حتى الآن ، تم بالفعل تنفيذ العديد من المشاريع المماثلة في روسيا. على وجه الخصوص ، في موسكو ، تم تجهيز جامعة سبيربنك للشركات وملعب سبارتاك الذي تم بناؤه مؤخرًا بأنظمة التوليد الثلاثي. هناك أيضا أمثلة إقليمية. وبالتالي ، فإن مركز طاقة التوليد الثلاثي لمركز تسوق كبير في بيرم ، والذي تقوم ببنائه مجموعة شركات كارمينتا ، له أهمية خاصة.

بدأ بناء مركز تسوق من خمسة طوابق في شارع كاربينسكوغو في عام 2013 ومن المقرر الانتهاء منه في أوائل عام 2016. المساحة الإجمالية للكائن 29 ألف م 2. يقدر استهلاك الطاقة التقديري المطلوب لمركز التسوق للكهرباء 1500 كيلوواط ، للحرارة - 2700 كيلو واط ، للبرودة - 1800 كيلو واط.

لضمان إمداد هذا المرفق بالطاقة ، اختارت منظمة تصميم Energoplanner وحدات مكبس الغاز Bosch CHP CE 400 NA بسعة 400 كيلووات مع مبردات الامتصاص من LG.

عند تشغيل مكبس الغاز (GPU) أو تركيب التوربينات الغازية (GTU) مع 1 كيلوواط من الكهرباء المولدة ، فمن الممكن الحصول على 1 إلى 2 كيلوواط من الطاقة الحرارية على شكل ماء ساخن. في مراكز التسوق ، يكون الحمل الكهربائي منتظمًا إلى حد ما طوال العام ، والحاجة إلى البرودة مماثلة للطاقة الكهربائية النشطة. من الماء الساخن باستخدام ABHM نحصل على البرودة بمتوسط \u200b\u200bمعامل 0.75. وبالتالي ، اعتمادًا على نوع محطات الطاقة ، من حرارتها ، يمكنك الحصول على من 50 إلى 100٪ من البرودة المطلوبة. والنتيجة هي نظام فعال للغاية في استخدام الطاقة. يتم توفير نقص الحرارة ، وكذلك الاحتياطي ، بواسطة غلايات الماء الساخن التقليدية ، والتي تقترب كفاءتها من 99 ٪.

عند تطوير مفهوم التبريد ، تم الأخذ في الاعتبار استخدام كل من ضغط البخار ومبردات الامتصاص. تم الاختيار لصالح الخيار الثاني نظرًا لمزاياها من حيث التكاليف التشغيلية وتكاليف رأس المال.

مبردات الامتصاص اقتصادية وصديقة للبيئة. فهي بسيطة وموثوقة ولا تحتوي على مضخات في تصميمها. كفاءتها الحرارية الإجمالية عالية - تصل إلى 86٪ ، جزء منها (حتى 40٪) عبارة عن كهرباء. في مولدات التوليد القائمة على محركات الاحتراق الداخلي ، يمكن استخدام كل من الأنظمة أحادية المرحلة والمرحلة. نظرًا لأن أنظمة التوليد المشترك تنتج الحرارة ، عادةً في شكل طاقة حرارية من الماء ، يُفضل نظام المرحلة الواحدة. إلى جانب البساطة ، يتيح لك هذا المخطط استعادة المزيد من الحرارة.

لضمان توفير الطاقة للمنشأة ، اختارت منظمة التصميم وحدات مكبس الغاز Bosch CHP CE 400 NA بسعة 400 كيلو وات مع مبردات الامتصاص من LG

تعمل محطات بروميد الليثيوم أحادية المرحلة على الماء الساخن عند درجات حرارة منخفضة (تصل إلى 90 درجة مئوية) ، بينما تتطلب أنظمة الامتصاص ذات المرحلتين حرارة عند حوالي 170 درجة مئوية ، وهو ما يميز البخار. نظام امتصاص أحادي المرحلة يعتمد على بروميد الليثيوم قادر على تبريد الماء إلى درجة حرارة 6-8 درجة مئوية وله معامل تحويل من البرد إلى الحرارة يبلغ حوالي 0.7. يبلغ معامل التحويل للنظام ذي المرحلتين حوالي 1.2. لذلك ، توفر أنظمة الامتصاص طاقة تبريد تساوي 0.7-1.2 طاقة مستلمة من مصدر حرارة. من خلال توصيل وحدات التبريد الضاغطة بمجموعة التوليد ، يمكن الحصول على درجات حرارة أقل من 0 درجة مئوية.

السمات النموذجية للوحدات ثلاثية الأجيال هي:

• الربحية (يتم استخدام الحرارة الزائدة لتوليد البرودة) ؛
• الحد الأدنى من التآكل (تصميم بسيط من ABHM) ؛
• انخفاض مستوى الضجيج؛
• الود البيئي (يتم استخدام الماء كمبرد) ؛
• ارتفاع الحوت.

تنتج مبردات الامتصاص (ADCs) الماء المبرد باستخدام مادتين (على سبيل المثال ، الماء وملح بروميد الليثيوم) في حالة توازن حراري ، يتم فصلهما عن طريق التسخين ثم إعادة توحيدهما عن طريق إزالة الحرارة. يؤدي الإمداد الموجه للحرارة وإزالتها في ظل ظروف الفراغ عند ضغط متغير (حوالي 8 و 70 ملي بار) إلى اختلال توازن المواد ، مما يؤدي إلى تعريضها للامتصاص أو الامتصاص بالقوة. لإنتاج الماء المبرد في درجات حرارة تتراوح من 6 إلى 12 درجة مئوية ، عادة ما يتم استخدام الماء (المبرد) وملح بروميد الليثيوم (ماص). لتوليد درجة حرارة منخفضة باردة تصل إلى -60 درجة مئوية ، يتم استخدام الأمونيا (المبرد) والماء (ماص).

تتمثل إحدى ميزات آلات التبريد بالامتصاص في استخدام مادة حرارية كيميائية بدلاً من ضاغط ميكانيكي لضغط أبخرة مادة التبريد.

تم اختيار وحدة مكبس الغاز على أساس مجموعة من العديد من المعلمات ، من بينها مؤشرات الموارد المختلفة ، وتكلفة الصيانة ، والخصائص التقنية والديناميكية.

مقارنة بالخيارات البديلة ، أظهرت مصانع Bosch عددًا من المزايا ، بما في ذلك كفاءة أعلى بنسبة 38.5٪ ، ومعدلات تحميل وتفريغ أعلى (40٪) ، بالإضافة إلى مؤشرات موارد أعلى قبل الإصلاح (44 ألف ساعة) ). أيضًا ، كانت ميزتهم المهمة هي الجودة العالية لإمدادات الطاقة - مؤشر cos (qp) قابل للتعديل تلقائيًا مع القدرة على تنظيم إمداد الطاقة التفاعلية للشبكة.

إجمالاً ، من المخطط تركيب ثلاث وحدات توربينية غازية بقدرة 400 كيلو وات وآلتين للامتصاص في المنشأة ، سيتم تجهيز إحداها بموقد. لتغطية الأحمال القصوى لاستهلاك الحرارة ، من المخطط تركيب غلاية غاز Buderus. أيضًا ، خصيصًا لهذا المشروع ، تم تصميم خزانة التحكم المتتالية MMS في ألمانيا لضمان التشغيل الطارئ. أما بالنسبة للمؤشرات الاقتصادية للمشروع ، فإن إجمالي النفقات الرأسمالية سيصل إلى حوالي 85 مليون روبل مع فترة استرداد مدتها خمس سنوات.

وتجدر الإشارة إلى أن هذا المشروع ثلاثي الأجيال كان نموذجًا تجريبيًا لموردي المعدات ويتطلب حل عدد من المشكلات المعقدة. على وجه الخصوص ، استغرق الأمر قدرًا معينًا من الوقت لإعداد والحصول على الوثائق اللازمة ، وإجراء التدريب لتنظيم المشروع ، وحل مشكلات الخدمة.

"هذا مشروع تاريخي ، سواء بالنسبة لنا أو للشركة.LG في روسيا. يساعد تنفيذ مثل هذه المشاريع على إظهار مزايا تقنية التوليد الثلاثي وجودة الحلول المقترحة بشكل كامل "، - تعليقات دميتري نيكولاينكو ، رئيس محطة الطاقة الحرارية المصغرة التابعة لشركة "Bosch Thermotekhnika".

حول وحدات Bosch CHP

تعد وحدات مكبس الغاز من Bosch CHP واحدة من العديد من مجالات قسم التكنولوجيا الحرارية من Bosch. يتم إنتاجها في نطاق طاقة من 19 إلى 400 كيلو واط لتوليد الكهرباء. في الوقت نفسه ، يمكن أن يصل الاقتصاد الأولي في استهلاك الوقود بالمقارنة مع التوليد المنفصل للحرارة والطاقة الكهربائية إلى 40٪. يمكن أن يؤدي استخدام هذه المعدات إلى تقليل كمية انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير. يمكن توفير الوحدات كوحدة نمطية جاهزة كاملة ، تتكون من محرك وأجزاء متصلة ومولد ومبادل حراري ودائرة تبريد. بمساعدة نظام التحكم ، يمكن دمج TPP مع غلاية التدفئة من Bosch ، وكذلك مع أنظمة التبريد.

يتعلق الاختراع بهندسة الطاقة الحرارية. تتضمن طريقة الإنتاج المشترك للكهرباء والحرارة والبرودة تحويل حرارة منتجات الاحتراق إلى طاقة ميكانيكية باستخدام محرك حراري ، وتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية في مولد كهربائي ، ونقل ناقل حراري مسخن في دائرة التبريد لمحرك حراري وغازات العادم باستخدام مبادلين حراريين على الأقل مراحل التسخين ، للتدفئة ، وإمداد الماء الساخن والتهوية وللحصول على البرودة في آلة التبريد بالامتصاص. يتم تحويل جزء من المبرد لغرض توفير الماء الساخن والتدفئة والتهوية أمام المبادلات الحرارية لمراحل التسخين الثانية و / أو اللاحقة ، اعتمادًا على درجة الحرارة المطلوبة لسائل التبريد في أنظمة تزويد الماء الساخن والتدفئة والتهوية. يتم تغذية ما تبقى من الناقل الحراري بعد المبادل الحراري للمرحلة الأخيرة من التسخين إلى آلة التبريد بالامتصاص. تسمح لك الطريقة المقترحة بزيادة معامل التبريد وإنتاج ACM البارد. 2 مريض.

رسومات لبراءات الاختراع RF 2457352

يتعلق الاختراع بهندسة الطاقة الحرارية ويمكن استخدامه في الإنتاج المشترك للحرارة والبرودة والكهرباء.

هناك طريقة معروفة لتشغيل وحدة متنقلة للإنتاج المشترك للكهرباء والحرارة والبرودة ، حيث يقوم المولد بتحويل الطاقة الميكانيكية للعمود الدوار للمحرك إلى كهرباء ، وغازات العادم التي تمر عبر المبادل الحراري تطلق الحرارة إلى حامل الحرارة السائل لتزويد الحرارة أثناء فترة التسخين أو تستخدم في آلة التبريد بالامتصاص لتزويد التبريد في فترة الصيف.

تشمل عيوب طريقة تشغيل التثبيت هذه الكفاءة المنخفضة المرتبطة بإطلاق جزء كبير من الطاقة الحرارية غير المستخدمة في الغلاف الجوي.

هناك أيضًا طريقة معروفة لتشغيل منشأة ينتج فيها محرك الاحتراق الداخلي طاقة مفيدة ، يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية باستخدام مولد كهربائي ، ويتم استخدام محرك الاحتراق الداخلي الثاني لتشغيل ضاغط آلة التبريد التي تولد البرودة خلال الموسم الدافئ. يتم استخدام الحرارة المستعادة من غلاف المحرك وغازات العادم لتزويد المستهلكين بالحرارة في موسم البرد.

تتمثل عيوب طريقة تشغيل هذا التثبيت في الاستخدام غير الكامل للحرارة المهدرة لمحركات الاحتراق الداخلي ، واستهلاك الوقود الإضافي لتشغيل محرك الاحتراق الداخلي الثاني المستخدم لقيادة ضاغط آلة التبريد.

طريقة معروفة لتشغيل التثبيت الذي يوفر في نفس الوقت الحرارة / البرودة وإمدادات الطاقة ، حيث يتم توفير الحرارة في فترة البرد عن طريق الاستفادة من حرارة غازات العادم ومبرد محرك الاحتراق الداخلي ، يتم تحويل الطاقة الميكانيكية للعمود الدوار للمحرك إلى كهرباء ، ويتولد البرودة في الموسم الدافئ في آلة تبريد ضغط.

تشمل عيوب طريقة تشغيل هذا التثبيت الكفاءة المنخفضة بسبب الاستخدام غير الكافي للحرارة المهدرة لمحرك الاحتراق الداخلي ، والاستهلاك الكبير للطاقة لتشغيل ضاغط آلة التبريد.

أقرب حل تقني (نموذج أولي) هو طريقة تشغيل منشأة لتوليد الكهرباء والحرارة والبرودة ، والتي بموجبها يقوم المحرك الحراري بعمل ميكانيكي ، يتم تحويله إلى طاقة كهربائية باستخدام مولد كهربائي. يتم استخدام الحرارة المهدرة لزيت التشحيم والمبرد وغازات العادم التي يتم تفريغها من خلال المبادلات الحرارية لمراحل التسخين الأولى والثانية والثالثة من المحرك الحراري لتزويد المستهلكين بالحرارة. في الموسم الدافئ ، يتم استخدام الحرارة المستعادة جزئيًا لتزويد المستهلكين بالماء الساخن ، ويتم تغذيتها جزئيًا في مبرد الامتصاص لتوفير البرودة لنظام تكييف الهواء.

ومع ذلك ، فإن هذا الحل التقني يتميز بدرجة حرارة منخفضة نسبيًا لسائل التبريد (80 درجة مئوية) المزود من المحرك الحراري ، مما يؤدي إلى انخفاض معامل الأداء وقدرة التبريد لآلة التبريد بالامتصاص.

الهدف من الاختراع هو زيادة معامل الأداء وقدرة التبريد عن طريق زيادة درجة حرارة الناقل الحراري المزود لآلة التبريد بالامتصاص.

يتم تحقيق المهمة بالطريقة التالية.

في طريقة الإنتاج المشترك للكهرباء والحرارة والبرودة ، بما في ذلك تحويل حرارة منتجات الاحتراق إلى طاقة ميكانيكية باستخدام محرك حراري ، وتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية في مولد كهربائي ، ونقل الناقل الحراري المسخن في دائرة التبريد للمحرك الحراري وغازات العادم باستخدام المبادلات الحرارية على الأقل مرحلتان للتدفئة ، للتدفئة وإمداد الماء الساخن والتهوية وللحصول على البرودة في آلة التبريد بالامتصاص ، يتم تحويل جزء من المبرد لتزويد الماء الساخن والتدفئة والتهوية أمام المبادلات الحرارية لمراحل التسخين الثانية و / أو التالية ، اعتمادًا على درجة الحرارة المطلوبة للمبرد في أنظمة تزويد الماء الساخن والتدفئة والتهوية ، يتم تغذية باقي الناقل الحراري بعد المبادل الحراري لمرحلة التسخين الأخيرة إلى آلة التبريد بالامتصاص.

بسبب إزالة جزء من المبرد لاحتياجات إمدادات الماء الساخن والتدفئة والتهوية ، فإن معدل تدفق الكتلة للمبرد الساخن المزود إلى المبادلات الحرارية لمراحل التسخين اللاحقة سينخفض \u200b\u200b، مما يعني أن جميع الأشياء الأخرى متساوية ، دون زيادة مساحة سطح التسخين ، ترتفع درجة حرارة المبرد الساخن الذي يترك هذه المبادلات الحرارية. إن الزيادة في درجة حرارة سائل التبريد الذي يتم تفريغه في آلة التبريد بالامتصاص تجعل من الممكن زيادة معامل التبريد ، وبالتالي ، سعة التبريد.

يوضح الشكلان 1 و 2 الطريقة المقترحة للإنتاج المشترك للكهرباء والحرارة والبرودة.

يوضح الشكل 1 مخططًا لإحدى محطات الطاقة المحتملة التي يمكن تنفيذ الطريقة الموصوفة بها.

يوضح الشكل 2 اعتماد قدرة التبريد النسبية لآلة التبريد بالامتصاص على درجات حرارة الماء المبرد والتبريد والتسخين.

تحتوي محطة توليد الكهرباء على العناصر التالية: 1 - ضاغط هواء ، 2 - غرفة احتراق ، 3 - توربين غاز ، 4 - مبادل حراري لنظام تشحيم التوربينات (مرحلة التسخين الأولى) ، 5 - مبادل حراري لتبريد أقراص التوربينات وشفراتها (مرحلة التسخين الثانية) ، 6 - مبادل حراري الغازات الخارجة (العادم) (المرحلة الثالثة من التسخين) ، 7 - المبادل الحراري لنظام الإمداد الحراري (التدفئة ، تهوية المستهلكين) ، 8 - آلة التبريد بالامتصاص ، 9 - مستهلك الحرارة (التدفئة والتهوية) ، 10 - المستهلك البارد ، 11 - مستهلك الماء الساخن ، 12 - برج التبريد الجاف لمحطة توليد الكهرباء ، 13 - برج التبريد لآلة التبريد ، 14 - مضخة لدائرة الإمداد بالمياه المتداولة في الثلاجة ، 15 - مضخة لدائرة إمداد التبريد للمستهلكين ، 16 - مضخة لدائرة إمداد الماء الساخن للمستهلكين ، 17 - مضخة لدائرة الإمداد الحراري (التدفئة والتهوية) ، 18 - مضخة دائرة تبريد محرك حراري ، 19 - مولد كهربائي ، 20 - مبادل حراري لنظام إمداد بالماء الساخن 21 ، 22 ، 23 - خطوط أنابيب لتزويد وسيط التسخين بالمبادل الحراري لنظام إمداد الماء الساخن (20) ، 24 ، 25 ، 26 - خطوط أنابيب لتزويد وسيط التسخين بالمبادل الحراري (7) لنظام الإمداد الحراري (التدفئة والتهوية) ، 27 - خط أنابيب الإمداد لوسط التسخين آلة التبريد بالامتصاص ، 28 - دائرة تبريد المحرك الحراري.

طريقة عمل التثبيت على النحو التالي.

يستخدم الضاغط 1 لضغط الهواء الجوي. من الضاغط 1 ، يدخل الهواء إلى غرفة الاحتراق 2 ، حيث يتم تزويد الوقود الذري باستمرار تحت الضغط عبر الفتحات. من غرفة الاحتراق 2 ، يتم توجيه منتجات الاحتراق إلى التوربينات الغازية 3 ، حيث يتم تحويل طاقة منتجات الاحتراق إلى طاقة ميكانيكية لدوران العمود. في المولد الكهربائي 19 ، يتم تحويل هذه الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. اعتمادًا على الحمل الحراري ، تعمل الوحدة في واحد من ثلاثة أوضاع:

الوضع الأول - مع إطلاق الحرارة للتدفئة والتهوية وإمداد الماء الساخن ؛

الوضع الثاني - مع إطلاق الحرارة لإمداد الماء الساخن وثلاجة امتصاص ؛

الوضع الثالث - مع إطلاق الحرارة للتدفئة والتهوية وإمداد الماء الساخن وثلاجة امتصاص ؛

في الوضع الأول (خلال فترة البرودة من العام) ، يتم تسخين الناقل الحراري في المبادل الحراري لنظام التزييت 4 (مرحلة التسخين الأولى) ، والمبادل الحراري للقرص ونظام تبريد الشفرة 5 (مرحلة التسخين الثانية) والمبادل الحراري لغازات العادم (العادم) 6 (مرحلة التسخين الثالثة) عبر خط الأنابيب يتم تغذية 26 إلى المبادل الحراري 7 للتدفئة والتهوية للمستهلكين 9 ومن خلال خطوط الأنابيب 21 و / أو 22 و / أو 23 إلى مبادل حرارة الماء الساخن 20.

في الوضع II (خلال الموسم الدافئ) ، اعتمادًا على درجة الحرارة المطلوبة في نظام إمداد الماء الساخن ، تتم إزالة جزء من المبرد بعد المبادل الحراري لنظام التشحيم 4 (مرحلة التسخين الأولى) و / أو المبادل الحراري لنظام التبريد للأقراص والشفرات 5 (مرحلة التسخين الثانية) و / أو المبادل الحراري الغازات الخارجة (العادم) 6 (المرحلة الثالثة من التسخين) عبر خطوط الأنابيب 21 و / أو 22 و / أو 23 إلى المبادل الحراري لإمداد الماء الساخن 20 ، ويتم تغذية المبرد المتبقي من خلال خط الأنابيب 27 إلى آلة التبريد بالامتصاص 8 للحصول على البرودة المستخدمة لتبريد المستهلكين عشرة.

في الوضع III (في فترة الخريف والربيع) ، اعتمادًا على درجات الحرارة المطلوبة في إمدادات الماء الساخن وأنظمة التدفئة والتهوية ، تتم إزالة جزء من سائل التبريد بعد المبادل الحراري لنظام التشحيم 4 (مرحلة التسخين الأولى) ، و / أو المبادل الحراري للقرص ونظام التبريد بالشفرة 5 (المرحلة الثانية التسخين) ، و / أو المبادل الحراري لغازات العادم (العادم) 6 (مرحلة التسخين الثالثة) من خلال خطوط الأنابيب 21 و / أو 22 و / أو 23 إلى مبادل حرارة الماء الساخن 20 ، جزء من الناقل الحراري بعد المبادل الحراري لنظام التشحيم 4 (مرحلة التسخين الأولى) ، المبادل الحراري لنظام التبريد للأقراص والشفرات 5 (المرحلة الثانية من التسخين) و / أو المبادل الحراري لغازات العادم (العادم) 6 (المرحلة الثالثة من التسخين) من خلال خطوط الأنابيب 24 و / أو 25 و / أو 26 يتم تغذيتها إلى المبادل الحراري 7 للتدفئة والتهوية للمستهلكين 9 ، يتم تغذية جزء المبرد المتبقي في دائرة التبريد للمحرك الحراري 28 عبر خط الأنابيب 27 إلى آلة التبريد بالامتصاص 8 للحصول على البرودة باستخدام تستخدم في تبريد المستهلكين 10. يتم نقل المبرد الحراري المبرد في مبادلات حرارية 7 و 8 و 20 بواسطة المضخة 18 للتسخين إلى المبادلات الحرارية 4 ، 5 ، 6. في حالة عدم الحاجة إلى الطاقة الحرارية ، تتم إزالة الحرارة الزائدة من خلال أبراج التبريد الجافة 12 في الغلاف الجوي.

على سبيل المثال ، عندما تعمل الوحدة في الوضع II ، في حالة سحب الناقل الحراري لغرض إمداد الماء الساخن بعد المبادل الحراري لمرحلة التسخين الثالثة ، يتم توفير حامل حرارة بدرجة حرارة 103.14 درجة مئوية إلى آلة التبريد بالامتصاص عبر خط الأنابيب 27.

في حالة سحب 30٪ من الناقل الحراري لغرض تزويد الماء الساخن ، بعد المبادل الحراري للمرحلة الثانية ، يتم توفير حامل حراري بدرجة حرارة 112.26 درجة مئوية لآلة التبريد بالامتصاص ، مما يعطي زيادة في سعة التبريد (حسب الشكل 2) بنسبة 22٪.

في حالة سحب 30٪ من الناقل الحراري لغرض إمداد الماء الساخن ، بعد المبادل الحراري للمرحلة الأولى ، يتم توفير حامل حراري بدرجة حرارة 115.41 درجة مئوية إلى آلة التبريد بالامتصاص ، مما يعطي زيادة في سعة التبريد (وفقًا للشكل 2) بنسبة 30٪.

النتيجة التقنية التي يمكن الحصول عليها من خلال تنفيذ الاختراع هي زيادة معامل الأداء وقدرة التبريد لآلة التبريد بالامتصاص عن طريق زيادة درجة حرارة سائل التبريد الذي تمت إزالته من دائرة تبريد المحرك. إن استخدام ناقل حراري ذو معلمات أعلى ، والذي تم الحصول عليه نتيجة انخفاض متوسط \u200b\u200bاستهلاكه في دائرة التبريد لمحرك حراري بسبب إزالة جزء من ناقل الحرارة عندما يصل إلى درجة الحرارة المطلوبة لاحتياجات الإمداد الحراري ، يجعل من الممكن زيادة قدرة التبريد لآلة التبريد بالامتصاص.

مصادر المعلومات

1. براءة الاختراع رقم 2815486 (فرنسا) ، سنة النشر. 04.19.2002 ، IPC F01N 5/02-F02B 63/04 ؛ F02G 5/02 ؛ F25B 27/00 ؛ F25B 30/04 ؛ F01N 5/00 ؛ F02B 63/00 ؛ F02G 5/00 ؛ F25B 27/00 ؛ F25B 30/00.

2. براءة الاختراع رقم 2005331147 (اليابان) ، سنة النشر. 02.12.2005 ، IPC F25B 27/00 ؛ F25B 25/02 ؛ F25B 27/02 ؛ F25B 27/00 ؛ F25B 25/00 ؛ F25B 27/02.

3. براءة الاختراع رقم 20040061773 (كوريا) ، سنة النشر. 07.07.2004 ، MCP F02G 5/00 ؛ F02G 5/00.

4. براءة الاختراع رقم 20020112850 (الولايات المتحدة الأمريكية) ، سنة النشر. 22.08.2002 ، IPC F01K 23/06 ؛ F02G 5/04 ؛ F24F 5/00 ؛ F01K 23/06 ؛ F02G 5/00 ؛ F24F 5/00.

يطالب

طريقة للإنتاج المشترك للكهرباء والحرارة والبرودة ، بما في ذلك تحويل حرارة منتجات الاحتراق إلى طاقة ميكانيكية باستخدام محرك حراري ، وتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية في مولد كهربائي ، ونقل المبرد المسخن في دائرة التبريد للمحرك الحراري ، وغازات العادم باستخدام مبادلين حراريين على الأقل مراحل التسخين ، للتدفئة ، وإمداد الماء الساخن والتهوية وللحصول على البرودة في آلة التبريد بالامتصاص ، والتي تتميز في ذلك الجزء من المبرد يتم تحويله لغرض إمداد الماء الساخن والتدفئة والتهوية أمام المبادلات الحرارية لمراحل التسخين الثانية و / أو اللاحقة ، اعتمادًا على درجة الحرارة المطلوبة لسائل التبريد في أنظمة إمداد الماء الساخن والتدفئة والتهوية ، يتم تغذية بقية المبرد بعد المبادل الحراري للمرحلة الأخيرة من التسخين إلى آلة التبريد بالامتصاص.

مجال النشاط (التكنولوجيا) الذي ينتمي إليه الاختراع الموصوف

يتعلق الاختراع بهندسة الطاقة الحرارية ، ويمكن استخدامه في الإنتاج المشترك للحرارة والبرودة والكهرباء باستخدام محطات الطاقة الحرارية.

وصف تفصيلي للاختراع

هناك طريقة معروفة لتشغيل منشأة متنقلة للإنتاج المشترك للكهرباء والحرارة والبرودة ، حيث يقوم المولد بتحويل الطاقة الميكانيكية للعمود الدوار للمحرك إلى كهرباء ، وغازات العادم التي تمر عبر المبادل الحراري تطلق الحرارة إلى حامل الحرارة السائل للتزويد بالحرارة أثناء موسم التدفئة أو إلى المبرد في آلة التبريد بالامتصاص للتزويد بالبرودة في الصيف فترة.

يمكن أن تعزى عيوب طريقة تشغيل التثبيت إلى الكفاءة المنخفضة المرتبطة بإطلاق جزء كبير من الطاقة الحرارية غير المستخدمة في الغلاف الجوي من خلال أجهزة تبريد الهواء لمحرك الاحتراق الداخلي وآلة التبريد ، وانخفاض درجة استخدام قدرة التبريد لآلة التبريد بالامتصاص في الصيف خلال فترات انخفاض درجة الحرارة المحيطة.

هناك أيضًا طريقة معروفة لتشغيل نظام التوليد المشترك: ينتج محرك الاحتراق الداخلي الأول طاقة مفيدة ، والتي يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية باستخدام مولد كهربائي ، ويستخدم محرك الاحتراق الداخلي الثاني لتشغيل ضاغط آلة التبريد التي تنتج البرودة في الصيف ، والحرارة المستردة من سترة المحرك وغازات العادم ، تستخدم لتوفير الحرارة للمستهلكين في الشتاء.

عيب طريقة تشغيل هذا التثبيت هو الكفاءة المنخفضة لاستخدام الحرارة المهدرة لمحركات الاحتراق الداخلي ، والاستهلاك الكبير للطاقة لتشغيل ضاغط آلة التبريد.

هناك طريقة معروفة لتشغيل نظام التوليد الثلاثي الذي يوفر في نفس الوقت الحرارة / البرودة وإمدادات الطاقة ، حيث يتم توفير الحرارة في فترة البرد عن طريق استخدام حرارة غازات العادم ومبرد محرك الاحتراق الداخلي ، ويتم تحويل الطاقة الميكانيكية للعمود الدوار للمحرك إلى كهرباء ، ويتولد البرد في فترة الصيف في آلة تبريد ضغط.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

تشمل عيوب طريقة تشغيل هذا التثبيت الكفاءة المنخفضة بسبب الاستخدام غير الكافي للحرارة المهدرة لمحرك الاحتراق الداخلي والاستهلاك الكبير للطاقة لتشغيل ضاغط آلة التبريد.

أقرب حل تقني (نموذج أولي) هو طريقة لإدخال الهواء المبرد في توربين غازي ، حيث يتم استخدام أحدها لتحويل حرارة منتجات الاحتراق إلى طاقة ميكانيكية ، يليها تحويلها إلى طاقة كهربائية في مولد كهربائي. يستخدم المحرك الحراري الثاني كمصدر للطاقة الحرارية المحولة إلى طاقة باردة في آلة التبريد بالامتصاص. يتم استخدام البرودة الناتجة في مبرد الامتصاص لتبريد الهواء المحيط قبل الضغط. عندما ينخفض \u200b\u200bالحمل على نظام التبريد ، ينخفض \u200b\u200bضغط الغاز المزود للمحرك الحراري.

عيب طريقة تشغيل هذا التركيب هو أنه خلال فترة التحميل غير الكامل لآلة التبريد بالامتصاص ، نتيجة لانخفاض ضغط الغاز المستخدم بواسطة المحرك الحراري ، ترتفع درجة حرارة الماء المزود من آلة التبريد بالامتصاص إلى المبادل الحراري بين الهواء والماء ، مما يؤدي إلى انخفاض درجة تبريد الهواء الجوي ، يتم توفيره للضاغط ، وبالتالي تقليل الطاقة الكهربائية للمنشأة.

الهدف من الاختراع هو زيادة الكفاءة والطاقة الكهربائية للمنشأة عن طريق زيادة درجة استخدام آلة التبريد بالامتصاص.

يتم تحقيق المهمة بالطريقة التالية.

يتم حرق الهواء المضغوط و / أو الوقود في غرفة الاحتراق ويتم تحويل حرارة منتجات الاحتراق إلى طاقة ميكانيكية باستخدام محرك حراري. يتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية في مولد كهربائي. تُستخدم الطاقة الحرارية التي يتم إزالتها من المحرك الحراري لتزويد المستهلكين بالحرارة وللتحويل في آلة التبريد بالامتصاص إلى طاقة باردة من أجل تبريد المستهلكين. خلال فترة التحميل غير الكامل لآلة التبريد ، يتم استخدام سعة التبريد الزائدة لتبريد الهواء المحيط قبل الضغط.

يوضح الرسم مخططًا لإحدى التركيبات المحتملة التي يمكن من خلالها تنفيذ الطريقة الموضحة.

يحتوي على العناصر التالية: 1 - ضاغط هواء ، 2 - غرفة احتراق ، 3 - توربينات غازية ، 4 - مبادل حراري لتبريد أقراص وشفرات التوربينات ، 5 - مبادل حراري لنظام تشحيم التوربينات ، 6 - مبادل حراري لغاز المداخن ، 7 - مبادل حراري لنظام إمداد حراري للمستهلك ، 8 - مبادل حراري للهواء والماء ، 9 - مضخة دائرة التبريد ، 10 - مضخة ، 11 - آلة التبريد بالامتصاص ، 12 - مستهلك للحرارة ، 13 - مولد كهربائي ، 14 - مستهلك بارد ، 15 - خط أنابيب الماء الساخن ، 16 - خط أنابيب مياه مبردة ، 17 - برج تبريد آلة التبريد ، 18 - مضخة لإمداد الماء العكسي (تبريد) للثلاجة ، 19 - غرفة ، 20 - برج تبريد جاف من وحدة ثلاثية.

يتم تنفيذ طريقة تشغيل الإنتاج المشترك للكهرباء والحرارة والبرودة على النحو التالي

يستخدم الضاغط 1 لضغط الهواء الجوي. من الضاغط 1 ، يدخل الهواء إلى غرفة الاحتراق 2 ، حيث يتم تزويد الوقود الذري باستمرار تحت الضغط عبر الفتحات. من غرفة الاحتراق 2 ، يتم توجيه نواتج الاحتراق إلى التوربين 3 ، حيث يتم تحويل طاقة منتجات الاحتراق إلى طاقة ميكانيكية لدوران العمود. في المولد الكهربائي 13 ، يتم تحويل هذه الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. يتم نقل الطاقة الحرارية التي يتم إزالتها من التوربينات الغازية من خلال المبادلات الحرارية لنظام التزييت 5 ونظام التبريد للأقراص والشفرات 4 ومن غازات العادم 6 عبر خط الأنابيب 15 إلى المبادل الحراري 7 لتزويد المستهلكين 12 بالحرارة خلال موسم البرد. خلال الفترة الدافئة ، يتم استخدام جزء من الطاقة الحرارية لتوفير الحرارة للمستهلكين ، ويتم نقل الجزء الآخر من الطاقة إلى ثلاجة الامتصاص 11 ، والتي تحول الطاقة الحرارية إلى طاقة باردة تستخدم لتزويد المستهلكين بالبرودة 14. يتم نقل الماء المبرد في المبادل الحراري 7 بواسطة المضخة 9 للتسخين إلى المبادلات الحرارية 4 ، 5 ، 6. في حالة عدم وجود طلب على الطاقة الحرارية ، تتم إزالة الحرارة الزائدة من خلال المبردات الجافة 20 في الغلاف الجوي. عندما يتم تشغيل المبرد 11 ، يتم توفير الطاقة الحرارية للمولد والمبخر ، بينما تتم إزالة الحرارة في جهاز الامتصاص والمكثف. لإزالة الحرارة في الغلاف الجوي ، يتم استخدام دائرة إمداد بالمياه المتداولة ، والتي تشمل برج تبريد 17 ومضخة 18. خلال فترة التحميل غير الكامل لثلاجة الامتصاص 11 ، يتم نقل الماء المبرد عبر خط أنابيب 16 إلى مبادل حراري من الهواء إلى الماء 8 الموجود خارج الغرفة 19 للتبريد الأولي للهواء الجوي ، يتم توفيره للضاغط 1 لضغط الهواء الجوي وتزويده بغرفة الاحتراق 2 ، ويتم نقل الماء المسخن في المبادل الحراري 8 بواسطة المضخة 10 إلى 11 للتبريد.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

تتمثل النتيجة التقنية التي يمكن الحصول عليها من خلال تنفيذ الاختراع في زيادة درجة استخدام آلة التبريد بالامتصاص بسبب التبريد أثناء فترة التحميل غير الكامل للهواء الجوي قبل ضغطه. إن التبريد المسبق للهواء الجوي عن طريق تقليل عمل الضغط يجعل من الممكن تقليل استهلاك الوقود في المحرك الحراري ، وزيادة الكفاءة والطاقة الكهربائية للتركيب.

قائمة المصادر المستخدمة

1. براءة الاختراع 2815486 (فرنسا) ، سنة النشر. 04.19.2002 ، IPC F01N 5/02-F02B 63/04 ؛ F02G 5/02 ؛ F25B 27/00 ؛ F25B 30/04 ؛ F01N 5/00 ؛ F02B 63/00 ؛ F02G 5/00 ؛ F25B 27/00 ؛ F25B 30/00 ؛ (IPC 1-7): H02K 7/18 ؛ F01N 5/02 ؛ F02B 63/04 ؛ F02G 5/02 ؛ F25B 27/02.

2. براءة الاختراع 2005331147 (اليابان) ، سنة النشر. 02.12.2005 ، IPC F25B 27/00 ؛ F25B 25/02 ؛ F25B 27/02 ؛ F25B 27/00 ؛ F25B 25/00 ؛ F25B 27/02 ؛ (GRS1-7): F25B 27/00 ؛ F25B 25/02 ؛ F25B 27/02.

3. براءة الاختراع 20040061773 (كوريا) ، سنة النشر. 07.07.2004 ، MCP F02G 5/00 ؛ F02G 5/00 ؛ (IPC 1-7): F02G 5/00.

4. براءة الاختراع رقم 8246899 (اليابان) ، سنة النشر. 09.24.1996 ، IPC F02C 3/22 ؛ F01K 23/10 ؛ F02C 6/00 ؛ F02C 7/143 ؛ F25B 15/00 ؛ F02C 3/20 ؛ F01K 23/10 ؛ F02C 6/00 ؛ F02C 7/12 ؛ F25B 15/00 ؛ (IPC1-7): F02C 7/143 ؛ F02C 3/22 ؛ F02C 6/00 ؛ F25B 15/00.

يطالب

طريقة للإنتاج المشترك للكهرباء والحرارة والبرودة ، بما في ذلك ضغط الهواء الجوي و / أو الوقود ، متبوعًا باحتراقها في غرفة الاحتراق وتحويل حرارة منتجات الاحتراق إلى طاقة ميكانيكية باستخدام محرك حراري ، وتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية في مولد كهربائي ، ونقل جزء من الطاقة الحرارية ، تمت إزالته من المحرك الحراري ، للتحويل في آلة تبريد بالامتصاص إلى طاقة باردة ، تستخدم على الأقل لتبريد الهواء الجوي قبل ضغطه ، وتتميز في ذلك الجزء من الطاقة الحرارية التي يتم إزالتها من المحرك الحراري وتستخدم لتزويد المستهلكين بالحرارة ، وتحويلها إلى في آلة التبريد بالامتصاص ، تُستخدم الطاقة الحرارية في الطاقة الباردة لتزويد المستهلكين بالتبريد ، بينما عندما تحدث الطاقة الباردة الزائدة خلال فترات التحميل غير الكامل لآلة التبريد بالامتصاص ، يتم استخدامها لتبريد الهواء الجوي قبل الضغط.

اسم المخترع: بازينوف ألكسندر إيفانوفيتش (روسيا) ، ميخيفا إيلينا فلاديميروفنا (روسيا) ، خليبالين يوري ماكسيموفيتش (روسيا)
اسم صاحب براءة الاختراع: المؤسسة التعليمية الحكومية للتعليم المهني العالي جامعة ساراتوف التقنية الحكومية (GOU VPO SSTU)
العنوان البريدي للمراسلات: 410054 ، ساراتوف ، شارع. Polytechnicheskaya، 77، SSTU (قسم براءات الاختراع والتراخيص)
تاريخ بدء سريان البراءة: 14.05.2009

نظام التوليد الثلاثي هو نظام حراري وطاقة مدمج متصل بواحدة أو أكثر من وحدات التبريد. يعتمد الجزء الحراري من وحدة التوليد الثلاثي على مولد بخار مع استرداد الحرارة ، والذي يتم تشغيله باستخدام غازات العادم للمحرك الأساسي. المحرك الرئيسي ، المتصل بمولد التيار المتردد ، يولد طاقة كهربائية. تستخدم الحرارة الزائدة الدورية للتبريد.

باستخدام التوليد الثلاثي

يستخدم التوليد الثلاثي بنشاط في الاقتصاد ، ولا سيما في صناعة الأغذية ، حيث توجد حاجة إلى الماء البارد لاستخدامه في العمليات التكنولوجية. على سبيل المثال ، خلال فصل الصيف ، تستخدم مصانع الجعة الماء البارد لتبريد وتخزين المنتج النهائي. في مزارع الماشية ، تستخدم المياه لتبريد الحليب. يعمل منتجو الأغذية المجمدة في درجات حرارة منخفضة على مدار السنة.

تتيح تقنية التوليد المشترك تحويل ما يصل إلى 80٪ من الطاقة الحرارية لوحدة التوليد المشترك إلى تبريد ، مما يزيد بشكل كبير من الكفاءة الكلية لوحدة التوليد المشترك ويزيد من معامل مواردها السعة.

يمكن استخدام وحدة التوليد الثلاثي على مدار السنة ، بغض النظر عن الموسم. يتم استخدام الحرارة المستعادة أثناء التوليد الثلاثي بشكل فعال في الشتاء للتدفئة ، وفي الصيف لتكييف الهواء وللاحتياجات التكنولوجية.

يعد استخدام التوليد الثلاثي في \u200b\u200bفترة الصيف فعالًا بشكل خاص ، مع تكوين حرارة زائدة ناتجة عن mini-CHP. يتم إرسال الحرارة الزائدة إلى آلة الامتصاص لإنتاج ماء مبرد لاستخدامه في نظام تكييف الهواء. توفر هذه التقنية الطاقة التي يستهلكها عادةً نظام التبريد القسري. في فصل الشتاء ، يمكن إيقاف تشغيل آلة الامتصاص إذا لم تكن هناك حاجة لكمية كبيرة من الماء المبرد.

وبالتالي ، يسمح نظام التوليد الثلاثي باستخدام 100٪ من الحرارة المتولدة عن جهاز CHP المصغر.

كفاءة الطاقة والكفاءة العالية

يعد تحسين استهلاك الطاقة مهمة مهمة ، ليس فقط من وجهة نظر توفير موارد الطاقة ، ولكن أيضًا من وجهة نظر بيئية. يعد توفير الطاقة اليوم أحد أكثر المشاكل إلحاحًا في العالم. علاوة على ذلك ، تؤدي معظم التقنيات الحديثة لإنتاج الحرارة إلى درجة عالية من تلوث الهواء.

يعد التوليد الثلاثي ، الذي يحدث فيه الإنتاج المشترك للطاقة الكهربائية والحرارية وطاقة التبريد ، اليوم أحد أكثر التقنيات فعالية لزيادة كفاءة الطاقة والسلامة البيئية لـ mini-CHP.

يصل توفير الطاقة عند استخدام تقنيات التوليد الثلاثي إلى 60٪.

إيجابيات وسلبيات

بالمقارنة مع تقنيات التبريد التقليدية ، فإن نظام التوليد الثلاثي له المزايا التالية:

• الحرارة هي مصدر للطاقة ، مما يسمح باستخدام الطاقة الحرارية الزائدة ، والتي لها تكلفة منخفضة للغاية ؛
• يمكن توفير الطاقة الكهربائية المولدة لشبكة الطاقة العامة أو استخدامها لتلبية الاحتياجات الخاصة ؛
• يمكن استخدام الحرارة لتلبية الطلب على الحرارة أثناء موسم التدفئة ؛
• تتطلب الحد الأدنى من تكاليف الصيانة بسبب عدم وجود أجزاء متحركة في وحدات التبريد بالامتزاز والتي يمكن أن تتعرض للتآكل ؛
• التشغيل الصامت لنظام الامتزاز ؛
• تكاليف تشغيل منخفضة وتكاليف دورة حياة منخفضة ؛
• يستخدم الماء كمبرد بدلاً من المواد التي تستنفد طبقة الأوزون.

نظام الامتزاز سهل الاستخدام وموثوق. استهلاك الطاقة لآلة الامتزاز منخفض بسبب عدم وجود مضخة سائلة.

ومع ذلك ، فإن مثل هذا النظام له عدد من العيوب: أبعاد ووزن كبير ، بالإضافة إلى تكلفة عالية نسبيًا ، نظرًا لحقيقة أن عددًا محدودًا من الشركات المصنعة تعمل اليوم في إنتاج آلات الامتزاز.

التوليد الثلاثي هو إنتاج مشترك للكهرباء والحرارة والبرودة. يتولد البرد بواسطة آلة تبريد ماصة لا تستهلك طاقة كهربائية ، بل طاقة حرارية. التوليد الثلاثي مفيد ، لأنه يجعل من الممكن استخدام الحرارة المستعادة بشكل فعال ليس فقط للتدفئة في الشتاء ، ولكن أيضًا في الصيف لتكييف الهواء أو لتلبية الاحتياجات التكنولوجية. يسمح هذا النهج باستخدام المولد على مدار السنة.

التوليد الثلاثي والصناعة

في الاقتصاد ، ولا سيما في صناعة الأغذية ، هناك حاجة للمياه الباردة بدرجة حرارة 8-14 درجة مئوية ، وتستخدم في العمليات التكنولوجية. في الوقت نفسه ، في الصيف ، تكون درجة حرارة مياه النهر عند مستوى 18-22 درجة مئوية (مصانع الجعة ، على سبيل المثال ، تستخدم الماء البارد لتبريد وتخزين المنتج النهائي ؛ في مزارع الماشية ، يتم استخدام الماء لتبريد الحليب). يعمل مصنعو الأغذية المجمدة في درجات حرارة تتراوح من 18- درجة مئوية إلى -30 درجة مئوية على مدار السنة. من خلال التقديم ثلاثي الأجيال، يمكن استخدام البرودة في أنظمة تكييف الهواء المختلفة.

مفهوم الطاقة - التولد الثلاثي

أثناء بناء مركز تسوق في منطقة موسكو ، بمساحة إجمالية قدرها 95000 متر مربع ، تقرر تركيب وحدة التوليد المشترك. تم تنفيذ المشروع في أواخر التسعينيات. يتم توفير الطاقة لمجمع التسوق بواسطة أربعة محركات تعمل بالغاز بقدرة كهربائية 1.5 ميجاوات وقوة حرارية 1.8 ميجاوات. تعمل وحدات مكابس الغاز بالغاز الطبيعي. وسط التسخين عبارة عن ماء يتم تسخينه إلى 110 درجة مئوية. يستخدم الماء الساخن مباشرة للتدفئة وتسخين الهواء القادم من الخارج. تم تجهيز المحركات المكبسية بالغاز بكواتم للصوت ومحايدة لثاني أكسيد الكربون.

يستخدم مفهوم إمدادات الطاقة المبدأ ثلاثي الأجيال... يتم إنتاج الكهرباء والحرارة والبرودة معًا. خلال الأشهر الأكثر دفئًا ، يمكن استخدام الحرارة الناتجة عن وحدة التوليد المشترك بواسطة مبرد امتصاص لتبريد الهواء الداخلي. وبالتالي ، ينتج مصنع التوليد المشترك ، حسب الموسم ، حرارة أو برودة ، مما يحافظ على درجة الحرارة ثابتة في المبنى. هذا مهم بشكل خاص لتخزين الأثاث.

يتم توفير التوليد الثلاثي من خلال اثنين من مبردات امتصاص البروم والليثيوم بسعة 1.5 ميجاوات لكل منهما. كانت تكلفة الوقود الذي استهلكته الوحدات في عام 2002 أقل بعدة مرات من تكلفة شراء التدفئة والكهرباء من شركة حكومية احتكارية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تكلفة الاتصال بالشبكات الحضرية في كثير من الحالات يمكن مقارنتها بتكلفة التركيبات نفسها وتساوي ~ 1000 دولار / كيلوواط.

التوليد الثلاثي - الخصوصية

تتمثل إحدى ميزات وحدة التبريد بالامتصاص في استخدام مادة حرارية كيميائية بدلاً من ضاغط ميكانيكي لضغط أبخرة مادة التبريد. يتم استخدام حل من هيئتين عاملين كوسيط عمل لوحدات الامتصاص ، حيث يكون أحد وسائط العمل المبرداتوالآخر ماص... يجب أن يكون لإحدى الهيئات العاملة ، التي تلعب دور المبرد ، نقطة غليان منخفضة وأن تذوب أو تمتص بواسطة سائل العمل ، والذي يمكن أن يكون سائلاً وصلبًا. المادة الثانية التي تمتص (تمتص) المبرد تسمى مادة ماصة.

شركة الطاقة المستقلة New Generation جاهزة لتركيب محطة توليد طاقة مشتركة بمكبس الغاز سعة 6.4 ميجاوات ، تم تصنيعها بواسطة MAN B&W Diesel AG ، على نفقتها الخاصة في غضون 5-6 أشهر في مؤسستك.