18
- Тепловая эффективность (тепловой КПД) предприятий, на которых сжигают газообразное топливо
6.1 Общие положения
Для сокращения выбросов парниковых газов, в частности CO2, образующихся при сжигании газообразного топлива на таких установках, как газовые турбины, газовые двигатели и газовые котлы, в качестве НДТ выступают технологии повышения тепловой эффективности установки и соответствующие эксплуатационные мероприятия.
Вторичные мероприятия, например улавливание и удаление CO2, пока находятся на ранней стадии развития. Эти перспективные технологии могут стать доступными в будущем, но в настоящее время их нельзя рассматривать в качестве НДТ.
Энергоэффективность рассматривают как удельный расход тепла на 1 кВт • ч электроэнергии (отношение энергии подаваемого топлива к энергии на границе выхода из электростанции) и как энергоэффективность электростанции, которая здесь является обратной величиной удельного расхода тепла, т. е. представляет собой отношение произведенной энергии к энергии подаваемого топлива. Энергию топлива измеряют как удельную теплоту сгорания.
Для предприятий, на которых сжигают газообразное топливо, комбинированный газотурбинный цикл и CHP — с технической точки зрения самые эффективные средства повышения энергоэффективности использования топлива системой энергоснабжения. Поэтому в качестве первого варианта НДТ следует рассматривать комбинированный циклический режим и комбинированное производство тепловой и электрической энергии, т. е. во всех случаях, когда местный спрос на тепловую энергию является достаточно высоким для строительства такой системы. Использование современных автоматизированных систем управления и контроля для достижения высоких эксплуатационных качеств котлов с улучшенными условиями сжигания, которые обеспечивают сокращение выбросов/сбросов, также рассматривают в качестве НДТ.
Повышение энергоэффективности может также быть достигнуто посредством предварительного подогревания природного газа перед его подачей в камеры сгорания или к горелкам. Тепло может быть получено из низкотемпературных источников, таких как отходящие газы, образующиеся при охлаждении других процессов регенерации.
Электростанции с газовыми двигателями удовлетворяют как требованиям CHP, так и требованиям высоких базовых нагрузок. НДТ, связанные с общей эффективностью, находятся в пределах 60 % — 70 % для производства тепла под низким давлением. При дожигании топлива, например в ПГУ (т.е. когда содержание кислорода в отходящих от двигателя газах действует в качестве основного воздуха, поступающего в зону горения), может быть эффективно произведено большое количество пара низкого или высокого давления. В производстве горячей воды (на выходе с типичными температурами в диапазоне 80 °C — 120 °C) общая эффективность использования топлива до 90 % при использовании газообразного топлива может быть расценена как НДТ, хотя это в значительной степени зависит от блока охлаждения двигателя. Горячая вода с температурой до 200 °C может быть произведена посредством утилизации энергии отходящих газов и частично энергии, используемой для охлаждения двигателя. Другое преимущество — высокая тепловая эффективность двигателей (т.е. низкое потребление топлива и, следовательно, низкие выбросы CO2). Электрическая эффективность НДТ (в терминалах генераторов переменного тока) варьируется в пределах от 40 % до 45 % (в зависимости от габаритов двигателя), и ее рассчитывают по низшей теплоте сгорания топлива.
Для существующих заводов в целях повышения тепловой эффективности могут быть применены многие технологии модернизации и реконструкции. В качестве вариантов НДТ следует учитывать технические мероприятия, направленные на повышение эффективности существующих заводов. Посредством применения технологий и мероприятий по повышению тепловой эффективности, например двойного промежуточного перегрева пара и использования современных жаропрочных материалов для изготовления газовых турбин и котлов, может быть достигнута энергоэффективность, соответствующая уровню НДТ.
Кроме того, для повышения энергоэффективности также должны быть приняты во внимание следующие факторы:
- минимизация потерь тепла при сжигании из-за несгоревших газов;
- максимально возможное давление и температура рабочей среды газа или пара;
- максимально возможное понижение давления на стороне низкого давления паровой турбины, вплоть до самой низкой температуры охлаждающей воды (охлаждение пресной водой) для котлов и парогазовых турбин;
- минимизация потерь тепла из-за отходящих газов (использование остаточного тепла или теплоцентралей);
минимизация потерь тепла из-за проводимости и радиации посредством использования изоляции;