Повышение экономичности процессов генерации теплоты в коммунальной теплоэнергетике и теплотехнологиях на основе комбинированных когенерационно-теплонасосных технологий

Abstract

Наиболее эффективной технологией генерации электрической и тепловой энергии для нужд коммунальной теплоэнергетики и теплотехнологий является комбинированная выработка энергии с использованием современных когенерационных установок на основе газопоршневых двигателей и газотурбинных установок, работающих на природном газе или биогазе. Комбинированная выработка энергии на такой базе существенно снижает затраты топлива в сравнении с традиционной раздельной выработкой электроэнергии на тепловых конденсационных электростанциях или на теплоэлектроцентралях и тепловой на котельных установках. Дальнейшее заметное повышение энергоэффективности процессов генерации теплоты для рассматриваемых нужд может быть достигнуто путем включения в процесс теплонасосных установок, т.е. создание комбинированных когенерационно-теплонасосных установок. Они будут иметь наивысшую топливную экономичность в сравнении со всеми существующими в традиционной теплоэнергетике. Это обусловлено целым рядом факторов. Современные когенерационные установки (КГУ) на базе газопоршневых двигателей (ГПД) и газотурбинных установок (ГТУ) имеют электрический к.п.д. выше, чем тепловая электростанция (ТЭС) или теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) – 30…45 % и 28…35 %, соответственно. В котлах-утилизаторах более эффективно используется высокотемпературная сбросная теплота двигателей, в результате чего суммарный к.п.д. установок достигает 85…88 %. Такие установки обеспечивают децентрализацию производства электрической и тепловой энергии, поэтому на автономных КГУ существенно ниже, а иногда практически отсутствуют потери в электрических и тепловых сетях, достигающие в централизованных системах 8…12 % и 15…30%, соответственно. Немаловажным является и то, что они повышают надежность работы всего объекта, делая его независимым от внешних сетей. Включение в процесс генерации теплоты теплонасосной установки (ТНУ) вызывает заметное повышение энергоэффективности, увеличивая топливную экономичность, благодаря использованию практически даровой низкопотенциальной теплоты природного, промышленного или бытового происхождения, а также высокой эффективности преобразования в ТНУ этой теплоты в теплоту более высокого потенциала с использованием электрической энергии КГУ.
 Целью работы является оценка перспектив применения комбинированных когенерационно-теплонасосных установок на базе ГПД и ГТУ для повышения энергоэффективности и энергосбережения при генерации теплоты в коммунальной теплоэнергетике и теплотехнологиях, в частности, в процессах сушки.