Тригенерация для завода, электроники и энергетики

На промышленном предприятии тригенерация работает, когда у двигателя или турбины есть горячий выхлоп или горячая вода от рубашки, а холод нужен на технологию или кондиционирование почти круглый год. Для электроники, завода и электростанции задача разная. Заводу холод нужен как часть процесса. Станции холод нужен, чтобы летом не терять мощность. И в обоих случаях главный риск один: двигатель или турбина остановились, и холод остановился вместе с ними.

Чем промышленность отличается от других отраслей?

Здесь холод идёт на технологию, и требования к нему жёстче, чем в торговом центре. Заказчик электронного производства на «Микране» в Томске предъявил жёсткие требования к надёжности. Главная сложность проекта была в том, чтобы согласовать работу газопоршневой станции и АБХМ в переходный период и при низкой загрузке.

Отдельная беда низкая загрузка. У газовых турбин по данным американского агентства EPA плохой КПД при малой нагрузке, у поршневых двигателей и микротурбин приемлемый. Поэтому подбор делают по реальному графику нагрузки по часам, а не по средним значениям.

Отдельный случай, газотурбинная станция. Летом турбина теряет мощность из-за жары. Выхлоп питает абсорбционную машину, а её холодная вода охлаждает воздух на входе в компрессор. Своё же сбросное тепло возвращает турбине летнюю мощность.

Газовая турбина и машина на выхлопе

Выхлоп газотурбинной установки через заслонку подаётся в машину Thermax на выхлопных газах. При малом холоде газ уходит в байпас. Турбина даёт много тепла при высокой температуре.

Холод на вход турбины

В жару газовая турбина теряет мощность. Холодная вода охлаждает воздух перед компрессором, и электрическая мощность летом растёт за счёт собственного сбросного тепла.

Какие у схемы ограничения?

1. Нужно тепло достаточной температуры. Горячая вода для серии LT может быть от 70 °C, но мощность при этом заметно ниже номинала, экономически разумно от 80 °C.

2. Выхлоп нельзя «просто подключить». Машина на выхлопе имеет сопротивление по газу 200–250 мм вод. ст., и двигатель или турбина должны его выдержать. Поэтому в газовом тракте считают противодавление и ставят байпас.

3. Остановка двигателя значит остановку холода. Для технологии нужен второй источник тепла или чиллер, а машина выходит на режим около 30 минут.

4. Малые мощности. Ниже 300 кВт холода и ниже 2000 часов в год АБХМ не окупается.

Для промышленности у нас нет одной типовой модели ТЭО: каждая технология даёт свою кривую холода. Оценить можно в калькуляторе, а затем уточнить по вашему графику.

Какие промышленные объекты у нас есть?

Это примеры, и многие другие в разделе проектов.

«Микран» это завод радиоэлектронной аппаратуры площадью около 15 000 м². В письме владельца энергоцентра сказано, что две АБХМ Thermax и градирни отгружены на целый месяц раньше срока, несмотря на торможение груза в Бельгии из-за санкций.

На ЖГТЭС машина охлаждает воздух на входе в ГТУ, и выработка перестаёт зависеть от температуры наружного воздуха. Цифру прироста мощности не называем: замеров у нас нет.

Внедрение АБХМ Thermax на газотурбинной электростанции в Казахстане

Объекты «Белоруснефти», КГУ «Давыдовка» и КГУ «Особино», это когенерационные газопоршневые установки с холодом из бросового тепла. Оба письма подписаны подрядчиком, а не владельцем объекта: их прислало ЗАО «Белтепломашстрой». Отзыв по «Давыдовке» от 15.11.2013, по «Особино» от 15.07.2014. В обоих письмах работа названа выполненной в полном объёме и в срок, а компанию рекомендуют как надёжного поставщика.

Какие примеры есть в мире?

Данные из презентаций Thermax, независимой проверки нет.

У LEGO заявлено снижение выбросов на 8 500 тонн CO2 в год. Moser Baer в материалах Thermax назван одной из крупнейших установок в Индии. Показателен и проект в Остине (США) из отчёта ORNL: газовая турбина 4,5 МВт и двухступенчатый чиллер 2 500 тонн холода на выхлопе без котла-утилизатора. Полный КПД на полной нагрузке выше 80 %, а в среднем по предварительным измерениям 74 %. Для такой схемы ORNL рекомендует круглогодичную базовую тепловую нагрузку не менее 4 500 часов в год.

Где двигатель и холод мешают друг другу, разобрано на странице ошибки тригенерации. Если их делят разные подрядчики, стык остаётся ничьим. У «Энергии холода» двигатель и холод можно заказать вместе.

Подбор для вашего объекта начинается с графика нагрузки по часам и температуры тепла. Пришлите их в расчёт ТЭО или проверьте порядок цифр в калькуляторе. Про обвязку двигателя и машины читайте на странице ГПУ и про ГТУ на странице газовые турбины.

Источники

• ORNL, Berry и др., Advanced absorption chiller converts turbine exhaust to air conditioning, ISHPC 2005: ornl.gov
• EPA, Catalog of CHP Technologies, 2017: epa.gov
• Проекты Moser Baer, LEGO, AT&S: материалы Thermax

Частые вопросы