تحليل كفاءة أنواع مختلفة من المضخات الحرارية. مضخة حرارة الامتصاص - مبدأ التشغيل

أثناء تصميم تركيب المضخة الحرارية ، يصبح من الضروري أحيانًا اختيار مضخة حرارية من أجلها نظام التدفئةمع منحنى درجة حرارة عالية ، على سبيل المثال 60/45 درجة مئوية. إن إمكانية الحصول على درجات حرارة عالية من شأنه أن يوسع نطاق المضخات الحرارية. هذا صحيح بشكل خاص ، لأنها تتأثر بتقلبات درجة الحرارة في الهواء المحيط.

معظم المضخات الحرارية قادرة على تحقيق اختلاف في درجة الحرارة بين مصدر الحرارة منخفض الدرجة وإمداد التدفئة بما لا يزيد عن 60 درجة مئوية. هذا يعني أنه عند درجة حرارة محيطة تبلغ -15 درجة مئوية ، لا تتجاوز درجة حرارة الإمداد القصوى 45 درجة مئوية ، لمضخة تسخين مصدر الهواء. لن يكون كافيًا للتسخين. ماء ساخن.

تكمن المشكلة في أن درجة حرارة بخار المبرد في الضاغط أثناء الضغط لا يمكن أن تتجاوز 135 درجة مئوية. خلاف ذلك ، سيبدأ الزيت المضاف إلى دائرة التبريد في فحم الكوك. هذا يمكن أن يؤدي إلى فشل ضاغط مضخة الحرارة.

يوضح الرسم البياني للضغط والمحتوى الحراري (محتوى الطاقة) أن درجة الحرارة القصوى في نظام التسخين لا يمكن أن تتجاوز 45 درجة مئوية إذا كانت المضخة الحرارية لمصدر الهواء تعمل عند بيئة-15 درجة مئوية.

لحل هذه المشكلة بشكل بسيط ولكن في نفس الوقت جدا حل فعال. تمت إضافة مبادل حراري إضافي وصمام تمدد (EXV) إلى دائرة سائل العمل.

يتم نقل جزء من مادة التبريد (من 10 إلى 25٪) ، بعد المكثف ، إلى صمام تمدد إضافي. في الصمام سائل العملتمدد ثم تغذيتها إلى مبادل حراري إضافي. يعمل هذا المبادل الحراري كمبخر لهذا المبرد. بعد ذلك ، يتم حقن البخار ذو درجة الحرارة المنخفضة مباشرة في الضاغط. لهذا الضاغط مضخة حرارة عاليةمزودة بمدخل آخر. تسمى هذه الضواغط ضواغط "EVI" (حقن البخار الوسيط). تحدث هذه العملية خلال الثلث الثاني من ضغط المبرد المتبخر.

مصدر الحرارة في المبادل الحراري الإضافي هو المبرد المتبقي المزود لصمام التمدد الرئيسي. كما أن لها تأثير إيجابي. يتم تبريد تدفق المبرد الرئيسي بمقدار 8-12 درجة مئوية ويدخل المبخر بدرجة حرارة منخفضة. هذا يسمح لك بالامتصاص كمية كبيرةحرارة طبيعية.

بسبب هذه العمليات ، هناك "تحول" في درجة الحرارة موضح في الرسم التخطيطي. وبالتالي ، من الممكن ضغط البخار بشكل أكبر في الضاغط ، والوصول إلى مؤشر الضغط المطلوب وعدم تجاوز درجة الحرارة القصوى البالغة 135 درجة مئوية.

على الرغم من استخدام تقنية الحقن بالبخار الوسيط ، فإنه لا يمكن تحقيق درجة حرارة إمداد لنظام الإمداد الحراري أعلى من 65 درجة مئوية في المضخات الحرارية من هذا التصميم. أقصى ضغطيجب أن يكون من المبرد بحيث لا يتجاوز مائع العمل في وقت بدء التكثيف قيمة درجة حرارة أكبر من النقطة الحرجة. على سبيل المثال ، بالنسبة لغاز التبريد R410A الشائع الاستخدام ، تبلغ هذه النقطة 67 درجة مئوية. في خلاف ذلك، سوف يدخل المبرد في حالة غير مستقرة ولن يكون قادرًا على التكثيف "بشكل صحيح".

بالإضافة إلى الزيادة درجة الحرارة القصوى، تحسن تكنولوجيا EVI بشكل كبير . يوضح الرسم البياني أدناه الاختلاف في الكفاءة بين مضخة حرارية مزودة بتقنية حقن بخار وسيطة ومضخة حرارية تقليدية. بفضل هذه الخاصية ، يتم تثبيت ضواغط EVI أيضًا في مضخات تسخين من الأرض إلى الماء ومن الماء إلى الماء.

عند تصميم نظام إمداد حراري باستخدام مضخة حرارية ، يجب إعطاء الأفضلية لدرجة الحرارة المنخفضة جداول التدفئة. يتم تلبية هذه المتطلبات من خلال أنظمة التدفئة تحت الأرضية والجدران الدافئة / الباردة ووحدات ملفات المروحة وما إلى ذلك. ومع ذلك ، إذا كان من الضروري الحصول على درجات حرارة أعلى ، ودرجة حرارة عالية مضخات حراريةمع تقنية حقن البخار المؤقت EVI.

الغرض من ABTN (مضخة حرارة امتصاص بروميد الليثيوم) هو الاستفادة من الحرارة المهدرة وتحويلها إلى مستوى درجة حرارة أعلى. للقيام بذلك ، تتطلب المضخة الحرارية مصدرًا إضافيًا للطاقة - ليس كهربائيًا ، بل حراريًا. يتم تحديد اختيار نموذج ABTN من خلال درجة حرارة الحرارة المهدرة ودرجة الحرارة المطلوبة لمستهلك الطاقة الحرارية والنوع المتاح من الموارد الحرارية الإضافية.
ABTN من النوع الأولمصمم للاستفادة من الطاقة الحرارية ذات درجة الحرارة المنخفضة (لا تقل عن 30 درجة مئوية). تتشكل درجة حرارة تصل إلى 90 درجة مئوية عند مخرج ABTN. في تكوين الطاقة الحرارية الناتجة لشبكة ABTN من النوع الأول ، 40٪ هي حرارة "ضائعة". بالإضافة إلى ذلك ، يتم استهلاك 60٪ من الطاقة الحرارية ذات درجة الحرارة العالية (البخار والماء الساخن وحرارة احتراق الوقود). من الممكن أيضًا استخدام الطاقة "المهدرة" لغازات المداخن (العادم) وبخار العادم والماء الساخن الذي لا يتم استهلاكه خلال الموسم الدافئ.
ABTN من النوع الأوليمكن أن تحل محل أنظمة أبراج التبريد إعادة تدوير إمدادات المياه، وهذا أحد أكثر المجالات الواعدة في تطبيقها. ومع ذلك ، فإن درجة حرارة الماء المسخن بواسطة ABTN من النوع الأول لا تتجاوز 90 درجة مئوية.
ABTN من النوع الثانييمكن أن تسخن المياه إلى درجات حرارة عالية ، ويمكن أن تنتج أيضًا بخارًا ، ولا تتطلب استخدام مصدر إضافيطاقة حرارية. ومع ذلك ، يتم تحويل 40٪ فقط من الطاقة المستعادة إلى مستوى درجة حرارة عالية ، ويتم تفريغ 60٪ من الطاقة المستعادة في برج التبريد.

مزايا ABTN

• كمية الحرارة المهدرة في الطاقة الحرارية المتولدة أكثر من 40٪.
• تزداد كفاءة استخدام الوقود عند استخدام ABTN من النوع الأول بعشرات بالمائة.
• النوع الثاني من المضخات الحرارية الامتصاصية تستخدم الحرارة المهدرة من مصدر درجة حرارة متوسطة (60 ~ 130 درجة مئوية) وتولد إمكانات عالية طاقة حرارية(90 ~ 165 ℃) دون استهلاك مصدر حراري إضافي.

فوائد ABTN Shuangliang Eco-Energy

Shuangliang Eco-Energy هي أكبر شركة مصنعة في العالم لـ ABCM و ABTN. يتم تحديد الثقة العالية في منتجات مصنع Shuangliang Eco-Energy من خلال التجربة الطويلة (منذ عام 1982) والناجحة (كل عام ما يصل إلى 3500 وحدة من المنتجات تتدحرج من خط تجميع Shuangliang Eco-Energy) في الإنتاج على نطاق واسع.
تستضيف Shuangliang Eco-Energy مركز البحث والتطوير والتكنولوجيا الدولي المتخصص الوحيد في العالم. طورت Shuangliang Eco-Energy معايير وطنية صينية لإنتاج ABCM (مماثلة لـ GOST) ، وهي أكثر صرامة من المعايير اليابانية والأوروبية وأمريكا الشمالية.
المستهلكون الرئيسيون لـ ABTN هم شركات توليد الطاقة والحرارة والطاقة المكثفة المنتجات التكنولوجية(معالجة النفط والغاز ، البتروكيماويات ، الإنتاج الأسمدة المعدنية، علم المعادن ، إلخ). لذلك ، عادة ما يكون للمضخات الحرارية الامتصاصية قيمة كبيرة كبير القدرة المركبة من مبردات الامتصاص. إذا كانت طاقة الوحدة للعينات التسلسلية من ABHM تقتصر على ست ونصف ميغاواط ، فإن طاقة وحدة ABTN المنتجة بالتسلسل والتي تنتجها Shuangliang Eco-Energy تصل إلى 100 ميجاوات.
التقدم التكنولوجي و حلول تصميم فريدةتتيح لنا Shuangliang Eco-Energy تقديم معدات مدمجة (مقارنة بالمصنعين الآخرين) وموثوقة وفعالة. Shuangliang Eco-Energy هي الوحيدة في العالم مركز دولي متخصص لدراسات الدكتوراه والبحوث والتكنولوجياتقنيات الامتصاص التي تسمح لك بالعثور على الأفضل والأكثر حداثة الحلول التقنية. الخبرة في إنتاج ABTN الكبيرة والخوارزميات الراسخة لتحسين أوضاع استخدامها تمنح مضخات Shuangliang Eco-Energy الحرارية مزايا خاصة.
يتكون التقييم النهائي لجودة ABKhM و ABTN من ثلاثة مؤشرات: مدة التشغيل والموثوقية والكفاءة (SOP). ووفقًا لهذه المعايير ، حصلت منتجات Shuangliang على أعلى الدرجات.

أفضل الحلول التكنولوجية Shuangliang Eco-Energy

1. مقاومة التآكل لمواد أنابيب التبادل الحراري لمولد آلات امتصاص بروميد الليثيوم
تعد أنابيب مولد المضخة الحرارية بالامتصاص (ABTN) هي العنصر الهيكلي الأكثر ضعفًا ، نظرًا لأن محلول بروميد الليثيوم هو بيئة عدوانية ، خاصةً عندما درجات حرارة عالية(حتى 170 درجة مئوية) ، نموذجي لتشغيل البخار والغاز ABTN و ABTN على غازات العادم. تحدد مقاومة التآكل لأنابيب المولد مدة التشغيل الخالي من المتاعب للمبرد.
تستخدم معظم الشركات المصنعة الرائدة لـ ABTN SS316L (الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي) في تصميم مولد تسخين الماء والبخار. الاستثناء الوحيد هو مصنع واحد يفضل استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ SS430Ti.
معظم سبب مشتركيؤدي فشل ABTN إلى تأليب تآكل أنابيب المولد ، حيث يتم تقليل شدته عن طريق إضافة سبائك من الكروم والنيكل والموليبدينوم. أهمية خاصة هو وجود الموليبدينوم.
حسب دراسة أجريت شركة فنلندية Outukumpu ، أحد أكبر الشركات المصنعةالصلب في العالم الفولاذ المقاوم للصدأيتميز SS316L بمقاومة عالية للتآكل مقارنة بدرجات الفولاذ الأخرى ، وهو أمر مهم بشكل خاص عند العمل في بيئة بروميد الليثيوم. تكون مقاومة التآكل في التنقر للفولاذ SS316L أعلى بمقدار 1.45 ... 1.55 من تلك الموجودة في الفولاذ SS430Ti.
2. غلاف محلول بروميد الليثيوم والمبادلات الحرارية الأنبوبية تضمن سلامة التشغيل
يستخدم بعض مصنعي مبردات الامتصاص مبادلات حرارية للوحة المحلول نظرًا لتكلفتها المنخفضة ، بينما تستخدم مبردات الامتصاص Shuangliang مبادلات حرارية ذات غلاف المحلول والأنبوب. عيب المبادلات الحرارية للوحة هو صعوبة تبلور محلول العمل.
تكون كفاءة نقل الحرارة في المبادلات الحرارية للوحة أعلى ، وبالتالي ، في ظل ظروف معينة ، يمكن أن يحدث انخفاض حاد في درجة حرارة محلول بروميد الليثيوم ، مما قد يؤدي إلى تبلور المحلول.
موجود أنظمة أوتوماتيكيةتضمن حماية التبلور عملية موثوقة. ومع ذلك ، تظهر الممارسة الحاجة تدابير إضافيةالحماية من حدوث التبلور في أوضاع التشغيل غير الطبيعية ، والتي تحدث ، كقاعدة عامة ، في غياب الخدمة المناسبة: انتهاك فراغ ABTN ، انخفاض حاد في درجة حرارة مياه التبريد إلى ما دون القيمة المسموح بها ، فشل البخار صمام التحكم في الإمداد ، تلف مضخة المحلول ، إلخ.
يكون احتمال سد الممرات بمحلول متبلور أعلى بكثير بالنسبة للمبادلات الحرارية للوحة مقارنة بالمبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب ، وذلك بسبب صغر حجم القنوات.
لإخراج المبادل الحراري من حالة التبلور ، من الضروري تسخين الجزء الذي حدث فيه. يعد تحديد هذا الجزء في مبادل حراري للوحة أمرًا صعبًا للغاية ، وغالبًا ما يكون مستحيلًا. لذلك ، لاستعادة المبرد للعمل ، من الضروري تسخين المبادل الحراري بالكامل ، الأمر الذي يستغرق الكثير من الوقت ، خاصة مع الأحجام الكبيرة من ABTN.
المبادلات الحرارية ذات الغلاف والأنبوب خالية من المشاكل المذكورة أعلاه ، ويتم التسخين في مكان التبلور ، واستعادة القدرة على العمل لا تستغرق الكثير من الوقت.
العامل الآخر الذي يعقد إعادة بلورة المبادل الحراري للوحة هو المقاومة الهيدروليكية الأعلى بسبب أحجام أصغرالقنوات.
3. الموثوقية التشغيلية لتصميم حزم الأنابيب للمبادل الحراري للمولد ضغط مرتفعمضخات حرارة احتراق مباشر لبروميد الليثيوم
يقدم ABTN مع الاحتراق المباشر للوقود أكثر من غيره متطلبات عاليةل تصميممولد درجة حرارة عالية. تستخدم الشركات المصنعة الرائدة نظامين رئيسيين: أنبوب النار وأنبوب الماء. في أنظمة أنابيب الحريق ، يغسل وسيط التسخين (غازات المداخن) أسطح التسخين (مساحة الفرن للأنبوب - ما يسمى "أنبوب اللهب") باستخدام داخل، بينما في أنظمة أنابيب المياه ، يغسل وسيط التسخين أسطح التسخين الجانب الخارجي، والوسط الساخن داخل الأنبوب.
أرز. 1: مخطط أنابيب المياه

أرز. 2: مخطط Firetube

عيوب نظام أنبوب النار لمولد عالي الحرارة مقارنة بنظام أنابيب المياه:

• أبعاد كبيرة (بما في ذلك أنابيب مبادل حراري أطول) بسبب نقل الكتلة الحرارية الأقل كفاءة.
• تتسبب الأنابيب الطويلة للمبادل الحراري للمولد في حدوث تشوهات حرارية تؤدي إلى تدمير الهيكل.
• زيادة التفجير.
• إجمالي عدد مرات البدء بسبب التشوهات الحرارية.

مزايا أنظمة أنابيب المياه مقارنة بأنظمة أنابيب الحريق

• موثوقية تشغيلية عالية.
• كفاءة عالية في التبادل الحراري الشامل ، وبالتالي ، أبعاد أصغر للمولد.
• تشوهات أصغر في درجة الحرارة - وبالتالي ، مدة أطول من التشغيل الخالي من المتاعب.
• أقل خمولًا عند البدء والتوقف.
• أقل قابلية للانفجار.

في بوبوف ، معهد الفيزياء الحرارية SB RAS (IT SB RAS)

في العقد الماضي في بلدنا كان هناك اهتمام كبير بالمضخات الحرارية (HP). هذا يرجع في المقام الأول إلى ارتفاع أسعار الطاقة والمشاكل البيئية. الخبرة الأجنبية تساهم أيضًا في ذلك.

وتجدر الإشارة إلى أن تكنولوجيا المضخات الحرارية في الخارج تجدها تطبيق واسعلأكثر من 30 عامًا حتى الآن. في روسيا ، لا يزال الاستخدام العملي لـ HP في مهده. يرتبط هذا الموقف مع استخدام HP في روسيا لأسباب موضوعية وذاتية.

توجد حاليًا أنواع مختلفة من HP في السوق. غالبًا ما يواجه المحترفون مشاكل مع الأساس المنطقي للاستخدام والاختيار النوع الأمثل TN لكائن معين. تقدم هذه المقالة تصنيفًا موسعًا لأنواع HP الأكثر شيوعًا ، ومنهجية لتحليل فعاليتها ، ونصائح عملية حول اختيار نوع HP ، مع مراعاة خصائص كائن معين.

الأنواع الرئيسية وتصنيف HP

المضخة الحرارية هي نظام ديناميكي حراري (جهاز تقني) يسمح لك بتحويل الحرارة من منخفضة مستوى درجة الحرارةإلى أعلى. تم تصميم هذه الآلات بشكل أساسي لإنتاج الماء الساخن والهواء المناسب للتدفئة وإمداد الماء الساخن وأغراض أخرى. شرط ضروريلاستخدام HP هو وجود مصدر حرارة منخفض الحرارة ، وفقًا لمعايير درجة الحرارة ، غير مناسب للاستخدام كوسيط تسخين للأغراض المذكورة أعلاه.

حاليًا ، تم تحديد اتجاهين رئيسيين في تطوير TN:

مضخات حرارة ضغط البخار (PTH) ؛

مضخات امتصاص الحرارة (ATH).

مضخات حرارة ضغط البخار.

هناك أنواع مختلفة من PTN. وفقًا لمصدر درجة الحرارة المنخفضة للحرارة والوسط المسخن ، يتم تقسيم PTN إلى أنواع: "ماء - ماء" ، "هواء - ماء" ، "هواء - هواء" ، "ماء - هواء". وفقا لنوع معدات الضاغط المستخدمة ، التمرير ، المكبس ، اللولب والضاغط التوربيني. حسب نوع محرك الضاغط - كهربائي ، يتم تشغيله بواسطة محرك احتراق داخلي أو توربينات غازية أو بخارية.

كحرارة عمل في هذه الآلات ، يتم استخدام الفريونات - بشكل أساسي الهيدروكربونات المحتوية على الفلورو كلورين ، T.N. فريون.

تم وصف تصميم وتشغيل PTN بالتفصيل في.

مضخات امتصاص الحرارة.

يتم تقسيم ATH إلى نوعين رئيسيين - الأمونيا المائية والملح. الماء هو الماص في سخان المياه والأمونيا هي المبرد. في آلات الملح ، الماص هو محلول مائي من الملح ، والمبرد هو الماء. في الممارسة العالمية ، حاليًا ، يتم استخدام HPs الملح بشكل أساسي ، حيث يتم استخدام المادة الماصة المحلول المائيأملاح بروميد الليثيوم (H 2 O / LiBr) - ABTN.

في ABTN ، يتم تنفيذ عمليات نقل الحرارة باستخدام دورات ديناميكية حرارية مشتركة وعكسية ، على عكس ضغط البخار HP ، حيث يؤدي السائل العامل (الفريون) فقط دورة ديناميكية حرارية عكسية.

وفقًا للتصنيف المحلي ، يتم تقسيم آلات امتصاص بروميد الليثيوم إلى محولات حرارية تصعيدية وتنحي. في هذا البحث ، يعتبر المحول الحراري التدريجي هو النوع الأكثر شيوعًا.

وفقًا لنوع الحرارة المرتفعة المستهلكة ، يتم تقسيم ABTN إلى آلات:

مع تسخين البخار (الماء) ؛

مع تسخين النار على الوقود الغازي أو السائل.

وفقًا للدورة الديناميكية الحرارية ، تأتي ABTN مع مخططات تجديد المحلول على مرحلتين أو مرحلتين ، بالإضافة إلى امتصاص على مرحلتين.

المخططات والتصاميم أنواع مختلفةيتم إعطاء ABTN ومبدأ عملهم في الأعمال.

كفاءة الطاقة لـ HP.

ضغط البخار وامتصاصه تستهلك HP لتنفيذ الدورات الديناميكية الحرارية أنواعًا مختلفة من الطاقة: PTN - ميكانيكي (كهربائي) ، ATN - حراري.

لمقارنة فعالية أنواع مختلفة من HP ، يلزم وجود مؤشر مشترك. يمكن أن يكون هذا المؤشر استهلاك محددوقود لتوليد الحرارة أو عامل استخدامها. هذا النهج له ما يبرره أيضًا لأن محطات الطاقة الأساسية في روسيا حرارية وتعمل بالوقود الأحفوري.

تتميز كفاءة الطاقة في PTN بمعامل تحويل الطاقة

حيث Qp هي الحرارة الناتجة ؛

Qk هي الطاقة المكافئة الحرارية التي يتم إنفاقها على محرك الضاغط.

تعتمد قيمة معامل تحويل HPP (φ) بشكل أساسي على درجات حرارة مصدر الحرارة ذي درجة الحرارة المنخفضة ودرجة حرارة الوسط المسخن عند مخرج HP (الشكل 1). كلما زاد اختلاف درجة الحرارة بين الوسائط المسخنة والمبردة ، انخفضت كفاءة PTH.

أرز. الشكل 1. اعتماد عامل التحويل φ PTH على فرق درجة الحرارة بين الماء الساخن (t W2) والماء المبرد (t S2).

تتميز كفاءة ABTN بنسبة التحويل

حيث Qp هي كمية الحرارة المنتجة ؛

Qh - مقدار الحرارة المرتفعة التي يتم توفيرها لمولد HP.

تظهر نسب التحويل الحقيقية لـ ABTN في الشكل. 2. اعتمادًا على اختلاف درجة الحرارة بين الوسائط الساخنة والمبردة ، يتم استخدام أنواع مختلفة من الآلات: مع مخططات تجديد المحلول على مرحلتين أو مرحلتين ؛ مع نظام امتصاص على مرحلتين

أرز. الشكل 2. اعتماد نسبة التحويل M ABTN على فرق درجة الحرارة بين الماء الساخن (t W2) والماء المبرد (t S2).

1 - مع مخطط تجديد الحل على مرحلتين (M = 2.2).

2 - مع مخطط تجديد الحل أحادي المرحلة (M = 1.7).

3 - بمرحلتين امتصاص (M = 1.35).

في PTN ، عند استخدام الكهرباء لتشغيل الضاغط من محطة طاقة حرارية ، فإن استهلاك الوقود المحدد (المشار إليه فيما يلي بالمكافئ الحراري) سيكون В = 1 / (φ ηel)

حيث η el هي كفاءة محطة الطاقة ، مع الأخذ في الاعتبار خسائر الكهرباء في الشبكات (في روسيا ~ 0.32).

في PTN ، عند استخدام محرك احتراق داخلي أو توربين غازي كمحرك ضاغط مع الاستفادة من حرارة منتجات احتراق الوقود ، سيكون استهلاك الوقود المحدد لتوليد الحرارة هو

ب \ u003d 1 / (φ η م + ηt)

حيث ηm هي الكفاءة الميكانيكية للمحرك ؛

ηt - الكفاءة الحراريةيقود.

سيكون استهلاك الوقود المحدد لتوليد الحرارة في ABTN

ب \ u003d 1 / (م η)

حيث η هي كفاءة مصدر حرارة عالي الحرارة أو مولد HP أثناء تسخين الحريق.

سيكون استهلاك الوقود المحدد لتوليد الحرارة في الغلاية

أين η هي كفاءة المرجل.

يعتبر خيارات مختلفة مصدر متواجد حالياللحصول على الماء الساخن. للمقارنة ، لنأخذ غلاية وقود أحفوري وأنواع مختلفة من مضخات الحرارة (الشكل 3).

أرز. 3. موازين الطاقة مخططات مختلفةانتاج الحرارة:

أ) غلاية الوقود الأحفوري ؛

ب) PTN بمحرك كهربائي من محطة طاقة حرارية ؛

ج) PTN مدفوعة بمحرك احتراق داخلي أو توربين غازي ؛

د) ABTN على الوقود الغازي أو السائل.

الأنظمة الفولت ضوئية المركزة بمحرك كهربائي من محطة طاقة حرارية بمعامل تحويل φ<2,6–3 по сравнению с котлом экономию топлива не дает (меньшее значение φ для котлов на твердом топливе, большее на газовом или жидком топливе). С учетом более высоких по сравнению с котлом удельных капитальных вложений на ТНУ и электрогенерирующие мощности использование ПТН с электроприводом может быть экономически оправдано (приемлемый срок окупаемости дополнительных капитальных вложений) при φ=4-5.

تعمل المضخة الحرارية التي يتم تشغيلها بواسطة ضاغط من محرك احتراق داخلي أو توربين غازي ، عند الاستفادة من حرارة منتجات احتراق الوقود ونظام تبريد المحرك ، على توفير الوقود بالفعل عند φ≥1.5. ومع ذلك ، يجب تحديد الجدوى الاقتصادية لاستخدام هذا النوع من HP على أساس الحسابات الفنية والاقتصادية ، منذ ذلك الحين تكاليف رأس المال المحددة لهذا النوع من HP أعلى بعدة مرات من تكاليف المرجل. يؤدي استخدام HPP مع عامل تحويل منخفض إلى فترات استرداد عالية بشكل غير معقول لاستثمارات رأس المال.

ABTN من جميع الأنواع بالمقارنة مع المرجل لديها استهلاك وقود محدد 40 55٪ أقل. أولئك. كفاءة الوقود في ABTN هي 1.7-2.2 مرة أعلى من المرجل. في نفس الوقت ، تكلفة الحرارة المنتجة في ABTN أقل بنسبة 25-30٪ من تكلفة المرجل.

يجب إيلاء اهتمام خاص لكفاءة استخدام HP كجزء من CHP. في ظروف CHPPs الموجودة ، غالبًا ما يكون من الضروري زيادة قوة الاستخراج الحراري للمحطة. كقاعدة عامة ، يتم حل هذه المشكلة عن طريق تركيب غلايات "ذروة" إضافية. يمكن زيادة سعة تدفئة المحطة بشكل كبير من خلال استخدام المضخات الحرارية.

على التين. يوضح الشكل 4 مخططًا لاستخدام ABTN كجزء من CHP. يسمح هذا المخطط ، دون تغيير أرصدة ومعلمات البخار في التوربين ، بزيادة طاقة جزء التوليد المشترك للمحطة بشكل كبير دون زيادة استهلاك الوقود. في الوقت نفسه ، تبلغ تكلفة الحرارة المنتجة بشكل إضافي بالأسعار الحالية لـ ABTN 60-80 روبل / Gcal ، ولا تتجاوز فترة استرداد الاستثمارات الرأسمالية 1-2 سنوات. سيكون لاستخدام PTN في هذا المخطط على أي حال كفاءة اقتصادية أقل بكثير من كفاءة ABTN.

لاحظ بعض المؤلفين ، في إشارة إلى الخبرة الأجنبية ، ولا سيما السويدية ، أن PVTs المدفوعة بالكهرباء تُستخدم حتى في φ<3. Действительно некоторые теплонасосные установки в Швеции и других странах Европы имеют φ≤3 и достаточно рентабельны (срок окупаемости 3-4 года). Это связано, в первую очередь, со структурой электроэнергетики данных стран. В ряде Европейских стран базовыми электрогенерирующими мощностями являются атомные и гидроэлектростанции, а значит относительно дешевая электроэнергия. Поэтому ТНУ с электроприводом в данных странах даже при φ≤3 экономически целесообразны, т. к. позволяют реально экономить дорогостоящее органическое топливо, сократить вредные выбросы в окружающую среду, экономить электроэнергию замещая, электрообогрев.

عند اختيار نوع المضخة الحرارية ، بالإضافة إلى الطاقة والكفاءة الاقتصادية ، ينبغي للمرء أيضًا أن يأخذ في الاعتبار خصائص الأنواع المختلفة من الآلات (عمر الخدمة ، والأثر البيئي ، وقابلية الصيانة ، والمؤهلات المطلوبة لموظفي التشغيل ، والقدرة على التحكم في الطاقة على نطاق واسع ، وما إلى ذلك).

من وجهة نظر التأثير البيئي والسلامة ، تتمتع ABTN بميزة واضحة على PTN ، لأن لا تستخدم الفريونات - الهيدروكربونات المحتوية على الفلوروكلورين. وفقًا لبروتوكول مونتريال لعام 1987 ، في الواقع ، تخضع جميع الفريونات المستخدمة في PTN لمراقبة أكثر شمولاً من أجل "سلامة الأوزون" و "تأثير الاحتباس الحراري" وتخضع لغرامات شديدة في حالة إساءة استخدامها والتخلص منها. في ABTN ، تستمر جميع العمليات في ظل الفراغ ، وعلى عكس PTN ، فهي ليست ضمن اختصاص GOSGORTEKHNADZOR.

تتمتع ABTN بعمر خدمة أطول بكثير ، لأنها في جوهرها معدات التبادل الحراري ، وقابلية الصيانة العالية ، والضوضاء المنخفضة في التشغيل.

تشمل مزايا PTN مع محرك كهربائي بساطة مصدر الطاقة الخاص بهم. في بعض المواقع ، يمكن أن يكون هذا عاملاً محددًا لصالحهم.

هناك جميع المتطلبات الأساسية للتطوير الناجح للعمل على HP في روسيا: بناء الماكينات وقواعد المواد الخام ، والموظفين العلميين والهندسيين ، وقدر كبير من أعمال البحث والتطوير التي تم إجراؤها ، وتم إتقان إنتاج أنواع عديدة من HP ، هناك خبرة كبيرة في تشغيلها ، مصادر حرارة منخفضة الإمكانات لا تنضب عمليًا.

في الوقت نفسه ، تجدر الإشارة إلى أنه ، كما تظهر التجربة الأجنبية ، لا يمكن أن يكون الاستخدام الواسع لتقنيات توفير الطاقة إلا بمشاركة نشطة من الدولة ، والتي تتمثل أساسًا في إنشاء قوانين تشريعية وتنظيمية تحفز على الاستخدام. من المعدات الموفرة للطاقة.

الأدب

1) مضخات الحرارة V. G. Gorshkov. مراجعة تحليلية // دليل المعدات الصناعية ، 2004 ، رقم 2.

2) A.G. Korolkov، A.V. بوبوف ، أ.فلاد. Popov امتصاص الليثيوم بروميد وتبريد الماء ومحولات تسخين المياه // مشاكل توفير الطاقة رقم 1 (14) فبراير 2003.

3) Popov A. V.، Bogdanov A. I.، Pazdnikov A. G. خبرة في تطوير وإنشاء مضخات حرارية لامتصاص الليثيوم بروميد // Industrial Energy - 1999، No. 8 - pp.38-43.

4) Baranenko A. V. ، Popov A. V. ، Timofeevsky L. S. ، Volkova O.

5) Popov A. V. نظام التبريد والاستغلال الحراري لغازات المداخن لمحطات حرق النفايات // تنظيف وتحييد غازات المداخن في المنشآت التي تحرق النفايات والقمامة. - نوفوسيبيرسك ، 1999 - ص 121-132. مجلة "مشاكل توفير الطاقة" أغسطس 2005.

| تنزيل مجاني تحليل كفاءة المضخات الحرارية بأنواعها المختلفةبوبوف أ ف.

قلة من الناس يعرفون ما هي مضخة امتصاص الحرارة وكيف تعمل. أصبح الجهاز أكثر شيوعًا. يمكن الافتراض أن ATH ستتخذ في المستقبل القريب مكانة رائدة في قطاع السوق ذي الصلة.

سنحاول في هذه المقالة أن نصف بشكل عام ما هي مضخة الامتصاص وكيف تعمل. سيتم وصف دورة مفصلة للعمل في أحد المنشورات اللاحقة.

مبدأ التشغيل

أحيانًا يتم الخلط بين ATH ومضخات حرارة الامتصاص ، لكن هذا ليس صحيحًا. على عكس الأخير ، يعتمد مبدأ تشغيل مضخات الامتصاص الحرارية على استخدام مادة ماصة سائلة. بشكل عام ، تعمل مضخات الامتصاص الحرارية بنفس الطريقة التي تعمل بها.

تتكون المعدات من عدة مبادلات حرارية. يتم توصيلها بواسطة دوائر تعمل على تعزيز دوران المبردات والمواد الماصة. مبدأ العملية هو امتصاص البخار ، الذي يتميز بانخفاض درجة الحرارة ، بواسطة الامتصاص. بالتوازي مع هذه العمليات ، يتم إطلاق الكمية المطلوبة من الحرارة.

نتيجة لذلك ، يبدأ المبرد (المبرد) في الغليان تحت التفريغ ؛ يدخل الماص إلى المولد ، مما يؤدي إلى التخلص من بخار الماء الذي تم امتصاصه مؤخرًا. الآن يتلقى الممتص تركيز الملح مرة أخرى ، والمبخر - بخار مادة التبريد.

المادة الماصة عادة ما تكون محلول ملح بروميد الليثيوم (LiBr) في الماء. لذلك ، تسمى هذه المعدات مضخات امتصاص حرارة بروميد الليثيوم (ABTN)

بسبب العمليات الجارية ، يولد الجهاز حرارة. نطاق مضخات الحرارة الامتصاصية واسع جدًا. الشيء الرئيسي هو مراعاة الغرض المحدد للمضخة ولأي غرض تم تصميمه.

مزايا وعيوب مضخات الامتصاص الحرارية

مضخة الحرارة الامتصاصية لها العديد من المزايا. من بينها ، أهمها:

• تسخين الوسط إلى +60 / +80 درجة مئوية ؛
• نطاق واسع من الطاقة الحرارية التي تتراوح من عدة كيلووات إلى ميغاواط ؛
• عمر خدمة طويل ، خاصة عند مقارنته بأجهزة من نوع ضاغط البخار ؛
• تصل الكفاءة إلى 30-40 ٪ ويتم تحديدها بواسطة طريقة التشغيل المختارة ؛
• نطاق التطبيق يتزايد باستمرار ؛
• يتم استخدام الماء المغلي والبخار وبعض أنواع الغازات كمصدر للطاقة ؛
• لا يوفر مبدأ تشغيل المضخة الحرارية الامتصاصية عددًا كبيرًا من الأجزاء المتحركة التي تولد ضوضاء أثناء التشغيل.

بالإضافة إلى مزايا هذه المعدات ، هناك عيوب:

• غالي السعر؛
• الطلب على درجات الحرارة المنخفضة المتاحة ؛
• فترة سداد طويلة مع الاستخدام العرضي.

في الأساس ، تعد مضخات الامتصاص الحرارية وحدات ضخمة الحجم وتستخدم في الصناعة. هذا بسبب وجود كمية كبيرة من الحرارة المنخفضة في الصناعات والمؤسسات والمصانع.

أخيرًا ، مضخات الامتصاص الحرارية موثوقة. الأجزاء مصنوعة من مواد عالية الجودة تتناسب تمامًا مع وظائفها. الجسم متين وقادر على تحمل الصدمات الميكانيكية الشديدة ومقاوم للعوامل البيئية الضارة.

تستخدم ATHs بشكل أساسي في الصناعة ، ولكن تتوفر الآن مضخات امتصاص حرارية صغيرة للمنزل. القيد الوحيد في استخدامها هو الحاجة إلى حرارة منخفضة الحرارة بالشكل الذي يمكن أن يمتصها الماص.

مضخة تسخين مصدر الهواء: مبدأ العمل ، التصميم ...

تركيب مضخة حرارية من الهواء إلى الهواء - ليس في ...

مضخات الحرارة للتدفئة المنزلية - استعراض ...

مضخة حرارية من الهواء إلى الماء للتدفئة المنزلية R ...

كفاءة المضخة الحرارية للتدفئة - أرقام حقيقية ...

إيجابيات وسلبيات المضخات الحرارية - الأرض ...

كم تكلفة التدفئة بمضخة حرارية - اكتشف ...

مضخة حرارية من الهواء إلى الهواء للتدفئة المنزلية - ...

حاشية. ملاحظة

في مثال UES في بيلاروسيا ، يتم النظر في إمكانية استخدام المضخات الحرارية لامتصاص بروميد الليثيوم لمنع تبديد الطاقة الحرارية بالمياه المتداولة ومياه التبريد للمولد وزيت نظام التزييت. بي دي إف

خلاصة

تم النظر في إمكانية استخدام مضخة الحرارة الامتصاصية على محلول LiBr لتجنب زيت التشحيم وإشعاع المولد وتبديد حرارة الماء المتداول في هذه المقالة من خلال مثال نظام الطاقة المتحد في بيلاروسيا.

مضخات امتصاص الحرارة في مخطط حرارة CHPلتحسين كفاءتها في استخدام الطاقة

في ن. رومانيوك, وثيقة. تقنية. علوم, D. B. Muslina, أ. بوبيتش, سادة التكنولوجيا. علوم, N. A. Kolomytskaya, ماجستير في الاقتصاد علوم, T.V.Bubyr ، طالب، الجامعة التقنية الوطنية البيلاروسية ، RUE "BELTEI" ،S.V Malkov ،مدير خدمة معدات التدفئة والتبريد CJSC

مقدمة

وفقًا لدراسات الأكاديمية الروسية للعلوم ، فإن النقل إلى تكنولوجيا الدورة المركبة من CHPPs أكثر فعالية من الانتقال إلى محطات توليد الطاقة بتكثيف الدورة المركبة (CPPs) ويجب تنفيذه في المقام الأول. ومع ذلك ، فإن تحسين CHPP بمساعدة التوربينات الغازية عالية الحرارة (GTU) يتطلب استثمارات رأسمالية كبيرة ، بينما تبين أن جذب مستثمر لـ IES في بيلاروسيا مهمة أقل صعوبة ، والتي حددت التأخر في تحديث CHPPs من الانتقال إلى الدورة المركبة IESs.

اليوم ، يتم إدخال وحدات التكثيف ذات الدورة المركبة مع استهلاك الوقود المحدد (SFC) لتوليد الكهرباء عند مستوى 220 جم / (كيلوواط ساعة) في UES في بيلاروسيا ، وهو ما يمكن مقارنته بقيمته في التوربينات البخارية CHPPs للجمهورية. أدى هذا الظرف ، إلى جانب التغيير في الوضع في سوق الطاقة ، إلى تفاقم مشكلة زيادة كفاءة محطات التوربينات البخارية الحرارية وحددت الحاجة إلى زيادة كفاءتها بمساعدة المشاريع الأقل تكلفة. القرارات المقابلة ، وهو أمر مفهوم تمامًا ، مطلوبة للحفاظ على أهميتها أثناء النقل اللاحق لـ CHP إلى تقنية الدورة المركبة. تتضمن هذه الحلول دمج المراكم الحرارية في CHPP ، بالإضافة إلى ابتكارات أخرى ، على سبيل المثال ، نقل المولدات التوربينية للعمل مع فراغ متدهور. في الوقت نفسه ، يرتبط الأخير بالحاجة إلى تغيير تصميم محطة التوربينات البخارية: تضمين حزمة شبكة في المكثف ، وتعديل المراحل الأخيرة من التوربين. كلاهما ، بالإضافة إلى تشغيل محطة التوربينات ذات الفراغ المتدهور ، ليست مقبولة دائمًا لسبب أو لآخر. في ظل هذه الظروف ، يمكن أن يكون الحل البديل للانتقال إلى فراغ متفاقم هو استخدام مضخات الحرارة التي تعمل ببروميد الليثيوم (ABTH). بمساعدتهم ، يتم توفير حل أكثر كفاءة لنفس المشكلة المتمثلة في منع تبديد الطاقة الحرارية بالمياه المتداولة ، في حين لا يلزم إجراء تغييرات في تصميم محطة التوربينات.

يتم إنتاج ABTN المحدد في تصميم جاهز ، مناسب للتركيب والتشغيل ، يسمى المبرد. إنها تسمح بالاستخدام المتزامن كمبردات ، وتوفر إمدادًا بالماء البارد وفقًا لجدول درجة الحرارة 7/12 درجة مئوية ، وهو أمر ضروري ، على سبيل المثال ، في محطة طاقة حرارية عند نقلها للعمل مع هيكل علوي لتوربينات الغاز لتبريد الهواء دخول ضاغط التوربينات الغازية. نتيجة لذلك ، يتم تحقيق الاستخدام المستمر تقريبًا لمحطة الامتصاص على مدار العام. يوفر دمج ABTN ، على سبيل المثال ، في الدائرة الحرارية للمولدات التوربينية PT-60 نظامًا سنويًا يوفر للغاز الطبيعي أكثر من 5.5 ألف طن من مكافئ الوقود ، وفي نفس الوقت يتم استيفاء القيود الاقتصادية المطلوبة: العائد على الاستثمار في غضون ما يصل إلى عامين من لحظة التكليف ، والقيم المقابلة لفترة الاسترداد الديناميكي ، ومعدل العائد الداخلي ، وما إلى ذلك.

مشكلة مرور تكثيف البخار في التوليد المشترك للطاقة التوربينية

من الناحية الفنية ، فإن الحد الأدنى من مرور البخار إلى مكثف المولدات التوربينية من الأنواع "P" و "T" و "PT" وما يرتبط به من استهلاك مفرط للوقود ، والذي لم يثير تساؤلات في السابق ، هو أمر غير مقبول اليوم. على سبيل المثال ، بالنسبة إلى المولدات التوربينية الأكثر شيوعًا PT-60 التي سبق ذكرها وتعديلاتها ، فإن الحد الأدنى لمرور البخار إلى المكثف يقتصر على 12 طنًا / ساعة. بالنسبة لمعلمات البخار الأولية البالغة 13 ميجا باسكال ، مع الأخذ في الاعتبار مساهمة الاستخراج المتجدد في ممر البخار هذا في المكثف ، تبلغ سعة توليد الطاقة لمولد التوربينات PT-60-130 4.3 ميجاوات. إن تبديد الطاقة الحرارية بالمياه الدوارة (CV) ، الذي يزيل حرارة عملية التكثيف البالغة 12 طن / ساعة من البخار عند ضغط 4 كيلو باسكال ، هو 6.3 جيجا كالوري / ساعة. يقدر URT لتوليد الكهرباء عند تدفق البخار المحدد بـ 0.42 كجم / (كيلو وات ساعة) ، وهو ما يزيد بمقدار 0.2 كجم عن توليد الكهرباء المزاح في وحدات التكثيف ذات الدورة المركبة. مع الأخذ في الاعتبار 5٪ من خسائر الكهرباء لتسليمها للأحمال الصناعية من CHP ، فإن هذا المؤشر لـ IES هو 0.24 كجم / كيلو واط ساعة. مع وقت التشغيل السنوي للمولد التوربيني 7.5 ألف ساعة ، يبلغ احتراق الوقود »6 آلاف طن من الوقود المكافئ ، بالعملة الأجنبية - أكثر من 1.5 مليون دولار أمريكي. فيما يتعلق بالعدد الإجمالي لمحطات CHP في الدولة (36 وحدة) ، فإن الحاجة الملحة لمهمة القضاء على مثل هذا الاستخدام غير الرشيد للوقود تصبح واضحة. في الحسابات المذكورة أعلاه ، يتم أخذ وحدة الدورة المركبة بكفاءة كهربائية مطلقة بنسبة 54٪ على أنها TPP إغلاق. يرجع الاختيار إلى حقيقة أنه (مع مراعاة هيكل الاستهلاك في بلد الطاقة الحرارية والكهربائية ، وكذلك التغيرات في هيكل توليد هذه التدفقات من الطاقة بعد إدخال الهياكل الفوقية عالية الحرارة في التوربينات البخارية CHPPs ) ، مع بدء تشغيل محطات الطاقة النووية كجزء من قدرات التوليد في UES في بيلاروسيا ، لم يتبق حمل لتوربينات بخارية CPPs المستخدمة اليوم كقدرات إغلاق.

حل مشكلة قمع تبديد الطاقة الحرارية بالمياه المتداولة عن طريق نقل المولدات التوربينية للعمل مع فراغ متدهور

يزداد الضغط في مكثف التوربين عند التشغيل في فراغ متدهور (HC) إلى 0.06 ميجا باسكال ، وقدرة توليد الطاقة بمعدل تدفق 12 طن / ساعة من البخار إلى المكثف تبلغ 3.4 ميجاوات. في نفس الوقت ، يتم إزاحة البخار من استخلاص الحرارة بكمية تتوافق مع تدفق طاقة حرارية قدره 6.3 Gcal / h (7.2 MW). الناتج المحدد لاستخراج T للمولد التوربيني المدروس ، مع الأخذ في الاعتبار مساهمة تدفقات التجديد ، هو 516 كيلو واط في الساعة / Gcal ، مما يجعل من الممكن تحديد الانخفاض في توليد الطاقة من الكهرباء إلى 3.2 ميجاوات عند مرور بخار إلى T-extraction بسبب الانتقال إلى وضع HC. وبالتالي ، أثناء الانتقال إلى فراغ متدهور في مكثف PT-60 ، نظرًا لانخفاض قدرة التوليد في CHP ، يتم نقله إلى CPP حتى 4.3 - (3.4 - 3.2) = 4.1 ميجاوات. ويقدر الاقتصاد في استهلاك الوقود النظامي المقابل لكل ساعة بـ 0.79 tce. طن / ساعة وتتكون من المصطلحات التالية مقارنة بالوضع العادي والتي تحدث فيما يتعلق بـ:

إزاحة التوليد على تدفق البخار إلى المكثف وتحويله إلى CPP CCGT: 4.3 (0.42 - 0.24) = 0.77 طن / ساعة ؛

إزاحة التوليد على تدفق البخار إلى T-bleed ونقله إلى CCGT CPP: 3.2 (0.17 - 0.24) = -0.22 t / h ؛

توليد في وضع SW على تدفق البخار إلى المكثف مع URT يساوي 164 جم / (كيلو وات ساعة) ، والتي تقدر بـ 3.4 · (0.24 - 0.164) = 0.25 طن / ساعة.

من الواضح أنه عند تبديل مولد التوربيني للعمل مع فراغ متدهور ، فإن العدد السنوي لساعات تشغيله ، والذي يحدد ، من بين أمور أخرى ، الاقتصاد في الوقود النظامي ، يعتمد على الظروف المحددة لمنطقة الإمداد الحراري والتكوين من حزب الشعب الجمهوري. في حال كانت تساوي 7.5 ألف ساعة المشار إليها سابقًا ، فإن التوفير السنوي في الوقود للنظام سيكون 5.9 ألف طن من الوقود المكافئ.

مضخة حرارة الامتصاص

مضخة حرارة الامتصاص - جهاز مستمر مصمم لنقل الطاقة الحرارية من مصدر بدرجة حرارة منخفضة إلى مصدر بدرجة حرارة أعلى. للتعويض عن مثل هذا النقل غير الطبيعي للطاقة الحرارية ، من الضروري إنفاق الطاقة الحرارية (TE) على محرك ABTN. محطات الامتصاص ذات الدورة العكسية أدنى من حيث خصائص الطاقة لآلات ضغط البخار ، ولكن إذا كانت الأخيرة تتطلب طاقة ميكانيكية ذات قيمة أكبر من الناحية الاقتصادية والحيوية للتشغيل ، فيمكن أن تستخدم الأولى طاقة حرارية رخيصة من استخراج التوربينات البخارية ، واستخدام الغلايات ، والطاقة من العادم غازات محركات غاز الاحتراق الداخلي وموارد الطاقة الثانوية. يحدد هذا الظرف مكانة ABTN ، التي سيشغلونها في المستقبل القريب في أنظمة تكنولوجية مختلفة.

في دور سائل العمل في ABTN ، يتم استخدام الحلول (في الحالة قيد النظر ، الماء هو بروميد الليثيوم) ، حيث يختلف تركيز المكونات في مرحلتي السائل والبخار. لا يمكن أن يختلف تركيز المكونات عن القيمة المقابلة لمعادلة توازن المحلول ، مما يجعل من الممكن تكثيف (امتصاص) البخار البارد بواسطة محلول سائل أكثر سخونة حتى تتساوى التركيزات وفقًا للمعادلة المحددة.

في أبسط الحالات ، ABTN عبارة عن مزيج من أربعة مبادلات حرارية موضوعة في مبيت واحد متكامل. عملها مألوف لموظفي الطاقة ولا يسبب مشاكل (الشكل 1). يعمل مبادلان حراريان (مولد ومكثف) بضغط أعلى والغرض منهما هو الحصول على سائل منخفض الغليان ، في هذه الحالة ، ماء ، في صورة شبه نقية. يعمل المبادلان الحراريان الآخران (المبخر والممتص) بضغط منخفض. مهمتهم هي إزالة الطاقة الحرارية من المصدر وتحويل البخار الناتج إلى مكون من محلول سائل. في سياق التحولات الموصوفة ، تتم إزالة حرارة عمليات الامتصاص والتكثيف المقابلة من الممتص والمكثف ، والتي يتم نقلها إلى المبرد المسخن ، على سبيل المثال ، تسخين الماء. مطلوب فقط استبعاد انتقال درجات حرارة مادة التبريد من خلال القيم الحدودية غير المسموح بها لمحلول الماء في بروميد الليثيوم ، سواء أثناء التخزين أو أثناء التشغيل. بعبارة أخرى ، هناك قيم حدية لدرجات حرارة إطلاق الحرارة (المستخدمة) وتدفقات استقبال الحرارة ، حيث تكون عملية ABTN ممكنة. يعد مخطط ABTN الحقيقي أكثر تعقيدًا إلى حد ما ، ويرتبط بالتجديد ، مما يزيد من كفاءة الطاقة في التركيب ، مما يزيد قليلاً من عدد المبادلات الحرارية وتعقيد المخطط.

تعتمد كفاءة ABTN إلى حد كبير على نطاق درجة الحرارة التي يتم تشغيلها فيها: كلما كان الأخير أضيق ، زاد أداء الطاقة للتركيب. بالإضافة إلى ذلك ، هناك درجات حرارة محدودة لتدفقات إطلاق الحرارة (القابل للتصرف) وتدفقات استقبال الحرارة ، حيث يكون تشغيل ABTN ممكنًا.

عندما تكون درجة حرارة التدفق المسخن 55 درجة مئوية ، وهو ما يتوافق مع درجة حرارة مياه شبكة العودة خلال فترة عدم التسخين ، يتم تنفيذ إمداد المياه المتداولة للتخلص منها وفقًا للجدول 17/22 درجة مئوية ( الضغط في المكثف 4 كيلو باسكال). يتم توفير تسخين مياه الشبكة في هذه الحالة لدرجة حرارة 64 درجة مئوية. خلال فترة التسخين ، عندما تصل درجة حرارة مياه الشبكة العائدة إلى 70 درجة مئوية ، ستكون درجة حرارة الماء الدوراني 49/45 درجة مئوية ، وهو ما يتوافق مع ضغط في المكثف يبلغ 15 كيلو باسكال. يتم تسخين مياه الشبكة حتى 79 درجة مئوية. مع تسخين درجات حرارة الماء ضمن النطاق المحدد ، يمكن تحديد خصائص التدفق الأخرى عن طريق الاستيفاء الخطي. للحصول على متوسط ​​درجة حرارة لفترة التسخين -0.7 درجة مئوية ، تكون درجة حرارة مياه شبكة العودة 47 درجة مئوية ، والضغط في المكثف المطلوب لـ ABTN سيكون 4 كيلو باسكال. بالنظر إلى الموقف مع التغييرات في معلمات التدفق خلال العام ، يمكننا أن نستنتج أنه ، كتقدير تقريبي أول ، ستضمن وحدة ABTN الحفاظ على الضغط في المكثف عند مستوى 4 كيلو باسكال خلال فترة التشغيل بأكملها. يجب ألا يقل ضغط بخار التسخين لمحرك ABTN عن 0.4 ميجا باسكال ، والذي يمكن ضمانه عن طريق استخراج البخار من الاستخراج التجديدي رقم 4 لتوربين PT-60. معامل التسخين ABTN في هذه الحالات هو 1.7.

جوهر الطريقة وتقييم تأثير توفير الطاقة

في المخطط الحراري للمولدات التوربينية ، هناك العديد من التدفقات الحرارية المنتشرة في البيئة. في مثال المولد التوربيني PT-60 ، هذه هي: تدفق التبريد CV المذكور سابقًا بسعة 7.3 ميجاوات ، تدفقات المولد وأنظمة تبريد الزيت بسعة إجمالية تبلغ 0.47 ميجاوات. يتم إرسال التدفقات الحرارية المدرجة ، والتي تبلغ قوتها 7.8 ميغاواط ، إلى شبكة ABTN باستخدام الماء المتداول ، حيث يتم تبريدها بمقدار 4 درجات مئوية (الشكل 2). بالنسبة لمحرك ABTN ، يتم استهلاك حرارة عملية تكثيف البخار ، ويتم تحديد الحاجة إليها بواسطة معامل التسخين ABTN ، وفي هذه الحالة ، يكون الحمل الحراري الذي يحدد استهلاك البخار 40.2 جيجا جول / ساعة (9.6 جيجا كالوري / ساعة. ). يتم نقل تدفق طاقة حرارية بسعة 18.9 ميغاواط إلى مياه الشبكة ، وتسخينها بمقدار 10.2 درجة مئوية.

نتيجة للاستخدام المدروس لـ ABTN ، مع الحفاظ على الحمل الحراري لـ CHP ، يتم إعادة توزيع توليد الكهرباء بين مصادر النظام ، وفي مثالنا ، هناك انخفاض في التوليد في CHP بمقدار 4.7 ميجاوات مع يبلغ CRT 0.42 كجم / (كيلو وات ساعة) ، ويرجع ذلك إلى ما يلي:

• يتم تقليل الحمل على الاستخراج الحراري بمقدار 15.9 Gcal / h ، والذي يتم من خلاله تقليل سعة التوليد بمقدار 8.2 MW (الناتج المحدد لاستخراج T هو 516 kWh / Gcal) ؛
• يزيد حمل الاستخراج التجديدي رقم 4 بمقدار 9.6 جيجا كالوري / ساعة المطلوبة لمحرك ABTN ، مما يزيد من طاقة التوليد بمقدار 3.5 ميجاوات (الناتج المحدد للاستخراج التجديدي رقم 4 هو 362 كيلو واط / ساعة).

مع الأخذ في الاعتبار الانخفاض المشار إليه في قدرة تدفق توليد الكهرباء بمقدار 4.7 ميجاوات ، مع الحفاظ على الطاقة الحرارية المزودة ، فإن الانخفاض في استهلاك الوقود السنوي من CHPP في حالتنا سوف يصل إلى 11.9 ألف طن من معادل الوقود:

• 4.3 0.42 7.5 = 13.5 ألف tce - التخفيض المرتبط بإلغاء توليد الكهرباء باستخدام URT 420 جم / (كيلو وات ساعة) عند مرور البخار إلى المكثف ؛
• 4.3 (0.17 - 0.136) 7.5 = 1.1 ألف tce - التخفيض المرتبط بنقل توليد الكهرباء من تدفق الاستخراج الحراري بـ URT 170 جم / (كيلوواط × ساعة) إلى التدفق إلى المكثف ، مع تبريد المياه المتداولة في ABTN ، والذي يتوافق مع URT 136 جم / (كيلوواط × ح) ؛
• 3.2 (0.17 - 0.283) 7.5 = –2.7 ألف tce - زيادة مرتبطة بنقل توليد الكهرباء من تدفق الاستخلاص الحراري باستخدام RRT 170 جم / (kW × h) إلى التدفق إلى الاستخراج التجديدي رقم 4 مع RRT 283 جم / (kW × h).

في الوقت نفسه ، سيصل الاقتصاد السنوي في استهلاك الوقود النظامي في حالتنا إلى 5.5 ألف طن من معادل الوقود.

تُستكمل النتائج المقدمة بمخططات توضيحية لأنماط مختلفة من تشغيل مولد التوربيني المدروس في الشكل. 3-5.

مضخات امتصاص الحرارة في مخطط CHP

لإقران ABTN بالمولد التوربيني PT-60 ، يمكنك استخدام مبردين بحجم أصغر وواحد بحجم أكبر. يبدو أن البديل مع اثنين من ABTN أكثر مرونة. يمكن استخدام المبردات المختلفة لقيادتها: البخار ، والماء ، وغازات المداخن ، والوقود. في هذه الحالة ، هذا بخار بضغط لا يقل عن 0.4 ميجا باسكال. في المتغير الذي يحتوي على وحدتين ، من بين أشياء أخرى ، يتم ضمان توحيد معدات امتصاص CHP: المضخات الحرارية والمبردات قابلة للتبديل ، وهو ما يمكن أن يكون مفيدًا عند إضافة وحدات التوربينات الغازية إلى محطة CHP ، عندما يكون من الضروري تثبيت المعلمات الخاصة بهم في الصيف ، يتم تبريد الهواء الذي يمتصه الضاغط. موقع ABTN ممكن في كل من نسخة الحاوية والمبنى. في جميع الأحوال ، من الضروري ألا تقل درجة الحرارة في الغرفة عن 5 درجات مئوية. بالطبع ، يلزم اتباع نهج فردي بناءً على الظروف المعقدة لموقع معين: التخطيط ، الهيدروليكي ، إلخ.

التقييم الاقتصادي

مع الأخذ في الاعتبار تكلفة أعمال البناء والتركيب والمعدات المساعدة ، يتطلب تنفيذ الخيار المدروس في المثال حوالي 3 ملايين دولار أمريكي. بالنسبة لمحطة توليد الطاقة الحرارية التي يبلغ عدد ساعات تشغيلها السنوية 7.5 ألف ساعة ، يتم تحديد عائد الاستثمار والمؤشرات الأخرى من خلال انخفاض استهلاك الغاز الطبيعي بمقدار 11.9 ألف طن من مكافئ الوقود. مع حمل حراري ثابت وانخفاض قدرة توليد الطاقة بمقدار 4.7 ميجاوات. يبلغ متوسط ​​التعريفة المرجحة وتكلفة الكهرباء عند محطات توليد الطاقة الحرارية 88.5 و 51.4 دولارًا أمريكيًا / (ميجاوات ساعة) على التوالي. فيما تبلغ تكلفة الغاز الطبيعي 244 دولارًا أمريكيًا للطن الواحد من الوقود المرجعي. يوفر التأثير الاقتصادي السنوي عائدًا بسيطًا على الاستثمار - 2.3 سنة. فترة الاسترداد الديناميكي بمعدل خصم 20٪ هي 2.8 سنة ، ومعدل العائد الداخلي 42٪ (الشكل 7).

تتجاوز فترة الاسترداد الديناميكي بمعدل خصم 20٪ أفق الحساب البالغ 10 سنوات ، وفقط بمعدل خصم 15٪ تنخفض إلى 9.6 سنوات.

تقدر الوفورات النظامية السنوية في الوقود نتيجة تنفيذ المشروع بنحو 5.5 ألف طن من معادل الوقود. في نفس الوقت ، بالطبع ، يظل استهلاك الطاقة الحرارية والكهربائية دون تغيير. يُقدر الأثر الاقتصادي السنوي للتخفيض المنهجي في استهلاك الغاز الطبيعي بنحو 1.3 مليون دولار أمريكي. مع القيم الأخرى للحجج المقدمة سابقًا ، فإن فترة الاسترداد البسيطة هي 2.7 سنة ، وفترة الاسترداد الديناميكي بمعدل خصم 20٪ هي 4.3 سنوات ، ومعدل العائد الداخلي 35٪ (الشكل 9) .

تشير مؤشرات الطاقة والاقتصاد المقدمة إلى الجاذبية الاستثمارية الممتازة لمشروع IPS في البلاد.

الاستنتاجات

1. يعتبر منع تبديد الطاقة في الدوائر الحرارية لـ CHP أمرًا مهمًا. من الناحية الهيكلية ، يتم تحقيق ذلك ببساطة عن طريق دمج ABTN في المخطط الحراري لـ CHP. في الوقت نفسه ، هناك مؤشرات فنية واقتصادية عالية تضمن جاذبية الاستثمار للمشروع.

2. الحد من فقد الطاقة الحرارية في دوائر CHP عن طريق التبديل إلى تشغيل المولدات التوربينية ذات الفراغ المتدهور أو باستخدام ABTN يوسع الخيارات لحل المشكلة. يتطلب اختيار الحل الأمثل نهجًا مختلفًا يعتمد على ظروف منطقة إمداد حرارة معينة وتكوين معدات مصدر توليد الحرارة.

3. استخدام ABTN في دوائر CHP يقلل من توليد الكهرباء في CHP بسبب استبعاد توليدها من تدفق البخار إلى المكثف ، مما يسهل ، من بين أمور أخرى ، تغطية جدول استهلاك الطاقة من حيث المرور الحد الأدنى من الأحمال من UPS. يقدر التغيير الشامل في التوليد لجميع CHPPs في البلاد بما يصل إلى 300 ميجاوات.

4. إن دمج المضخات الحرارية الامتصاصية في الدوائر الحرارية لـ CHPPs من أجل منع تبديد الطاقة الحرارية مطلوب أيضًا إذا تم تنفيذ خيار نقل المولدات التوربينية للعمل مع الفراغ المتدهور ، حيث أنه بمساعدة ABTN يمكن الاستفادة من حرارة أنظمة تبريد الزيت والمولدات وما إلى ذلك.

5. الحد من توليد الكهرباء في محطة توليد الكهرباء بالطاقة الحرارية بمقدار 4.7 ميجاوات مع الحفاظ على الحمل الحراري وفي نفس الوقت تقليل استهلاك الغاز الطبيعي مباشرةً في محطة توليد الطاقة الكهربائية بـ »12 ألف طن من مكافئ الوقود. تحديد الجدوى الاقتصادية سنويًا اعتمادًا على تعريفات الغاز الطبيعي والكهرباء ومعدلات إعادة التمويل وما إلى ذلك في منطقة معينة. في جميع الحالات ، يتم توفير مؤشرات طاقة واقتصادية عالية للمشروع.

6. تقدر الاستثمارات المطلوبة لتنفيذ المثال المدروس بحوالي 3 ملايين دولار أمريكي. يفي استرداد ABTN بالقيود الاقتصادية الحالية لضمان جدوى الاستثمار.

7. تم تقديم المثال المدروس للمولدات التوربينية PT-60-130 مع تدفق بخار إلى المكثف بمعدل 12 طن / ساعة وحمل مياه للشبكة يبلغ 19 Gcal / h ، والتي ، إذا لزم الأمر ، يمكن تقليلها إلى 14 Gcal / ح. مع زيادة الحمل الحراري ، من الضروري استخدام ABTN أكثر قوة.

8. يعد استخدام ABTN مناسبًا في أنظمة الهندسة الحرارية ، حيث يوجد ، أولاً وقبل كل شيء ، تدفقات الحرارة من وحدات توليد الطاقة المشتركة ، وموارد الطاقة الثانوية ، وما إلى ذلك.

الأدب

1. Popyrin L. S.، Dilman M. D. كفاءة إعادة تجهيز التقنية لمحطات الطاقة الحرارية على أساس محطات الغاز البخاري. - 2006. - رقم 2. - ص 34 - 39.

2. Romanyuk V. N. ، Bobich A. A. ، Kolomytskaya N. A. ، Muslina D. B. ، Romanyuk A. V. التوفير الفعال لجدول تحميل نظام الطاقة // الطاقة والإدارة. - 2012. - رقم 1. - س 13–20.

3. Khrustalev B. M.، Romanyuk V. N.، Kovalev Ya. N.، Kolomytskaya N. A. حول مسألة ضمان جداول الحمل الكهربائي لنظام الطاقة مع إشراك إمكانات مصادر الطاقة التكنولوجية للمؤسسات الصناعية. Energetika i Management. - 2010. - رقم 1. - س 4-11.

4. V. N. Romanyuk ، A. A. Bobich ، N. A. Kolomytskaya ، وآخرون ، "تحسين كفاءة توربينات الغاز في محطات TPPs في الصيف ،" Energiya i Management. - 2011. - رقم 1. - س 18-22.