elétricas "Caterpillar" da série G3500 são fontes autônomas permanentes e de backup de eletricidade.Os grupos geradores de pistão a gás podem ser usados ​​para gerar energia elétrica e térmica usando o calor de um motor a gás. Na fig. 5.8 mostra o diagrama de energia (balanço de energia) da planta de pistão a gás.

Arroz. 3. Diagrama de energia de um motor de pistão a gás

Tais instalações com recuperação de calor podem ser usadas em instalações que consomem simultaneamente calor e eletricidade, por exemplo, em instalações de petróleo e gás, serviços remotos residenciais e comunitários (eletricidade e fornecimento de calor de pequenas aldeias, etc.), em pedreiras e minas, em diversas empresas industriais.

O equipamento principal inclui: motor-gerador a gás Caterpillar, unidade de recuperação de calor, recipiente, sistema de abastecimento de gás combustível, sistema automático de enchimento de óleo do motor, equipamento elétrico e sistema de controle.

usinas a diesel

Nos últimos anos, as usinas a diesel com capacidade de 4,5 a 150 MW se espalharam com o uso de motores diesel de cabeça cruzada de dois tempos e baixa velocidade automatizados com turbocompressor e geradores elétricos para tensão 6 ou 10 kV, frequência de corrente alternada 50 ou 60 Hz.

Esses geradores a diesel funcionam de forma estável com combustível pesado com viscosidade de até 700 cG a 50 ° C com teor de enxofre de até 5%, também podem funcionar com qualquer combustível gasoso no modo bicombustível (em uma mistura de pelo menos 8 % de óleo combustível), enquanto a produção de energia elétrica constitui cerca de 50% da energia do combustível queimado, há uma oportunidade de aumentar a eficiência da instalação devido ao aproveitamento do calor dos gases de exaustão, eles são operados sem reduzir a eficiência em diferentes condições climáticas, a vida útil das unidades é de até 40 anos com capacidade de cerca de 8.500 horas por ano.