Creeaza.com - informatii profesionale despre
Simplitatea lucrurilor complicate - Referate profesionale unice
Acasa » tehnologie » constructii » instalatii
Centrale de cogenerare

Centrale de cogenerare



Centrale de cogenerare

 

Consideratii preliminare

 

Situatia urbanistico - energetica in spatiul european este caracterizata de doua tendinte determinate de necesitatea aasigurarii unor servicii de calitate , cu consumuri minime de energie  si costuri cat mai reduse:

·  Reabilitarea  termica  a cladirilor existente care , in cea mai mare parte a tarilor europene , depaseste  ca volum constructia de locuinte noi:

·  Reabilitarea si modernizarea sistemelor de incalzire  si preparare a apei calde de consum in scopul cresterii eficientei energetice .

In tara noastra sunt alimentate cu caldura in sistem centaralizat circa 3 milioane de apartamente in numeroase centre urbane si cartiere , termoficarea reprezentand unica infrastructura  pentru alimentarea cu caldura . Din aceasta cauza ameliorarea ansamblului de producere , transport si consum al energiei termice , precum si marirea eficientei producerii combinate  a energiei electrice sitermice , constituie prioritati care trebuie luate in considerare .

In prezent energia electrica si termica sunt obtinute din carbuni, petrol , gaze naturale , combustibili nucleari. Energia termica provine in cea mai mare parte din centrale termoelectrice.

Intr-un sistem energetic durabil aceste solutii vor trebui limitate,recurgand tot mai mult la forme regenerabile de energie . Caldura obtinuta prin cogenare este considerata ca avand un impact pozitiv asupra mediului ,doar in masura in care electricitatea este necesara si nu poate fi produsa decat cu consumabilii folositi in centrale termoelectrice.

Cogenerarea (producerea simultana in aceleasi instalatii, a caldurii si a lucrului mecanic)este recunoscuta ca fiind cea mai eficienta solutie penru obtinerea energiei electrice si termice. Aparitia noilor tehnologii priviind cogenerarea de putere mica relanseaza problema optimizarii gradului de centralizare a surselor de energie electrica si caldura .

Clasificarea solutiei de cogenerare functie de puterea electrica instalata

Tipul cogenerarii

Putere electrica instalata conform :

Franta

Cce*)

Romania

0

1

2

3

Microcogenerare

<36kwe

<50kwe

<50kwe

Minicogenerare

36…215kwe

50…500kwe

50kwe….1mwe

Cogenerare de mica putere

215kwe….1mwe

500kwe…..3mwe

1….10mwe

Cogenerare de medie putere

1….10mwe

3…10mwe

10…25mwe

Cogenerare de mare putere

>10mwe

>15mwe

>25mwe

*)cce-comisia energetica europeana

Avantaajele introducerii cogenerarii de mica putere sunt urmatoarele :

·       Adaptare buna la conditiile locale ,in ceea ce priveste dinamica cererii de energie electrica a consumatorilor.

·       Flexibilitate  in alegerea conbustibilului ( utilizarea deseurilor si a resurselor secundare locale)

·       Siguranta marita in alimentarea cu energie electrica a consumatorilor

·       Reducere  a emisiilor de noxe

·       Investitii totale mici

Situatiile de pornire  a dezvoltarii cogenerarii de mica putere sunt foarte diferite de la tara la tara iar avantajele sunt perepute si ele difereit,chiard aca se tine spre o armonizare a contextului legislativ si economic.

Numarul unitatilor de cogenerare de mica putere instalate in unele tari europene

Sectorul

Danemaeca

Marea britanie

Germania

Italia

Spania

0

1

2

3

4

5

Hotelier

178

8

6

7

Sanatate

2

157

123

11

39

Educatie

17

30

178

Ape uzuale

66

199

5

Rezidential

26

27

113

1

Birouri

1

29

56

2

Agrement

5

310

227

21

9

Altele

2

60

662

7

Total

53

857

1566

50

58

Caracteristici ale echipamentelor de cogenerare de mica putere

Tehnologiile de inalta performanta au dus la aparitia echipamentelor speciale destinate producerii energiei electrice si termice la o putere redusa.

Microturbinele cu gaze reprezinta o noutate in tehnologiile de cogenerare. Ele pastreaza principiile de baza ale turbinelor cu gaze de putere mica si medie, dar utilizeaza tehnici speciale privind evacuarea energiei electrice produse, lubrefierea lagarelor, etc. Noua tehnologie, care nu utilizeaza decat instalatii de mica putere pentru producerea simultana de electricitate si de caldura se numeste hsgt (hight speed generation tehnology). Scopul sau este de a utiliza un generator electric de turatie ridicata, cuplat la acelasi ax cu o turbina de gaze.

Sectiune microturbina pe gaze

 

  Compresor centrifugal                             camere ardere

Microturbinele functioneaza dupa un ciclu brayton deschis care nu presupune racire. Aerul de ardere intra in compresorul de tip centrifugal. Pentru a evita pierderile de presiune totala, presiunea dinamica, ce este produsa din cauza vitezei foarte mari a aerului la intrarea in compresor, este transformata in presiune statica de catre un difuzor. Dupa aceasta faza, aerul intra intr-un recuperator de caldura unde este preincalzit de gazela de ardere evacuate din turbina. Inainte sa intre in arzator, combustibilul este amestecat omogen cu aer comprimat si preincalzit.datorita acestei tehnici, se poate controla strict temperatura si se pot minimiza emisiile de oxizi de azot.

  Camera de ardere este formata din doua unitati (de tip poluare redusa), destinate sa asigure o buna ardere la pornire si la sarcina nominala. Gazele de ardere ies din camera de conbustie si intra in turbina, unde se destind. Astfel temperatura gazelor coboara pana la aproximativ 300 °c.

  Turbina este de tip radial, fara racirea paletelor. Ea este sustinuta de doua lagare lubrifiante, plasate de ambele parti ale unui magnet permanent. Gazele de ardere evacuate intra intr-un schimbator de caldura, pentru preincalzirea aerului de ardere inainte de intrarea in camera de ardere. Dupa aceasta, gazele de ardere trec printr-un recuperator pentru livrarea caldurii utile.

  Generatorul electric hsgt este o masina de curent alternativ, sincron, care are aceeasi viteza de rotatie ca si frecventa curentului electric produs. La sarcina nominala, viteza de rotatie este de 60 000…100 000 rot/min., pentru o putere electrica de 20…50 kw. Pentru pornire se utilizeaza un motor auxiliar. Campul magnetic este multiplicat de catre un magnet puternic cu doi poli, care este protejat intr-o carcasa de otel.

              Principaliii poluanti, in cazul microturbinelor cu gaze, sunt oxizi de azot (nox), monoxidul de carbon (co) si gazele organice reactive (rog). Datorita camerei de conbustie, se poate controla cu usurinta nivelul de(nox). Controlul nivelului nox-ului scade eficienta sistemului, in timp cecontrolul co si al rog creste randamentul turbinei. Teoretic, nivelul maxim de nox pentru o microturbina cu gaze este de 9 ppm. Aderea catalitica poate sa reduca nivelul pana la 3 ppm, care reprezinta limita de precizie a masuratorilor.

               Motoarele termice. Centralele de cogenerare folosesc, in general, trei tipuri de motoarecu piston : motoare industriale cu gaz, motoare derivate din cele de automobil si motoare disel. Cel mai utilizat combustibil este gazul.

             Motoarele industriale sunt grele si stationare. Ele au fost dezvoltate pentru a asigura producerea fiabila a energiei electrice, in conditii de costuri minime pentru mentenanta. Motoarele cu aprindere prin scanteie si motoarele diesel sunt cele mai potrivite pentru centralele de cogenerare. Principala lor functie este de afurniza electricitate atunci cand reteaua electrica nu este disponibila, de exemplu in campurile petroliere. Ele au o durata de viata extrem de indelungata si presupun un efort de intretinere relativ redus.

      Motoarele derivate din cele de automobil sunt larg utilizate pentru puteri mai mari de 200 kwe. Atunci cand se folosesc in sistemele de cogenerare aceste motoare deriva din motoarele de camion convertite sa functioneze pe gaz. Acestea sunt realizate prin modificarea pistoanelor, a capetelor cilindrilor pentru a raspunde diferitelor cerinte ale motoarelor cu scanteie.

         Un important beneficiu al convertirii generatoarelor de siguranta in centrale de cogenerare este faptul ca un motor folosit regulat si bine intretinut ar trebui sa aiba o buna siguranta in functionare pentru a face fata cererii de energie electrica pe termen lung. Cand se compara intre ele diversele solutii de cogenerare cu motoare, este foarte important sa se faca o estimare realista a costurilor de mentenanta pe durata de viata.

       Folosirea motoarelor doar pentru rezerva in caz de avarie a retelei poate sa para atractiva. Convertirea lor la cogenerare poate sa presupuna in plus instalarea unor echipamente de recuperare a caldurii si de conectare la reteaua de alimentare cu energie termica, costurile totale fiind mai reduse decat instalarea unei unitati noi de cogenerare.

          recuperarea unei parti din caldura pierduta permite folosirea motorului ca sursa de caldura pentru termoficare sau/si in scop intern pentru incalzirea combustibilului.

   apa de racire care iese din motor la cca 70°c se supraincalzeste de la gazele de ardere intr-un schimbator de caldura pana la 90…95°c, fiind transmisa la consumator sau in lipsa acestuia la un recuperator pentru racire de unde se intoarce in motor la temperatura de 40…50°c. Uleiul se raceste separat cu apa la temperatura mai joasa. In mod curent se folosesc motoare alimentate cu gaze combustibile.

    Generatoare cu motoare cu combustie interna se pot imparti in doua tipuri :

-        Cu grupuri compacte care includ schimbatoarele de caldura ;

-        Cu schimbatoare independente, dimensionate in functie de cerintele circuitului de utilizare.

In primul caz tipurile uzuale sunt de capacitate reduse(300..400kw electrictic), pentru care temperatura maxima in circuitul de incalzire este de 90 °c, realizata prin transfer de caldura in circuitul de apa de racire si in schimbatorul-recuperator montat pe circuitul gazelor de esapare.

Nr.crt.

Caracteristica

U.m.

Microturbine

Motoare cu gaz

0

1

2

3

4

1

Puterea nominala comercializata

Kw

25..250

50…250

2

Turatia

Rot/min

80 000

1500

3

Randamentul electric la sarcina de varf

%

28…30

35

4

Indicele de cogenerare

Kwe/kwt

0,85

1

5

Randamentul termic global

%

65…80

70…80

6

Temperatura de evacuare a caldurii

°c

260

90…300

7

Presiunea comustibilului

Bari

5,5

2

8

Timpul de pornire la rece

S

90

60

9

Timpul de intrare in sarcina

S

1

5…20

10

Disponibilitatea de putere in expl. Continua

%

95

95

11

Volumul specific ocupat

M3//kw

0,02…0,11

0,08…0,17

12

Suprafata specifica ocupata

M3//kw

0,01…0,02

0,02…0,03

13

Masa specifica

Kg/kw

1,2…16

10…30

14

Agentii de racire

-

Nu

Da

15

Lubrifianti

-

Nu /da

Da

16

Emisii de nocse

Mg/m3n

1,2…16

10…30

In al doilea caz dimpotriva se poate produce abur cu un recuperator /cazan prevazut pe circuitul gazelor de esapare si suplimentar apa calda(de temperatura joasa 80…85°c) din alte surse precum recuperarea de caldura de apa din motor. In comparatie cu solutiile clasice cu cazane de apa la proiectarea interconectarii grupului de cogenerare cu reteau termica trebuie sa tina seama de o serie de particularitati ale motorului.

       principala diferenta intre turbinele de gaz  si  motoarele termice este faptul ca aproape  2,3 din caldura evacuata din motor este de joasa temperatura.

      pilele de combustie folosesc o metoda electrochimica pentru transformarea in electricitate a energiei chimice continute de combustibil cum ar fi hidrogen, gaz natural sau gaz cocs.

     prima natura a functionarii lor, pilele de combustie sunt nepoluante si eficiente ; utilizand combinarea electrichimica intre     hidrogen si oxigen pentru a produce apa, energie electrica si caldura. Functionand cu hidrogen pur, nu apar emisii poluante. Chiar daca se foloseste gazul acelora acceptate pentru echipamentele conventionale.

     prin acest procedeu apare o crestere semnificativa a eficientei energetice fata de metodele clasice de producere a energiei, prin eliminarea etapelor intermediare ale conversiei.

     acest avantaj este prezent la orice scara de putere, deci aceste echipamente functioneaza eficient si la sarcini partiale. Centralele de cogenerare cu pile de combustie au devenit o fiabilitate fara precedent,mult mai buna decat a centralelor clasice.

       absenta arderii si miscarii mecanice face ca pilele sa functioneze fara oprire perioade lungi de timp, fiind mult mai putin expuse la incidente sau defectiuni.

             pilele de combustie ofera securitate in alimentarea cu energie electrica si prin faptul ca pot folosi hidrogen provenit de la diverse surse, incluzand gazul natural, propan, carbune sau surse regenerabile(biomasa, energia eoliana sau energia solara).

             pilele de combustie ofera posibilitatea de a oferi clientilor servicii energetice cu o inalta valoare adaugata care nu se supun acelorasi reglementari ca si sursele conventionale si pot duce la costuri globale mai scazute avand eficienta maxima.

Centrale de cogeneare cu motoare termice

 in sisteme de incalzire urbana

           centralele de cogenerare echipate cu motoare cu gaz produc electricitate cu ajutorul unuimotor sincron si furnizeaza caldura pentru termoficare prin intermediul gazelor de ardere si a apei utilizate pentru racirea motorului. Eficienta de generare a motoarelor cu combustie interna este mai mare de 80%, iar raportul maxim de putere si caldura este unitar.

            costurile de investitie si cele de exploatare sunt independente de puterea nominala a agregatului care poate fi cuprinsa intre 1 si 17 mwe .

           in mod obisnuit se folosesc de la 2 la 6 module similare in aceeasi centrala astfel incat se pot realiza cu  usurinta iesiri intre 2/2 si 100/100 mwe/mwt. Cresterea numarului de unitati reduce costurile de exploatare sporind capacitatea si eficienta globala.

         centralele de cogenerare cu motoare termice cu gaz se conecteaza la sisteme de incalzire prin intermediul schimbatoarelor de caldura. Acestea se dimensioneaza astfel incat temperatura gazelor de ardere la cos sa nu depaseasca valoarea de 150 °c. Temperatura apei la iesirea din schimbator are valori intre 85 si 90°c similar cu apa calda produsa in cazane clasice, in timp ce temperatura de intrare este 65/70°c dupa racirea generatorului.

          in general centralele de cogenerare se dimensioneaza pentru a acoperi 50…60 % din necesarul termic si 80 …90 % din necesarul anual de energie electrica

 interdependentza caldura- energie electrica impune corelarea si compensarea consumurilor cu surse complementare . Structura optima a capacitatii de generare, respectiv raportul dintre capacitatea de baza si cea de varf , este determinata in mod esential de procnoza necesarului de caldura si de electricitate , precum si de variatiile diurne si anuale ale consumurilor

         in sistemele de termoficare de mica capacitate , sub 30 gwh/an si incarcarea la varf de mwt se recomanda cu servirea cu cazane de apa calda . In cazul unor consumuri anuale cuprinse intrea 30  si 100 GWh/an se recomanda cogenerarea  daca se previzioneaza cresterea necesarului de caldura        . pentru  consumuri anule mai mari de 100 GWh/an si sarcini de varf peste 30 MWt sistemele de cogenerare reprezinta solutia optima.

      In sistemele de cogenerare energia de baza (termica si electrica)este asigurata de centrala de cogenerare, in timp ce sarcina de varf pentru caldura , este preluata cu cazane de apa fierbinte-calda ,iar pentru electricitate cu turbine de gaz . Capacitatile de rezerva necesara pentru oprile programate sau accidentale ale unitatilor generatoare trebuie sa fie capabile sa preia sarcinile de varf.

     Rezerva se stabileste in general considerand ca in conditii de avarie cea mai mare unitate termica este  scoasa din functiune , iar necesarul de consumatori poate fi diminuat cu maximum 10 %. Pentu sarcina electrica capacitatea de rezerva trebuie sa fie de cel putin 15% din necesarul deputere maxim orar.

  

    STABILIREA REGIMULUI OPTIM DE FURNIZARE. Divizarea capacitatii in incarcare de baza  intermediara si de varf se face folosind curbele anuale de timp si costurile anuale specifice fiecarui tip de energie produsa .

 

   Costurile anuale specifice unui tip i de generare a energiei(de daza, intermediara sau de varf) in functie te tipul t de operare pot fi calculate cu relatia :

Ki=Fi+Riti

In care K este costul anual specific ;F-costuri specifice fixe ; Rcosturi specifice variabile ;t-timpul de operare.

Corelatiile costurilor anuale pentru fiecare tip de generare,sunt lineare si se intersecteaza in punctele tijrespectiv :t12=(F2-F1)/ (R1-R2)si t23=(F3-F2)/ (R2-R3).

Divizarea optima a  capaacitatii totale de generare intre tiputile1,2,3 se determina prin propietatea punctelor t12,t23 pe curba de durata in punctele Bsi C. 

Segmentele determinate  pe ordonata de paralele la axa absciselor duse prin punctele B si C copespund capacitatilor optime de varf (AB)intermediare (BCsi de baza (CO). Ariile delimitate pe diagrama de durata corespund valorilor optime ale energiei livrate : in regim de varf (1)intermediar (2)si de baza (3)

Din punct de vedere tehnic solutiile de cogenerare de mica puterereprezinta la momentul actualo oferta pe deplin compatibila cu solutiile clasice de producere simultana a energiei electrice si termice.

Eficienta conversiei energiei primare





Proiecte

vezi toate proiectele
 PROIECT DE LECTIE Clasa: I Matematica - Adunarea si scaderea numerelor naturale de la 0 la 30, fara trecere peste ordin
 Proiect didactic Grupa: Pregatitoare Cand/ cum și de ce se intampla? Roata anotimpurilor
 Brose - proiect
 Managementul Proiectelor - Controlul proiectelor, mega si micro proiecte

Lucrari de diploma

vezi toate lucrarile de diploma
 PROIECT DE DIPLOMA CHIRURGIE ORO-MAXILO-FACIALA - SUPURATIILE LOJELOR PROFUNDE DE ETIOLOGIE ODONTOGENA
 Diplomatie si conflict: relatiile internationale in timpul Primului Razboi Mondial
 Lucrare de diploma managementul firmei “diagnosticul si evaluarea firmei”
 PROIECT DE DIPLOMA CHIMIE INDUSTRIALA SI INGINERIA MEDIULUI - TEHNOLOGIA ACIDULUI GLUTAMIC

Lucrari licenta

vezi toate lucrarile de licenta
 Lucrare de licenta educatie fizica si sport - sistemul de selectie in jocul de handbal pentru copii de 10-11 ani in concordanta cu cerintele handbalul
 Lucrare de licenta contabilitate si informatica de gestiune - politici si tratamente contabile privind leasingul (ias 17). prevalenta economicului asupra juridicului
 LUCRARE DE LICENTA management - Impactul implementarii unui sistem de management al relatiilor cu clientii in cadrul unei societati comerciale
 LUCRARE DE LICENTA Ingineria si Protectia Mediului in Industrie - Proiectarea unui depozit de deseuri urbane pentru un oras cu 200.000 de locuitori

Lucrari doctorat

vezi toate lucrarile de doctorat
 Doctorat - Modele dinamice de simulare ale accidentelor rutiere produse intre autovehicul si pieton
 Diagnosticul ecografic in unele afectiuni gastroduodenale si hepatobiliare la animalele de companie - TEZA DE DOCTORAT
 LUCRARE DE DOCTORAT ZOOTEHNIE - AMELIORARE - Estimarea valorii economice a caracterelor din obiectivul ameliorarii intr-o linie materna de porcine

Proiecte de atestat

vezi toate proiectele de atestat
 Proiect atestat profesional informatica - evidenta spital
 ATESTAT LA INFORMATICA - Gestionarea unui magazine de confectii
 ATESTAT PROFESIONAL TURISM SI ALIMENTATIE PUBLICA, TEHNICIAN IN TURISM
 Proiect atestat electrician constructor - tehnologia montarii instalatiilor electrice interioare


APARATE TERMICE - SUBIECTE PENTRU EXAMENUL DE AN
Calculul diametrului conductei de refulare
INFLUENTA TEMPERATURILOR SCAZUTE ASUPRA STRUCTURII SI COMPOZITIEI PRODUSELOR ALIMENTARE
VITEZA DE CONGELARE. DURATA CONGELARII
Centrale de cogenerare
Calculul de dimensionare al instalatiei de alimentare cu agent termic a radiatoarelor
ETAPELE PROIECTARII SISTEMELOR DE REGLARE NUMERICE
INMAGAZINAREA APEI
Variatia presiunii in cursa de aspiratie
PROCEDEE DE CONGELARE

Termeni si conditii
Contact
Creeaza si tu

 


Referate Instalatii.com Copyright © 2014 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.