Паровой электрогенератор: для котельных и дома, своими руками

Паровой генератор

 

Технические характеристики:

Тип	AS-160	AS-260	AS-360	AS-460	AS-560
Производительность	160 кг/с	260 кг/с	360 кг/с	460 кг/с	560 кг/с
Тепловая нагрузка	110 кВт	175 кВт	245 кВт	315 кВт	400 кВт
Тепловая мощность	105 кВт	170 кВт	235 кВт	300 кВт	380 кВт
Макс. рабочее давление	8 бар
Рабочее давление	6 бар
Время нагрева, мин.	5	8
Макс. потребление топлива	9,3 кг/с	14,8 кг/с	20,7 кг/с	26,7 кг/с	33,9 кг/с
Макс. потребление природного газа	10,6 м3/с	16,9 м3/с	23,7 м3/с	30,4 м3/с	38,6 м3/с
Электрическое соединение	400 В/50 Гц
Электродвигатель: мощность, кВт	2,4 кВт	3,2 кВт	3,2 кВт	4,0 кВт	4,0 кВт

Сравнение и оценка паропоршневых электростанций с паротурбинными и газопоршневыми

Международная научно- практическая конференция « Малая энергетика-2008»

Дубинин B. C., Глотов Н.В., Королевский колледж космического машиностроения и технологий, Королёв, Московской обл.,

Лаврухин К.М., Научная группа «Промтеплоэнергетика», Москва,

Хромченко П.А., Шкарупа С.О., МАИ, Москва,

Титов Д.П., Степанова Т.А., МГАУ им В.П. Горячкина, Москва,

Алханов Д.В., Погорельский Е.И., МЭИ, Москва,

Трохин И.С., Погорельский Е.И., ГНУВИЭСХ, Москва

В России более 1/7 части населения, то есть 22 млн. человек, проживают в районах автономного электроснабжения или ненадежного централизованного электроснабжения, занимающих более 70% территории России [1]. Поэтому задача создания источников электроэнергии работающих на дешевом местном топливе является актуальной. Это позволит исключить северный завоз и без того дорогого дизтоплива, а также повысит конкурентоспособность сельского хозяйства в условиях вступления России в ВТО. Это приведёт к повышению цен на природный газ до уровня близкого к мировым ценам к 2011 г.

согласно постановлению Правительства РФ от 28 мая 2007 г. №333 [2]. Последнее означает рост тарифов на электроэнергию, так как основная ее часть вырабатывается в России на газовых электростанциях. Но ведь есть дешевое местное топливо — это, как правило, твердое топливо: дрова, отходы древесины, отходы сельхозпроизводства, бурый и каменный уголь. Для получения электроэнергии из такого топлива возможно несколько способов:

1. Получение горючего газа низкой калорийности в газогенераторе обращенного процесса с последующим использованием этого газа в газопоршневом двигателе приводящим электрогенератор.

2. Сжигание твердого топлива под паровым котлом и использование этого пара для работы паровой турбины, приводящей электрогенератор.

3. Сжигание твердого топлива под паровым котлом и использование этого пара для работы поршневого парового двигателя приводящего электрогенератор.

Такой двигатель может быть:

А) Классической паровой машиной;

Б) Паропоршневым двигателем (ПОД).

Далее проводится анализ и сравнение этих типов двигателей.

До середины 50-х годов широко применялись, как источники газообразного топлива для транспортных [3,4,5] и стационарных (привод электрогенератора) двигателей внутреннего сгорания слоевые газогенераторы на специально подготовленном топливе (высушенные чурки лиственных пород или древесный уголь). Низкая калорийность получаемого газа в таких газогенераторах объяснялась забалластированностью его азотом и углекислым газом, так как применялось воздушное дутье и азот воздуха переходил в генераторный газ. Кроме того, для уменьшения смолы в газе для работы на чурках применялся обращенный процесс [3,4,5], что дополнительно снижало калорийность газа примерно до 1000 ккал/куб.м.

Рассматривая использование генераторного газа, как топлива газопоршневых двигателей необходимо отметить, что падение мощности двигателя составляет 60 %. Это показано теоретически и подтверждено экспериментально в [3]. Там же говорится, что путём повышения степени сжатия можно снизить падение мощности до 35 %. Приведённые выше данные о падении мощности относились к довоенным двигателям с очень низкой степенью сжатия, например двигатель трактора «Фордзон» имел степень сжатия 3,94 [3]. Поэтому повышение степени сжатия до 7 давало заметный эффект [3]. Перевод серийно выпускаемых сейчас бензиновых и дизельных двигателей со степенью сжатия 7-15 на генераторный газ приведёт к падению мощности, которую уже нельзя компенсировать увеличением степени сжатия. Таким образом вывод, в работе [3], о тупиковое™ использования генераторного газа в серийных двигателях сейчас ещё более актуален, чем в 1934 г.

Если сопоставлять газопоршневой двигатель с паросиловой установкой использующей водяной пар, то по чисто термодинамическим причинам (цикл Карно) его экономичность будет выше, так как температура продуктов сгорания выше температуры пара, ограниченной теплостойкостью материалов котлов. Уже в 2000 г. зарубежные судовые дизели достигли КПД 58 % [6]. Однако, в работе газогенераторной установки горючий газ, имеющий высокую температуру, надо охлаждать перед подачей в поршневой двигатель. Это приводит к сбросу во внешнюю среду примерно 20 % теплоты сгорания твердого топлива и делает её не конкурентоспособной с паросиловой установкой на базе классической паровой машины с достаточно высокими параметрами пара. Достоинством паросиловых установок на базе классических паровых машин является практически постоянный удельный расход топлива при изменении нагрузки в широких пределах, в отличии от двигателей внутреннего сгорания при работе тех и других на синхронный электрогенератор, то есть при постоянной частоте вращения.

Это обеспечивает высокую экономичность электростанции при её работе автономно, так как электрическая нагрузка может меняться в очень широких пределах. Принципиальное отличие паросиловых установок от газовых двигателей является наличие накопителя значительной энергии в виде котла, выполняющего роль пароводяного аккумулятора, и стабильность рабочего тела. Это означает, что кратковременные нарушения в работе топки, например, при загрузке её топливом, не могут привести к остановке машины.

Газогенераторный двигатель использует газ, состав которого меняется в процессе выгорания топлива или при загрузке газогенератора топливом, а это приводит к остановке двигателя. Прекращение выработки электроэнергии может привести к очень тяжелым последствиям. В [7]

указывается: «В отношении надежности газовая машина требует более тщательного ухода, чем паровая машина. По крайней мере, по данным профессора Mayer’a поршень газовой машины необходимо вынимать и чистить каждые полгода, а клапаны -притирать ежемесячно или через каждые два месяца».

Учитывая все вышесказанное, газопоршневые двигатели целесообразно применять для работы на высококалорийном газе в тех районах, где произведена газификация газом. Рассматривая же комбинированную выработку электро и тепловой энергии (когенерация) необходимо приводить технико-экономический анализ для каждого конкретного населенного пункта. Это обусловлено тем, что утилизировать тепловую энергию выхлопных газов газопоршневого двигателя гораздо сложнее, чем тепловую энергии выхлопного газа паровой машины.

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стальной стенке в 10-100 раз выше, чем от выхлопных газов. Поэтому если для пара достаточно стандартного бойлера, то котел-утилизатор выхлопных газов должен иметь поверхность теплообменника в 10-100 раз большую и соответственно более высокую металлоемкость и сложность конструкции. Паровая машина или паропоршневой двигатель могут оказаться предпочтительней, если вне отопительного сезона максимальная электрическая мощность меньше чем произведение полного КПД паросиловой установки на сумму тепловой и электрической мощности. В этом случае весь пар будет полезно использован. Такой сравнительный технико-экономический анализ может провести научная группа МАИ «Промтеплоэнергетика».

Сопоставим теперь паровые турбины с поршневыми паровыми двигателями. Понятие «Паропоршневые двигатели» (ППД) было впервые введено в научный оборот научной группой «Промтеплоэнергетика» МАИ в 2003 г. [8] и опубликовано в научном журнале в 2006 г. [9]. Это высокооборотные паровые машины с частотой вращения более 1000 об/мин при этом ход и диаметр поршня ППД в несколько раз меньше чем у паровых машин равного рабочего объема. Это позволяет иметь сопоставимую с паровыми машинами скорость поршня при большей частоте вращения, а необходимый рабочий объем набирается путем применения нескольких одинаковых по геометрии и рабочему процессу цилиндров, пар через которые проходит параллельно.

Паропоршневые двигатели для энергетики, как правило, создаются на базе серийных двигателей внутреннего сгорания и являются паровыми машинами одностороннего действия. Использование изобретений сотрудников научной группы МАИ «Промтеплоэнергетика» позволяет сохранить практически всю конструкцию исходного двигателя, измению подлежит лишь механизм газораспределения. Это обеспечивает низкую стоимость в связи с тем, что исходные двигатели автомобилей и тракторов являются продукцией крупносерийного производства. С другой стороны такой подход сохраняет преемственность с паровыми машинами по рабочему процессу и дает возможность сравнивать параметры ППД с паровыми турбинами, опираясь на опубликованные результаты испытаний паровых машин.

Сравнение поршневого двигателя и турбины (обои внешнего сгорания) впервые было проведено в работе [10]. Оптимальная частота вращения ППД в 160 раз меньше турбины, что позволяет приводить им электрогенератор промышленной частоты и промышленное оборудование напрямую, без использования редуктора. Давление на выходе из турбин близко к нулю, в то время как давление на выходе этого ППД ~1,4 ат. То есть он может работать на водяном пару с противодавлением, осуществляя комбинированную выработку электроэнергии и тепловой энергии.

Сопоставляя в [11] удельный расход пара паровой машины постройки 1921 года и современных паровых турбин, составляющих в настоящее время основу энергетики России можно видеть, из таблицы 1, что они близки:

При автономной выработке электроэнергии, необходимо поддержание стабильной частоты тока 50 ± 0,2 Гц, то есть ± 0,4 % (ГОСТ 13109-9723). Для дизель-генераторы ГОСТ 13822-83 предусматривает отклонение частоты в установившихся режимах ± 1 %, а в переходных ± 5 %. В турбинах необходим автомат безопасности, так как при сбросе нагрузки они уходят в разнос. Паропоршневой двигатель может быть спроектирован так, чтобы «Разносная» частота вращения соответствовала максимальной частоте вращения исходного дизельного или бензинового двигателя. Одним из авторов статьи была предложена, возможность самостабилизации частоты вращения тепловых двигателей дискретного действия к которым относятся газопоршневые и паропоршневые двигатели [12, 13].

Вывод таков, что паропоршневые двигатели, работающие в составе паросиловой установки твердого топлива, имеют преимущества перед другими способами выработки электроэнергии из твердого топлива в значительном диапазоне параметров электропотребления.

Литература

1. Безруких П.П. и др. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. СПб «Наука» 2002
2. О совершенствовании государственного регулирования цен на газ. Постановление Правительства Российской Федерации № 333 от 28 мая 2007 г. // Российская газета, июнь 2007 г.
3. Мезин И.С., Седов С.Л., Черномордик Б.М., Лёгкие газогенераторы автотракторного типа. ОНТИ НКТП, 1934, Госмашметиздат.
4. Артамонов М.Д., Тизенгаузен П.Э. Газогенераторные автомобили на лесовывозке. Гослестехиздат М. 1939г.
5. Чигирь Б.Г. Эксплуатация судовых газогенераторных установок на лесосплаве. Гослестехиздат М. Л. 1947.
6. Конке Г.А., Лашко В.А. Мировое судовое дизелестроение. Концепции конструирования анализ международного опыта. М. Машиностроение 2005.
7. Дуббель Г. Конструирование и расчет паровых машин. СПб издание А.С. Суворина 1907.
8. Дубинин B.C., Лаврухин К.М., Титов Д.П. Перспективы применения паропоршневых двигателей для привода вспомогательного оборудования котельных. — Тезисы докладов международной научно-практической конференции «Малая энергетика 2003» 11-14 ноября 2003 г., г. Обнинск.
9. Титов Д.П., Дубинин B.C., Лаврухин К.М. Паровым машинам быть! — Промышленная энергетика, 2006, №1.
10. Вуд Г. , Морган Н. Сравнительная оценка поршневых двигателей и турбин для криогенных энергетических установок. // В кн. «Преобразование тепла и химической энергии в электроэнергию в ракетных системах» / Пер. с англ., ред. В.А. Кириллин и А.Е. Шейдлин. — М.: Мир, 1963.
11. Дубинин B.C., Лаврухин К.М., Титов Д.П. О возможности применения поршневых машин в тепловой и атомной энергетике. Промышленная энергетика, 2008, №3.
12. Дубинин B.C. Способ стабилизации частоты вращения двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Положительное решение на выдачу патента на изобретение по заявке № 4951328/06 (055248) МКИ 5 F 02 D 45/00.Дата подачи заявки 27.06.91
13. Дубинин B.C. Способ работы поршневой расширительной машины. Положительное решение на выдачу патента на изобретение по заявке № 4951329/29 (055249) МКИ 5 F 02 В 25/02. Дата подачи заявки 27.06.91

скачать бесплатно Сравнение и оценка паропоршневых электростанций с паротурбинными и газопоршневыми в архив. zip (36 кБт)

Коммунальные паровые турбины | Паровые турбины

Передовые технологии Siemens Energy предлагает широкий ассортимент продукции для паровых турбин мощностью от 90 до 1900 МВт. Они используются на паровых электростанциях, а также на атомных электростанциях и электростанциях с комбинированным циклом. Имея в эксплуатации более 8000 паровых турбин по всему миру, мы предлагаем проверенные технологии, адаптированные к конкретным местным условиям.

У вас есть вопросы о наших продуктах, решениях и услугах?

Связаться с нами

Блок паровой турбины общего назначения SST-3000

Гибкая паровая турбина для применения в одновальных и многовальных конфигурациях с комбинированным циклом

Компактная конструкция с двумя цилиндрами и осевым выхлопом для использования в электростанциях с комбинированным циклом.

 

Серия SST-3000 охватывает диапазон выходной мощности от 90 до 275 МВт. Он оснащен отдельной турбиной высокого давления (HP) и комбинированной турбиной среднего/низкого давления (IP/LP) с однопоточным осевым выхлопом для приложений с частотой 50 и 60 Гц.

Технические характеристики

• Выходная мощность 90 до 275 МВт   
  Частота 50 или 60 Гц
• Давление на входе
  до 177 бар / до 2567 фунтов на кв. дюйм
  
• Температура на входе
  до 600 °C / до 1110 °F
  
  
• Условия повторного нагрева пара :  
  Температура  до 610 °C / до 1130 °F

• Длина лезвия последней ступени:     
  50 Гц – от 80 см до 124 см / от 31 дюйма до 49 дюймов
  60 Гц – от 76 см до 103 см / от 30 дюймов до 41 дюйма

Комплект паровой турбины общего назначения SST-4000

Мощный и надежный – благодаря проверенной конструкции для высокой эффективности

Серия SST-4000 — это наша специализированная турбина для комбинированного цикла без повторного нагрева. Благодаря специальной конструкции пути блейда весь диапазон мощности от 100 до 500 МВт может быть охвачен с высочайшей надежностью и доступностью. Более 40 турбин этого типа уже находятся в эксплуатации или на стадии ввода в эксплуатацию, общая установленная мощность около 8 200 МВт.

 

Серия SST-4000 состоит из турбины среднего и низкого давления. Установка может быть выполнена либо на высоком, либо на низком уровне с нижним, двусторонним или односторонним выхлопом. Турбина может подавать технологический пар, например. г. для промышленности или опреснения морской воды и может обеспечить промышленное отопление.

 

Благодаря модульной конструкции серия SST-4000 может быть легко адаптирована к индивидуальным условиям эксплуатации и тепловому циклу установки. Дополнительным преимуществом является его быстрая установка благодаря предварительно изготовленным и протестированным модулям, поставляемым готовыми к подключению.

Технические характеристики

• Выходная мощность 100 до 500 МВт
  Частота 50 или 60 Гц

• Давление на входе  
  до 105 бар / до 1523 фунтов на кв. дюйм
  Температура на входе  
  до 565 °C / до 1050 °F

• Длина лезвия последней ступени:
  50 Гц – от 80 см до 115 см / от 31 дюйма до 45 дюймов
  60 Гц – от 76 см до 9от 5 см / 30 дюймов до 38 дюймов

Комплект паровой турбины коммунального назначения SST-5000

Паровая турбина с коротким временем пуска и переменными режимами пуска для обеспечения стабильности сети

Паровые турбины Siemens Energy серии SST-5000 эксплуатируются на парогазовых электростанциях (ПГУ) и на паросиловых установках (ПЭС).

 

Паровая турбина SST-5000 в сочетании с газовой турбиной способна обеспечить чистый КПД установки более 64 процентов в комбинированном цикле.

Технические характеристики

• Выходная мощность:
  ПГУ – от 120 до 700 МВт
  СЭС –  от 200 до 500 МВт (СЭС)   
• КПД:
  ПГУ – 64% (ПГУ)
  СЭС – 43% для подкритического варианта, 46,4% для сверхкритического варианта
  
• Частота 50 или 60 Гц

• Состояние основного пара : 
  ПГУ – Давление на входе  до 177 бар / до 2567 фунтов на кв. дюйм  
  Температура на входе  до 565 °C / до 1050 °F
  SPP – Давление на входе  до 260 бар / до 3770 фунтов на кв. дюйм  6 Температура на входе
  °C / до 1112 °F
  

• Условия промежуточного пара : 
  ПГУ: 610 °C / 1130 °F
  SPP: 610 °C / 1130 °C

• Длина лопасти последней ступени:
  50 Гц — от 66 до 142 см / от 26 до 56 дюймов
  60 Гц — от 66 до 103 см / от 26 до 41 дюйма

Комплект паровой турбины SST-6000

Снижение стоимости жизненного цикла

Паровые турбины Siemens Energy серии SST-6000 широко эксплуатируются на паросиловых установках мощностью до 1200 МВт и КПД более 46 процентов.

 

Изделия серии ССТ-6000 состоят из турбины высокого давления, турбины среднего давления (СП) и до трех турбин низкого давления на 50 и 60 Гц.

 

SST-6000 устанавливается на верхнем уровне с выхлопом вниз. Возможны различные отборы (до 10 ступеней) для подогрева питательной воды, технологического пара и централизованного теплоснабжения. Установленная мощность ССТ-6000 по всему миру составляет более 100 000 МВт.

Технические данные

• Выходная мощность 300 до 1200 МВт
• Эффективность 46,5 % (Двойной повторный нагрев: 48 %)    
• Частота  50 или 60 Гц

• Давление на входе  
  до 330 бар / до 4786 фунтов на кв. дюйм
  Температура на входе  
  до 610 °C / до 1130 °F
• Условия повторного нагрева для одинарного и двойного повторного нагрева:
  Температура 630 °C / до 1166 °F
  

• Длина лезвия последней ступени:
  50 Гц – от 66 см до 142 см / от 26 дюймов до 56 дюймов
  60 Гц – от 66 см до 103 см0033

Комплект паровой турбины SST-9000

Передовая технология для эффективного, гибкого и надежного производства электроэнергии

Паровые турбины Siemens Energy серии SST-9000 отличаются высокой надежностью для применения в обычных островах усовершенствованных водо-водяных реакторов на атомных электростанциях с выходной мощностью до 1900 МВт.

 

Полуоборотные (25 об/с) серии ССТ-9000 состоят из двухпоточной турбины насыщенного пара высокого давления (ГД) и до трех двухпоточных турбин низкого давления (НД) с на колесных дисках роторов. Турбины низкого давления «Сименс» с усадочными дисками представляют собой технологию, проверенную десятилетиями. Результат: отсутствие коррозионного растрескивания под напряжением и, следовательно, отсутствие необходимости замены ротора низкого давления или колесных дисков в течение исключительного срока службы.

Технические характеристики

• Выходная мощность 1000 до 1900 МВт
  Частота 50 или 60 Гц

• Давление на входе  
  до 80 бар / до 1160 фунтов на кв. дюйм
  Температура на входе  
  до 310 °C / до 590 °F

• Длина лезвия последней ступени:   
  50 Гц  – от 117 см до 183 см / от 46 дюймов до 72 дюймов0033

Технические данные | все коммунальные турбины

Рекомендации За последние 100 лет на объекты по всему миру было доставлено более 20 000 паровых турбин. Найдите ниже несколько избранных примеров

У вас есть вопросы о наших продуктах, решениях и услугах?

Связаться с нами

GE Паровая энергия | Дженерал Электрик

Добро пожаловать в новую эру энергетики

Представляем GE Vernova, наш портфель энергетических предприятий и мощную силу перемен. Мы возглавляем и ускоряем новую эру надежной, доступной и устойчивой энергетики.

Узнать больше

Сообщение от GE Steam Power

Помощь клиентам на пути к снижению выбросов углерода

Энергетическая отрасль переживает важные перемены: наша роль заключается в том, чтобы предоставить вам наилучшие доступные технологии и сервисные возможности.

Огромные объемы новых возобновляемых источников энергии и необходимость сокращения выбросов CO2 сокращают использование угля и вызывают новый интерес к атомной энергетике. В то же время почти половина электроэнергии сегодня по-прежнему производится из угля и атомной энергии. Наши клиенты балансируют между проблемой снижения выбросов CO2 и обеспечением доступной и надежной энергии.

Компания GE Steam Power каждый день работает над преобразованием будущего паровой энергетики и помогает добиваться выдающихся результатов завтра и в будущем. Это Сила ДА.

Наша работа  состоит в том, чтобы помочь вам достичь целей более чистого производства электроэнергии с помощью широкого набора технологий и сервисных возможностей, которые можно применять для различных источников топлива, включая атомную энергию, уголь, нефть, биомассу, солнечные и муниципальные отходы.

Наше обещание  – это ответ  ДА  когда речь идет о самых насущных вопросах. Это может быть короткое слово, но оно имеет невероятное значение и выражает нашу цель — сохранить питание для всех и везде.

Наша поставка  включает в себя решения, повышающие доступность, гибкость и воздействие на окружающую среду паровых электростанций по всему миру. Компания GE предлагает эффективные решения для ваших паровых электростанций, обеспечивающие более высокую производительность, большую эффективность и повышенную надежность при меньших затратах.

GE Steam Power в цифрах

Век опыта для вашего завода

Узнайте о наших технологиях и предложениях по обслуживанию для вашего завода

Может ли GE быть моим партнером на протяжении всего жизненного цикла моего атомного машинного зала?

ДА.  Наша флагманская технология Arabelle признана во всем мире одной из самых надежных и мощных паровых турбин для атомных электростанций. Мы можем предоставить все необходимое для вашей атомной электростанции, от самого маленького отдельного компонента до полного машинного зала «под ключ», независимо от типа реактора.

No related posts.