Когенераційна установка Sokratherm CHP Unit GG 710
Сучасна когенераційна установка, яка забезпечує виробництво тепла та електроенергії на місці, без втрат при транспортуванні. Завдяки своїй високій ефективності та можливості швидкого включення та виключення, ця установка є ідеальним рішенням для стабілізації енергетичної мережі та балансування коливань у виробництві відновлюваних джерел енергії
Sokratherm CHP Unit GG 710— це сучасна когенераційна установка, яка забезпечує виробництво тепла та електроенергії на місці, без втрат при транспортуванні. Завдяки своїй високій ефективності та можливості швидкого включення та виключення, ця установка є ідеальним рішенням для стабілізації енергетичної мережі та балансування коливань у виробництві відновлюваних джерел енергії.
| Характеристика | Значення |
|---|---|
| Тип двигуна | E3872 LE201 |
| Електрична потужність [кВт] | 710 |
| Теплова потужність [кВт] | 755 |
| Споживання газу [кВт Hi] | 1671 |
| Електричний ККД [%] | 42.5 |
| Тепловий ККД [%] | 45.2 |
| Загальний ККД [%] | 87.7 |
| Відношення потужності до тепла | 0.92 |
| Первинний енергетичний фактор | 0.0 |
| Інтервал обслуговування [годин роботи] | 1000 |
| Загальний капітальний ремонт після [годин] | 50000 |
| Довжина [мм] | 4200 |
| Ширина [мм] | 1700 |
| Висота [мм] | 2600 |
| Робоча вага [кг] | 9260 |
| Рівень шуму [дБ (А) на 1 м] | 75 |
Когенерація та тригенерація: що це таке і які переваги
Когенерація — це процес одночасного виробництва тепла та електроенергії з одного джерела енергії, що дозволяє значно підвищити загальну ефективність використання палива. Тригенерація додатково включає виробництво холоду, що робить цей підхід ще більш універсальним і ефективним.
Переваги когенерації:
- Висока ефективність використання палива.
- Зниження витрат на енергію.
- Мінімальні втрати при транспортуванні енергії.
- Можливість швидкого реагування на зміни попиту.
Як працює когенерація та тригенерація
Когенераційна установка працює на основі двигуна внутрішнього згоряння, який приводить в дію генератор. Електрична енергія використовується на місці або подається в мережу, а тепло, що виділяється при згорянні, використовується для опалення, гарячого водопостачання або промислових потреб. У випадку тригенерації, додаткове тепло використовується для виробництва холоду за допомогою абсорбційних холодильних машин.
Переваги когенерації порівняно з традиційними способами виробництва енергії
- Вища ефективність: Когенерація використовує до 90% енергії палива, в той час як традиційні методи — лише близько 50%.
- Гнучкість: Можливість швидкого включення та виключення дозволяє краще реагувати на зміни попиту.
- Економія: Зниження витрат на енергію та менші витрати на інфраструктуру.
Екологічні переваги когенерації та тригенерації
- Зменшення викидів СО2: Вища ефективність використання палива призводить до зменшення викидів парникових газів.
- Мінімізація теплових втрат: Використання тепла, яке зазвичай втрачається, дозволяє зменшити загальне споживання палива.
- Підтримка відновлюваних джерел енергії: Стабілізація мережі при коливаннях у виробництві відновлюваних джерел енергії.
CHP (Combined Heat and Power Generation): що це таке
CHP, або когенерація, — це технологія, що дозволяє одночасно виробляти тепло та електроенергію з одного джерела палива. Основний компонент CHP установки — це двигун внутрішнього згоряння, який приводить в дію генератор. Електрична енергія може споживатися на місці або подаватися в мережу, а тепло використовується для різних потреб, таких як опалення та гаряче водопостачання.
Розміри установок
Для забезпечення високої річної ефективності когенераційні установки зазвичай розмірюються за базовим тепловим навантаженням об'єкта. Це дозволяє покривати значну частину енергоспоживання, часто більше половини річного споживання тепла та електроенергії. Пікові навантаження покриваються за рахунок громадських мереж і пікових котлів.
Системи керування установками
Система керування CHP установками від Sokratherm забезпечує повний контроль і автоматизацію роботи когенераційних установок. Вона включає функції моніторингу та керування в режимі реального часу, що дозволяє забезпечити максимальну ефективність та надійність роботи установок.
Переваги CHP юнитів Sokratherm
- Компактний дизайн: Ідеально підходить для встановлення в обмежених просторах.
- Мінімальні витрати на установку: Завдяки готовій до підключення конструкції з інтегрованим щитом управління.
- Висока ефективність: Оптимальне використання енергії палива.
- Екологічність: Робота двигуна в діапазоні з найнижчими викидами.
- Низький рівень шуму: Завдяки чудовій звукоізоляції та вібраційній ізоляції.
- Автоматизація: Повністю автоматична робота з дистанційним моніторингом та керуванням через Інтернет.
- Надійність: Висока надійність і низькі витрати на експлуатацію та обслуговування.
Підвищення теплової ефективності за допомогою конденсаційних теплообмінників
При низьких зворотних температурах (нижче приблизно 50 °C) доцільно використовувати додаткове тепло від вихлопних газів. Це може підвищити регулярну теплову потужність установки до 15%, збільшуючи загальну ефективність на кілька процентних пунктів.
Охолодження при тригенерації
Наші когенераційні установки можуть бути оснащені функцією "Hot Cooling", яка дозволяє працювати при підвищених температурах потоку до 95 °C. Це необхідно для оптимальної роботи абсорбційних холодильних машин та інших процесів.
Встановлення в контейнерах чи в підстанції
Для спеціальних випадків застосування ми пропонуємо встановлення наших когенераційних установок у погодостійких контейнерах або бетонних блоках, що дозволяє їх розміщення поза межами основних будівель.
Вироблення пари
Тепло, що генерується когенераційною установкою, може бути використане для вироблення пари, яка необхідна для промислових процесів, таких як у харчовій промисловості або пивоварнях.
Аварійне живлення
Наші когенераційні установки можуть забезпечувати аварійне живлення, працюючи в режимі "острівної" роботи, що дозволяє забезпечувати електроенергією критично важливі системи під час відключення основної мережі.
Буферний накопичувач тепла
Буферні накопичувачі тепла дозволяють покращити роботу когенераційних установок, зберігаючи надлишкове тепло і використовуючи його при потребі. Це підвищує ефективність і економічність роботи установок.
Контроль мережі
Функція нульового зворотного живлення забезпечує, що установка не подає електроенергію в громадську мережу, регулюючи виробництво відповідно до поточного споживання на місці.
Складна енергетична ситуація в Україні.
Україна стикається з серйозною проблемою нестачі електроенергії через пошкодження інфраструктури, високий попит та обмежені ресурси. Це створює загрозу стабільному постачанню електрики, особливо під час холодної зими. Разом з нестачею електроенергії, Україна також має проблеми з постачанням тепла, що є критично важливим для населення під час зимових місяців. Необхідні термінові рішення, щоб забезпечити достатнє теплопостачання.
Уряд та комунальні служби активно працюють над вирішенням цих проблем, впроваджуючи заходи з енергозбереження, ремонту пошкодженої інфраструктури та пошуку альтернативних джерел енергії та тепла.
Когенерація та тригенерація є перспективними технологіями, які можуть значно підвищити ефективність використання ресурсів та зменшити дефіцит електроенергії та тепла в Україні.
Компактна когенераційна установка з синхронним генератором для генерації трифазного струму 400 В, 50 Гц, нагріву води до температури 90/70 °C та низькотемпературного тепла 40/44,4 °C (LT-тепло). Працює на природному газі, з регульованою злиденною експлуатацією з системою каталізатора SCR, значення викидів нижче граничних значень 44-го BImSchV. Технічні характеристики діють для висоти до 100 м над рівнем моря та температури повітря до 25 °C з температурою зворотного потоку LT до 40 °C.
| Режим роботи | Електрична потужність (брутто) | Внутрішнє споживання * | Електрична потужність (нетто) | Мінімальна електрична потужність (часткове навантаження) | Теплова потужність (допуск 8 %) | Вхід газу (допуск 5 %) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Паралельний з мережею | 710 кВт | 13 кВт | 697 кВт | 355 кВт | 755 кВт | 1671 кВт |
| Резервний режим | 807 кВА | 686 кВт | 1519 кВт |
*) без зовнішніх споживачів, попередній запобіжник у окремому живленні (якщо потрібно): 63 А
Конструкція та комплектація
Двигун з аксесуарами
- Тип двигуна: MAN E3872 LE201
- Метод згоряння: Газовий двигун
- Цикл: 4-тактний
- Кількість/розташування циліндрів: 12 / V-образне розташування
- Діаметр/хід поршня: 138/165 мм
- Об'єм: 29,6 дм³
- Швидкість обертання: 1500 об/хв
- Середня швидкість поршня: 8,3 м/с
- Середній ефективний тиск: 19,86 бар
- Ступінь стиснення: 13,3 : 1
- ISO-стандарт за DIN ISO 3046-1: 735 кВт
- Специфічне споживання повного навантаження: 2,27 кВт⋅год/кВт⋅год
- Споживання при повному навантаженні Hi (нижня теплота згоряння) = 10 кВт⋅год/нм³: 167,1 нм³/год
- Середнє споживання синтетичної олії (оцінка): 200 г/год
Опис двигуна:
- Картер: з циліндровим блоком з цільного чавуну, закритий знизу масляним піддоном, закритий ззаду кришкою маховика, змінні, мокрі циліндрові гільзи, двічі ущільнені.
- Одиночна головка циліндрів: з інтегрованими каналами для охолоджувальної води та олії, відлитими спіральними всмоктувальними каналами і змінними напрямними клапанів.
- Клапани: розташовані підвісно, два клапани на вихід, стрижні клапанів виготовлені з карбідного металу, розподільні вали з 7 підшипниками.
- Поршні: легкосплавні, охолоджуються струменем масла під тиском через масляні форсунки.
- Колінчастий вал: з сімома підшипниками і прикрученими противагами, підшипники зі сталевою задньою частиною, бронзовою прокладкою і трикомпонентною поверхнею.
- Подвійний потік всмоктувальної суміші: один водоохолоджуваний колектор вихлопних газів на кожну лаву циліндрів.
- Водоохолоджуваний вихлопний трубопровід: веде до теплообмінника вихлопних газів.
- Масляний насос: для примусової мастила, тандемний масляний фільтр у головному потоці, охолодження масляним охолоджувачем, автоматична система доливання олії і резервуар для масла.
- Система впуску повітря: через сухий фільтр з машинного приміщення.
- Кришка картера: з масловідділювачем і з’єднанням до повітряного впуску.
- Охолоджувальний контур: закритий, з електричним трифазним циркуляційним насосом 400 В, запобіжним клапаном і розширювальним баком з манометром для охолодження двигуна.
- Електричний стартер: 24 В, 7 кВт.
- Система запалювання: мікропроцесорна, з однією котушкою запалювання на циліндр.
Газопостачання
Безпечна газова лінія згідно з DVGW-VP 109, монтаж клієнта над установкою, що складається з кульового клапана з термічним відключенням, фільтра, манометра з кнопковим клапаном, двох електромагнітних клапанів, регулятора тиску і гнучкої з'єднувальної трубки, сертифікованої DVGW. Регульований, керований кроковим двигуном газо/повітряний змішувач, електронний регулятор швидкості.
Газопостачання та каталізаторна система
Система каталізатора SCR з окислювальним каталізатором для зниження викидів відповідно до стандартів 44-го BImSchV, корпус каталізатора виготовлений з керамічного повного екструдату. Бідна експлуатація, формування суміші на основі навантажувального тиску і температури суміші. Дозувальний пристрій з контролем, інжектором, змішувальним відсіком (внутрішній), корпусом каталізатора і денним баком для сечовини (зовнішній). Значення викидів після каталізаторної системи в сталому режимі роботи відносяться до 5 % кисню у вихлопних газах при номінальній потужності (у новому стані):
- NOx / CO: < 0,1* / 0,25 г/нм³ *до 31.12. 2024 року встановлено до < 0,25 г/нм³
- HC загалом / HCHO: < 1,3 г/нм³ / 20 мг/нм³
Споживання сечовини при номінальному навантаженні: приблизно 2,4 л/год
Глушник вихлопу
Первинний та вторинний глушник вихлопу з нержавіючої сталі для зниження рівня шуму вихлопу, рекомендований аксесуар для монтажу на місці.
Генератор
Синхронний генератор з внутрішнім полюсом, повітряним охолодженням, класом захисту IP 23, виконання B3/B14 згідно з VDE 0530, радіоприглушення класу N. Синхронний генератор з інтегрованою польовою котушкою, абсорбуючою кліткою та сполукою, безщітковий, двошарове намотування, низький рівень гармонік, клас ізоляції H.
- Номінальна потужність: 1125 кВА
- Номінальний струм (ном. потужність, cos φ 0,8): 1281 А
- Коефіцієнт корисної дії (ном. потужність): 96,6 %
- Cos φ: 1,0
- Режим роботи: Зірка
- Температура навколишнього середовища, макс.: 40 °C
- Напруга: 400/231 В
- Частота / швидкість обертання: 50 Гц / 1500 об/хв
Муфта
Двигун і генератор з'єднані жорстко за допомогою корпусу SAE і міжфланцевого з'єднання. Гнучке з'єднання між маховиком двигуна і валом генератора. Заміну гнучкого проміжного кільця можна здійснити без розбирання двигуна і генератора.
Основна рама і трубопроводи
Основна рама як жорстка профільна конструкція використовується для розміщення двигуна/генератора та наступних компонентів блоку ТЕЦ:
- насос для охолоджувального контуру двигуна,
- окремий насос для першого ступеня змішувача інтеркулера,
- теплообмінники для охолоджувального контуру двигуна та вихлопу.
Встановлені готовими до роботи в основній рамі з повним трубопроводом і ізоляцією за необхідністю. Якщо потрібно для встановлення в зворотному контурі нагрівальної води: циркуляційний насос нагрівальної води і 3-х ходовий клапан для підняття температури зворотного потоку, призначені для робочих даних згідно з п. 3.5.
Звукоізоляційний корпус
Корпус з порошковим покриттям зі сталі з високоефективним звукоізоляційним шаром з еластичним кріпленням та керованим вентилятором для вентиляції кожуха. Легко доступний завдяки знімним кришкам з усіх боків з швидкозамикальними механізмами. Основна рама розділена з кожухом за допомогою стрічок Sylomer.
Шафа управління
Інтегрована шафа управління з силовою частиною згідно з VDE AR-N 4110:2018, на запит VDE AR-N 4105:2018 (контроль мережі, синхронізація, контактор генератора та силовий вимикач із захистом додаткового шунта, беззносний стартер мережі), iPC для управління та моніторингу установки (з кольоровим TFT сенсорним екраном 10,1'' (опція 15,6''), включаючи управління "MiniManager", опційна система дистанційного моніторингу "RemoteManager"), готова до використання та підключення.
Теплообмінник для охолоджувальної води, включаючи перший ступінь змішувача інтеркулера (HT-тепло)
Тепло охолоджувальної води двигуна передається воді для нагрівання через пластинчастий теплообмінник.
- Матеріал: 1.4401
- Теплова потужність від охолодження двигуна (8 % допуск): 407 кВт
- Температура нагрівальної води на вході/виході: 70/82 °C
- Перепад тиску (нагрівальний контур): 370 мбар
- Температура охолоджувальної води на вході/виході (у новому стані): 80/86 °C
- Об'єм потоку (охолоджувальний контур двигуна): 44,2 м³/год
- Навантаження насоса охолоджувальної води: 3,8 кВт
Теплообмінник вихлопних газів (постачається окремо)
Тепло від вихлопних газів передається воді для нагрівання через трубчастий теплообмінник для монтажу на місці у вихлопну та нагрівальну водяну трубу.
- Матеріал: 1.4571 / P235
- Теплова потужність (8 % допуск): 300 кВт
- Температура вихлопних газів на вході/виході (у новому стані): 370/120 °C
- Температура нагрівальної води на вході/виході: 82/90 °C
- Перепад тиску (вихлопна сторона): 15 мбар
- Перепад тиску (нагрівальний контур): 230 мбар
Якщо потрібно, доступний додатковий теплообмінник вихлопних газів для використання конденсаційного тепла, встановлюваний на стороні замовника. Додаткова теплова потужність цього теплообмінника (компоненти, що контактують з вихлопними газами, виготовлені з нержавіючої сталі 1.4571) до 147 кВт.
Другий ступінь змішувача інтеркулера (LT-тепло)
Тепло LT змішувача повинно бути інтегроване в низькотемпературний контур нагріву клієнтом або усунуте через окремий охолоджувач. У цьому випадку температура на вході повинна бути постійно контрольована, і мінімальний обсяг потоку повинен бути забезпечений. Трубчастий теплообмінник, матеріал Cu
- Теплова потужність (8 % допуск): 48 кВт
- Температура охолоджувальної води на вході/виході: 40/44,4 °C
- Перепад тиску охолоджувальної води: 300 мбар
Опція: комплект з'єднання, що складається з циркуляційного насоса, 3-х ходового клапана з управлінням і вибухозахищеного охолоджувача для змішувача.
Технічні дані та пояснення для планування і експлуатації
Паливо
Природний газ нормального складу, без фосфору, сірки, галогенів, арсену і важких металів, а також твердих і рідких часток, з постійною теплотою згоряння і тиском та відповідно до правил DVGW лист G260.
- Нижня межа нижчої теплотворної здатності (Hi): 10 кВт⋅год/нм³
- Метанове число: > 80
- Допустимий вміст водню в природному газі (суміш): макс. 20 об.%
- Діапазон тиску газу (надлишковий, постійний): 20 - 100 мбар
- Температура газу: 10 - 30 °C
Робочі значення для інших складів палива та умов на запит. Ми рекомендуємо використовувати систему попередження газу в робочому приміщенні (на стороні замовника).
Повітря для згоряння та вентиляція
- Потреба у повітрі для згоряння: 2819 нм³/год
- Загальний обсяг подачі повітря: приблизно 14720 м³/год
- Температура вхідного повітря мін./макс.: 10/30 °C
- Теплове випромінювання від поверхні кожуха: приблизно 9 кВт
- Теплова вентиляція всередині кожуха: приблизно 66 кВт
- Обсяг витяжного повітря: приблизно 11900 м³/год
- Температура витяжного повітря: 50 °C
- Вільне натискання вентилятора витяжного повітря на робочій точці (макс.): 250 (835) Па
- Електричне навантаження вентилятора на робочій точці (макс.): 2710 (4700) Вт
Високоефективний радіальний вентилятор (відповідно до ErP2015) з EC-мотором та температурно-керованим регулюванням, якщо потрібно з розподільчою коробкою. Система вентиляції, що працює вище стандартних умов, неможлива та призводить до збільшення споживання енергії, рівня шуму та робочої температури.
Вихлопні гази
- Обсяг вихлопних газів при 120 °C: 4300 м³/год
- Допустимий зворотний тиск після блоку: 20 мбар
Необхідно встановити безперервний злив конденсату в підключеній системі вихлопних газів. Для багатоблокових систем кожен блок має бути обладнаний окремою системою вихлопних газів.
Рівні шуму
- Рівень шуму двигуна (з/без звукоізоляційного корпусу): 75/91 дБ(A)
- Рівень шуму вихлопу після додаткового глушника: 78 дБ(A)
- Рівень шуму вихлопу після додаткового вторинного глушника: 60 дБ(A)
- Рівень шуму вентиляційного повітря після вентилятора (робоча точка): 92 дБ(A)
Значення звукового тиску на відкритому просторі на відстані 1 м. Потрійне амортизаційне зниження блоку ТЕЦ зводить до мінімуму передавання ударного звуку. Фундамент для встановлення ТЕЦ не потрібний, якщо підлога машинного приміщення може витримати навантаження блоку ТЕЦ і блок встановлений на фундаментну плиту будівлі.
Виробництво тепла
HT-тепло (охолодження двигуна, вихлоп та змішувач охолодження) та LT-тепло мають бути використані клієнтом у всіх робочих точках. Дані для розрахунку:
- LT Нагрівання
- Температура зворотного потоку до блоку (мін./макс.): 40 °C 60/70 °C
- LT: мін. / нагрівання: стандартний обсяг потоку: 9,5 м³/год 30,4 м³/год
- LT: макс. / нагрівання: макс./стандартне підвищення температури: 4,54 K 30/20 K
- Перепад тиску: 0,30 бар 0,60 бар
- Робочий тиск (мін./макс.): 1,5/6 бар 1,5/6 (опціонально 10) бар
Зворотні з'єднання мають бути обладнані сітчастим фільтром з розміром осередку 0,25 мм.
Об’єми заповнення та вимоги до якості
- Об’єм масляного піддону: 90 літрів
- Об’єм резервуару для масла: 105 літрів
- Об’єм охолоджувальної рідини двигуна та теплообмінника: 120 літрів
(Мастильна олива та охолоджувальна рідина повинні відповідати окремим спискам допусків.)
- Об’єм нагрівальної води: 200 літрів
Обробка вмісту, додаткової та циркуляційної нагрівальної води згідно з директивою VDI 2035 (група 4) з наступними обмеженнями:
- Загальна жорсткість: < 0,02 моль/м³ / < 0,1 °dH
- pH-значення: 9 - 10,5
- Молекулярна провідність (при 25 °C): < 250 мкС/см
- Вміст кисню: < 0,02 мг/л
- Вміст хлоридів: < 20 мг/л
- Фільтруючі речовини: < 2 мг/л
Зовнішній вигляд: безбарвний, прозорий та вільний від механічних домішок. Використання кисневих зв'язувальних речовин слід уникати, якщо це можливо.
Розміри, з'єднання та вага
- Довжина (базові виміри): 4200 мм
- Ширина: 1700 мм
- Висота: 2600 мм
- Робоча вага: 8160 кг
- Суха вага: 7670 кг
- Вхід/вихід нагрівальної води: DN 80 (PN 10)
- Змішувач охолодження потоку/звороту: R 2" (внутрішня різьба)
- Газовий регулювальний блок (фланець): DN 65 (PN 16)
- Конденсат: R ½" (зовнішня різьба)
- Вихлоп (фланець): DN 250 (PN 10)
