Регистрация
Komatsu
Статьи по рубрикам: Лесозаготовка Лесопиление Деревообработка Сушка пиломатериалов Защита древесины Аспирация Деревянное домостроение Производство мебели Биоэнергетика
Обзоры ЛПК    Лесное хозяйство    Производство древесных плит    ЦБП    Материалы (клеи, пленки, лаки, краски)
Статьи по темам: Режущий инструмент в лесопилении и деревообработке  Производство клееных деревянных конструкций  Производство OSB  Измельчение древесины  Клеи 
Щепа  Пеллеты  Производство брикетов  Котельные на древесном топливе  Использование древесных отходов  Бытовые котлы на древесном топливе  Торрефикация 
Газогенерация  Жидкое биотопливо  Мероприятия по биоэнергетике  Аналитика по биоэнергетике  Управление лесами 
На главную страницу  
 
      
Харвестерные головки SP Maskiner
Главная страница Карта сайта Написать письмо

 




Kvarnstrands - самый острый инструмент


Проекты редакции:

Газета ЛесПромФорум

Конференции и семинары ЛПК


Конференция по плитам


Вебинары

Рыночные исследования


заглушка



заглушка



CMC Texpan


ПРИОРИТЕТНЫЕ ИНВЕСТИЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ в ЛПК


ТРЕБУЮТСЯ АВТОРЫ


Обзоры ЛПК регионов


Статьи о предприятиях ЛПК:

Сеянга


Ангстрем


Runko Group


Гремячинский ДОК


УЛК


Лесозавод «Судома»


Русская Лесная Группа


Соломенский лесозавод


Эггер Древпродукт Гагарин


Апшеронский лес


Свеза Усть-Ижора


Слониммебель


Первая фабрика фасадов


ДОК «Декон»


Архангельский фанерный завод


Kastamonu


Череповецлес


Верфест


Креатив-мебель


ПДК «Апшеронск»


РОСТ


АВА компани


Лесосибирский ЛДК №1


Дана


Тамак


RFP Group


Виктория


Полеко


Элеон


Нархозстрой


Фабрика E1


Астар


Русьмебель


ВолСнаб


Харовсклеспром


Милароса


Первая мебельная фабрика


ТранссЛес


Енисейский фанерный комбинат


Вохтожский ДОК


ДОК «Калевала»


ЧФМК


Вышневолоцкий ЛПХ


Севзапмебель


Вельский лес


Mr.Doors


Сокольский ДОК


Мется Свирь


PlazaReal


Сарапульский лесозавод


Good Wood


Югорский ЛПХ


Тернейлес


HolzBalken


ЛПК Аркаим


Лесосибирский ЛДК № 1


ПДК Апшеронск


Лесплитинвест


ВудСтрой


Сетново (Stora Enso)


Виннэр


Сетлес (Stora Enso)


Лесозавод 25


Загрос


Миассмебель


Новоенисейский ЛХК


Монди Сыктывкарский ЛПК


Каменский ЛДК
(Алтайлес)


Светлояр


Содружество
(Алтайлес)


Брянский фанерный комбинат


МАДОК


UPM Чудово


Лесобалт


UPM Пестово


Череповецлес


ММ-Ефимовский


АВА Компани


Талион Терра
(ООО «СТОД»)


Все статьи
Рубрика Биоэнергетика  •  Статья по теме  Котельные на древесном топливе

Использование модулей ORC на мини-ТЭЦ

Водогрейные и паровые котлы на биотопливе и утилизация выбросов низкопотенциального тепла

Зарубежный и отечественный опыт в сфере энергоснабжения свидетельствует о перспективности строительства биотопливных котельных малой и средней мощности для обеспечения нужд отдельных потребителей в зоне низкой плотности теплоснабжения, особенно в районах с большими запасами биотоплива.

ORC-модуль 50 кВт
ORC-модуль 50 кВт

В Канаде, стране очень близкой к России по климатическим условиям, системы автономного теплоснабжения на основе котельных, работающих на биотопливе, все больше вытесняют крупные централизованные системы. Децентрализация в Канаде серьезно поддерживается на правительственном уровне, поскольку позволяет не только снизить финансовые затраты на отопление, но и добиться существенного экологического эффекта.

Наименьшая стоимость производства тепла приходится на такое биотопливо, как щепа. Основным конкурентом щепы является природный газ. Однако, с учетом быстрого роста стоимости природного газа, можно ожидать, что в ближайшем будущем другие виды биотоплива потеснят природный газ в этом рейтинге.

Важным фактором эффективной минимизации риска использования такого вида топлива, как опилки, стружка, щепа, кусковая древесина, является стабильность их поставки на котельную в течение всего отопительного сезона. Например, считается, что строительство автономной котельной на щепе целесообразно только при выполнении одного условия: наличия в радиусе 5-10 км вокруг котельной такого количества топливной щепы или иных древесных отходов, которого достаточно для обеспечения бесперебойной работы котельной. Это лишь подтверждает правило: если источник биомассы находится в непосредственной близости от котельной или электростанции, то выгоднее всего использовать эту биомассу в виде нерафинированного биотоплива без дополнительной подготовки. Если же источник топлива не находится вблизи котельной, разумнее использовать рафинированное биотопливо - топливные гранулы (пеллеты) или брикеты, которые можно без больших затрат перевозить на большие расстояния. Кроме того, сторонние источники древесных отходов, как правило, ненадежны. Фактические объемы щепы у сторонних поставщиков зависят от фактических объемов заготовки и переработки леса, а они могут колебаться под воздействием самых разных факторов. А древесные пеллеты - товарная продукция, которую выпускает большое количество предприятий во многих регионах России. И все эти предприятия заинтересованы в поставках продукции на внутренний рынок. Другим чрезвычайно важным фактором, влияющим на эффективность работы автономной котельной на биотопливе, является необходимость ее обеспечения электроэнергией.

Здесь возможны два варианта: а) получение электроэнергии от централизованной энергосистемы с затратами на присоединение к ней и на оплату покупной электроэнергии по установленному тарифу Тэ, руб./квт·ч.; б) строительство автономной мини-ТЭЦ, которая бы не только обеспечила в необходимом объеме отпуск тепла потребителю, но и снабжала необходимой электроэнергией как саму мини-ТЭЦ, так и теплоснабжающий район.

Одним из эффективных решений в этом случае является использование электрогенерирующей установки, работающей по технологии, основанной на органическом цикле Ренкина (Organic Rankine Cycle - ORC).

Органический цикл Ренкина отличается от традиционного термодинамического, заложенного в основу работы паровых турбоустановок, тем, что в качестве рабочего тела в тепловом цикле этих турбоустановок вместо воды и водяного пара используются органические вещества, температура кипения и испарения которых ниже, чем температура кипения воды. Такие вещества называются низкокипящими рабочими телами (НРТ); это, например, соединения на основе фреона, углеводороды типа пентана, бутана и т. д.

Таблица 1. Технические характеристики ORC-модулей
итальянской фирмы Turboden с теплоносителем Terminol 66 для
утилизации тепла термомасляных котлов, работающих на щепе,
пеллетах и другом биотопливе

Посмотреть в PDF-версии журнала. Таблица 1. Технические характеристики ORC-модулей итальянской фирмы Turboden с теплоносителем Terminol 66 для утилизации тепла термомасляных котлов, работающих на щепе, пеллетах и другом биотопливе

В отличие от воды, НРТ в силу теплофизических свойств при расширении в турбине не попадают в область влажного пара. Поэтому при использовании НРТ не возникает проблем с эрозией последних ступеней лопаток турбины. Выбор оптимального НРТ для ORC-модуля зависит от исходной температуры источника тепла. Например, при температуре источника тепла 85-120 °С используются, как правило, фреоновые смеси, при температуре 150-200 °С - углеводороды типа пентана, бутана. В связи с этим большое значение имеет выбор котла, сжигающего биотопливо, и его параметры. Заслуживает внимания использование для ORC-модуля термомасляного котла, который имеет ряд преимуществ перед паровым котлом. Часть энергии термомасляный котел передает на нагрев обратной сетевой воды, а другую часть - на ORC­-модуль для производства электроэнергии. Принципиальная тепловая схема мини­-ТЭЦ с водогрейными котлами и модулем ORC на биотопливе представлена на рис. 1.

В настоящее время существуют ряд фирм, выпускающих ORC-модули: Turboden, Ormat и другие. В табл. 1 в качестве примера представлены технические характеристики ORC-модулей фирмы Turboden для утилизации тепла термомасляных котлов, работающих на щепе, пеллетах и другом биотопливе для выработки тепла и электроэнергии.

На рис. 2 представлена структура эксплуатационных затрат котельной на биотопливе. На рис. 3-5 представлены некоторые показатели себестоимости тепловой и электрической энергии, вырабатываемой на мини-ТЭЦ с ORC.

Утилизация низкопотенциального тепла

ORC-модуль мощностью 200 кВт на металлургическом заводе
ORC-модуль мощностью 200 кВт на металлургическом
заводе


А. Блинов и С. Передерий на китайском заводе-производителе ORC
А. Блинов и С. Передерий на китайском заводе-
производителе ORC

Важнейшим направлением развития сферы энергоснабжения коммунального хозяйства и промышленного производства является энергосбережение. Оно предполагает, во­-первых, внедрение новых технологических процессов, в основу которых заложена меньшая, нежели в применяемых технологиях, энергоемкость. Во­-вторых, использование низкопотенциальной энергии, которая при современном уровне развития энергетики пока еще мало применяется, что приводит к снижению коэффициента использования теплоты сгорания топлива в устройствах, работающих по технологиям, основанным на применении органического топлива как источника тепловой энергии. Кроме того, неконтролируемый сброс низкопотенциальной энергии вызывает тепловое загрязнение окружающей среды.

Таким образом, использование низкопотенциальной энергии как фактор энергосбережения и улучшения экологической обстановки - важнейшая задача энергетики.

Перспективным решением проблемы является применение энергетической установки с модулем ORC с низкокипящими рабочими телами (НРТ) во втором контуре для утилизации низкопотенциального тепла.

Модуль ORC почти не требует подпитки второго контура, так как единственный возможный путь потерь рабочего тела - через концевые уплотнения турбины. При этом протечки собираются системой улавливания НРТ и направляются обратно в контур. При необходимости (например, при выводе оборудования в ремонт) предусмотрен слив НРТ в жидком состоянии в специальную емкость (бак).

Одним из плюсов применения НРТ в качестве рабочего тела является возможность создания малогабаритной турбины, т. к. объемный расход пара НРТ через последнюю ступень меньше, чем в случае водяного пара (давление во втором контуре около 2,5 МПа). Поддержание давления в конденсаторе второго контура выше атмосферного давления (около 0,15 МПа) исключает проблемы, связанные с притоком воздуха в традиционном вакуумном конденсаторе стандартной конструкции паровой турбины на водяном паре. Кроме того, в течение всего процесса расширения в турбине пар НРТ остается сухим, что исключает эрозионный износ рабочих лопаток. Невысокие параметры НРТ (давление и температура), низкие окружные скорости лопаток турбины, отсутствие эрозионного износа позволяют использовать простые конструкции и недорогие материалы, что существенно снижает затраты на производство таких модулей.

Кроме вышеперечисленных, ORC имеет и другие достоинства.

1. Беспроблемная эксплуатация при низких температурах наружного воздуха.

Точка замерзания НТР в установках с ORC крайне низка, что позволяет без проблем использовать воздушные конденсаторы в зимний период.

2. Меньшие, по сравнению с паровыми турбинами на водяном паре, расходы охлаждающей воды в градирне.

Поскольку теплота парообразования НРТ в разы меньше теплоты парообразования водяного пара, то меньше и расход охлаждающей воды в конденсаторе ORC, а значит, снижаются потери с капельным уносом циркуляционной воды в мокрой градирне, снижаются расходы электроэнергии на насосы системы циркуляции и т. д.

3. Низкие эксплуатационные затраты и минимальное воздействие на окружающую среду.

Использование систем воздушного охлаждения ORC обеспечивает низкие эксплуатационные затраты и исключительно слабое воздействие на окружающую среду. Они работают по замкнутому контуру, не требуют химических присадок и утилизации отходов.

4. Обеспечение продолжительного срока эксплуатации турбины.

В отличие от водяного парового цикла, пар в конце расширения турбины ORC остается сухим во всех предполагаемых рабочих условиях, что предотвращает возможность эрозионного разрушения лопаток рабочего колеса и направляющего аппарата турбины. Таким образом, ORC может обеспечивать работу при частичной нагрузке и значительные переходные режимы более эффективно, нежели турбины на водяном паре.

5. Низкие затраты на техническое обслуживание.

Установки ORC требуют минимального технического обслуживания, что связано с высокой степенью их доступности и низкими эксплуатационными расходами.

6. Высокий КПД даже на частичных режимах.

7. Бесшумность работы, высокая работоспособность, широкий диапазон регулирования.

8. Высокая маневренность вследствие использования невысоких температур.

В настоящее время большое число фирм в Европе и Северной Америке работают над проблемой утилизации тепла от любых промышленных источников, в том числе газовых турбин и газопоршневых машин, вынужденных работать по простому циклу. Среди них наиболее известны фирмы Ormat Energy (Израиль), Infinity LLC (США), Turboden (Италия), ABB (Швейцария), Siemens (Германия), GE (США) и др.

Установки этих фирм предназначены для утилизации различного вида сбросного тепла от газовых турбин, цементных печей, геотермальных установок, газопоршневых машин, установок по сжиганию биотоплива и т. д. При этом в зависимости от уровня температуры сбросных газов используются разные низкокипящие рабочие тела, такие как: фреоны R­-134а, R­-245f, R­-22, а также пропан, пентан, бутан и др.

Стоимостные показатели

Таблица 2. Удельная стоимость ORC-модулей фирмы Turboden
(в зависимости от мощности)

Таблица 2. Удельная стоимость ORC-модулей фирмы Turboden (в зависимости от мощности)

Капитальные вложения в ORC зависят от нескольких факторов: установленной электрической мощности; комплектности поставки (наличие градирни, рекуператора, АСУ ТП и т. д.); применяемой технологии утилизации низкопотенциального тепла (цикла), вида НРТ и т. д. Для примера в табл. 2 показана удельная стоимость ORC­-модулей фирмы Turboden в зависимости от мощности.

Сроки окупаемости ORC

Срок окупаемости также определяется рядом факторов: стоимостью отпускаемой электроэнергии; типом и режимами работы мини-ТЭЦ; удельными капиталовложениями в строительство мини-ТЭЦ.

В большинстве реализованных проектов срок окупаемости составлял от трех до восьми лет.

Выводы

При действующих сейчас тарифах на электроэнергию целесообразно обеспечивать теплом, например, автономный поселок за счет мощностей поселковой котельной, причем эффективность работы котельной заметно увеличивается при использовании наиболее дешевого биотоплива - щепы. Себестоимость тепла при использовании щепы в качестве топлива обеспечивает существенное снижение себестоимости этого вида топлива по сравнению с себестоимостью пеллет.

Область применения ORC довольно широка. Например, в системе теплоснабжения городов России эксплуатируется большое количество паровых котлов паропроизводительностью более 10 т/ч с такими параметрами пара: давление - 1,2-1,4 МПа, температура - 200-225°С.

Для снижения параметров пара до значений, необходимых для подогрева сетевой воды, применяют редукционные охладительные установки (РОУ), что приводит к значительным потерям энергии.

В осенне­-весенний, а также летний периоды из-за недостатка или отсутствия тепловых нагрузок оборудование котельных работает не на полную мощность или вовсе простаивает. Рациональным решением может стать установка ORC, позволяющая направлять избыток пара в ORC для выработки электроэнергии.

Возможна установка ORC и на водогрейной котельной. В этом случае источником тепла для НРТ будет являться горячая сетевая вода.

В России сегодня ряд компаний предлагают высокотемпературные ORC-модули почти всех вышеназванных европейских и американских производителей. Особо хотелось бы выделить Санкт-Петербургскую электротехническую компанию.

Генеральный директор компании Александр Народицкий говорит: «Мы видим перспективу использования в РФ низкотемпературных (от 85°С) модулей ORC при реконструкции и модернизации коммунальных котельных, а также в целях максимального использования выбросов низкопотенциального тепла, которое в настоящее время в больших количествах сбрасывается в окружающую среду на промышленных предприятиях при производстве тепла и электроэнергии и на других производствах».

Александр БЛИНОВ, канд. техн. наук, Санкт-Петербург, Россия;
Сергей ПЕРЕДЕРИЙ,
Дюссельдорф, Германия,
s.perederi@eko-pellethandel.de





Рекламная статья
{other_ad_link}

Maier





mebel-news.pro



Производство фанеры

Производство OSB

Производство ДСП

Производство MDF


Техобзоры оборудования
для производства
мебели:


Фрезерные станки с ЧПУ


Станки заусовочные


Копировально-
фрезерные станки


Станки для раскроя
плит с прижимной
балкой


Четырехсторонние
станки


Столярные
ленточнопильные
станки


Фрезерные станки


Токарные станки


Кромкооблицовочные
станки


Мембранно-вакуумные
прессы



Свежий номер журнала «ЛесПромИнформ»

Свежий номер журнала




Режущий инструмент

Производство КДК

Биоэнергетика

Измельчение
древесины


Щепа

Пеллеты

Производство брикетов

Котельные на
древесном топливе


Использование
древесных отходов


Бытовые котлы
на древесном топливе


Торрефикация

Газогенерация

Жидкое биотопливо







ЭПИ-клеи


Термодревесина


Технология
деревообработки


Цена бесперебойного
отопления



Баня по-черному


Баня по-белому


Финская сауна


Увидели ошибку -
выделите текст и
нажмите Ctrl + Enter




Мебель,  20–24 ноября, Москва      Семинар «Повышение производительности лесопильного производства и качества выпускаемой продукции, снижение брака и простоев оборудования», 28–29 ноября 2017, Санкт-Петербург

Выставки лесопромышленного комплекса (деревообработка, лесопиление, лесозаготовка, деревянное домостроение, оборудование для производства мебели, биоэнергетика)

Скачать бесплатно PDF-версии журналов Стоимость подписки на журнал

Список субъектов РФ по алфавиту

НЕКОТОРЫЕ CТАТЬИ ПО ТЕМАМ:
Лесозаготовительная техника
    ВПМ John Deere 900K    Шины для лесозаготовительной техники    John Deere 2154D    Форвардеры Komatsu 865 и 855    Скиддер и форвардер LKT-82    Лесозаготовительная техника Cat    Харвестерные головки Log Max    Щеповозы Lipe    Строительство лесных дорог в Белоруссии    Форвардер Т6920    Хлыстовая заготовка с Caterpillar    Лесозаготовительная техника Cat для сортиментной заготовки    Погрузчик Liebherr    Перегружатели Sennebogen    Лесовозы IVECO-AMT    Харвестеры ROTTNE    Харвестеры HSM    Техника для лесозаготовок Ponsse    Харвестные головки Logset TH    Манипулятор для харвестера Epsilon M160H100

Лесопильное оборудование     Многопильные станки    Измерение параметров пиломатериалов    Маркировка CE для пиломатериалов    Пиление подсушенной древесины    Поперечная распиловка    Окорка    Ленточнопильные станки    Пиление мерзлой древесины    Ленточное лесопиление    Jartek    Möhringer    USNR    Üstünkarli    WoodEye    Brenta    Baljer & Zembrod    Heinola    Лесопильное оборудование SAB    Перегружатели леса Sennebogen    Wintersteiger    Лесопильное оборудование EWD    Kara    Soderhamn Eriksson    МЕМ: Подвесное пиление древесины    Аспирация на деревообрабатывающем производстве    Маятниковые сушильные камеры Jartek    Камеры для сушки древесины BIGonDRY    Сушильные камеры Termolegno    Ваакумное оборудование для сушки древесины    Перегружатели леса и фронтальные погрузчики    Сушка древесины плодовых пород    Автоклавная пропитка древесины

Деревообрабатывающее оборудование     Эксплуатация дисковых пил    Комбинированные станки    Торцовочные станки    Оценка фуговальных фрез    Облицовка погонажа    Выбор режущего инструмента    Термодревесина    Столярные ленточнопильные станки    Производство клееного бруса    Станки фрезерные с ЧПУ    Автоподатчики    Оборудование TC Maschinenbau для производства перекрестно-клееных панелей CLT (X-Lam)    Производство палет (поддонов)    Круглопильные станки    Сарапульский лесозавод. Больше века в деревообработке    Форматно-раскроечные станки

Производство щепы и биотоплива     Рубительные машины и измельчители древесины    Шредеры    Пеллеты класса ENplus A2    Сертификация пеллет    Торрефицированные пеллеты    Использование коры    Бытовые котлы на щепе    Сжигание щепы в твердотопливных котлах    Совместное сжигание топлива    Перспективы котельных на пеллетах    Отопление пеллетами    Транспортные газогенераторы    Метан из биомассы    Топливные древесные брикеты    Производство древесного угля    Vecoplan    Nestro    Ковровские котлы    Polytechnik в Архангельской области    Рубительные машины Farmi Forest    Щепа как биотопливо в Европе    Щеповозы LIPE    Рубительные машины Bruks    Рубительная машина Maier HRL-B    Рубительные машины Teknamotor

Производство мебели     Форматно-раскроечные станки    Фрезерные станки с ЧПУ    Постформинг    Софтформинг    Копировально-фрезерные станки    Токарные станки для древесины    Заусовочные станки     Клеевые материалы для производства детской мебели    Облицовка профилированных изделий    Доска пола и паркет     Прессы и линии для облицовывания пластей    Широкоформатные принтеры    Облицовывание неплоских поверхностей    Станки для раскроя плит с прижимной балкой    Рельефный погонаж    Кромкооблицовочные станки    Корпусная мебель из профильного погонажа

Фотографии с выставок: FinnMetko    Российский лес    Elmia Wood    LIGNA    Лесдревмаш    KWF Tagung    Xylexpo    Drema    UMIDS    Woodex/Лестехпродукция    Интерлес    Interforst

Статьи о выставках лесопромышленного комплекса: Ligna 2015    Woodex 2015    Лесдревмаш    UMIDS    Xylexpo    Technodomus    FinnMetko    Российский лес    Holz-Handwerk    Лесной комплекс России    Elmia Wood

Лесопромышленный комплекс, лесная отрасль, лесной комплекс, лесозаготовительный комплекс, лесопромышленная отрасль, лесопильная промышленность, лес, лесозаготовительная отрасль, лесная промышленность, деревообрабатывающая промышленность. Статьи о лесозаготовке, деревообработке, биоэнергетике, деревянном домостроении, производстве древесных плит, лесозаготовительной технике, лесопильном и деревообрабатывающем оборудовании.

Информация по лесозаготовке, лесопилению, деревообработке
© ЛесПромИнформ, 2002−2017.
При использовании материалов активная ссылка на сайт обязательна