Система охлаждения и теплоотбора

Комбинированная система охлаждения/теплоотбора газопоршневой когенерационной установки

Отличительной особенностью газопоршневых когенерационных установок, выпускаемых компанией ETW Energietechnik, является комбинированная система теплоотбора/охлаждения. Она позволяет максимально эффективно осуществлять охлаждение двигателя за счёт съёма тепла, возникающего в процессе его работы, и дальнейшей передачи потребителям и, тем самым, регулировать рабочие температуры. У других производителей данные системы, как правило, являются независимыми, т.е. либо функционирует теплоотбор, либо охлаждение.

Принцип комбинированной системы заключается в том, что жидкость, циркулирующая в системе охлаждения двигателя газопоршневой установки, выполняет не только функции его охлаждения и предотвращения перегрева, но одновременно съёма тепла и аккумулирования тепловой энергии. При помощи нагрева жидкости снимается тепло с рубашки охлаждения двигателя, турбонагнетателя и других узлов приводного агрегата. Далее жидкость поступает в интегрированный теплообменник выхлопных газов, охлаждает их и в итоге подогревается до температуры свыше 90°С. Затем вся аккумулированная в жидкости тепловая энергия передаётся через передаточный теплообменник внешнему контуру, т.е. происходит нагрев внешней сетевой воды.

Главным критерием работы данной системы является поддержание требуемой температуры охлаждающей жидкости на входе в двигатель газопоршневой когенерационной установки, которая должна соответствовать установленному параметру, как правило, составляющему около 80°С. В противном случае нарушение этого параметра приведёт к перегреву двигателя и сбою работы газопоршневой установки. Этой цели, т.е. охлаждению жидкости и поддержанию её заданных температур, подчинено функционирование комбинированной системы теплоотбора/охлаждения. Тепловая энергия, накопленная охлаждающей жидкостью в системе, как в едином замкнутом технологическом контуре циркуляции, либо передаётся через передаточный теплообменник во внешнюю теплосеть, либо, при отсутствии разбора тепла внешними потребителями, утилизируется в контуре резервного охлаждения через охладитель. Но любом случае она возвращается в двигатель газопоршневой установки охлаждённой до заданной температуры одним из этих двух способов.

В этой связи выделяются две регулировки температурных параметров охлаждающей жидкости в системе охлаждения: посредством теплообора или посредством утилизации тепловой энергии.

1. При функционирующей системе теплоотбора, т.е. при разборе потребителями тепловой энергии, вырабатываемой газопоршневой когенерационной установкой, охлаждающая жидкость, пройдя через ПТО, охлаждается до требуемой температуры около 80°С.
2. Если же в связи с какими-либо внешними факторами, например, погодными, уровень потребления тепловой энергии, вырабатываемой газопоршневой когенерационной установкой, недостаточен для охлаждения жидкости до требуемой температуры, тогда требуется ее дополнительное охлаждение. Либо же при полном отсутствии потребления тепла требуется полная утилизация тепловой энергии во избежание перегрева двигателя.

Если отбор тепла прекратился, то немедленно откроется контур циркуляции резервного охладителя и поток жидкости будет полностью направлен через него, что не приведёт к останову газопоршневой установки. В данном режиме она может функционировать столько, сколько необходимо до восстановления полноценного теплоотбора потребителями.

Для этих целей комбинированная система охлаждения/теплоотбора оснащается 3-х ходовым смесительным клапаном, который открывает контур для циркуляции охлаждающей жидкости через резервный охладитель. В нём жидкость охлаждается вентиляторами с переменной частотой оборотов, и попадает обратно в систему охлаждения с требуемой температурой.

Причём этот процесс может идти параллельно и при функционирующем теплоотборе, так называемое доохлаждение. Т.е. контур охладителя открывается ровно настолько, насколько необходимо для дополнительного охлаждения жидкости после теплоотбора, а также соответственно обороты вентиляторов регулируются ровно настолько, чтобы охладить жидкость до требуемой температуры.

Если же потребление тепла не планируется возобновлять в течение определённого запланированного периода, тогда можно в штатном режиме отключить контур теплоотбора путём остановки циркуляционного насоса первичного контура, перевода его в ручной режим работы и перекрытия задвижки перед пластинчатым теплообменником. Далее следует закрыть межфланцевые задвижки на вторичном контуре передаточного теплообменника.

Таким образом, комбинированная система охлаждения/теплоотбора защищает двигатель газопоршневой когенерационной установки от перегрева, поддерживает рабочую температуру и полностью обеспечивает его безопасное функционирование в периоды сокращения или отсутствия потребления тепла.