Система утилизации тепла (СУТ) ДГУ - это комплекс оборудования, который позволяет использовать тепловую энергию выхлопных газов, охлаждающей жидкости и масла дизельного двигателя для отопления, вентиляции или горячего водоснабжения. Такое решение повышает суммарный КПД электростанции с 35-40 % до 70-85 %, снижая расход топлива и эксплуатационные затраты предприятия.
Зачем нужна система утилизации тепла дизельного генератора
Дизельные генераторные установки при работе превращают в электрическую энергию только часть энергии топлива. Существенная доля тепла при этом отводится с выхлопными газами, через радиатор системы охлаждения и маслоохладитель двигателя.
Без утилизации до 60 % энергии рассеивается в окружающую среду. Для промышленных объектов это означает прямые потери, особенно при круглосуточной работе ДГУ. Использование утилизируемого тепла позволяет частично или полностью покрыть потребности в отоплении, горячем водоснабжении и технологическом подогреве, снижая расходы на котельные установки и топливо.
При электрической мощности генератора 1 МВт в виде тепла выделяется порядка 900 кВт тепловой энергии, из которых в практических системах возможно утилизировать до 600-700 кВт.
Принцип работы системы утилизации тепла
Тепловая энергия отбирается из нескольких источников двигателя:
выхлопные газы - через газовый теплообменник (утилизатор), установленный в выпускном тракте;
охлаждающая жидкость - через пластинчатый или кожухотрубный теплообменник;
моторное масло - с помощью масляного рекуператора.
Полученное тепло передается во внешний контур: систему отопления, вентиляции, бойлер ГВС или технологические процессы. Температура и расход регулируются автоматическими клапанами и датчиками, чтобы не нарушать тепловой режим двигателя и не снижать его ресурс.
Пример интеграции системы утилизации тепла ДГУ в контур отопления промышленного объекта
Типовая схема утилизации тепла: ДГУ - выхлопной утилизатор и жидкостный контур передают тепло в буферную емкость, после чего оно используется в системе отопления или через теплообменник ГВС.
При проектировании учитывают противодавление на выпуске. Его превышение более чем на 3 кПа приводит к снижению мощности двигателя и росту температуры выхлопных газов, поэтому сопротивление газового тракта контролируют на стадии расчета и пусконаладки.
Основные типы систем утилизации тепла
1. Простая система для отопления помещений.
Использует тепло охлаждающей жидкости и масла двигателя. Применяется на малых ДГУ мощностью до 500 кВт и позволяет повысить общий КПД установки до 60-65 %. Решение подходит для складов, мастерских и автономных объектов.
2. Комбинированная система когенерации.
Отбирает тепло как из жидкостных контуров, так и из выхлопных газов. Используется на промышленных электростанциях мощностью 1-5 МВт. Обеспечивает одновременную выработку электрической и тепловой энергии с высокой эффективностью.
3. Полная система тригенерации.
Дополнительно включает абсорбционный холодильный агрегат, позволяющий преобразовывать тепло в холод. Применяется для кондиционирования помещений и охлаждения технологических процессов. Совокупный КПД комплекса может превышать 85 %.
При внедрении когенерационных систем на промышленных объектах экономия топлива обычно достигает 25-30 %. За счет использования тепла выхлопных газов и охлаждающих контуров предприятие снижает нагрузку на котельные и повышает общую энергоэффективность.
Области применения систем утилизации тепла
обогрев производственных и складских помещений;
подогрев воды в технологических циклах;
теплоснабжение жилых и административных зданий автономных энергокомплексов;
когенерационные установки в сельском хозяйстве, на заводах и логистических центрах.
Теплоутилизатор на ДГУ мощностью 2 МВт способен обеспечить теплом здание площадью до 7 000-8 000 м² при стандартных теплопотерях.
Проектирование и эксплуатация систем утилизации тепла
Проектирование начинается с расчета теплового баланса и подбора теплообменников под конкретный режим работы двигателя.
При проектировании и монтаже системы утилизации тепла важно обеспечить надежную работу двигателя и теплового контура.
Предусмотреть защиту от коррозии и конденсата в выхлопных каналах
Использовать нержавеющие и коррозионностойкие материалы в участках с высокой температурой и влажностью
Заложить возможность байпаса теплообменников при пуске и останове для соблюдения теплового режима двигателя
Интегрировать СУТ в существующую систему отопления без нарушения ее гидравлики и работы насосного оборудования
К контролируемым параметрам эксплуатации систем утилизации тепла относятся температура выхлопных газов после утилизатора, температура охлаждающей жидкости и давление в тепловом контуре.
Типичные контрольные параметры: температура выхлопных газов после утилизатора не выше 150 °C, температура охлаждающей жидкости 80-90 °C, давление в тепловом контуре до 6 бар.
Теплообменники требуют регулярной очистки от сажи и проверки герметичности примерно каждые 500 моточасов. Несоблюдение регламента обслуживания ведет к росту противодавления, снижению эффективности утилизации и рискам перегрева двигателя.
Заключение
Системы утилизации тепла ДГУ позволяют существенно повысить общий КПД энергокомплекса, сократить расход топлива и снизить нагрузку на котельные установки. При правильном проектировании и обслуживании предприятие получает дополнительный источник тепловой энергии без увеличения расхода дизельного топлива.
Компания Бриз Моторс проектирует и поставляет промышленные ДЭС мощностью от 1 до 30 МВт с системами утилизации тепла, адаптированными под условия эксплуатации заказчика. Чтобы подобрать оптимальное решение и оценить экономический эффект, оставьте заявку на консультацию инженера на сайте.
Какой КПД можно получить при установке системы утилизации тепла?
+
При использовании системы утилизации тепла суммарный КПД дизельной генераторной установки обычно возрастает с 35-40 % до 70-85 %. Электрический КПД двигателя не меняется, но дополнительно используется тепловая энергия выхлопных газов, охлаждающей жидкости и масла. Реальное значение зависит от мощности ДГУ, типа теплообменников и стабильности тепловой нагрузки со стороны потребителя.
Можно ли внедрить утилизацию тепла на существующей ДГУ?
+
В большинстве случаев внедрение возможно. Предварительно оценивают параметры двигателя, температуру выхлопных газов, запас по противодавлению и состояние системы охлаждения. Чаще всего дооснащение выполняют без замены генератора, но требуется инженерный расчет и аккуратная интеграция в существующие тепловые сети объекта.
Что нужно для расчета системы утилизации тепла?
+
Необходимы данные о мощности ДГУ, типе двигателя, расходе топлива, температуре выхлопных газов и охлаждающей жидкости, а также режиме работы установки. Дополнительно учитывают потребности объекта в тепле, температурные графики и требования к резервированию. На основе этих исходных данных подбирают теплообменники и разрабатывают схему подключения.
Насколько быстро окупается система утилизации тепла?
+
Ориентировочный срок окупаемости составляет от 1,5 до 4 лет. Он зависит от количества моточасов работы ДГУ, стоимости топлива и объема замещаемой тепловой энергии. На объектах с круглосуточной работой и постоянной потребностью в тепле экономический эффект максимален, так как уменьшается нагрузка на котельные и снижается расход энергоресурсов.
Можно ли использовать тепло ДГУ для горячего водоснабжения?
+
Тепло дизельного генератора эффективно используют для горячего водоснабжения. Для этого тепловая энергия передается через пластинчатый теплообменник или бойлер косвенного нагрева. Такая схема позволяет получать воду температурой около 60-75 °C без дополнительных затрат топлива и широко применяется на промышленных и автономных объектах с постоянным водоразбором.
Список литературы и источников
ГОСТ 29322-2014 Электроэнергетика. Термины и определения - базовая терминология в области производства электрической и тепловой энергии.
ISO 8528-1:2018 Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets - Part 1 - классификация ДГУ, режимы работы и показатели КПД.
ПУЭ Правила устройства электроустановок, 7-е издание - требования к эксплуатации дизельных электростанций и их интеграции в системы электроснабжения.
СП 60.13330.2020 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха - нормативная база для проектирования тепловых контуров и систем утилизации тепла.
Cummins Power Generation. Waste Heat Recovery from Diesel Generator Sets - практические инженерные решения по утилизации тепла выхлопных газов и охлаждающих контуров.
FG Wilson. Combined Heat and Power CHP Solutions for Diesel Generators - примеры когенерационных схем и расчетные данные по тепловой мощности ДГУ.
Отзывы клиентов
Генеральный директор ООО «ПСГ» Блок-Монолит» Е.Б. Маханек
Заместитель генерального директора по техническим вопросам ООО «Газпромнефть-Центр» В.М. Дудкин
Генеральный директор ООО «Монтаж-Строй» Д.А. Пономарев
Директор СПб ГСУ «Психоневрологический интернат №6» Н.В. Задвинский
Зам. генерального директора по качеству ОАО «Щегловский вал» В.Н. Фролов
Генеральный директор ЗАО «Петро Инжиниринг» Д.Н. Демиденко
Директор ГБУ «Психоневрологический интернат №5» (Москва) Н.В. Лопаткина
Дизельные электростанции со скидкой. Продажа
Вам нужна дешевая дизельная электростанция? Посмотрите наш каталог ДГУ по
специальной цене.
Возможно, будет выгоднее купить дизельную электростанцию, чем брать ее в аренду.
