29. Источники отпуска тепла от гпу-тэц, особенности выбора оборудования и теплой схемы. Соотношение тепловой нагрузки и электрическтой мощности гпу-тэц.

Общие сведения: Назначение любого теплового двигателя – превращение теплоты в работу. Необходимая для перевода в работу теплота получается при сгорании жидких, твердых или газообразных топлив. Топливо может сжигаться вне тепловой машины (паровые двигатели и турбины, газо- воздушный двигатель Стирлинга ) – это так называемые двигатели внешнего сгорания.

Двигатели, в которых процесс сгорания осуществляется в рабочем пространстве машины, называются двигателями внутреннего сгорания (ДВС).

Газопоршневые двигатели (ГПД) представляют собой отдельный класс ДВС.

Основное отличие заключается в использовании газа в качестве основного вида топлива.

Выделяют газовые двигатели двух типов: классические двигатели внутреннего сгорания Отто (Gas-Ottomotor) и газодизельные двигатели (Gas-Dieselmotor). Цикл Отто — термодинамический цикл с внешним смесеобразованием (рабочая смесь приготавливается в специальном устройстве: бензиновый ДВС – в карбюраторе, газовый ДВС – в смеситель), описывающий рабочий процесс четырёхтактного ДВС с принудительным искровым воспламенением сжатой смеси от свечи зажигания.

1-2 – адиабатное сжатие,

p _T ^{2-3 – изохорный подвод} теплоты,

3-4 – адиабатное расширение,

4-1 – изохорный отвод теплоты

_v s

Цикл Дизеля(применяется в газодизельных двигателях) — термодинамический цикл с внутренним смесеобразованием (приготовление рабочей смеси происходит внутри рабочего цилиндра, куда воздух и топливо подаются раздельно), описывающий рабочий процесс ДВС с воспламенением впрыскиваемого топлива от разогретого рабочего тела.

Идеальный цикл Дизеля состоит из четырёх процессов: 1—2 адиабатное сжатие рабочего тела (∆Q=0) ; 2—3 изобарный подвод теплоты к рабочему телу (Р=const); 3—4 адиабатное расширение рабочего тела (∆Q=0) ; 4—1 изохорное охлаждение рабочего тела (V=const)

Типы ГПУ 1. Газовые двигатели с искровым зажиганием, работающие только на газовом топливе, базируются на термодинамических циклах Отто и Миллера. Источник воспламенения газовоздушной топливной смеси – электрическая свеча. 2. Безъискровые двухтопливные газодизельные двигатели, в которых основным топливом является газ, а небольшая доля запального жидкого топлива впрыскивается для инициации воспламенения газовоздушной топливной смеси, основаны на цикле Дизеля.

Преимущества ГПУ Высокий ηэ; Полная независимость от региональных энергосетей и от роста тарифов; Низкая стоимость установленной мощности агрегата $$450-700 за 1 кВт; Низкая себестоимость отпускаемой э/э; Безопасность - отсутствие высоких температур, давлений, моментов инерции. Большой полный моторесурс 250-400 тысяч часов; экологичность; Мобильность - отсутствие затрат на строительство подводящих и распределительных сетей; Широкий диапазон устойчивой работы без снижения ресурса - от 40% до 100% номинальной мощности при пропорциональном расходе топлива; Не требуют установки дорогостоящих дожимных компрессоров.

Недостатки ГПУ Ограниченная единичная мощность ГПУ – до 9,5 МВт; Повышенные требования к ремонтно-техническому обслуживанию; Требуют использования специальных технологий для снижения эмиссии вредных веществ.

ТЭЦ-ГПУ

Состав схемы: Газопоршневые агрегаты Котел водогрейный ; Насосы ; ХВО (система водоподготовки); ГР - сухая градирня; У - утилизаторы тепла водяной рубашки ГПУ; ГУ - утилизаторы тепла выхлопных газов ГПУ.

Соотношение тепловой нагрузки и электрической мощности ГПУ-ТЭЦ На примере задачи.

Qт_руб-тепловая мощность рубашки охлаждения

Система ГПУ может обеспечить теплоснабжение с расходом горячей воды (ГВС) 90 м³/ч и температурой 115 ⁰С, что вполне удовлетворяет требованиям внешней тепловой сети.

Рассмотрим совместную работу ГПУ (газопоршневых установок) и водогрейного котла. Тепло к потребителю поступает от водогрейного котла и с утилизаторов тепла ГПУ.

Данная схема позволяет использовать несколько вариантов совместного использования котла и ГПУ: 1. Последовательная работа котла и ГПУ. Теплоноситель из утилизаторов ГПУ через вентили , насос питательной воды с необходимой температурой (95-115 ⁰С) поступает в котел . После необходимого догрева вода из котла с температурой 115 ⁰С через насос прямой сетевой воды поступает к потребителю. Далее возвращается через насос обратной сетевой воды, ХВО, вентиль (по байпасной линии), насос питательной воды и снова попадает в систему утилизаторов тепла ГПУ.

1. Параллельная работа котла и ГПУ. Горячая вода (115С) из утилизаторов ГПУ через вентили поступает к насосу прямой сетевой воды. Горячая вода от котла (115 С) через вентиль также поступает на этот насос. Далее, пройдя сеть с Потребителем, вода возвращается в котел по пути насос обратной сетевой воды, ХВО, насос питательной воды водогрейного котла и в систему утилизаторов тепла ГПУ . В блок ГПУ по пути: насос обратной сетевой воды, ХВО, насос питательной воды ГПУ. 2. Отдельная работа теплового котла . Блок ГПУ отключен. Тепло генерируемое котлом через вентиль, насос прямой сетевой воды поступает к Потребителю. Возврат осуществляется через насос обратной сетевой воды , ХВО, насос питательной воды водогрейного котла . В данном случае мини-ТЭЦ генерирует только тепло от котла. 3. Отдельная работа блока ГПУ. Вода, пройдя утилизаторы контура водяного охлаждения агрегатов через вентиль , поступает в утилизаторы тепла выхлопных газов. Далее через вентили, насос прямой сетевой воды поступает к Потребителю. Возврат идет по схеме: насос обратной сетевой воды, ХВО, байпасная линия с вентилем, насос питательной воды ГПУ. 4. Необходимость в тепле отсутствует. Горячая вода, пройдя через утилизаторы контура водяного охлаждения агрегатов возвращается в систему, градирню ГР, насос питательной воды ГПУ. Наиболее оптимальным режимом является режим параллельной работы (вариант 2), когда котел находится в режиме ожидания. Например, необходимость в элеткроэнергии упадет до работы одного агрегата, тогда компенсировать недостачу тепла будет котел.