Автономна електростанція для ЖКГ

Автономна електростанція для ЖКГ Сьогодні в нашій країні проблема постачання електроенергією стоїть дуже гостро. Катастрофічно не вистачає потужностей. Керівництво підприємств, що виробляють та постачають електроенергію, постійно ставить питання про підвищення тарифів за користування електроенергією, пояснюючи це необхідністю вкладення великих коштів на введення нових потужностей, а також на ремонт і модернізацію існуючих електростанцій і передавальних мереж. Я вважаю цей шлях безнадійним, це викидання грошей на вітер, т. К. Загальна довжина ліній напругою 35-1150 Кв в країні досягла багатьох сотень тисяч кілометрів, а довжина повітряних ліній меншого номінального напруги обчислюється декількома мільйонами кілометрів.

До них потрібні понижуючі підстанції, яких вже налічується сотні тисяч. Все це вимагає обслуговування і ремонту, а відповідно величезних витрат. Вартість будівництва нових котелень сьогодні становить 6-8 млн рублів на 1 МВт потужності. Вартість 1 МВт електростанцій ще більше. Чи можливий інший вихід?

Вихід підказує досвід інших країн. Наприклад, Данії. Там стали задовольняти потреби підприємств і населення в теплі і електриці за рахунок введення міні-електростанцій.

Досвід виявився настільки вдалим, що тепер національна енергетична мережа складається в основному з малих об’єктів. Їхня продукція для споживачів обходиться дешевше за рахунок економії на витратах по передачі електрики і тепла. І у нас багато новоспоруджувані будівлі мають індивідуальні котельні, в деяких будівлях вони встановлюються поруч з будівлею, в деяких в підвальному приміщенні, а в деяких навіть на даху.

Але чому в цих котелень не встановити і автономні електростанції на парових турбінах, благо пар для них можна отримувати в цій котельні? «Автономна електростанція на паровій турбіні» найбільш просто і дешево може задовольнити потреби підприємств і населення в теплі і електриці, т. К. Вона може бути встановлена ​​безпосередньо на підприємстві або у кожного знову споруджуваного будинку і забезпечити їх теплом і електрикою, при цьому не потрібно ніяких підвідних теплотрас і ліній електропередач, ні трансформаторних підстанцій. Автономна електростанція складається з радіальної парової турбіни з колесами зустрічного обертання і двох електрогенераторів, укладених в один корпус.

Такі турбіни можуть переробляти в 4 рази більше пара, ніж осьова турбіна з такою ж кількістю ступенів, при цьому відсутні нерухомі напрямні лопатки, т. К. Напрямними лопатками є лопатки попереднього ступеня іншого колеса, це робить турбіну дуже компактною, така турбіна називається турбіною Юнгстрема . У 1912 р в Швеції братами Юнгстрем була розроблена турбіна, яка була оригінальним типом реактивної парової турбіни, що складається з двох дисків, що обертаються в протилежні сторони.

На диски посаджені горизонтальні лопатки, що утворюють концентричні кільця, що входять одне в інше. Свіжий пар підводиться в середню частину турбіни, звідки поширюється в радіальному напрямку до периферії. Проходячи через звужуються канали, утворені першим рядом лопаток, пар збільшує свою швидкість протікання, створюючи реактивну дію на лопатки лівого диска, а придбана парою швидкість використовується за рахунок зміни напрямку руху струменя в наступному ряді лопаток, прикріплених до правого диску. Проходячи між цими лопатками, пар продовжує розширюватися, а отже, надавати реактивна дія на лопатки правого диска. Придбана при цьому швидкість використовується на наступному ряді лопаток лівого диска і т. Д. Таким чином в паровій турбіні Юнгстрема кажжlий ряд лопаток є одночасно і напрямних і робочим, а отже, і ступінь реактивності буде дорівнює одиниці.

Внаслідок обертання дисків в різні боки відносна окружна швидкість дорівнює сумі окружних швидкостей окремих дисків, і при заданому відношенні «u / c1» ця турбіна зможе використовувати в два рази більші швидкості «з1», що веде до невеликого числа ступенів, а отже, і до незначним розмірам її. На світовому ринку турбіна Юнгстрема з’явилася в 1913 р в продукції заводу «Сталь» в Фінспонг (Швеція). Високий ККД турбіни, оригінальність і сміливість конструкції відразу привернули увагу широких технічних кіл. Незабаром ліцензію на право побудови цих турбін придбали заводи Sautter-Harle у Франції і The Electrical Engineering Co в Англії. Трохи пізніше до них приєднався завод MAN (Maschinen-fabrik Augsburg-Nurnberg) в Німеччині. Факти бездоганною експлуатації турбін Юнгстрема, дані їх випробувань і компактність всієї установки говорять на користь цих машин.

Про те ж говорить придбання в той час ліцензій майже всіма провідними турбо-будівельними фірмами. Виготовлялися такі турбіни і в нашій країні. Однак швидкий розвиток мереж високовольтних ліній по всій країні, диспетчеризація постачання електроенергією всієї країни, перекидання зайвої електроенергії зі сходу на захід і назад змусили зупинити експлуатацію всіх малих і середніх парових турбін, а розвивати тільки потужні, мегаватні турбіни. Так до кінця 70-х років XX століття вже забули, що таке турбіна Юнгстрема. Мною були розроблені турбомашини, подібні турбіні Юнгстрема, і отримані патенти на «Турбіну без вихідного валу» (див. Патент № 2156864) і «Радіальна турбомашинах» (див. Патент № 2189450).

Запропоновані мною турбомашини, як і турбіна Юнгстрема, мають колеса зустрічного обертання, але турбіна не має вихідних валів, генератори розташовуються усередині самої турбіни, при цьому магнітна система ротора генератора кріпиться до самого колесу, магнітна система одного генератора кріпиться до одному колесі, магнітна система іншого до іншого, а котушки статора генераторів кріпляться до корпусу турбіни, кожне колесо з ротором свого генератора обертається в підшипниках на статорі, яким є нерухома труба, по цій трубі і здійснюється підвід пари до коліс турбіни. Подібна конструкція, зберігаючи всі переваги турбіни Юнгстрема, дозволяє істотно зменшити втрати пара, а відповідно збільшити внутрішній ККД турбіни, також істотно зменшуються габарити і вага турбомашини.

Розроблені мною «турбомашинах» можуть бути виготовлені на потужності від 200 кВт і вище при ККД отримання електроенергії від 20% на самих малих потужностях до 30-35% при потужності 500 кВт і вище, але, оскільки при цьому можуть бути використані існуючі парові котли малої потужності, ККД яких в даний час доходить до 90% і вище, і при використанні тепла конденсації пари для опалення житла загальний коефіцієнт використання енергії палива може бути близько 90%. Такі «турбомашинах» дуже просто встановити в існуючих котелень ЖКГ, де є пар тиском 3-4 атм і температурою 160-350оС, і використовувати для електропостачання, постачання гарячої води та опалення будівель Вартість такої електростанції близько 5000 рублів за 1 кВт потужності.