Контактный телефон для консультаций: +38 (044) 206 52 18
Мини ТЭЦ для завода. Когенерационные установки
Збаращенко А.В., нач. отдела когенерации GES, к.т.н.
Совместное производство тепла и электроэнергии на базе газопоршневых двигателей средней и большой мощности позволяет использовать около 90% теплотворной способности газа.
Когенерационные энергоустановки широко используются для энергоснабжения коммунальных и промышленных предприятий во всем мире. Современный уровень развития технологии совместного производства тепловой и электрической энергии убедительно доказывает преимущества когенерационных энергоустановок на базе использования газопоршневых двигателей средней и большой мощности, которые имеют максимальные на сегодняшний день значения электрического КПД и коэффициента полезного использования теплоты топлива (до 90 %).
Основой когенерационной энергоустановки является газопоршневой двигатель, в котором химическая энергия топлива превращается в механическую, а затем и электрическую. Рассмотрим некоторые технические особенности газопоршневых двигателей MWM.
Газопоршневые агрегаты всего модельного ряда работают на обедненной смеси и имеют в основе современные четырехтактные V-образные двигатели внутреннего сгорания с четырехклапанными головками цилиндров, турбонаддув и систему водяного охлаждения.
Двигатель содержит цельнометаллический картер с вентиляцией через масляный сепаратор. При этом двигатель и электрогенератор размещены на общей несущей раме и соединены специальной муфтой. Для установки этих агрегатов на фундамент для виброизоляции предусмотрены эластичные опоры, которые монтируются под несущей рамой.
Отсутствие форкамер позволяет работать на низком давлении топливного газа 0,02-0,3 атм, благодаря чему исключаются затраты на создание второй газовой магистрали для каждого двигателя. К тому же нет необходимости в применении дорогостоящего дожимного компрессора, что удешевляет проект внедрения когенерационной установки в целом.
Технически усовершенствованная антидетонационная система, наряду с системой зажигания, работает индивидуально для каждого цилиндра, кроме того, момент зажигания каждого цилиндра также устанавливается индивидуально. При работе на специальных газах, когда с метаном в больших объемах в систему попадает воздух, предусмотрено автоматическое регулирование притока воздуха в запатентованном газосмесителе Vario.
Вследствие его использования соотношение компонентов газовоздушной смеси остается постоянным даже при изменении нагрузки двигателя (разрешенный производителем диапазон изменения нагрузки составляет от 50 до 100 % номинальной мощности без значительного снижения электрического КПД и ограничения моторесурса двигателя).
Запатентованные свечи зажигания сочетают в себе преимущества форкамерной технологии без наследования ее недостатков, обеспечивая надежное зажигание обедненных смесей. Смесь попадает в капсульный конец свечи зажигания и загорается там даже при относительно низкой энергии зажигания. Отметим, что открытая камера сгорания по сравнению с форкамерной системой отличается значительно меньшим термическим износом, а также обеспечивает меньше выбросов NOx благодаря более низким температурам сгорания и лучшему распространению пламени.
Важным достоинстством двигателей MWM является возможность применения для их работы в качестве топлива различных газов. В настоящее время двигатели MWM работают на природном газе, биогазе, газах мусорных свалок, сточных вод, коксовом газе, попутных нефтяных, шахтных газах и пр. Возможна также эксплуатация на двух видах газа и при смешивании газов (например, биогаз и природный газ). Во время эксплуатации агрегат может максимально быстро переключаться с основного вида газа на резервный.
Двигатели имеют относительно компактные габаритные размеры, пониженный уровень шума, высокую удельную мощность на единицу веса. А уровень содержания вредных веществ в выхлопе удовлетворяет самым строгим европейским стандартам (TA-Luft).
В цифровой системе управления TEM-Evo, поставляемой с каждым агрегатом, реализованы все функции управления, регулирования, контроля и визуализации работы газопоршневого агрегата и всех непосредственно связанных с ним систем.
Благодаря этому система ТЕМ-Evo позволяет просто и эффективно управлять когенерационной энергоустановкой. А функция архивации важных эксплуатационных действий и каждого изменения параметров позволяет проводить быстрый и детальный анализ эксплуатации агрегата.
Современная концепция сервисного обслуживания обеспечивает простоту замены запчастей и техобслуживания, поскольку агрегаты характеризуются минимальными требованиями к техническому обслуживанию и увеличенными интервалами между плановым техническим обслуживанием.
На протяжении всей своей истории компания MWM уделяет большое внимание качеству и совершенствованию характеристик производимого оборудования. Поэтому его применение позволяет достичь высоких экологических и технологических показателей в самых сложных проектах.
Наследие великого автомобилестроения
Немецкая компания MWM, основанная в 1871 году Карлом Бенцем, производит дизельные и газовые двигателей и комплектные мини-ТЭЦ на их основе в диапазоне мощностей 400—4300 кВт. Когенерационные установки MWM характеризуются низкими эксплуатационными затратами: расход природного газа — не более 0,25—0,3 м3, моторного масла — 0,15—0,3 г на выработку 1 кВт*ч электроэнергии с попутным получением фактически бесплатной тепловой энергии в виде воды с температурой 90—110 °С, а также пара (в котле-утилизаторе) на технологические нужды производства. Они имеют высокий ресурс до капитального ремонта (64 тыс. часов), а срок их службы — не менее 25 лет. Электрический КПД мини-ТЭЦ — 38—43,7 %, а тепловой — 44—46 %).
Кроме природного газа, в качестве топлива в когенерационных установках могут быть использованы различные биогазы, гнилостный, шахтный, доменный, коксовый и другие горючие газы. Эти мини-ТЭЦ могут устойчиво работать на газообразном топливе с содержанием метана от 25 %.
За почти 140-летнюю историю своего существования компания MWM (до 1 октября 2008 года — DEUTZ Power Systems) произвела миллионы двигателей, в том числе газовых моторов и комплектных мини-ТЭС, которые нашли применение во всех областях промышленности и муниципальном секторе.
Статья опубликована в журнале "ММ. Деньги и технологии", №9, сентябрь 2009 года.