Високоефективна когенераційна установка на біомасі з низьким рівнем викидів — гарантія безпечного теплопостачання
Акумулюємо ще більше досвіду, корисного для України. Тому підготували цікавий і корисний лонгрід.
Данська комунальна компанія централізованого теплопостачання міста Гіллерода Hillerod Forsyning керує великою системою централізованого теплопостачання, яка включає нову когенераційну установку на деревній трісці потужністю 28 МВт, розраховану на максимальну потужність генератора на терміналі 5,2 МВт.
Це одна із найбільших когенераційних установок на біомасі з технологією органічного циклу Ренкіна (ORC) у Європі. Підрядником з постачання та монтажу когенераційної установки на біомасі під ключ стала австрійська компанія Polytechnik.
Особливості конструкції
Котельня складається з топкової та котлової ліній, які працюють паралельно. Це забезпечує високу доступність і надійність. Оскільки установка може працювати в широкому діапазоні потужностей, розподіл на дві лінії забезпечує великий діапазон керування. Залежно від складу палива установка може працювати в діапазоні навантажень від 15% до 100%. Навіть влітку завод може працювати з навантаженням близько 50%. Пікові навантаження легко буферизуються та балансуються за допомогою буферного накопичувача ємністю близько 600 МВт•год.
Сировина
Когенераційна установка Hillerod Forsyning на біомасі спалює винятково деревну тріску, виготовлену з необробленої лісової деревини.
Логістика
Конструктори будівлі прагнули забезпечити максимальну ефективність паливної логістики. Деревна тріска постачається вантажівкою. Спочатку її зважують, а під час кожної доставки відбирають пробу палива та додатково аналізують. Після завершення оцінки та прийняття поставки паливо перенаправляється безпосередньо в паливний бункер. З цього бункера паливо розподіляється в сховище за допомогою двох внутрішніх кранів резервної конструкції.
Така логіка забезпечує оптимальне змішування палива, щоб система спалювання завжди могла подаватись паливом майже однакової якості. Весь бункер має запас палива для 7 днів роботи з повним навантаженням. Для транспортування палива використовуються надійні рухливі решітки та поперечні конвеєри з гідравлічним приводом.
Процес горіння
Установки спалювання оснащені адіабатичною камерою згорання та гідравлічно приводимою штовхальною решіткою. Великі розміри камер згорання забезпечують повне згорання деревної тріски з мінімальними викидами навіть у випадках, коли вологість палива перевищує 50%.
Горіння відбувається в кілька етапів:
- Подача повітря для горіння та перероблених димових газів у камеру згорання відбувається за допомогою кількох вентиляторів, які керуються окремо за допомогою частотних перетворювачів. Це дозволяє контролювати температуру камери згорання, щоб забезпечити повне вигоряння та запобігти утворенню чадного газу або термічних оксидів азоту.
- Після повного згорання деревної тріски гарячі димові гази проходять через два котли на термальному маслі. Тут значна частина теплової енергії передається в контур термального масла. У цьому процесі термальне масло нагрівається до близько 312°C. Кожен з котлів має номінальну потужність 12,5 МВт.
Екологічний аспект
Зупинимося на системах очищення і конденсації димових газів. Попереднє відділення золи від димових газів відбувається за допомогою мультициклонів. Відокремлення твердих частинок від димових газів згодом відбувається в електричному фільтрі.
Завдяки використанню системи конденсації вміст пилу в димовому газі суттєво зменшується. Проте на об’єкті додатково встановлений електричний фільтр перед системою конденсації. У результаті утворення осаду в системі значно зменшується, а конденсаційна система має набагато більший термін експлуатації.
Оптимізація ККД за допомогою теплових насосів
На об’єкті встановлений додатковий тепловий насос, за допомогою якого димові гази можуть ще більше охолоджуватися після конденсації. Тепловий насос має значення COP >5. Таким чином, можна виробити додаткове тепло до 2400 кВт для потужності електроприводу близько 400 кВт.
Генерація електроенергії з ORC
Модулі ORC мають численні переваги порівняно зі звичайними паровими турбінами. Наприклад, не потрібен пароперегрівач. Порівняно з паровими електростанціями вони працюють за значно нижчого робочого тиску, середовище не є корозійним і не потребує обробки, а вода не споживається безперервно.Варто зазначити, що у режимі когенерації модуль ORC може досягати рівнів ефективності парової турбіни. Крім того, модулі ORC можуть працювати у великому діапазоні потужності та/або за дуже низького часткового навантаження та запускатися повністю автоматизованим способом. Кожен із двох модулів ORC у Hilleroed має потужність генератора 2600 кВт. Модулі ORC для когенераційної установки на біомасі в Гіллереді оснащені синхронними генераторами.
Контроль, регулювання, візуалізація процесів
Управління заводом здійснюється через Siemens SPS. Усі робочі дані візуалізуються та зберігаються в хронологічному порядку. Крім того, у Гіллероді всі сигнали додатково передаються в центр управління сусідньої газової електростанції.
Також доступна функція дистанційного керування. Співробітники можуть отримати доступ до візуалізації в будь-який час і з будь-якого місця через Інтернет і контролювати робочі параметри.
Успіхи
Ця когенераційна установка на біомасі почала постачати тепло до системи централізованого опалення в серпні 2016 року, а генератори почали подавати електроенергію в державну мережу Данії 8 вересня 2016 року. Досі установка працює без перебоїв.Що стосується роботи за номінального навантаження та вологості палива 45%, близько 27,5 МВт корисного тепла та 3,5 МВт електроенергії (нетто) виробляється всією станцією для теплової потужності 28,6 МВт. Відповідно ефективність установки становить приблизно 108,5%.
Додаткові аспекти
Котельня була спланована та побудована з урахуванням необхідних соціальних просторів, зокрема передбачена доступність для людей з обмеженими можливостями та місця відпочинку для працівників. Також проєкт має приємний ергономічний дизайн. Технічне обладнання будівлі відповідає найвищим стандартам, система ліфтів, безбар’єрні санітарні вузли, центральна вентиляційна система та кондиціювання, а також система пожежогасіння зі станціями гасіння піни з низьким коефіцієнтом розширення.
Джерело: Balkan Green Energy News.
