Телефон: +7(3952) 44-11-84
Адрес: г. Иркутск,ул.Тухачевского, 3
E-mail: baikal-disel@narod.ru

Целесообразность применения систем утилизации тепла ДВС

А. В. Разуваев, д.т.н. –
Балаковский институт техники, технологии и управления


   Рыночная экономика дает возможность потребителю выбирать источник энергоснабжения исходя из его стоимости, качества и бесперебойности. Поэтому наряду с «большой» энергетикой в современных условиях весьма значительной становится и роль объектов малой энергетики: автономных дизель- и двигателей-генераторов с диапазоном мощностей 200...3000 кВт и выше.

   Применение автономных энергоисточников с комбинированным производством электрической и тепловой энергии (когенерация) обеспечит определенный энергетический резерв в централизованной системе и повысит ее надежность. Малая энергетика является не только альтернативой централизованной системе – она становится основой для быстрого развития вновь осваиваемых районов, открывающихся новых производств, в том числе предприятий нефтегазового комплекса.
Необходимо также отметить актуальность вопроса энергетической безопасности объекта и реализации целевых программ «Энергосбережение», предусматривающих применение когенерационных установок.
Развитие этого направления обусловлено целым рядом факторов:
• выработка ресурсов мощных электростанций России и явно недостаточные темпы ввода новых мощностей;
• снижение надежности и качества электроснабжения;
• необходимость резервирования энергоснабжения от централизованных источников, что обусловлено участившимися аварийными ситуациями и связанными с этим экономическими потерями;
• большие затраты на ввод мощных электростанций;
• небольшие затраты на ввод автономных электростанций – теплоэнергетических комплексов;
• возможность ввода автономных газовых и дизельных энергоустановок в короткие сроки;
• утилизация попутного газа;
• возможность получения и полезного применения отводимой от двигателя теплоты (с минимальными транспортными потерями).
В настоящее время отмечается, что недостаточное и некачественное электроснабжение объектов различного назначения является одним из факторов сдерживания экономического роста.
Когенерация является практически оптимальным вариантом, обеспечивающим надежность снабжения электрической энергией. Увеличение мощностей предприятия при традиционном энергообеспечении связано с множеством организационных, финансовых и технических трудностей, поскольку часто необходимы прокладка новых линий электропередачи, строительство новых трансформаторных подстанций, перекладка теплотрасс и т.д. В то же время когенерация предлагает крайне гибкие и быстрые в плане наращивания мощностей решения.
   Увеличение мощностей может осуществляться как малыми, так и достаточно большими долями – этим поддерживается тесная взаимосвязь между генерацией и потреблением энергии. Таким образом, обеспечиваются все энергетические нужды, которые всегда сопровождают экономический рост.
Особенно эффективны энергетические установки, работающие на природном и, еще в большой степени, на попутном нефтяном газе, который в настоящее время в большинстве случаев сжигается на факелах, загрязняя при этом атмосферу и выделяя никому не нужное тепло. Данное обстоятельство очень важно при эксплуатации газовых двигателей, в этом случае их применение способствуют улучшению экологической ситуации в конкретном регионе.
   Как известно, коэффициент полезно используемого тепла топлива ДВС составляет 34…40%, а все остальное тепло отводится в атмосферу с выхлопными газами и охлаждающей жидкостью.
Величина тепловой мощности, утилизируемой теплоты выхлопных газов и охлаждающей жидкости ДВС соизмеримы с эффективной мощностью двигателя, а утилизация тепла, отводимого с маслом и наддувочным воздухом, позволяет довести коэффициент полезно используемого тепла, вводимого с топливом, до 80…85%.
Наряду с получением дешевой электроэнергии от автономного источника, существует реальная возможность получать и дешевую, «бросовую» теплоту от системы утилизации двигателей. Например, используя тепло выхлопных газов и охлаждающей жидкости газового двигателя мощностью 500 кВт для отопления, можно обеспечить теплом площадь размером в 4…4,5 тыс. м2, поддерживая нормальную температуру в помещениях.
При этом надо учитывать, что при отопительном сезоне продолжительностью около полугода экономия от «незакупленного» топлива для отопления будет ощутимой, а применение теплоэнергетических комплексов в более суровых климатических условиях обеспечит еще большую экономическую эффективность.
   Преимущества когенерации на базе газопоршневых электрогенераторных установок могут представлять особый интерес для жилищно-коммунальных хозяйств. Например, при использовании таких установок затраты на строительство коммуникаций уменьшаются в 1,5-4 раза по сравнению с подведением тепла и электроэнергии от централизованных источников.
Эти преимущества успешно используются в жилищно-коммунальных хозяйствах европейских стран. Как правило, такие станции монтируют на базе существующих котельных, из которых убирается старое оборудование. Тепловая энергия поступает жителям близлежащих домов, а электроэнергия – в централизованную сеть.
   Учитывая целесообразность применения когенерационных установок, в настоящее время реализуется инновационный проект по изготовлению систем утилизации вторичной теплоты, отводимой от ДВС. Проект предусматривает оценку экономической эффективности применения когенерационной установки. Выполняется расчет, разработка и изготовление системы утилизации тепла по индивидуальным параметрам ДВС отечественного или зарубежного производства, с учетом параметров потребителя утилизируемой теплоты.
Так, одно из заданий предусматривает изготовление системы утилизации тепла блочного исполнения.
Систему утилизации данной конструкции предполагается устанавливать с газовым двигателем-генератором мощностью 500 кВт в стационарном или контейнерном исполнении. Блочная компоновка оборудования способствует минимизации затрат при монтаже системы утилизации, а также контролю ее работоспособности на месте эксплуатации.
Блок оснащен собственным щитом управления. Это позволяет использовать автономную систему утилизации на уже введенных в эксплуатацию объектах, обеспечивающих электроснабжение от поршневых двигателей, учитывая минимальные затраты на ее монтаж.

   Утилизируемое тепло от ДВС может использоваться на отопление и горячее водоснабжение объектов производственного и бытового назначения, а также на технологические нужды производства. Экономия денежных средств очевидна, так как тепло от двигателя не выбрасывается в атмосферу, а непосредственно используется для теплоснабжения объекта, при этом сокращаются закупки топлива для этих нужд. Экономический эффект от применения такой технологии возрастает при ее реализации в условиях постоянного повышения цен на топливо, с учетом затрат на его транспортировку к месту эксплуатации энергоустановки.

Статья из специализированного информационно-технического журнала "ТУРБИНЫ И ДИЗЕЛИ"