Источник: http://dvinanews.ru/-cggvfcd9

Объект построен в посёлке Октябрьском в рамках реализации приоритетного инвестпроекта по организации лесоперерабатывающего производства на базе Устьянского лесопромышленного комплекса (УЛК).

В Архан­гель­ской области откры­та самая мощ­ная в Вос­точ­ной Европе био­котель­ная

Проект, имеющий огромное значение для всего района, воплотила в жизнь Устьянская теплоэнергетическая компания. Генеральный директор предприятия Владимир Паршин рассказал, что компания была создана в 2011 году на базе выкупленного имущества предприятия-банкрота «Устья – лес». В состав этого комплекса входила производственная отопительная котельная 1962 года постройки, на которой произошёл пожар. Устранение последствий возгорания и стало отправной точкой в строительстве новой современной котельной, работающей на биотопливе. Возведение новой котельной началось в июле 2012 года.

Для тепла и социального комфорта

Глава региона Игорь Орлов подчеркнул:

«Сегодняшнее событие меняет облик нашей территории, повышает уровень социального, экономического и теплоэнергетического комфорта северян. И район, и посёлок, и компания шли к открытию котельной достаточно уверенными шагами. Очень хочется, чтобы таких проектов в Архангельской области было больше».

От имени Правительства РФ к присутствующим обратился министр природных ресурсов и экологии Сергей Донской:

«Мы гордились и будем гордиться нашими природными ресурсами, Архангельская область – этому подтверждение. Теперь будем гордиться и такими уникальными масштабными сооружениями – не меньше египетских пирамид, которые простоят века. И, конечно, гордиться теми людьми, которые всё это построили. Люди идут к своей цели чётко, размеренно, создавая уникальные по меркам Европы и России, а в скором будущем – и мира – объекты».

От котельной – к заводу!

Генеральный директор группы компаний «УЛК», вдохновитель проекта Владимир Буторин отметил:

Умная техника

Авторы-создатели провели для гостей обзорную экскурсию по предприятию. Умная котельная полностью автоматизирована: в процессе разгрузки топлива не участвуют даже операторы машин, которые привезли его в котельную. А директор объекта энергетики может следить за происходящим в режиме онлайн, находясь в любой точке мира.

Новая биокотельная обеспечит теплом более десяти тысяч жителей посёлка, а если говорить об уникальных свойствах, то её мощность рассчитана с учётом перспективного плана развития и жилищной застройки Октябрьского на ближайшие 25 лет.

Объём инвестиций, вложенных в проект, превысил 782 миллиона рублей. В котельной впервые в России установлены пять итальянских котлов мощностью 9 мВт. Их уникальность в том, что в качестве топлива можно использовать и опилки, и щепу, и кору.

Как рассказал руководитель Устьянской теплоэнергетической компании Владимир Паршин, общая мощность котельной – 45 мВт.

Модификация котлов позволяет использовать опилки, щепу, кору, – рассказывает Владимир Паршин. – Топливом послужат древесные отходы от лесоперерабатывающих производств предприятий группы компаний «УЛК». Отмечу, что производственный процесс на новой котельной полностью автоматизирован. Там, где раньше бы понадобилось более 50 человек, теперь будет достаточно девяти.

Ввод новой установки в строй не только позволит снизить для конечных потребителей тариф на тепловую энергию, но и сократит расходы бюджетов всех уровней.

К 2030 году Архангельская область планирует полностью отказаться от привозного топлива

Источник: http://dvinanews.ru/-fafsg8jr

В Архангельской области продолжается перевод местной энергетики на газ и местные виды топлива. Очередную биотопливную котельную начали строить в Красноборске, сообщает районная газета «Знамя».

На стройплощадке новой красноборской котельной. Фото газеты «Знамя»

Уже смонтирован фундамент, возведён каркас здания, организована зона для складирования топлива, где устанавливается рубительная машина, в Кирове заказаны котлы, которые в ближайшее время должны прибыть в райцентр.

План реконструкции системы со строительством современной котельной, работающей на местном биотопливе предложило министерство ТЭК и ЖКХ Архангельской области. Предложение поддержали районные власти. Планируется, что с введением в эксплуатацию новой котельной будут закрыты восемь низкоэффективных котельных села, работающих на привозном угле.

В авангарде энергетики

Закрыть старые котельные и подключить потребителей села к новой невозможно без строительства объединяющих сетей и полной замены уже изношенных теплотрасс. Министерству ТЭК и ЖКХ Архангельской области при участии регионального центра энергосбережения удалось привлечь на объект федеральные средства в размере более 29 миллионов рублей.

Средства направлены на строительство абсолютно новых тепловых сетей протяженностью 3,2 километра, выполненных, в том числе, и из современных изолированных полимерных труб.

С введением в эксплуатацию новой котельной и современных тепловых сетей экономия тепловой энергии составит 2131 Гкал в год, электроэнергии – 423 400 кВтч в год, воды – 861 кубометра в год, а 2 837 тонн угля, которые потреблялись ежегодно, будут замещены местными видами топлива. Новая система теплоснабжения в Красноборске по энергоэффективности, экологичности должна стоять наравне со многими современными системами других регионов страны.

Глобальная экономия

Напомним, что с 2012 по 2014 годы правительство Архангельской области вложило в модернизацию котельных Поморья 4,7 миллиарда рублей, из которых 3,7 миллиарда составляют привлечённые инвестиции.

Врио губернатора Архангельской области Игорь Орлов подчеркнул:

«Мы уже закрыли 28 неэффективных котельных и реконструировали 25 старых генераций, построили множество современных объектов в разных уголках региона. Но в Поморье ежегодно образуется 3,8 миллиона кубометров неиспользуемых отходов лесозаготовки и деревообработки. Это вдвое превышает топливную потребность еще не переведенных на биотопливо котельных. Поэтому уход региона от завозных видов топлива неминуем. Итогом этой работы должно стать их полное замещение».

Согласно концепции развития локального теплоснабжения региона на ближайшие 15 лет, принятой в ноябре прошлого года, к 2030 году область планирует полностью отказаться от привозного топлива. В итоге реализации данного плана топливный баланс региона должен выглядеть так:

• 54 процента – природный газ;
• 44 процента – биотопливо;
• 2 процента – каменный уголь.

От жидкого топлива (мазута и дизтоплива) в локальной энергетики к 2030 году планируется отказаться вовсе.

Кроме того, в Поморье реализуется сразу несколько проектов, направленных на утилизацию древесных отходов и производство нового вида продукции – современного древесного топлива.

В период 2012-2014 годов введены в эксплуатацию два завода по производству древесных гранул общей проектной мощностью 150 тысяч тонн – на Цигломенском участке ЗАО «Лесозавод 25» и ОАО «ЛДК №3». Построен участок по производству гранул на Вельском ДОКе мощностью 18 тысяч тонн, который будет расширяться с запуском лесозавода ООО «Вельская лесная компания».

На предприятиях малого бизнеса Виноградовского, Вельского, Устьянского, Плесецкого, Приморского районов организовано производство древесных брикетов (евродров).

По прогнозу регионального правительства, к 2020 году ежегодный объём производства биотоплива в области может достигнуть 400 тысяч тонн.

В настоящее время более остро встает проблема поиска отличных от традиционных источников энергии. Запасы традиционных энергоносителей конечны и недешевы, поэтому предпочтение все чаще отдается возобновляемым источникам энергии. Человечество уже использует потенциал воды, ветра, Солнца, но также одним из возобновляемых источников топлива являются продукты жизнедеятельности самого человечества.

Специалисты Турбопар уже более 6-ти лет успешно занимаются проблемами утилизации отходов птицеводства, животноводства и в целом сельского хозяйства.

1. Виды биотоплива.

Под биотопливом понимается топливо, получаемое путем переработки побочных продуктов животного или растительного происхождения (биомассы). Это и древесина (щепа), и солома, и жмыхи, и лузга масличных культур, и продукты жизнедеятельности домашних животных и самого человека. И этот источник энергоресурсов будет существовать, пока будет существовать человек и наша планета.
Различные виды биотоплива имеют разный энергетический потенциал и, соответственно, требуют различного подхода к извлечению этого потенциала.

2. Методы использования биотоплива (подготовка к использованию в котельной для последующей подачи в котлы).

Существуют различные технологии по использованию биотоплива и приготовлению из него конечного продукта для подачи в топку котла. И подбор конкретной технологии к определенному виду биотоплива зависит от условий Заказчика. Ранее мы рассмотрели вопросы использование щепы , в данном разделе осветим вопросы утилизации других видов биотоплива, а также биоотходов.

В зависимости от влажности исходного топлива, его свойств и происхождения выделяют такие технологии как прямое сжигание, газификацию, либо получение биогаза. Так при влажности исходного топлива более 50%, как правило, целесообразнее использовать технологию получения биогаза, при влажности меньше 50% методы прямого сжигания топлива либо газификацию топлива.
Остановимся на общем описании каждого из указанных методов.

Метод с получением биогаза. Сущность данного метода заключается в следующем: биотопливо (биомасса) загружается в биореакторы, где происходит процесс брожения, в ходе которого метановые бактерии вырабатывают собственно первичный биогаз. Требования к данной технологии очень высоки, любое нарушение технологии либо температурных ре
жимов может привести к гибели бактерий, и соответственно к остановке биореактора, для его очистки.

Минусами данного метода являются как дополнительные затраты на увеличение влажности исходного биотоплива (в зависимости от времени года до 92-94%) и подогрев добавляемой воды (если технология применяется в регионах с холодными периодами года), так и довольно долгий срок приготовления непосредственно топлива – биогаза. Также надо учитывать, что при данной технологии общая масса исходного сырья уменьшается на 3-5%, т.е. как способ, в том числе и утилизации отходов, такая технология малоприменима (хотя продукт после брожения в некоторых случаях можно использовать как удобрение). Однако в то же время стоит отметить и такие несомненные плюсы данной технологии, как:
- высокая калорийность получаемого топлива (по характеристикам биогаз наиболее приближен к природному газу),
- использование полученного биогаза для различных нужд, в том числе для получения биотоплива для автомобилей,
- существенная экономия на процессе получения энергии, если влажность исходного топлива высока (от 65%).

Особняком в этой технологии стоит утилизация куриного помета кур-несушек, влажность которого может достигать 90 % и более. Это связанно в первую очередь с высоким содержанием азота в данном виде топлива, что приводит при применении данной технологии к образованию большого количества азотистой воды, которая требует дорогостоящих решений по утилизации.

Метод газификации. Метод основан на получение генераторного газа. Данная технология применяется при влажности топлива до 50% (даже если производители подобного оборудования и декларируют влажность выше, надо учесть, что они не обманывают, они просто говорят о влажности исходного топлива. В газификатор поступает брикет с максимальной влажностью 50%).
Данная технология требует брикетирования, в отличие от технологии, основанной на биогазе (при биогазовой технологии можно ограничиться участком приема топлива и смешения, после чего полученная первичная масса загружается в биореактор). Таким образом, в процессе появляются дополнительные электрические затраты на этот узел. Следует отметить также и требования по зольности исходного топлива, которая не должна превышать 40 % (максимально достижимое значение в ходе экспериментов на сегодняшний день 45% зольности). Связано это требование с тем, что эти технологии основаны на горении с ограниченной подачей воздуха. Топливо с высокой зольностью не будет иметь стабильного горения. Кроме того, потребуются значительные затраты для поддержания этого процесса. Также отметим, что получаемый газ имеет более низкие качественные характеристики в сравнении с биогазом (так калорийность и теплота сгорания генераторного газа может быть в 3-5 раз ниже биогаза). К тому же, если получившийся газ планируется подавать в ГПА, то требуется дополнительная система очистки газа от продуктов горения, а также камера охлаждения. Также следует учесть, что в настоящее время в основном эта технология развита на экспериментальном уровне, по крайней мере, на территории стран СНГ, и существуют сильные ограничения по возможному количеству перерабатываемой биомассы.

Данные технологии имеют и свои уникальные по сравнению с другими методами преимущества. Одно из основных достоинств данной технологии – она применима практически к любому виду топлива. При помощи данной технологии генераторный либо пиролизный газ можно получить не только из биомассы, но и из ТБО (твердо-бытовых отходов), продуктов нефтепереработки (пластмассы, полиэтилен и пр.). Данная технология наиболее стабильна и контролируема. Конечный продукт (генераторный газ) стабилен по составу. По капиталовложениям данный вариант сопоставим с методом прямого сжигания. Происходит значительная утилизация отходов, что тоже дает несомненный плюс данной технологии, также как и то, что продуктами горения при данной технологии являются (при утилизации именно биомассы) высококачественные удобрения. Заметим, что затрачиваемое время на получение конечного продукта в виде генераторного газа значительно ниже, чем при биогазовом методе (при биогазе время получения биогаза в зависимости от типа применяемого первоначального биотоплива может доходить до 12-14 дней), и зависит от мощности брикетера, времени на сушку и времени на газификацию. Напоследок отметим, что при данном методе также отсутствуют вредные выбросы в атмосферу.
Полученный генераторный газ подают в стандартные газовые котлы (паровые либо водогрейные), но с переработанными под генераторный газ горелками.

Метод прямого сжигания. Как понятно из названия, суть метода – прямое сжигание биотоплива. При данном методе ключевое значение имеет даже не котельное оборудование, а метод топливоподготовки, хотя существует связь между топливоподготовкой и планируемым способом сжигания (цепная решетка, вихрь, кипящий слой и т.д.).
Данная технология требует низкой влажности топлива (45% и ниже), также как и предыдущий метод чувствительна к зольности первичной биомассы. К тому же в зависимости от типа топлива может меняться и сам состав оборудования, причем радикально, как пример, от брикетеров до дробилок. Также не стоит забывать, что в классическом исполнении этой технологии при сжигании есть проблема выбросов дымовых газов, температурой порой до 250 0С, что естественно не способствует экологической обстановке вокруг комплекса мини-ТЭЦ. При этом система требует довольно дорогих систем фильтрации, чтобы уменьшить выбросы в атмосферу вредных веществ.
Данная технология является наиболее отработанной, хотя в современном мире с помощью этой технологии пытаются утилизировать все больше видов биотоплива. Технология востребована при переводе котельной в мини-ТЭЦ на местные виды топлива, что позволяет существенно уменьшить первоначальные капитальные вложения (надо понимать, что речь идет о твердотопливных котлах).
Может возникнуть вопрос, а какой же метод применим при влажности исходной биомассы 50-65%? И однозначный ответ не будет дан, так как это то пограничное значение, при котором все покажет экономический расчет и сравнение технологий.

Специалисты ТУРБОПАР выполняют:

1. Анализ существующего топлива.

2. Выбор наиболее эффективного сжигания топлива.

3. Эффект утилизации.
Что же дает использование биотоплива?
Конечно, самый главный эффект использования данного топлива заключен в существенной экономии денежных средств.
Но также немаловажным является тот момент, что в отличие от классических видов энергоресурсов (таких как уголь, газ, мазут), биотопливо возобновляемо. Данный вид топлива не исчерпаем. Рано или поздно человечество будет вынуждено получать энергию именно при помощи возобновляемых источников топлива.

Необходимо отметить, что биотопливом зачастую являются отходы, утилизация которых стоит достаточно дорого, да и что скрывать, данные отходы наносят вред окружающей среде. Таким образом, при использовании биотоплива, помимо экономии на электрической и тепловой энергии за счет собственной выработки, происходит существенная экономия на утилизации отходов, в том числе сельскохозяйственных, происходит экономия на площадях, ранее отводимых под хранение отходов перед их отправкой на утилизацию, поддержание экологии (экономия хотя бы на экологических штрафах).

Итак, подведём итог и выделим плюсы использования биотоплива:
1. Биотопливо возобновляемо.
2. Себестоимость биотоплива существенно ниже, нежели стоимость классического топлива.
3. Исходя из пункта 2 существенно ниже и стоимость получаемой тепловой и электрической энергий.
4. В качестве источников топлива можно рассматривать различные отходы, такие как солома, лузга масличных культур, отходы переработки сахара (жом, ботва), навоз/помет и многие другие отходы животного и растительного происхождения.
5. Конечным продуктом котельных и мини-ТЭЦ на биотопливе является не только тепловая и электрическая энергии. Очень часто отходы самих котельных и мини-ТЭЦ на биотопливе можно использовать в дальнейшем (удобрения, побочные продукты в виде химических соединений, строительная отрасль и т.д.).
6. Улучшение экологической обстановки.
7. Экономия, и очень часто существенная, на утилизации отходов, таких как навоз/помет, лузга масличных и т.д.

Описание котельной на биотопливе.

В данном разделе представлено описание нескольких котельных, учитывая способ приготовления конечного топлива.

Котельная на биогазе.

Как отмечалось выше, в основу положено приготовление биогаза с последующим его использованием.
Укрупненный состав оборудования такой котельной: площадка приема топлива, оборудование смешения биотоплива, биореакторы, система подачи топлива в биореакторы, системы очистки биогаза (если требуется). Далее в зависимости от целей котельной можно установить классический газовый котел (водогрейный либо паровой). При необходимости выработки электрической энергии в дополнение к тепловой возможна установка либо ГПА, либо газовой турбины, либо паровой турбины. После газовой турбины устанавливается котел-утилизатор.
Такую котельную можно поставить, в том числе и возле очистных сооружений , для утилизации иловых накоплений.

Котельная на генераторном газе.

Укрупненный состав такой котельной: площадка приема исходного топлива, оборудование смешения, оборудование сушки, брикетеры, газогенераторная установка. Полученный генераторный газ далее отправляется либо на котел газовый (водогрейный либо паровой) с адаптированными под этот газ горелками, либо на ГПА (в случае ГПА требуется система очистки генераторного газа). Реализованными на данный момент в странах СНГ являются проекты только на основе получения пиролиза при переработке древесной щепы.

Котельная с применением прямого сжигания.

Состав данной котельной может варьироваться в зависимости от вида биотоплива, планируемого к сжиганию.
Так, например, при утилизации лузги масличных культур укрупненный состав оборудования может состоять из: площадки приема биотоплива, транспортеров топлива, бункеров дозаторов топлива и самих котлов (водогрейных либо паровых). При необходимости смешения нескольких видов лузги либо добавления в лузгу других видов растительных отходов устанавливается оборудование смешения, сушки и брикетирования.
Далее приведен пример работы Турбопар, разработка предпроектного исследования утилизации куриного помета на Украине в 2010году.

Как выбиралась утилизация куриного помета. Краткое описание проекта.

Заказчиком была поставлена следующая задача: крупной птицефабрике требовалось утилизировать до 200 тонн подстилочного помета в день, с получением тепловой и электрической энергии. Работа мини-ТЭЦ круглосуточная и круглогодичная.
На территории стран СНГ подобных проектов нет. Наиболее узким местом в данном проекте является обработка исходной биомассы (подстилочного помета), поскольку ее влажность колеблется в зависимости от поры года. Сам по себе вид топлива, получаемый из данной биомассы, обладает средней теплотой сгорания и содержит много вредных веществ. Были рассмотрены различные варианты приготовления топлива для последующей подачи в котел – от прямой подачи в топку до пылевого метода сжигания (превращение исходного топлива в мелкодисперсную пыль, обладающую более высокими свойствами горения, с последующей подачей этого пылевидного топлива в специальные топки в котлах). В итоге предварительно был принят вариант следующего вида:
- устанавливается хранилище первичного топлива с запасом топлива на 7 дней беспрерывной работы ТЭЦ,
- после этого устанавливается оборудование смешения с другими видами биотоплива,
- оборудование сушки,
- измельчения до необходимых размеров частиц
- и подача в бункеры-дозаторы перед котлами.
Далее осуществляется подача из бункеров-дозаторов непосредственно в паровые котлы.
После котлов устанавливается одна или две паровые турбины конденсационного типа с регулируемыми оборами пара. Пар из отборов отправляется на собственные нужды котельной (на участок сушки топлива), и птицекомплекса.
Электрическая энергия используется на собственные нужды птицекомбината. Остатки неиспользованной электрической энергии передаются в общегосударственную электрическую сеть.
Также данная мини-ТЭЦ помимо электрической и тепловой энергий побочным продуктом будет давать высококачественное удобрение (зола - продукт горения биомассы), которое будет использоваться либо для собственных нужд, либо реализовываться на рынке удобрений (предусмотрен участок пакетирования удобрений).
Здесь намеренно не раскрывается способы утилизации дымовых газов мини-ТЭЦ и детального описания систем оборудования. Скажем только, что при реализации проекта предприятие вырабатывать в сутки около 144 МВт электрической энергии, столько же тепловой. Срок окупаемости данного проекта с учетом всех вложений составит три года. Выполняется архитектурная часть проекта Утилизация куриного помета.

паровые котлы, водогрейные котлы, проектирование очистных сооружений

Еще в 2014 году глава региона Алексей Острвоский одобрил инициативу ООО «Смоленская биоэнергетическая компания» – подразделения компании «Биоэнерго» – по модернизации системы централизованного теплоснабжения на территории Угранского района. Спустя год, были запущены 3 новые котельные в селах Всходы и Знаменка, а также в поселке Угра.

Ранее в перечисленных населенных пунктах отопление осуществлялось с помощью старых котельных с практически истекшим сроком эксплуатации. Новые котельные, для обслуживания которых достаточно одного оператора, удаленно контролирующего подачу тепла, работают на торфе и деревянной щепе.

В рамках рабочего визита в село Всходы губернатор ознакомился с ходом реализации проекта по модернизации системы центрального теплоснабжения.

Новая котельная в селе Всходы мощностью 0,75 Гкал/час отапливает библиотеку, среднюю школу и многоквартирный жилой дом. При этом, КПД новых котлов достигает 94 %, тогда как соответствующий показатель угольной котельной составлял всего 50%. Как сообщил директор «Смоленской биоэнергетической компании» Алексей Ефремов, щепа для котельной поставляется угранскими лесообрабатывающими предприятиями, в то время как торф доставляют из Владимирской области,

Глава региона поручил изучить возможность расширить использование местного сырья:

- В области есть крупные месторождения торфа хорошего качества. Елена Анатольевна (Соколова,начальник Департамента по строительству и ЖКХ), я поручаю руководителю профильного Департамента совместно с Вами изучить возможность добычи торфа на территории Смоленщины и его применения в качестве топлива для котельных. Это не только позволит создать новые рабочие места в регионе, но и, что немаловажно, будет способствовать снижению цены на топливо, которое не нужно будет доставлять из Владимирской области.

Сегодня в планах у ООО «Биоэнерго» – расширение и строительство новых котельных. В настоящее время в рамках концессионного соглашения завершается модернизация системы теплоснабжения в Угранском сельском поселении. На эти цели в начале нынешнего года Фондом содействия реформированию жилищно-коммунального хозяйства выделено свыше 51 млн рублей. Средства предназначены для строительства новой котельной, которая заменит две старые, выработавшие свой технический ресурс, а также для строительства и реконструкции сетей теплоснабжения протяженностью более трех километров. Кроме того, у компании есть планы по строительству котельных в Велижском и Демидовском районе. В свою очередь, Губернатор всецело одобрил данную инициативу, особо подчеркнув, что запуск котельных в этих муниципалитетах должен быть реализован в приоритетном порядке.

Генеральный директор ООО «Биоэнерго» Алексей Гарбузов также проинформировал главу региона об успехах компании. В частности, проект «Биоэнергетика в национальном парке «Смоленское Поозерье» получил высокую оценку на федеральном уровне:

- 14 ноября мы были признаны победителями конкурса «Чистая энергетика для развития территорий», организованного Русским географическим обществом. Награду компании вручил специальный представитель Президента России Владимира Владимировича Путина по вопросам природоохранной деятельности, экологии и транспорта Сергей Борисович Иванов.

В ходе посещения котельной начальник регионального департамента по строительству и жилищно-коммунальному хозяйству Елена Соколова заявила, что тепловые пункты, строящиеся ООО «Смоленская биоэнергетическая компания», в случае экономической целесообразности могут быть переведены и на газовое топливо.

- Я готов дополнительно обсудить с вами дальнейшее взаимодействие в данном направлении и совместно с моими подчиненными наметить программу работы на ближайшие годы. Елена Анатольевна (Соколова), прошу Вас инициировать организацию встречи, как только в этом возникнет необходимость, - отметил в завершение своего визита Алексей Островский, обращаясь к инвесторам.

Системы утилизации тепла с получением электроэнергии .

Данная технология позволяет использовать подлежащее утилизации (лишнее) тепло​ для производства электроэнергии.

Это тепловой электрогенератор, принцип работы которого использует органический цикл Ренкина (ORC).

Основным элементом данного теплового электрогенератора является ORC-турбина. Принцип действия, физические основы и аспекты применения данной технологии хорошо описаны в статье Белова Г.В. и Дорохова М.А. (МГТУ им. Н.Э. Баумана.​), которую для ознакомления на нашем сайте.

Системы генерации электроэнергии на основе Органического Цикла Ренкина могут быть успешно использованы во многих случаях, где необходимо утилизировать лишнее тепло получаемое в результате производственной деятельности предприятия например:

Утилизация тепла при сжигании растительной биомассы;

Утилизация тепла при сжигании древесных отходов лесопильного производства;

Утилизация теплоизбытков промышленного предприятия;

Утилизация тепла получаемого солнечными коллекторами;

Утилизация "лишнего" тепла от традиционных и когенерационных котельных (особенно в летнее время)

Мы предлагаем конкретное инженерное решение, проектирование и поставку соответствующего оборудования для реализации данной технологии на вашем предприятии с учетом ваших конктертых условий и особенностей реализации проекта.

Получение или использование тепла всегда связано с проблемой выброса неиспользованной части тепла в атмосферу. Так, например, на некоторых химических предприятиях температура отходящих газов превышает - 800С. В настоящий момент используются котельные на газообразном, жидком и твёрдом (дерево, уголь, щеп, лузга и т.д.) топливе, где температура на выходе от 110С и выше, в зависимости от эффективности котла.

​

Котельные, работающие на торфе, лузге, древесных отходах, биотопливе, мазуте и другом утилизируемом топливе

Цементные, химические, фармацевтические, мусоросжигательные заводы

Как правило, на энергоёмких предприятиях часть тепловой энергии используется, по возможности, для обеспечения теплом как зданий и сооружений самого предприятия так близь лежащих населённых пунктов. Однако достаточно большое количество тепла выбрасывается в атмосферу, либо утилизируется через градирни разной конструкции.

Градирни

Используя предлагаемые современные технологии, утилизируемые тепловые выбросы можно превращать в электроэнергию. В этом случае, предприятие может значительно снизить затраты на электроэнергию, тем самым снизив себестоимость продукции. При выработке тепла, сжигая различного рода отходы - щепу, лузгу, лигнин, бытовой, промышленный мусор и др. на выходе получается достаточно низкопотенциальное тепло - не более +300С. Однако этого достаточно для использования электрогенераторов на ORC-турбинах. В этом случае наиболее эффективны генераторы, использующие органический цикл Ренкина, схема которого представлена на рисунке №1.

Если кратко, то принцип использования тепла заключается в следующем. Внутри герметичного контура находится, например хладагент R -134, такой же, как в промышленном кондиционере. При нагреве внешним источником тепла с помощью теплообменника разделяющего среды, происходит кипение и превращение в газ жидкого хладогента. Газ расширяется и устремляется в турбину. Проходя через турбину и отдав свою тепловую энергию, газ поступает в конденсатор (охладитель), где конденсируется, превращаясь в жидкость. Насосом жидкость подаётся обратно в зону нагрева. Газ, проходящий через турбину, раскручивает ее и энергия вращения турбины преобразуется в электрическую энергию с помощью электрогенератора. Все как в чиллере, но наоборот. Если в чиллере с помощью электроэнергии подаваемой на мотор компрессора происходит сжатие хладогента (R -134) и доведение его до жидкого состояния с последующей выработкой холода и тепла, то в генераторе использующего цикл Ренкина, вместо компрессора стоит турбина, а электромотора - электрогенератор. Что касается размеров установок использующих цикл Ренкина, то как видно ниже на фото, чиллер и ORC-генератор с виду очень похожи и имеют примерно одни и те же размеры.

Генератор ORC с винтовой турбиной Чиллер с винтовым компрессором.

Генераторы ORC имеют разную конструкцию, используют как газообразный, так и жидкий источник тепловой энергии, как правило, с температурой выше 80С. Долголетний срок службы - 20 лет и более обусловлен тем, что турбина работает в герметичной и относительно низкотемпературной среде с чистым газом.

Генераторы ORC не требуют обслуживания, практически замена масла и подшипников в турбине и генераторе - раз в два года.

Ресурс генератора ORC превышает 100 000 часов и выше.

Единственный недостаток генератора ORC - это его низкий электрический КПД, который находится в пределах - 8-25%. Однако общий КПД (электичество+ выработка тепла) достигает 85% и более.

Но если посмотреть с практической точки зрения, например: теплогенератор на щепе тепловой мощностью 1000 кВт обеспечит выработку 100 кВт электроэнергии и порядка 680 кВт горячей воды с температурой 90/70С и выше. Это позволит, запитать все электрические насосы, системы управления, освещения и т.д. Таким, образом, практически отказаться от подвода дополнительной электроэнергии со стороны.

Так же если, вместо котла утилизатора, на выхлопе газопоршневой когенерационной установки электрической мощностью 1000 кВт установить генератор ORC, то общий электрический КПД достигнет 38+10=48%, при сохранении теплового КПД - около 50%.

Генераторы ORC производятся во многих странах мира. Наша компания готова Вам предложить реализацию данной технологии "под ключ" (проект, поставка, монтаж, пусконаладка, сервисное и постгарантийное обслуживание), для наиболее успешного решения задач энергоэффективности Вашего предприятия, жилого комплекса и т.д.



Руководительпроекта:

Смоленск -2007г.

1.Введение………………………………………………………..3

2.Структура АЭС и основные источники тепловой энергии…4

2.1.Реакторы типа РБМК-1000……………………………….....4

2.2. Реакторы типа ВВЭР-1000………………………………….5

2.3.Источники тепла для возможного дополнительного

преобразования энергии на АЭС………………………………..7

3.Теплоэнергетические преобразователи……………………….9

Известно, что в настоящее время разработаны достаточно эффективные полупроводниковые преобразователи теплоты в электроэнергию, использование которых на АЭС может улучшить показатели эффективности и безопасности станций. Особенный интерес, на наш взгляд, является выработка электрической энергии в аварийных режимах для поддержания работоспособности систем обеспечения безопасности АЭС. Дело в том, что тепловая энергия конструктивных элементов АЭС достаточно инерционна, т. е. даже при прекращении работы реактора температура его узлов и элементов меняется достаточно медленно во времени. Следовательно, преобразование накопленного тепла в электроэнергию может обеспечить электроснабжение как систем безопасности АЭС, так и других внутренних потребителей.

Целью проекта является определение технических возможностей утилизации потерь тепловой энергии на АЭС с помощью теплоэнергетических полупроводниковых преобразователей (теплоэлектрогенераторов).

2.Структура АЭС и основные источники тепловой энергии.

Основным структурным элементом АЭС является ядерный реактор – устройство, в котором осуществляется цепная ядерная реакция деления атомов урана и происходит передача энергии деления теплоносителю (как правило – воде). Основными типами ядерных реакторов в энергетике России являются водо-водяные энергетические реакторы (ВВЭР) и реакторы большой мощности канальные (РБМК). Удельная плотность теплового потока у реакторов ВВЭР доходит до 850 кВт/м2, у реакторов РБМК значительно меньше ввиду существенно больших размеров активной зоны.

2.1.Реакторы типа РБМК-1000

Реактор РБМК (реактор большой мощности канальный) получил своё название из-за своей большой мощности. Индекс 1000 означает, что эти реакторы имеют электрическую мощность 1000 МВт при тепловой мощности в 3200 МВт.

В реакторах типа РБМК теплоносителем является кипящая вода под большим давлением (около 60 атмосфер). Замедлителем в этих реакторах является графит. Основу конструкции таких реакторов составляют прямоугольные блоки из особо чистого графита. Размером 250Х250Х500 мм. В своей форме блоки имеют цилиндрические отверстия, вследствие чего при укладке их один на другой образуется вертикальный технологический канал, в который вставляется металлическая труба из сплава циркония. Внутри металлической трубы располагаются тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) и проходит охлаждающая вода. Вся графитовая кладка представляет собой цилиндр диаметром около 14 метров и высотой свыше 8 метров. Для герметизации реакторного пространства графитовая кладка с боков окружена сварным металлическим кожухом, а сверху и снизу массивными стальными плитами, которые обеспечивают не только крепление графита, но и являются частью биологической защиты реактора. Около 5 % мощности реактора выделяется в графите, поэтому для предотвращения окисления графита реакторное пространство заполняют медленно циркулирующей смесью гелия (He 85-90 %) и азота (N 10-15 %). В каждом технологическом канале, а их в реакторе РБМК-1000 всего 1661, находится по две тепловыделяющих сборки, соединённых последовательно, а поскольку каждый ТВЭЛ имеет длину 3,5 метра, высота активной зоны реактора составляет 7 метров. При этом общая загрузка урана в реактор составляет 200 тонн, если обогащение урана-235 имеет количество до 2,4 %.

К основным достоинствам канальных реакторах относили отсутствие трудоёмкого и дорогостоящего корпуса, возможность наращивания мощности путем пристройки новых графитовых блоков без изменения конструкций других узлов, а также возможность замены без остановки реактора отработавших тепловыделяющих элементов на новые.

Наряду с достоинствами реакторы РБМК имеют некоторые недостатки. Поскольку в реакторах РБМК охлаждающая вода непосредственно из активной зоны попадает в парогенератор и в турбину, то их называют одноконтурными. А в одноконтурных реакторах не исключена вероятность попадания радиоактивных веществ в воду, турбогенератор, а также другие объекты станции при аварийной разгерметизации трубопроводов. Кроме того, для реакторов РБМК ввиду большей длины активной зоны, большого объема графитовой кладки и некоторых других факторов характерна неравномерность распределения нейтронов по высоте и объему, а, следовательно, неравномерность тепловыделения. Это в совокупности с особенностями изменения замедляющих свойств паровоздушной смеси в процессе работы приводит к некоторой неустойчивости работы реакторов.

На рисунке 1 приведена принципиальная схема АЭС с реактором РБМК-1000.

По рисунку видно что вода нагретая в технологических каналах до температуры 300°С по главным трубопроводам направляется от реактора к теплообменнику, где отдаёт часть своего тепла турбине, которая в свою очередь вращает парогенератор. Далее охлажденный до температуры примерно 30°С пар направляется в конденсатор и снова поступает в реактор в виде воды.

2.2.Реакторы типа ВВЭР-1000

Реакторы типа ВВЭР (водо-водяные энергетические реакторы) имеют некоторые конструктивные отличия от реакторов РБМК-1000.

Реакторы ВВЭР также как и РБМК имеют электрическую мощность 1000 МВт, но тепловая их мощность немного меньше и составляет 3000 МВт. Реакторы ВВЭР довольно тяжелые и имею массу в несколько сотен тонн.

Реакторы ВВЭР также называют корпусными реакторами. В корпусных реакторах применяется, как правило, двух контурная система использования воды. Нагретая до высокой температуры в активной зоне реактора вода поступает в теплообменник, где оставляет свое тепло, отдавая его воде второго контура. Первый и второй контуры отделены друг от друга изоляционным слоем, поэтому вода из первого контура не может попасть во второй. В этом существенное преимущество двухконтурных реакторных систем с точки зрения радиационной безопасности. В легководяных реакторах замедлителем и теплоносителем служит обыкновенная вода.

Существует две основных конструкции реакторов: BWR(boiling water reactor) – реактор с кипящей водой и PWR(pressurized water reactor) – реактор с водой под давлением. Промышленные типы этих реакторов были созданы в США в 50-х годах.

BWR – реактор прямого цикла. Охлаждающая вода циркулирует в нем, проходя через активную зону реактора, и превращается в пар внутри корпуса давления реактора. Этот пар непосредственно приводит во вращение турбину электрогенератора. Конденсат после прохождения им деаэратора поступает обратно в корпус реактора. Вследствие прямого цикла происходит загрязнение турбины радиоактивными веществами, содержащимися в паре и воде первичного контура. Поэтому турбина заключена в герметичный кожух, протечки из которого направляются обратно в первичный контур. Турбинный зал является контролируемой зоной, и во время технического обслуживания в нем необходимо применять специальные меры предосторожности.

PWR – реактор непрямого цикла. Давление в корпусе реактора является достаточно высоким для предотвращения кипения воды. Эта вода при температуре примерно 320 градусов Цельсия циркулирует по замкнутому контуру, включающему парогенератор, вырабатывая во вторичном контуре пар, который приводит в действие турбину.

Реакторы ВВЭР постоянно развивают и усовершенствуют. Первый реактор ВВЭР имел мощность 210 МВт. За 20 лет электрическая мощность блока возросла до 1000 МВт; давление первого контура возросло с 10 МПа до 16 МПа, а давление пара в парогенераторах возросло с 2,3 до 6,4 МПа; удельная напряженность активной зоны возросла с 47 до 111 кВт/литр. У реактора ВВЭР есть некоторые апробированные общие решения.