Блочные теплоэлектростанции (БТЭС)

В настоящее время вместо старых паровых машин все чаще появляются блочные теплоэлектростанции. При этом обозначение «электростанция» заставляет предположить нечто намного более крупное, чем это есть на самом деле.

Блочная теплоэлектростанция состоит из газового или дизельного двигателя или же из газовой турбины, в которых сжигается природный газ или жидкое топливо (как правило, мазут). При этом совершается механическая работа, которая превращается в электрическую энергию. Дымовые (топочные) газы используются для отопления.

К двигателю внутреннего сгорания подсоединяется электрогенератор, который вырабатывает электроэнергию напряжением 380 В, подключаемый параллельно к существующим электросетям через специальные коммутирующие устройства. Он обеспечивает выработку значительной доли собственной электроэнергии или, в случае низкого собственного потребления, может отдавать электроэнергию в общую сеть. За счет этого можно сглаживать кратковременные скачки напряжения.

Применение газового двигателя только для выработки электроэнергии неоправданно, так как такая электроэнергия все еще очень дорога. Привлекательным это станет только тогда, когда будет возможным полностью использовать тепловое излучение двигателя (отсюда - блочная теплоэлектростанция).

Основная идея блочной теплоэлектростанции состоит в преобразовании энергии природного газа, превращенной в кинетическую энергию, в электроэнергию и в использовании на предприятии тепловой энергии в форме горячей воды или пара.

Можно исходить из того, что из всего количества энергии, имеющейся в природном газе, может быть использовано до 90% (33% благодаря преобразованию в электрический ток и 58% - за счет превращения в тепло - горячую воду или пар). Для предварительного подогрева расходуемой воды можно использовать 5% теплового излучения двигателя.

Для полного использования тепловой энергии отработавших газов служат два независимых водяных контура:

· один высокотемпературный водяной контур при температуре примерно 140°С;

· один низкотемпературный водяной контур с температурой около 65°С с соответствующими накопительными емкостями.

Воду с температурой 140°С при давлении 3,5 бара можно использовать непосредственно для отопления или кипячения.

В состав блочной теплоэлектростанции входят:

· двигатель внутреннего сгорания с генератором электрического тока;

· низкотемпературный и высокотемпературный цикл оборота воды с накопительными емкостями.

Применение блочных теплоэлектростанций на пивоваренных предприятиях и солодовнях для удовлетворения значительной части их потребностей в энергии является важным шагом по пути снижения расходов на энергоснабжение. БТЭС включают в сеть параллельно пли работают в «автономном режиме», что для многих стран может представлять большой интерес. При использовании более крупных установок и применении газовых турбин говорят о «совмещенных теплоэнергетических установках».

Холодильные установки

В процессе приготовления пива требуется охлаждение следующих продуктов:

· горячего охмеленного сусла (охлаждается до температуры начального сусла);

· молодого пива в стадии брожения (охлаждается в стадии брожения и созревания), затем

· пива, охлаждаемого на стадии глубокого охлаждения, от 0 до -2°С, кроме того, в охлаждении нуждаются помещения:

· форфасного отделения, а также

· бродильно-лагерного отделения и складские помещения.

Общая потребность в холоде составляет:

	кВт • ч/гл
Охлаждение сусла	1,668-2,224
Брожение и глубокое охлаждение	1,270-2,427
Охлаждение помещений и проч.	2,780-5,830
Общая потребность	5,718-10,489

Если исходить из того, что охлаждение с применением охлаждающей среды возможно лишь при наличии перепада температур не менее 2 градусов, то для всех охлаждаемых объектов с температурой ниже 12-14°С требуются специально подготовленные охлаждающие среды, так как скважинная вода не позволяет осуществлять более глубокого охлаждения. Охлаждающие среды с более низкой температурой вырабатываются на холодильных установках.

Однако так было далеко не всегда. У наших дедов не было холодильников, а летом им также требовался холод. Тогда было обычным делом, что в холодную зиму работники пивоварни пилили лед в близлежащем водоеме и с большими затратами труда его кололи. Лед помещался затем в ледник, окруженный толстыми стенами, подобные ледники до сих пор существуют на старых пивоваренных предприятиях (но уже в другом качестве). Они должны были покрывать потребность в холоде вплоть до заготовки льда во время следующей зимы. Охлаждение проходило тогда также с помощью резервуаров, в которые помещался лед. Разумеется, в теплые зимы, которые наступали все чаще, эти способы становились проблематичными.

Хладагенты и хладоносители

Хладагенты

Производство холода основано на том, что для испарения какой-либо жидкости необходима теплота испарения, которую отбирают из окружающей среды. В результате окружающая среда охлаждается.

Для этого выбирают вещество, для испарения которого требуется большое количество энергии, как правило, аммиак (NH₃). Вещества, которые благодаря испарению отбирают тепло, называют хладагентами.

Наряду с аммиаком в небольших установках до сих пор, хотя и во все меньшей степени, применяются фтористые углеводороды (ФУВ) и фтористо-хлористые углеводороды (ФХУВ), которые, однако, подвергаются сильной критике как вещества, повреждающие озоновый слоя Земли. Подобные галогенные хладагенты ФУВ обозначаются буквой «R» (Refrigerant) и комбинацией цифр, указывающей на количество атомов углерода, водорода и хлора (R12, R22). Добавленная торговая марка относится к фирме-изготовителю (например, Фриген 12 - заводы по производству красителей фирмы Хест, Фреон 12 - фирма Дюпон и т.д.). Аммиак также имеет свое обозначение - R717.

Так как аммиак не разрушает озоновый слой и не способствует образованию парникового эффекта, то сегодня его во все большей степени применяют в качестве хладагента и для небольших холодильных установок. Несмотря на это, необходимо обратить внимание на некоторые опасные моменты, а именно:

· аммиак - это газ сильного раздражающего действия, могущий вызвать раздражение дыхательных путей вплоть до химического ожога;

· аммиак при очень высоких температурах и в смеси с воздухом взрывоопасен. Его реакция с СО₂ и кислотами протекает при сильном выделении тепла;

· аммиак является вредным для воды веществом второго класса вредности. Чтобы NH₃ не мог попасть в грунтовые воды, места размещения установок, содержащих аммиак, необходимо оборудовать специальными улавливающими устройствами.

Аммиак, однако, можно выявить даже в очень сильно разбавленном виде, что позволяет очень быстро обнаруживать и локализовывать небольшие дефекты оборудования.

При возникновении более крупных дефектов оборудования в результате испарения NН₃ сразу же образуется ледяное аэрозольное облако с температурой до 70°С, способное нанести крупный ущерб.

Как правило, на пивоваренных предприятиях персонал довольно хорошо осуществляет меры техники безопасности в обращении с аммиаком, однако целый ряд имевших в прошлом место аварий свидетельствует о том, что в обращении с аммиаком требуется большая осторожность.

В связи с этим в некоторых странах для эксплуатации установок с заполнением аммиаком в размере более 3т необходимо получить специальное разрешение.

Можно сказать, что аммиак и в ближайшие годы будет оставаться наиболее распространенным хладагентом.

Хладоносители

Хладоноситель испаряется

· или непосредственно в процессе охлаждения среды (зона охлаждения в ЦКТ, холодильные трубы для охлаждения помещений и т. д. - прямое охлаждение или

· холод передается в испарителе жидкости с низкой температурой замерзания, которую называют хладоносителем. Хладоносители переносят холод, но не испаряются. В зависимости от того, насколько они нагреваются при переносе тепла, их приходится снова охлаждать (косвенное охлаждение), в результате чего снижается КПД установки. Поэтому в настоящее время все больше переходят по возможности на прямое охлаждение. Однако существуют участки, в которых прежде всего по соображениям безопасности, охотнее используют косвенное охлаждение с хладоносителем. В качестве хладоиосителей принимаются во внимание только низкотемпературные и неагрессивные вещества, в первую очередь

· гликоль (смесь спирта с водой) и

· не содержащий хлора солевой раствор (рассол).

Пивовары часто говорят «рассол», объединяя под этим понятием два вышеуказанных типа хладоиосителей (так как они имеют относительно близкие теплотехнические свойства. - Прим. ред.).

Испарившийся холодный газ необходимо снова перевести в жидкое состояние для повторного испарения. В зависимости от способа протекания этого процесса различают два типа холодильных установок:

· компрессионные холодильные установки, где газ сжимается компрессором и при остывании конденсируется;

· абсорбционные холодильные установки, где газ абсорбируется водой, а позднее при нагревании снова выделяется.