Когенерация
Когенерация или комбинированное производство тепла и электроэнергии ( ТЭЦ ) — это использование тепловой машины [1] или электростанции для одновременного производства электроэнергии и полезного тепла.
Когенерация – это более эффективное использование топлива или тепла, потому что в противном случае тепло , выбрасываемое при производстве электроэнергии, находит какое-то продуктивное применение. Комбинированные теплоэлектростанции (ТЭЦ) восстанавливают тепловую энергию , которая в противном случае тратится впустую для отопления . Это также называется комбинированным теплоснабжением и централизованным теплоснабжением. Малые ТЭЦ являются примером децентрализованной энергетики . [2] Побочное тепло при умеренных температурах (100–180 °C, 212–356 °F) также может использоваться в абсорбционных холодильниках для охлаждения.
Подача высокотемпературного тепла сначала приводит в действие генератор с газовой или паровой турбиной . Полученное низкотемпературное отработанное тепло затем используется для нагрева воды или отопления помещений. В меньших масштабах (обычно менее 1 МВт) можно использовать газовый или дизельный двигатель . Когенерация также распространена на геотермальных электростанциях, поскольку они часто производят относительно низкопотенциальное тепло . Бинарные циклы могут быть необходимы для достижения приемлемого теплового КПД для производства электроэнергии вообще. Когенерация реже используется на атомных электростанциях, поскольку NIMBYи соображения безопасности часто держали их дальше от населенных пунктов, чем сопоставимые химические электростанции, а централизованное отопление менее эффективно в районах с низкой плотностью населения из-за потерь при передаче.
Когенерация практиковалась на некоторых из первых установок по производству электроэнергии. До того, как центральные станции распределяли электроэнергию, предприятия, производящие собственную электроэнергию, использовали отработанный пар для технологического обогрева. Большие офисные и многоквартирные дома, гостиницы и магазины обычно вырабатывали собственную энергию и использовали отработанный пар для обогрева зданий. Из-за высокой стоимости заблаговременно покупаемой электроэнергии эти работы ТЭЦ продолжались в течение многих лет после того, как электроэнергия стала доступной. [3]
Многие перерабатывающие отрасли, такие как химические заводы , нефтеперерабатывающие заводы и целлюлозно- бумажные комбинаты , требуют большого количества технологического тепла для таких операций, как химические реакторы , дистилляционные колонны, паровые сушилки и других целей. Это тепло, которое обычно используется в виде пара, может генерироваться при обычно низком давлении, используемом для отопления, или может генерироваться при гораздо более высоком давлении и сначала проходить через турбину для выработки электроэнергии. В турбине давление и температура пара снижаются, поскольку внутренняя энергия пара преобразуется в работу. Затем пар более низкого давления, выходящий из турбины, можно использовать для получения технологического тепла.
Паровые турбины на тепловых электростанциях обычно рассчитаны на подачу пара высокого давления, который выходит из турбины в конденсаторе, работающем при температуре на несколько градусов выше температуры окружающей среды и при абсолютном давлении в несколько миллиметров ртутного столба. (Это называется конденсационной турбиной.) Для всех практических целей этот пар имеет незначительную полезную энергию до конденсации. Паровые турбины для когенерации предназначены для отбора части пара более низких давлений после его прохождения через ряд ступеней турбины, при этом невыбранный пар проходит через турбину в конденсатор. В этом случае извлекаемый пар вызывает механическую потерю мощности .на нижних ступенях турбины. Или же они предназначены, с вытяжкой или без нее, для конечного выхлопа при противодавлении (без конденсации). [4] [5] Отработанный или отработанный пар используется для технологического нагрева. Пар при обычных условиях технологического нагрева по-прежнему имеет значительную энтальпию , которую можно было бы использовать для выработки электроэнергии, поэтому когенерация сопряжена с альтернативными издержками .
