КОГЕНЕРАЦИЯ - Нева-Теплотехника

Поиск
Перейти к контенту

Главное меню:

КОГЕНЕРАЦИЯ

НАПРАВЛЕНИЯ БИЗНЕСА > ТЕПЛООБМЕННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Экономия энергетических ресурсов была и остается одной из приоритетных задач энергетики России. Значимость ее связана с ростом дефицита энергии на промышленных предприятиях и в системах централизованного теплоснабжения, сокращением инвестиций в энергетику, старением и износом действующего энергетического оборудования, существенным снижением его надежности. Вместе с тем именно в России высок потенциал энергосбережения. В связи с этим, основным направлением развития российской теплоэнергетики на ближайшие годы должно быть рациональное сочетание централизованного и автономного производства энергии. В отдельных регионах целесообразно создавать местные энергогенерирующие объекты, функционирующие по энергосберегающим технологиям и обеспечивающие как автономную, так и параллельную работу с региональными энергосистемами.

Внедрение малых энергетических объектов на базе двигателей внутреннего сгорания (ДВС), малых газотурбинных установок (ГТУ) экономически оправдано, поскольку базируется на привлечении маломасштабных инвестиций и имеет быструю окупаемость.
Малая энергетика, по данным Минэнерго России, это более 50 тысяч различных, преимущественно дизельных, электростанций, суммарной мощностью 17,0…18,0 млн. кВт, что составляет 8,0% общей мощности всех отечественных электростанций.
Несмотря на очевидное преимущество комбинированной (тепло и электричество) выработки энергии на малых ТЭЦ, по-прежнему ее производство осуществляется раздельно, что приводит к значительному перерасходу топлива.
Во многих случаях теплоснабжение может быть обеспечено путем применения утилизационных устройств. Системы утилизации теплоты выпускных газов и воды, охлаждающей как главный двигатель, так и дизель-генератор, давно и успешно используется при создании малых теплоэлектростанций (дизельные (ДЭС) и газопоршневые (ГПЭ)), особенно в блочно-транспортабельном исполнении, где актуально требование обеспечения высокой компактности теплообменного оборудования (ТО).
При комбинированном производстве энергии (когенерации) в состав ТО электростанции входят теплообменные аппараты (ТА), утилизирующие теплоту выпускных газов двигателя (ТА "газ-жидкость") и теплоту жидкости, охлаждающей двигатель (ТА "жидкость-жидкость").
Эти ТА внедрены в газоотводную и охлаждающую системы двигателя. Поэтому теплогидравлические характеристики этих теплообменников должны быть так увязаны с основной функцией двигателя, чтобы при эксплуатации не оказывать негативного воздействия на его надежность.
КОЖУХОТРУБНЫЕ ТЕПЛООБЕННЫЕ АППАРАТЫ
ТА "газ-жидкость"  дизельных электростанций сравнительно небольшой мощности  (до 1,0 МВт) могут быть выполнены кожухотрубчатыми. Выхлопные газы здесь направляются внутрь прямых гладких труб , а нагреваемый теплоноситель (тосол или техническая вода) движется продольно - поперечным потоком  в межтрубном пространстве ТА (Рис.1).
 

При таком исполнении ТА для компенсации различия в термических  расширениях труб матрицы (1) и корпуса (2) теплообменника используют линзовые (3) или сильфонные компенсаторы. Их размещают на корпусе теплообменника. Защитный стакан (4) практически исключает изменение структуры потока жидкости в межтрубном пространстве.
Выпускные газы ДВС содержат липкие  частицы сажи и/или несгоревшего смазочного масла, которые образуют на стенках труб пористые низкотеплопроводные отложения, существенно снижающие тепловую мощность утилизатора и увеличивающие аэродинамическое сопротивление его газового тракта.  Периодическая механическая очистка внутренней поверхности труб, легко реализуемая в представленной конструкции ТА при временном удалении съемных крышек (10; 11) приемной и выпускной камер  (4; 5), позволяет полностью восстановить  его исходные режимные показатели. О необходимости периодической чистки можно судить по показаниям термодатчиков, установленных на  подводящих и  отводящих жидкостных (12) и газовых (13)  патрубках.  
Газо-водяные утилизаторы могут быть  введены в действие и остановлены при работающем двигателе. Сопровождающие эти процессы повышения давления в межтрубном пространстве, вызываемые частичным парообразованием, устраняются сбросом пара через предохранительный клапан   при увеличении давления жидкости более чем на  5% от номинала. При использовании тосола  предусматривается быстрое опорожнение и заполнение межтрубного пространства, дающие возможность практически исключить  нагарообразование, которое имеет место при температуре  стенки трубки  более 170oС.
  Утилизатор через газовую камеру (14) присоединен к ДВС параллельно с байпасным газовым трубопроводом. По общему газоходу газ сбрасывается в дымовую трубу. Регулирование тепловой мощности ТА осуществляется автоматически с помощью однооборотного электрического механизма (МЭО). Блокировка заслонок удобообтекаемой формы, установленных в газовой камере (14) перед ТА и байпасным каналом, исключает их одновременное закрытие. Опоры  валов поворотных заслонок (шиберов), выполненные из керамического материала, не требующего даже периодической смазки,  вынесены из газохода, не омываются высокотемпературным газовым потоком.
УТИЛИЗАТОРЫ ИЗ ОРЕБРЕННЫХ ТРУБ
Утилизаторы, входящие в состав газотурбинных и/или газопоршневых (ГПУ) установок, имеющих относительно "чистые" выпускные газы (с малым содержанием сажистых частиц), выполняются по обращенной тепловой схеме, при которой жидкость высокого давления движется внутри труб, а выпускные газы обтекают их наружную поверхность. С целью повышения компактности и снижения металлоемкости ТА (особенно при высокой тепловой мощности).

внешнюю поверхность труб развивают за счет поперечного спирального оребрения. Такой теплообменник представлен на рис.2. Он предназначен для эксплуатации в составе мощной ГПУ, выполнен из ряда типовых трубчатых компактных пакетов (модулей), размещенных в газовом тракте установки.
Модули ТА, соединенные последовательно по жидкостному тракту, выкатные, имеют съемные крышки водяных коллекторов, что позволяет осуществлять периодический осмотр, чистку как внутренней, так и наружной поверхности труб, а при необходимости – ремонт.  Последний может быть осуществлен путем замены модуля  запасным.
                Возможность  выемки модулей обеспечивает  и продление срока службы теплообменника, т.к. позволяет выполнять  ротацию модулей в тракте газохода. Ротация целесообразна, так как отдельные модули находятся в разных температурных условиях: первый - при сравнительно высокой температуре газа; последний по газовому тракту – при низкой, особенно при работе на пониженных нагрузках двигателя или при низких температурах наружного воздуха. В этих условиях на наружной поверхности труб возможна конденсация водяных паров, содержащихся в выпускных газах, и как следствие – коррозионный износ труб. Своевременная ротация «холодных» и «горячих» модулей  будет способствовать увеличению  ресурс ТА в целом.
 
 
Назад к содержимому | Назад к главному меню