Тригенерация

Тригенерация (Trigeneration, CCHP – combined cooling, heat and power) — это процесс совместной выработки электричества, тепла и холода. Тригенерация позволяет эффективно утилизировать тепло зимой для отопления и летом для кондиционирования помещений и технологических нужд.

Для тригенерационного комплекса  необходима абсорбционная бромистолитиевая холодильная машина (АБХМ). Абсорбционная холодильная машина потребляет бросовую тепловую энергию, а не дорогостоящее электричество для реализации холодильного цикла. Генерирующая установка может использоваться круглый год – не снижается коэффициент полезного действия энергетической установки в летний период, когда потребность в тепле уменьшается.

В настоящее время тригенерация набирает популярность и используется на заводах и различных предприятиях (торговых центрах, на хладо- и молочных комбинатах, пивоваренных заводах и т.д.). Также тригенерационные установки применяются в нефтехимии, металлургии, химической промышленности и в некоторых других отраслях.

Тригенерация сегодня — одна из лучших технологий, которая позволяет сократить выбросы парниковых газов и других загрязнений окружающей среды. В системах тригенерации на базе АБХМ также отсутствуют вредные химические загрязнения, т. к. в качестве хладагента используется вода.

Комбинированное производство тепловой и электрической энергий называется когенерацией.

Преимущества тригенерационных установок

Преимущества использования АБХМ в тригенерационных установках.

  • Экономичность (для выработки холода используются излишки тепловой энергии с практически «нулевой», себестоимостью).
  • Минимальный уровень шума. АБХМ работает практически бесшумно (Уровень шумов при Q0 1500 кВт не превышает 65 дБа на расстоянии 1 метра).
  • Издержки на эксплуатацию. Эксплуатация абсорбционных холодильных установок обойдется дешевле, чем эксплуатация компрессионных холодильных машин. АБХМ не имеют подвижных частей, подверженных механическому износу.
  • Экологичность. АБХМ соответствуют требованиям международных протоколов по защите озонового слоя атмосферы.
  • Долговечность. АБХМ имеет увеличенный срок работы до капитального ремонта – до 25 лет;
  • Выработка энергии в месте потребления;
  • Снижение потребления сетевой электроэнергии во время летних пиков;
  • Круглогодичная загрузка генерирующих мощностей обеспечивает их максимальную экономическую эффективность;
  • Полная автоматизация;
  • Пожаро- и взрывобезопасность;
  • Абсорбционные машины не подведомственны Ростехнадзору.

Схема системы тригенерации

Принципиальная схема тригенерации в летнем режиме

В летний период, когда у Заказчика имеется потребность в охлажденной воде, например, для систем кондиционирования воздуха, горячая вода от системы охлаждения ГПУ/ГТУ поступает в генератор АБХМ, где происходит I-я ступень утилизации тепла.

В генератор также поступают выхлопные газы АБХМ, где осуществляется II-я ступень утилизации теплоты, за счет чего и вырабатывается холод с максимально высокой эффективностью.

Рис. 1 – Схема тригенерации в летнем режиме

scheme_trigeneratsiya_leto

Принципиальная схема тригенерации в зимнем режиме

В зимний период, Заказчик, как правило, нуждается в горячей воде. В этом случае горячая вода от системы охлаждения ГПУ/ГТУ идет напрямую к потребителю без участия чиллера. Выхлопные газы поступают в абсорбционный чиллер/нагреватель, где за счет утилизации тепла, производиться дополнительное количество горячей воды. Таким образом, осуществляется наиболее полное использование бросовой теплоты для нужд теплоснабжения.

Рис. 2 – Схема тригенерации в зимнем режиме

scheme_trigeneratsiya_zima

Принцип работы тригенерации

Абсорбционная холодильная машина (абсорбционный чиллер или АБХМ) — промышленная холодильная установка, используемая для отбора и удаления избыточного тепла и поддержания заданного оптимального температурного и теплового режимов при работе производственного оборудования, технологических устройств, инструмента, оснастки, а также технологических процессов, связанных с повышенными тепловыми нагрузками. В качестве абсорбента в них используются различные растворы, например, бромида лития (LiBr) в воде.

Нагрев АБХМ происходит горячей водой или паром и может проходить в одну или две ступени. При одноступенчатой схеме с 1 МВт электрической энергии снимается 600 кВт холода, при двухступенчатой — 1200 кВт холода. Холодильный коэффициент работы (отношение холодопроизводительности к потребляемой мощности) одноступенчатых машин 0.6-0.82, двухступенчатых машин 1.2-1.40.

Двухступенчатая схема, которая является одной из наиболее эффективных схем тригенерации для выработки холода:

Рис. 3 – Двухступенчатая схема тригенерации

chema_trigeneratsii

Способы подключения АБХМ в систему тригенерации:

  1. Теплоносителем является вода, предварительно нагретая в теплообменнике когенерационной установки. Преимущества: трехходовой клапан с электронной системой управления позволяет точно регулировать холодильную мощность. Недостатки: ниже холодильная мощность.
  2. Теплоносителем являются выхлопные газы ДВС. Преимущества: выше эффективность, а, следовательно, холодильная мощность. Недостатки: отсутствует гибкость управления выработкой холодильной мощности.

Для оптимальной эффективности тригенерационную систему необходимо эксплуатировать на максимуме холодильной мощности.

Сферы​ ​применения

Тригенерация подходит для всех объектов, имеющих централизованную схему отопления, вентиляции и кондиционирования:

  • энергетика;
  • центры обработки данных;
  • офисные центры;
  • металлургия;
  • технопарки;
  • бизнес-центры;
  • химическая промышленность;
  • торгово-развлекательные центры;
  • гостиницы;
  • пищевая промышленность;
  • аэропорты;
  • санатории;
  • бумажная промышленность;
  • холодильные склады;
  • рестораны;
  • сельское хозяйство;
  • предприятия – производители продуктов питания;
  • базы хранения продовольствия;
  • теплицы;
  • супермаркеты;
  • молокозаводы;
  • телекоммуникация;
  • социальные объекты;
  • рыбозаводы.