Регистрация
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

 




ВАКАНСИИ В ЛЕСОЗАГОТОВКЕ


Kvarnstrands - самый острый инструмент


Проекты редакции:

Газета ЛесПромФорум

Конференции и семинары ЛПК


Конференция по плитам


Вебинары

Рыночные исследования


заглушка

заглушка



Weima - технологии измельчения и брикетирования


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

Паровые установки для выработки электро-
и тепловой энергии

Исторически под паровой машиной понимали работающий на водяном паре тепловой двигатель поршневого типа, а когда были изобретены паровые турбины, подобные двигатели часто стали называть турбомашинами.

Дешевые виды местного твердого топлива из биомассы (дрова, древесные пеллеты, брикеты, щепа, опилки) используются для генерации электроэнергии или когенерации, для чего разработаны несколько технологий. Основные:

  • газификация - получение низкокалорийного горючего (генераторного) газа с его последующим использованием в газопоршневом двигателе, приводящем в действие электрогенератор;
  • сжигание твердого топлива в паровом котле и использование полученного пара для работы паровой турбины;
  • сжигание твердого топлива в паровом котле и использование пара для работы поршневого парового двигателя (классической паровой машины или парового поршневого двигателя).
Паровой двигатель Spilling
Паровой двигатель Spilling

Газовый детандер Spilling
Газовый детандер Spilling

Главным достоинством современных паровых поршневых двигателей (машин) по сравнению с маломощными (особенно одноступенчатыми) паровыми турбинами является меньший удельный расход пара при равных параметрах давления и температуры пара на входе и выходе и при одинаковой мощности паровой машины и паровой турбины. К плюсам классических паровых машин также надо отнести, по сути, постоянный удельный расход пара при изменении нагрузки в широких пределах (в отличие от двигателей внутреннего сгорания - ДВС) при постоянной частоте вращения (работе на синхронный электрогенератор).

А теперь сравним паропоршневые установки (ППУ) с газопоршневыми (ГПУ). Для работы ГПУ в качестве топлива используется не только природный газ, но и с недавнего времени биогаз и генераторный газ, полученный в результате газификации биомассы. При работе классического поршневого двигателя на генераторном газе мощность двигателя падает до 60%. Но если сравнивать с классической паровой машиной, для работы которой используется водяной пар, то, согласно термодинамическому циклу Карно, его экономичность выше за счет того, что температура продуктов сгорания в ГПУ выше температуры пара, ограниченной теплостойкостью материалов парового котла. Однако при работе ГПУ горючий газ высокой температуры необходимо охлаждать перед подачей в цилиндр газопоршневого двигателя, а это приводит к сбросу во внешнюю среду около 20% теплоты сгорания твердого топлива и делает ГПУ неконкурентоспособным классической паровой машине. Принципиальным отличием паропоршневых двигателей от газопоршневых является наличие у первых накопителя энергии - парогенератора (парового котла), который играет роль пароводяного аккумулятора. Большое значение имеет и стабильность рабочего тела (пара). Отсюда следует, что кратковременные остановки котла не приведут к немедленной остановке самой паровой машины. Чего не скажешь о газопоршневом двигателе, в котором при загрузке газогенератора топливом возможно изменение состава газа, а это может привести к остановке двигателя. Существенное преимущество паровых двигателей заключается также в том, что для работы специализированных паровых котлов можно использовать биомассу (щепу или дрова) естественной влажности, а для газогенераторных установок влажность сырья, как правило, не должна превышать 20%. К тому же ГПУ требует более тщательного ухода, в отличие от паропоршневого двигателя. Преимуществами ППУ перед ГПУ и ДВС являются высокая выносливость и долговечность, простота обслуживания и ремонта и возможность работы, по сути, на любом виде дешевого местного твердого топлива. Последнее условие важно, потому что обеспечивает возможность широкого использования топливных ресурсов на местах и независимость от привозного топлива (к примеру, от топлива так называемого северного завоза в России).

Выше мы сравнивали паровые машины с газопоршневыми двигателями, которые работают на газифицированной биомассе. Понятно, что при работе ГПУ на природном газе при генерации только электроэнергии их преимущество неоспоримо. Однако при когенерации расклад не в пользу ГПУ; утилизировать тепловую энергию выхлопных газов значительно сложнее, чем тепловую энергию выхлопа паровой машины, т. к. коэффициент теплоотдачи конденсирующегося пара в теплообменнике в десятки раз выше коэффициента выхлопного газа ГПУ. Паровая машина экологичнее за счет меньшего объема выбросов NO и CO. Работающие паровые двигатели замкнутого цикла менее шумные, чем ГПУ и ДВС. Паровая машина вполне может конкурировать и с паровой турбиной мощностью 1000-2500 л. с. Конечно, по размерам и весу паровые машины больше в сравнении и превосходят паровые турбины, но за счет меньшей частоты вращения вала ППУ нет необходимости устанавливать редуктор. Ведутся и разработки компактных поршневых паровых двигателей. Например, компания из США Cyclone Power Technologies Inc. разработала паропоршневой двигатель со звездообразным расположением цилиндров мощностью 75 кВт, КПД 31,5% - по аналогии с бензиновыми авиационными моторами, которые используются до сих пор на труженике советской и российской авиации - знаменитом биплане Ан-2.

Использование паровых машин

Рис. 1. Схема тригенерации с использованием парового двигателя
Рис. 1. Схема тригенерации с использованием парового двигателя

За рубежом в малой энергетике (мини-ТЭС) вместо малых паровых турбин успешно используются паровые машины, или, как сегодня принято говорить, паропоршневые (паровые) моторы или двигатели. Основной отличительный признак паропоршневых моторов от паровых машин - иной тип парораспределения. Паропоршневые моторы предназначены для работы с однократным расширением пара: пар из котла поступает параллельно во все цилиндры, подобно тому как поступает топливно-воздушная смесь в цилиндры ДВС. А в классических паровых машинах пар проходит через все цилиндры последовательно и расширяется многократно.

Мировую известность получили немецкие паровые моторы фирмы Spilling. Это одноступенчатые поршневые паровые машины противодавленческого типа с системой золотникового расширения пара, отличающиеся от других современных паровых машин, которые работают по многоступенчатому принципу. К сожалению, у модельного ряда паровых машин Spilling очень узкий диапазон мощности: от 100 кВт до 1,2 мВт. Но ресурс у них довольно большой, и в последние годы компания-производитель предлагает их на российском рынке для установки на мини-ТЭС, работающих на биотопливе, на производствах, где есть возможность и необходимость редуцирования пара с расходом от 2,5 т/ч и на установках для утилизации отходов (ТБО, ТКО и др.). Компания Spilling поставляет паропоршневой двигатель в сборе с электрогенератором как готовый к работе агрегат с системой управления, автоматизации и программным обеспечением. Такой двигатель может также работать на природном газе либо биогазе в качестве детандера. Стоимость 1 кВт установочной электрической мощности при расчетах можно принять от 1500 евро FCA. Основные технические данные паропоршневых двигателей Spilling: электрическая мощность 100-1200 кВт; частота вращения - 750, 900 и 1000 об/мин; давление пара на входе - 4-60 бар, на выхлопе - 0,2-15 бар; температура насыщения пара - до 480°С. Для многих двигателей Spilling в качестве топлива используют биомассу, в первую очередь древесную. Например, на одном из деревообрабатывающих предприятий в Африке установлен трехцилиндровый одноступенчатый паропоршневой двигатель Spilling электрической мощностью 437 кВт с давлением пара на входе 9 бар и на выхлопе 0,5 бар. Отходящий пар используется для обеспечения работы сушильной камеры. После ввода в эксплуатацию этого двигателя предприятие обеспечило себя дешевой электро- и тепловой энергией и, что особенно важно, обрело независимость от поставок электроэнергии из общей сети.

В числе других европейских производителей паропоршневых двигателей можно назвать чешскую компанию Tenza s. a., которая предлагает паровые двигатели мощностью от 10 до 120 кВт, и шведскую компанию Energiprojekt i Sverige AB, которая производит паровые двигатели мощностью от 500 до 1000 кВт с давлением пара на входе 30-60 бар и с заявленным КПД 25-30% (машины работают по термодинамическому циклу Ренкина с регенерацией и полезным использованием теплоты конденсации пара). Австрийская компания Foerdertechnik GmbH производит когенерационные паровые машины электрической мощностью 150 и 300 кВт и тепловой - 110 и 220 кВт соответственно, в топках паровых котлов которых можно сжигать биомассу, в частности щепу. Максимальная температура пара - 350°С, давление - 32 бар, паропроизводительность 200 кг/ч. Но стоимость этих машин, конечно, очень высокая - 280 тыс. и 480 тыс. евро. При такой стоимости эти «золотые» машины можно использовать только в некоторых европейских странах (Австрии, ФРГ и др.), где реализуются масштабные программы поддержки и субсидий ВИЭ и гарантируется оплата генерируемой электроэнергии по «зеленому» тарифу в течение продолжительного времени (до 20 лет). Поскольку в России о таких тепличных условиях можно только мечтать, то ориентироваться нужно в первую очередь на отечественных и азиатских (КНР, Тайвань, Вьетнам и др.) производителей и разработчиков оборудования. В мире производят сегодня и так называемые паровинтовые машины, которые в большей степени можно отнести к категории турбин, только ротор у этих машин не с лопатками, как у классических турбин, а в виде винта Архимеда - в основном цилиндрической или конусно-винтовой формы.

Первый отечественный паропоршневой мотор был спроектирован в Московском авиационном институте (МАИ) в 1936 году и предназначался для силовой установки экспериментального самолета. Двигатель работал на перегретом паре с давлением 6 МПа и температурой 380°С и на оборотах до 1800 об/мин.

В современной России нужно выделить научную группу «Промтеплоэнергетика» МАИ, которая предлагает довольно оригинальное решение вопроса экономически целесообразного применения паропоршневых машин в малой и децентрализованной энергетике России. Разработчики предлагают создавать паропоршневые двигатели на базе серийно выпускаемых дизельных поршневых двигателей. В конструкции ДВС сохраняется почти весь механизм газораспределения, который в ППУ становится механизмом парораспределения, также сохраняется кривошипно-шатунный механизм. Подобный подход обеспечивает низкую стоимость парового двигателя, в отличие от зарубежных аналогов, благодаря тому, что в производстве используются серийные автомобильные двигатели и запчасти к ним. Кстати, понятие «паропоршневые двигатели» впервые было введено в 2003 году именно научной группой «Промтеплоэнергетика» МАИ.

Где использовать паровые машины эффективно?

В качестве объектов, энергетическую эффективность которых можно повысить при использовании современных паровых машин, могут выступать:

  • промышленные и муниципальные котельные с паровыми котлами (паровая машина для привода электрогенератора);
  • паросиловые мини-теплоэлектроцентрали (мини-ТЭЦ), где паровую машину целесообразно устанавливать вместо маломощных паровых лопаточных и винтовых турбин, особенно если электрическая мощность последних до 1,2 МВт и они изготовлены в одноступенчатом варианте или же в многоступенчатом, но без промежуточного отбора пара;
  • технологические производственные установки на предприятиях, где по условиям реализации основных процессов выпуска продукции есть возможность с помощью парового котла-утилизатора использовать сбросное тепло (например, в металлургии подобными установками могут выступать крупные сталеплавильные печи, а в стекольной промышленности - печи для варки стекла, на цементных, консервных и маслоэкстракционных, ликероводочных заводах и во многих других отраслях промышленности). Использование для этого технологии ORC (органического цикла Ренкина) - более дорогое решение, учитывая и то, что модули ORC в России не производятся.

Технологические решения для мини-ТЭС - конденсационных мини-электростанций (мини-КЭС) и мини-ТЭЦ - с использованием современных паровых машин принципиально схожи с известными, реализуемыми на паротурбинных мини-ТЭС. Это комбинированное производство электрической и тепловой энергии (когенерация на мини-ТЭЦ, в т. ч. создаваемых на базе котельных с паровыми котлами) либо так называемая тригенерация (см. рис. 1), т. е. выработка одновременно трех видов энергии (электрической, тепловой и холодильной). В качестве холодопроизводящего оборудования при тригенерации на паросиловых мини-ТЭС используются абсорбционные холодильные машины, для работы которых вполне достаточно отработавшего в паровом двигателе водяного пара. Такой вариант значительно экономичнее, чем выработка холода с помощью электрических кондиционеров.

В качестве заключения

Паропоршневые мини-ТЭЦ, работающие на биомассе, энергоэффективнее паротурбинных, газопоршневых (при работе на генераторном газе, полученном путем газификации биомассы) и дизельных. В паропоршневых мини-ТЭЦ удельный расход пара на выработку электроэнергии в 1,3-1,5 раза меньше, чем в паротурбинных мини-ТЭЦ, особенно при мощности 1200-1500 кВт. Современные паровые поршневые машины вполне могут использоваться в децентрализованной энергетике России. Применяя местные альтернативные виды топлива, в основном древесную биомассу, можно успешно заменить во многих регионах дизель-генераторы паровыми машинами (паропоршневыми установками) и дополнительно получать тепловую энергию, в результате отказаться от северных завозов угля и дизтоплива. Применение ППУ может способствовать энергосбережению при эксплуатации технологических и энергетических установок, в частности тех, у которых при работе выделяется сбросное тепло в виде выхлопных или дымовых газов.

Сергей ПЕРЕДЕРИЙ, Германия,
s.perederi@eko-pellethandel.de

В статье использованы некоторые материалы научной группы «Промтеплоэнергетика» МАИ и кафедры «Атомная и тепловая энергетика» Санкт-Петербургского политехнического университета им. Петра Великого

Рубрика: Биоэнергетика
Темы: Паровые машины




Рекламная статья
{other_ad_link}

Liebher





UMIDS, 28–31 марта, Краснодар

LESPROM-Ural Professional, 18–21 сентября, Екатеринбург

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




Биотопливный конгресс , 22–23 марта, Санкт-Петербург      ЭкспоМебель-Урал, 18–21 сентября, Екатеринбург      «УТИЛИЗАЦИЯ», 18–21 сентября, Екатеринбург

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