Общая установленная мощность оборудования КЭ 48 MWel и 48 MWth.

Иллюстрация Nr.2. Принципиальная схема ТЦ “Imanta”

График зависимости температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха

Рассматриваемый пример является частным случаем возможности утилизации теплопотерь, образующихся при эксплуатации когенерационного энергоблока, рабочий цикл которого сопряжён с выбросом в окружающую среду низкопотенциального тепла из градирен открытого типа (Иллюстрация Nr. 4), которые обеспечивают охлаждение смазочных масел газовой и паровой турбин, а также масла газового компрессора. В свою очередь технологический процесс котла утилизатора связан с продувкой перегретой воды с температурой выше 100 °С в количестве до 3,5 т/ч.

С целью рационального использования вышеупомянутых низкопотенциальных энергоресурсов и для общего повышения эффективности работы когенерационного энергоблока, в 2008 году было принято решение об установке промышленной теплонасосной установки.

Основываясь на результатах предварительных расчётов, оптимальным был признан вариант с установкой теплонасоса абсорбционного типа, который в отличие от компрессионного теплонасоса не требует существенных затрат на электроэнергию для обеспечения работы основного элемента - компрессора.

Градирни открытого типа теплоцентрали “Imanta”

Краткое описание принципа действия теплонасососных установок

Как известно, к тепловым насосам относятся установки, повышающие потенциал низкотемпературного тепла до требуемого для испльзования уровня путём затраты механической или другой энергии. Основной принцип их работы представляет собой аналог принципа работы холодильных машин - отбор тепла из охлаждаемого объекта (в данном случае низкотемпературное тепло), повышение его потенциала и последующее удаление его при более высоком температурном уровне.

Наиболее широкое применение получили теплонасосные установки компрессионного и сорбционного типов.

Компрессионные теплонасосы

В компрессионных установках (Иллюстрация Nr.5) отбор низкотемпературного тепла осуществляется специальным агентом, а повышение потенциала тепла - путём механического сжатия его в компрессоре. После охлаждения рабочего агента (отдачи тепла потребителю) для повторения цикла производится его расширение (дросселирование), при котором теплосодержание рабочего агента снижается ниже параметров отбираемого низкотемпературного тепла.

Принципиальная схема действия компрессионной установки

Сорбционные теплонасосы

В сорбционных установках процессы отбора низкотемпературного тепла и его отдачи основаны на термохимических реакциях поглощения (сорбции) рабочего агента соответствующим сорбентом, а затем выделении (десорбции) рабочего агента из сорбента. Сорбционные установки, в свою очередь, подразделяются на абсорбционные и адсорбционные. В первых процесс сорбции осуществляется во всём объёме абсорбента (на границе жидкой и паровой фаз), а во вторых - на поверхности адсорбента, находящегося обычно в твёрдой фазе. Для трансформации тепла используется внешняя энергия в форме тепла.

В некоторых случаях, путём переключения соответствующим образом испарителя и конденсатора, теплонасосные установки целесообразно использовать комбинированно для теплохолодоснабжения - в летний период для производства холода, а в зимний тепла. Установки такого типа называют термотрансформаторами. тепловой насос абсорбционный компрессионный

Показатель эффективности работы теплонасоса

Отношение полученной потребителем от теплового насоса тепловой энергии к затраченной энергии (в тепловом эквиваленте) характеризует эффективность работы теплового насоса и называется коэффициентом преобразования или трансформации ц= Qn/Qз, где Qn - теплота, полученная потребителем от теплового насоса, а Qз - мощность в тепловом эквиваленте, затраченная на привод компрессора в компрессионном теплонасосе или теплота высокого потенциала, израсходованная в абсорбционном теплонасосе.

Коэффициент трансформации абсорбционных тепловых насосов, (в основном, применяются абсорбционные бромистолитиевые тепловые насосы, в которых в качестве рабочей пары веществ используется раствор бромистого лития - абсорбент, вода - хладоагент) обозначается в технической литературе как ж = Qn/Qг, где: Qn - количество произведенной теплоты, Qг - количество высокопотенциальной теплоты, затраченной в генераторе абсорбционного теплового насоса. Коэффициент трансформации тепла абсорбционного теплового насоса с одноступенчатой регенерацией раствора составляет 1,65 -1,75, т.е в получаемой потребителем теплоте среднего потенциала на каждую единицу теплоты высокого потенциала вовлекается в полезный оборот 0,65 - 0,75 единиц теплоты низкого потенциала. В абсорбционных тепловых насосах с двухступенчатой регенерацией раствора коэффициент трансформации равен

2,0 - 2,1 и утилизируемая теплота составляет более половины получаемой потребителем теплоты.

Применение теплонасосов по географическому принципу

В США, Японии и некоторых других странах наиболее распространены воздухо-воздушные реверсивные теплонасосные установки, предназначенные для отопления и летнего кондиционирования воздуха, в то время как в Европе преобладают водо-водяные и водо-воздушные. В Швеции и других Скандинавских странах наличие дешевой электроэнергии и широкое использование систем централизованного теплоснабжения привели к развитию крупных теплонасосных установок. В Нидерландах, Дании и других странах этого региона наиболее доступным видом топлива является газ, и поэтому быстро развиваются тепловые насосы с приводом от газового двигателя и абсорбционные.

Принцип внедрения абсорбционного теплонасоса в действующую схему ТЦ “IMANTA”

В существующем корпусе водогрейных котлов располагается помещение, отвечающее всем необходимым требованиям для установки абсорбционного теплонасоса: возможностью подключения к охлаждающей воде, теплосетям и источнику тепла высокого потенциала - замкнутому теплофикационному контуру.(Иллюстрации Nr.7 и Nr.8)

Иллюстрация Nr.7. Принципиальная схема размещения теплонасоса