Паросиловые установки

Прежде почти на каждом пивоваренном предприятии имелась поршневая паровая машина, в которой часть энергии пара преобразовывалась в механическое вращательное движение. При помощи декоративного маховика приводился в действие электрогенератор и, таким образом, в той или иной мере обеспечивалось собственное снабжение электричеством. Сегодня подобными поршневыми паровыми машинами можно восхищаться в музеях пивоварения.

В этих машинах в механическую энергию движения (механический КПД) преобразуется примерно от 12 до 14% энергии, имеющейся в топливе. Большую часть энергии пара невозможно превратить во вращательное движение, и она выделяется в виде тепловой энергии (отработавший, мятый пар или теплая вода).

Вместо устаревших поршневых паровых машин впоследствии появились паровые турбины, в которых возвратно-поступательное движение в паровой машине было заменено на непрерывное вращательное движение рабочих колес. Подобные паровые турбины сегодня можно встретить лишь на отдельных пивоваренных предприятиях.

Для наиболее рационального использования тепловой энергии были разработаны следующие рабочие режимы:

Режим работы на выхлоп

В этом случае отработавший пар из машины сбрасывается в атмосферу и улетучивается неиспользуемым. Такой рабочий режим является совершенно нерентабельным и в настоящее время больше не используется.

· Режим работы с противодавлением

В процессе выполнения полезной работы давление пара понижается до 2-3 бар, и после этого он применяется для кипячения и нагрева продукта.

· Режим работы с конденсацией

Пар конденсируется, при этом уменьшается его объем, и за счет возникающего разрежения давление падает до 0,1 бар. В результате увеличивается полезный перепад давления и тем самым - механический КПД.

Следует отметить, что в настоящее время на пивоваренных предприятиях собственная выработка тока паросиловыми установками применяется достаточно редко. Ее использование представляет особенный интерес там, где стимулом является наличие дешевого топлива. В настоящее время все большее применение находят блочные теплоэлектростанции.

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».