مضخات امتصاص الحرارة في المخطط الحراري لمحطات الطاقة الحرارية. تحليل كفاءة المضخات الحرارية بأنواعها المختلفة

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 المتحدة في بيلاروسيا.

مضخات الحرارة الامتصاصية 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 علم، 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 فاعلية 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 كان جذب مستثمر لـ IES في ظروف بيلاروسيا مهمة أقل صعوبة ، والتي حددت التأخر في تحديث CHPPs من الانتقال إلى الدورة المركبة IES.

اليوم ، يتم إدخال وحدات التكثيف ذات الدورة المركبة مع استهلاك الوقود المحدد (SFC) لتوليد الكهرباء عند مستوى 220 جم / (كيلو وات ساعة) في UES في بيلاروسيا ، وهو ما يمكن مقارنته بقيمته في التوربينات البخارية CHPPs من التوربينات البخارية جمهورية. أدى هذا الظرف ، جنبًا إلى جنب مع 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 الفراغ المتفاقم 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 ، بينما 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 شبه المستمر 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 تكثيف مرور 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 للمولدات 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 إلى المكثف ، تبلغ سعة توليد الطاقة لمولد التوربينات PT-60-130 4.3 ميجاوات. إن تبديد الطاقة الحرارية بالمياه المتداولة (CV) ، الذي يزيل حرارة عملية التكثيف البالغة 12 طن / ساعة من البخار عند ضغط 4 كيلو باسكال ، هو 6.3 جيجا كالوري / ساعة. يُقدر URT لتوليد الكهرباء عند تدفق البخار المحدد بـ 0.42 كجم / (كيلو وات ساعة) ، وهو أكبر بـ 0.2 كجم من توليد الكهرباء المزاح في وحدات التكثيف ذات الدورة المركبة. مع الأخذ في الاعتبار 5٪ من فاقد الكهرباء لتسليمها للأحمال الصناعية من CHP ، فإن هذا المؤشر لـ IES هو 0.24 كجم / كيلو وات 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 تدفقات الطاقة هذه 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 هو 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 بالمقارنة مع الوضع 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 إمداد الحرارة 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 الحرارة الامتصاصية

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 أكثر قيمة من الناحية الاقتصادية والحيوية للتشغيل ، فيمكن أن تستخدم الأولى طاقة حرارية رخيصة من استخراج التوربينات البخارية ، واستخدام الغلايات ، والطاقة من غازات العادم لمحركات غاز الاحتراق الداخلي ، ومصادر 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 ، مياه الشبكة. مطلوب فقط استبعاد انتقال درجات حرارة مادة التبريد من خلال القيم الحدودية غير المسموح بها لمحلول الماء في بروميد الليثيوم ، أثناء التخزين وأثناء التشغيل. بمعنى آخر ، هناك قيم حدية لدرجات حرارة إطلاق الحرارة (المستخدم) والتدفقات المستقبلة للحرارة ، 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 شبكة المياه 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 ، يمكن استنتاج 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 استخلاص 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 بالفعل 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 ، والتي يتم 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 بـ 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 استخلاص الحرارة من HRT البالغ 170 جم / (كيلوواط ساعة) إلى التدفق إلى المكثف ، مع تبريد المياه المتداولة في ABTN ، والذي يتوافق مع HRT لـ 136 ز / (كيلوواط ساعة) ؛
• 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 المعطاة بمخططات توضيحية لأنماط مختلفة لتشغيل 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 الامتصاص لمحطة CHP: المضخات الحرارية والمبردات قابلة للتبديل ، وهو ما يمكن أن يكون مفيدًا عند إضافة وحدات التوربينات الغازية إلى محطة CHP ، عندما يكون ذلك ضروريًا تعمل على تثبيت معاييرها في الصيف ، وتبريد 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 الذي تم النظر فيه 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 الطاقة الشمسية 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.

وتقدر 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. يُقدَّر التأثير 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.

الموجودات

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 قم بتوسيع 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 محطات توليد الطاقة الكهربائية في البلاد بما يصل إلى 300 ميغاواط.

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. تقليل 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 الأحوال ، 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 طنًا / ساعة وحمل مياه للشبكة يبلغ 19 جيجا كالوري / ساعة ، والتي يمكن ، إذا لزم الأمر ، تقليلها إلى 14 جيجا كالوري / 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.

المؤلفات

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. - ص 4-11.

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

عند تصميم تركيب لمضخة حرارية ، يصبح من الضروري أحيانًا اختيار مضخة حرارية لنظام تسخين بمنحنى 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 درجات الحرارة في الهواء المحيط.

معظم المضخات الحرارية قادرة على تحقيق فرق 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. لم يعد هذا كافياً لتسخين الماء الساخن.

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 مخطط الضغط 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 في درجة حرارة محيطة تبلغ -15 درجة مئوية.

لحل هذه المشكلة ، تم اعتماد حل بسيط ولكن في نفس الوقت فعال للغاية. 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 ، يتم توسيع سائل العمل ثم تغذيته إلى مبادل حراري إضافي. يعمل هذا المبادل الحراري كمبخر لغاز التبريد هذا. 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 بامتصاص المزيد من الحرارة الطبيعية.

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. يجب أن يكون الحد الأقصى لضغط مادة التبريد بحيث لا يتجاوز مائع التشغيل ، في اللحظة التي يبدأ فيها التكثيف ، قيمة درجة حرارة أكبر من النقطة الحرجة. على سبيل المثال ، بالنسبة لغاز التبريد R410A الشائع الاستخدام ، تبلغ هذه النقطة 67 درجة مئوية. خلاف ذلك ، سوف يدخل المبرد في حالة غير مستقرة ولن يكون قادرًا على التكثيف "بشكل صحيح".

بالإضافة إلى زيادة درجة الحرارة القصوى ، تتحسن تقنية 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 أيضًا تركيب ضواغط EVI في مضخات تسخين من الأرض إلى الماء ومن الماء إلى الماء.

عند تصميم نظام إمداد حراري باستخدام مضخة حرارية ، يجب إعطاء الأفضلية لمنحنيات التسخين ذات درجة الحرارة المنخفضة. يتم تلبية هذه المتطلبات من خلال أنظمة التدفئة تحت الأرضية والجدران الدافئة / الباردة ووحدات ملفات المروحة وما إلى ذلك. ومع ذلك ، في حالة الحاجة إلى درجات حرارة أعلى ، يجب استخدام مضخات حرارية ذات درجة حرارة عالية مع تقنية حقن بخار وسيطة EVI.

ABTN عبارة عن معدات عالية الكفاءة لتوفير الطاقة للإمداد الحراري للمرافق المختلفة وهي مصممة لتسخين المياه حتى 50-90 درجة مئوية ، باستخدام الحرارة الناتجة عن تسخين البخار بضغط يصل إلى 0.75 ميجا باسكال أو الوقود - الغاز الطبيعي ، وكذلك نفايات منخفضة الدرجة أو حرارة طبيعية كمصدر للطاقة من مصادر مختلفة بدرجة حرارة تتراوح بين 20-40 درجة مئوية.تبلغ حصة الحرارة الرخيصة منخفضة الدرجة المستخدمة في ABTN لتوليد حرارة مفيدة حوالي 40٪. تتمتع ABTN بخصائص استثنائية للمستهلكين: كفاءة عالية ، ومراعاة البيئة ، ومستوى ضوضاء منخفض أثناء التشغيل ، وسهولة الصيانة ، وعمر خدمة طويل ، وأتمتة كاملة. لا تتطلب ABTN كميات كبيرة من الكهرباء ، مثل مضخات الحرارة بضاغط البخار. مادة العمل (المبرد) في ABTN هي الماء ، والمادة الماصة عبارة عن محلول مائي من ملح بروميد الليثيوم.

يمكن استخدام ABTN لإنتاج الماء الساخن للتدفئة وإمدادات المياه الساخنة ، للتدفئة والتبريد في وسائط عملية في الصناعة ، والطاقة ، والزراعة ، إلخ.

الجهاز ومبدأ العملية

يتضمن هيكل ABTN أجهزة نقل الحرارة والكتلة لأغراض مختلفة ، متصلة بواسطة دوائر لتدوير مادة التبريد والمادة الماصة. يتم تصنيع أسطح التبادل الحراري للأجهزة على شكل حزم أفقية من أنابيب التبادل الحراري النحاسية والنيكلية رقيقة الجدران. يتم تجميع جميع معدات الآلات في وحدة واحدة على إطار دعم ، يتم توفيرها للعميل كمجموعة في حالة استعداد كامل للمصنع. يعتمد مبدأ تشغيل ABTN على قدرة المحلول الماص على امتصاص بخار الماء بدرجة حرارة أقل من المحلول. المبرد - الماء يغلي تحت التفريغ على حزمة أنبوب المبخر ، بسبب الحرارة المنبعثة من الوسط المبرد المنتشر في الأنابيب (مصدر حرارة منخفضة الدرجة). يُمتص بخار الماء بواسطة المحلول الماص على حزمة أنبوب الامتصاص مع إطلاق الحرارة ، والتي يتم إزالتها بواسطة الماء الساخن المتداول في الأنابيب. يتم ضخ المحلول المخفف من جهاز الامتصاص إلى المولد ، حيث يتم تجديد (تبخر) بخار الماء الممتص في جهاز الامتصاص على حزمة الأنبوب بسبب حرارة مبرد التسخين. يتم إرجاع بخار الماء من المبرد المتكثف بواسطة الماء الساخن في المكثف إلى المبخر ، ويعاد المحلول المركز إلى جهاز الامتصاص.

السمة المميزة لشبكة ABTN الروسية للجيل الجديد هي:

انخفاض استهلاك المعدن المحدد ؛

الاكتناز العالي

عمر خدمة طويل

جاهزية المصنع الكاملة.

توفر مثبطات التآكل الجديدة عالية الفعالية حماية ضد التآكل بنسبة 100٪ تقريبًا لجميع العناصر الهيكلية.

التقييمات والخصائص

المعلمات الاسمية لناقلات الحرارة:

درجات الحرارة ، الإدخال / الإخراج: الماء المبرد - 30/25 درجة مئوية ؛

ماء ساخن - 40/70 درجة مئوية ؛

ضغط بخار التسخين - 0.5 ميجا باسكال القيمة المطلقة ؛

القيمة الحرارية للغاز الطبيعي هي 35.8 ميجا جول / نانومتر 3.

تنزيل معلومات موجزة عن ABTN. كتيب (1.3 ميجا بايت) ، pdf.

مخططات لاستخدام ABTN

توليد الحرارة والبرودة

يعتمد تشغيل المضخات الحرارية على قدرة المحلول المائي المركز من بروميد الليثيوم على امتصاص (امتصاص) بخار الماء مع إطلاق الحرارة. درجة حرارة الامتصاص أعلى من درجة حرارة تكثيف البخار عند نفس الضغط. نتيجة لذلك ، يصبح من الممكن "إزالة" الحرارة من مصدر حرارة منخفض الحرارة ونقلها إلى ماء ساخن بمستوى درجة حرارة أعلى. تتم جميع العمليات في الجهاز تحت التفريغ ، في دورة مغلقة. لتجديد محلول بروميد الليثيوم ، يلزم وجود مصدر للطاقة الحرارية عالية الإمكانات. يتم استخدام ما يلي كمصدر للطاقة الحرارية: بخار الماء (ABTN - P) ، حرارة احتراق الوقود (ABTN - T). يتم أيضًا نقل الحرارة المطلوبة لتجديد محلول بروميد الليثيوم إلى الماء الساخن. في الوقت نفسه ، يتم تقليل الاستهلاك المحدد للحرارة عالية الإمكانات في المضخة الحرارية بمقدار 1.7 مرة مقارنة بالغلاية التقليدية.

على سبيل المثال ، تم تقديم مخططات لتوازن الحرارة لمضخات الحرارة ومرجل يعمل بالوقود الساخن.

تستخدم المضخات الحرارية المصممة بواسطة OKB TEPLOSIBMASH مكونات عالية الجودة ومواد هيكلية وموانع تآكل خاصة ، والتي تضمن عمر خدمة لا يقل عن 20 عامًا. تتوافق الآلات من حيث الجودة والمعايير الأساسية مع المستوى العالمي.

تقدم OOO "OKB TEPLOSIBMASH" مضخات حرارية لامتصاص الليثيوم بروميد مع تسخين بالبخار والنار لجيل جديد من تصميمها الخاص. يتم إنتاجها في المؤسسات المحلية ، وهي تتوافق مع المستوى العالمي من حيث الجودة والمعايير الأساسية.

مضخات حرارية من تصميم "OKB TEPLOSIMBMASH" وهذا هو:

• كفاءة عالية ، الاكتناز الاستثنائي ، الصداقة البيئية ،
• عملية بلا ضوضاء ، سهولة الصيانة ؛
• استخدام مواد هيكلية عالية الجودة لأسطح التبادل الحراري (سبائك النحاس والنيكل) ؛
• كثافة فراغ عالية ، مثبطات تآكل عالية الفعالية ، عمر خدمة الماكينة 20 عامًا على الأقل ؛
• أتمتة كاملة ، توفر طريقة اقتصادية لتشغيل الآلات في حدود 30-100 ٪ من الطاقة ؛
• تخطيط الماكينة في وحدة واحدة على إطار دعم ، وتسليمها للعميل كتجميع في جاهزية المصنع الكاملة ؛
• عدم وجود أحمال ديناميكية ، التثبيت في موقع مصمم فقط للحمل الثابت من وزن الماكينة.

يتم توفير مجموعة كاملة من الخدمات الهندسية في تصميم محطات التبريد والتركيب والتشغيل وتدريب موظفي الصيانة وخدمة الضمان للمعدات الموردة.

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 تقنية المضخات الحرارية مستخدمة على نطاق واسع في الخارج لأكثر من 30 عامًا. 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 المتخصصون مشاكل في تبرير التطبيق واختيار النوع الأمثل من HP لمنشأة معينة. 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 مستوى درجة حرارة منخفضة إلى مستوى أعلى. تم تصميم هذه الآلات بشكل أساسي لإنتاج الماء الساخن والهواء المناسب للتدفئة وإمداد الماء الساخن وأغراض أخرى. الشرط الضروري لاستخدام HP هو وجود مصدر حرارة منخفض الحرارة ، والذي ، وفقًا لمعايير درجة الحرارة ، غير مناسب للاستخدام كوسيط تدفئة 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". وفقًا لنوع معدات الضاغط المستخدمة ، يتم تمرير الضاغط التمرير والمكبس والمسمار 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 يكون الماص عبارة عن محلول مائي من ملح بروميد الليثيوم (H 2 O / LiBr) - ABTN.

في ABTN ، يتم إجراء عمليات نقل الحرارة باستخدام دورات ديناميكية حرارية مجمعة مباشرة 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 المتدرج 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.

يتم تقديم مخططات وتصميمات لأنواع مختلفة من ABTN ومبدأ تشغيلها في الأعمال.

كفاءة الطاقة لـ HP.

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

لمقارنة فعالية أنواع مختلفة من HP ، يلزم وجود مؤشر مشترك. يمكن أن يكون هذا المؤشر هو استهلاك الوقود المحدد لتوليد الحرارة أو معامل استخدامه. 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 الاختلاف في 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 - بنظام 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 هي الكفاءة الحرارية للمحرك.

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.

ضع في اعتبارك خيارات مختلفة لمصدر مستقل للحصول على الماء الساخن. للمقارنة ، لنأخذ غلاية وقود أحفوري وأنواع مختلفة من مضخات الحرارة (الشكل 3).

أرز. 3. موازين الطاقة لمختلف مخططات إنتاج 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 سداد عالية بشكل غير معقول لاستثمارات رأس المال.

ABTN من جميع الأنواع بالمقارنة مع المرجل لديها استهلاك وقود محدد 40 55٪ أقل. هؤلاء. 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 الحالية ، 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 مثل 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.

يشير بعض المؤلفين ، في إشارة إلى الخبرة الأجنبية ، ولا سيما السويدية ، إلى أنه يتم استخدام PVTs التي تعمل بالكهرباء 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 أنواع مختلفة 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 ، يتم تقريبًا مراقبة جميع الفريونات المستخدمة في PTN عن كثب 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 ، لأنها في جوهرها معدات التبادل الحراري ، وقابلية الصيانة العالية ، والضوضاء المنخفضة أثناء 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 العديد من أنواع 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 التكنولوجيا الموفرة للطاقة.

المؤلفات

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 التوفير في الطاقة" آب 2005.

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

تستخدم أنظمة الامتصاص قدرة السوائل والأملاح على امتصاص أبخرة سائل العمل. المصادر الأكثر شيوعًا لعمل البخار لأنظمة الامتصاص هي:

الماء - سائل العمل وبروميد الليثيوم - ماص ؛

الأمونيا هي سائل العمل والماء هو المادة الماصة.

رسم تخطيطي لمضخة امتصاص الحرارة في الشكل 3.6.

عامل العمل الغازي ، الذي يترك المبخر ، يمتص بواسطة المذيب في الممتص ، ونتيجة لذلك يتم إطلاق حرارة الامتصاص. يتم تغذية المحلول الناتج ، المخصب بعامل عامل ، في المولد باستخدام مضخة توفر زيادة في الضغط. في المولد ، يتم تبخير العامل العامل من المحلول بواسطة مصدر حرارة خارجي (على سبيل المثال ، غاز طبيعي أو موقد غاز البترول المسال ، أو الحرارة المهدرة من عملية أخرى). يعمل الجمع بين الماص والمولد كضاغط حراري مما يؤدي إلى زيادة درجة الحرارة والضغط. بعد ترك المولد تحت ضغط عالٍ ، يدخل عامل العمل المكثف ، حيث يتكثف ، مما ينتج عنه حرارة عالية الاحتمال.

استهلاك الطاقة لمضخة المذيبات في مضخة امتصاص الحرارة أقل بكثير من استهلاك الطاقة لمضخة في مضخة حرارة ضغط (استهلاك الطاقة لضخ سائل أقل من ضغط وضخ الغاز).

أرز. 3.6 رسم تخطيطي لمضخة امتصاص الحرارة

س ج - الحرارة المزودة للمستهلك ، س ن - إمكانات عالية

الحرارة ، Q n - حرارة منخفضة الدرجة ، Q A - الحرارة

يزود المستهلك (حرارة الامتصاص)

عند استخدام وسائط بخار ، حيث يكون للمذيب ضغط بخار جزئي منخفض فقط مقارنة بمادة التبريد ، يتم إطلاق بخار مادة التبريد عالية التردد أثناء عملية التبخر. ومع ذلك ، لا ينطبق زوج العمل من مواد الأمونيا - ماء على هذه الحالة ، حيث يتم إطلاق بخار الماء مع بخار الأمونيا ، وبالتالي يلزم توصيل جهاز تقطير إضافي.

يظهر رسم تخطيطي لمضخة امتصاص الحرارة في الشكل. 3.7

أرز. 3.7 رسم تخطيطي لمضخة امتصاص الحرارة:

1 مولد ضغط عالي HVD ؛ 2- مولد الضغط المنخفض GND ؛ 3 مكثف 4 مبخر 5-ماص 6-درجة حرارة منخفضة مبادل حراري. مبادل حراري 7 درجات حرارة عالية ؛ 8- مبادل حرارة الماء المكثف. مضخة 9-حل 10-مضخة تبريد

كفاءة مضخة الامتصاص هي عامل التحويل أو الكفاءة الحرارية المشروطة ، محسوبة كنسبة كمية الحرارة التي يتلقاها المستهلك إلى الطاقة التي يستهلكها الوقود. إذا تم استخدام الحرارة المهدرة كمصدر للطاقة للمولد ، فسيتم حساب القيمة المقابلة كنسبة كمية الحرارة التي يتلقاها المستهلك إلى تكلفة الحرارة المهدرة. تصل الكفاءة الحرارية المشروطة لمضخات الامتصاص الحرارية الحديثة إلى 1.5. نسبة الحرارة الناتجة عن المضخة ومخرجات الامتصاص (بسبب حرارة الامتصاص) بشكل عام حوالي 1.6. توفر أنظمة بروميد الماء والليثيوم الحالية درجات حرارة عند مخرج المضخة تصل إلى 100 درجة مئوية وارتفاع درجة الحرارة 65 درجة مئوية ، وستوفر أنظمة الجيل الجديد درجات حرارة أعلى للمخرج تصل إلى 260 درجة مئوية وارتفاعًا في درجات الحرارة.

اعتمادًا على طريقة تسخين المولد ، يتم تمييز الأجهزة التي تعمل بالبخار (البخار) والسائل الساخن (الماء الساخن) والهواء الساخن (العادم والغازات القابلة للاحتراق).

يرتبط حدوث درجات حرارة أعلى أثناء الاحتراق المباشر للغازات القابلة للاحتراق بخسائر كبيرة في الطاقة ، لذلك لا يتم استخدام أجهزة التبريد بالامتصاص ومنشآت المضخات الحرارية من هذا النوع إلا في حالات نادرة.

تقوم مضخات الامتصاص الحرارية بنقل الطاقة الحرارية من بيئة ذات درجة حرارة منخفضة إلى بيئة ذات درجة حرارة متوسطة باستخدام طاقة محتملة عالية. على سبيل المثال ، لنقل الحرارة من Thermax ABTN ، يتم استخدام البخار ، والماء الساخن ، وغازات العادم ، والوقود ، والطاقة الحرارية الأرضية ، أو مزيج من كليهما كمصدر للطاقة عالية الإمكانات. توفر مضخات الحرارة هذه حوالي 35٪ من الطاقة الحرارية.

يظهر الشكل 3.8 مضخة حرارية امتصاصية صناعية.

أرز. 3.8 مضخة الحرارة الامتصاصية

يستخدم ABTH Thermax على نطاق واسع في أوروبا والدول الاسكندنافية والصين لتدفئة المناطق. تستخدم المضخات الحرارية أيضًا في صناعات مثل المنسوجات والأغذية والسيارات والزيوت النباتية والأجهزة المنزلية. قامت Thermax بتركيب مضخات حرارية بقدرة إجمالية تزيد عن 100 ميجاوات في جميع أنحاء العالم.

الميزة الرئيسية لمضخات الامتصاص الحرارية هي القدرة على استخدام ليس فقط الكهرباء باهظة الثمن لعملها ، ولكن أيضًا أي مصدر حرارة بدرجة حرارة وطاقة كافيتين - بخار شديد الحرارة أو عادم ، لهب الغاز والبنزين وأي مواقد أخرى - حتى العادم الغازات والطاقة الشمسية.

أيضًا ، هذه الوحدات مريحة بشكل خاص في التطبيقات المنزلية ، الهياكل التي لا تحتوي على أجزاء متحركة ، وبالتالي فهي صامتة عمليًا.

في النماذج المنزلية ، لا يشكل سائل العمل في الأحجام المستخدمة هناك خطرًا كبيرًا على الآخرين ، حتى في حالة الضغط الطارئ لجزء العمل.

عيوب ABN:

كفاءة أقل مقارنة بالضغط ؛

تعقيد تصميم الوحدة نفسها وحمل التآكل العالي نسبيًا من مائع العمل ، إما يتطلب استخدام مواد مقاومة للتآكل باهظة الثمن وصعبة المعالجة ، أو تقليل العمر التشغيلي للوحدة إلى 5-7 سنوات.

العديد من التصميمات مهمة جدًا لوضعها أثناء التثبيت ، أي تتطلب محاذاة دقيقة للغاية للوحدة.

على عكس آلات الضغط ، فإن آلات الامتصاص لا تخاف من درجات الحرارة المنخفضة للغاية - حيث يتم تقليل كفاءتها ببساطة.

حاليًا ، في أوروبا ، يتم استبدال الغلايات الغازية أحيانًا بمضخات حرارية امتصاصية يتم تسخينها بواسطة موقد غاز أو وقود ديزل - فهي لا تسمح فقط باستخدام حرارة احتراق الوقود ، ولكن أيضًا "لضخ" حرارة إضافية من الشارع أو من اعماق الارض.