Микротурбины на органическом цикле Ренкина

Категория: Конвертация энергии

Микротурбины на органическом цикле Ренкина

Компания Infynity Turbine выпустила электрогенератор на микротурбине, работающий в органическом цикле Ренкина. Многие спросят: «А что такое вообще органический цикл Ренкина?» Для начала вспомним, что же есть обычный, не органический цикл Ренкина.

Цикл Ренкина — это самый распространенный термодинамический процесс на ТЭЦ. Фактически, все паровые турбогенераторы на ТЭЦ работают в цикле Ренкина или в его вариациях. Сначала происходит нагрев и испарение воды, затем перегрев пара, перегретый пар расширяясь вращает турбину, отработанный пар конденсируется с помощью охлаждающей воды, сконденсированный пар сжимается для подачи в парогенератор.

Схема цикла Рэнкина

Схема цикла Рэнкина.
Цифрами обозначено: 1 — вход тепла; 2 — теплообменник; 3 — турбина/генератор; 4 — насос; 5 — конденсатор; 6 — отработанное тепло.

В органическом цикле Ренкина (ORC) вместо воды, в качестве рабочего тела используются органические жидкости, кипящие при более низких температурах. Органические жидкости имеют более высокую молекулярную массу, замедляющую скорость вращения турбин. Например, могут использоваться фреоны, аналогчные используемым в холодильной технике. За счет применения такого рабочего тела становиться возможным использование низкотемпературных источников тепла (70 — 90ºС). Это могут быть такие системы накопления тепла как: солнечные пруды, градирни, гейзеры, солнечные коллетора и даже системы отопления. КПД подобных генераторов невелик, но из-за дешевизны такого вида тепла и большого сумарного КПД системы подобные генераторы могут занять свою нишу.

Схема ORC турбины

Схема работы ORC турбины

Что значит суммарный КПД?

Дело в том, что, например, при работе генератора ORC в системе отопления, источником будет служить теполноситель «подачи», а охлаждением будет являться «обратный» теплоноситель. Т.е. все тепло в конечном счете будет все-равно утилизировано системой отопления. При работе такого генератора с системой  отопления, потребитель получает свою собственную надежную ТЭЦ с высоким КПД.

Внешний вид микротурбины IT10

Внешний вид микротурбины Infinity Turbine IT10

Преимущества 

  • Созданы микротурбины мощностью от 2кВт! Мощностной ряд турбин других производителей обычно начинается от 100квт.
  • Частота вращения турбины 1800 — 3600 об/мин. Турбина напрямую (или через муфту) подсоединяется к обычному электрогенератору. Используются обычные подшипники, обычные смазки. Напротив, у типовых микротурбин частота вращения достигает 100 тыс. об./мин. Это требует огромных усилий по удержанию турбины. Используются прецезионные керамические или воздушные подшипники, смазки, воздушные фильтра и т.п.
  • Возможность многолетней работы без техобслуживания
  • Работает при разности температур между нагревателем и охладителем в 50 ºС

Области применения турбин с органическим циклом Ренина

  • Утилизация тепла от газовых, твердотопливных, жидкотопливных,  ТЭЦ, ТЭС;
  • Утилизация тепла компрессорных станций;
  • Утилизация тепла промышленных процессов (металлургия, кирпичные, цементные, стекольные, спирт заводы и т.п. );
  • Утилизация тепла сгорания биомассы (пеллеты, торф, );
  • Утилизация тепла мусоросжигающих заводов, отходы деревообработки;
  • Утилизация тепла сжигаемых нефтяных газов;
  • Утилизация тепла от дизельных и турбогенераторов;
  • Утилизация тепла сточных горячих вод;
  • Геотермальных источников;
  • Выхлопных газов;
  • Утилизация тепла газовых и нефтяных скважин

Для домашних мастеров

На видео конструктор собрал дома установку с ORC. В основе установки серийные части от автомобилей и холодильной техники: спиральный компрессор от автокондиционера, турбина авто турбонагнетатель и т.п.

Видео на английском языке

Читайте также: