Начертательная
Математика
Лабораторные
Электротехника
Конструирование
Примеры
Физика
Электрические сети

Инженерная графика

Курсовая
ТОЭ
Энергетика
Черчение
Практика
Расчеты
На главную

Малая теплоэнергетика

Мини-ТЭЦ: большие возможности малой энергетики

Кризис, испытываемый энергетикой России, вышел за рамки экономических явлений, обернувшись для отдельных регионов серьезной проблемой, когда без тепла остались жители целых городов. Главная причина –отключения электроэнергии. Ответственные лица ссылались на отсутствие топлива для ее получения, но даже решение этой проблемы не гарантирует защиту от подобных бедствий ввиду старения энергетического оборудования.

В данной ситуации реальным выходом для предприятий, учреждений, коммунальных хозяйств и государства в целом является создание малых электростанций. Такие установки не требуют сверхвысоких вложений и окупают себя буквально за 1–4 года, что привлекательно для инвесторов. Собственные источники энергии позволяют организациям не зависеть от предприятий монопольного электроснабжения.

Для открывающихся производств важно, что при строительстве собственных электростанций не нужно строить линии передач и понижающие подстанции.

Компания "ЛУКОЙЛ", например, вынуждена содержать отдельное подразделение охраны ЛЭП от "охотников за алюминием". Охранники периодически облетают линии на вертолетах, что само по себе стоит больших денег. Это одна из причин, почему "ЛУКОЙЛ" активно прорабатывает вопросы перевода своих объектов на автономное электроснабжение.

Особенно перспективно создание так называемых мини-ТЭЦ, когда малая энергетическая установка является одновременно источником электрической и тепловой энергии (в виде пара и горячей воды). В таком случае КПД установки возрастает до 80 % и более. Кроме того, при децентрализованном теплоснабжении во много раз снижаются потери тепла, которые зимой составляют в России от 20 до 50 %. Большие возможности открываются при переоборудовании в мини-ТЭЦ промышленных и коммунальных котельных.

Рис. 2.40. Схема мини-ТЭЦ с использованием модулей фирмы Jenbacher

В настоящее время существует достаточно разработок оборудования для мини-ТЭЦ. Одним из наиболее оптимальных вариантов является использование в котельных паровых турбин. Их изготовление (мощность – от 250 кВт до 3 МВт) с 1993 г. налажено на Калужском турбинном заводе. Уже внедрено несколько десятков таких установок, в том числе за рубежом (например, в Дании). Этими турбинами оборудуются котельные с паровыми котлами (в основном ДКВР и ДЕ), давление пара на выходе из которых обычно значительно выше требуемого для промышленных нужд. Избыток давления пара гасится специальным дроссельным устройством, при этом на каждой тонне пара теряется 40–50 кВт энергии.

Установка паровой турбины, работающей на перепаде давлений, позволяет получать электроэнергию в несколько раз дешевле покупной, используя "лишнюю" энергию. КПД достигает в этом случае 95 %. Типовые габариты калужских паровых турбогенераторов 4,0 х 2,0 х 2,5 м. Стоимость 1 кВт установленной мощности, включая затраты на монтажные и наладочные работы, составляет в зависимости от мощности турбины от 200 до 400 долл. Период окупаемости 1–4 года (он также зависит от мощности агрегата). Практикуется поставка оборудования по лизингу со сроком оплаты от 5 до 20 лет. Кроме паровых турбогенераторов в Калуге, на НПП "Турбокон" разработаны турбины мощностью 100–150 кВт для работы на горячей воде.

Из других новинок можно назвать энергоагрегат "Пром" ОАО "Электротехническая корпорация" (г. Москва), представляющий собой паровую роторную объемную машину мощностью от 125 до 600 кВт. Она также включается в схему промышленных котельных параллельно дроссельному устройству и работает на перепаде давлений. Сейчас действуют три пилотных проекта: на комбинате "Шуйские ситцы" (г. Шуя, Ивановская обл.), ДСК в г. Коврове (Владимирская обл.), в муниципальной котельной микрорайона Красная Горка (г. Люберцы, Московская обл.). Производственная база – Сафоновский электромашиностроительный завод. При наличии спроса разработчики готовы наладить выпуск моделей мощностью 50 кВт и ниже.

В числе положительных отличий энергоагрегата "Пром" ОАО "Электротехническая корпорация" отмечает возможность его работы при любых состояниях пара: он может быть перегретым, насыщенным, иметь низкие параметры. Другое качество – ремонтопригодность машины, обусловленная простотой конструкции. Заявленный КПД составляет 50 %, удельный расход условного топлива 150 г/(кВт·ч). Стоимость "Пром-600" –110 тыс. долл. (примерно 183 долл. на 1 кВт установленной мощности).

Специалистам известна также винтовая электрогенерирующая установка ВМ-250 московской фирмы "Независимая энергетика". Одна из ее опытных моделей работает на паре, который предприятие, где установлена машина, получает из городских тепловых сетей.

Использование в действующих котельных паровых установок для получения электроэнергии возможно не всегда. Из-за изношенности не всякий котел способен поддерживать нужное давление пара. В другом случае ограничением могут стать большие потери в паропроводах, из-за которых после включения в схему турбины или другой электрогенерирующей машины возможны сбои в технологическом процессе. Например, на АО "Муром" после запуска паровой турбины мощностью 500 кВт пошел брак по основной продукции (фанера, шпон, мебель). Анализ ситуации показал что в данном случае не были учтены реалии котельной. Всякий раз, когда генерируемая мощность превышала 300 кВт, параметры пара, необходимого для работы прессов, падали ниже допустимого уровня. Так что проектная привязка малых энергоблоков должна проводиться самым тщательным образом.

Конечно, подобные факты не могут служить поводом для отказа предприятия от строительства мини-ТЭЦ. В каждом случае найдется оптимальный вариант такой установки или комбинированное решение, вплоть до строительства маленькой конденсационной электростанции. Даже при отсутствии утилизации тепла такой проект окупит себя за 3–4 года.

Альтернативой паротурбинным технологиям совместного производства тепла и электроэнергии в более-менее крупных котельных является применение газовой турбины с котлом-утилизатором. В нашей стране газотурбинные установки мощностью от 2,5 до 16 МВт делают в г. Перми (ОАО "Авиадвигатель"). Стоимость газовых турбин существенно выше паровых. К тому же данное оборудование требует дополнительной системы подготовки газа. Поэтому и сроки окупаемости таких проектов большие.

Эффективными являются газовые энергетические установки с моторным поршневым приводом – газопоршневые электрогенерирующие энергоблоки. Применять для автономного электрического питания двигатели внутреннего сгорания – не новшество. К самым распространенным случаям относится использование дизельных агрегатов (в том числе с утилизацией тепла). Чаще они применяются в отдаленных районах и в качестве резервного источника электричества. В широкой практике поршневые энергоблоки, работающие на жидком топливе, не могут служить реальной альтернативой централизованному электроснабжению из-за высокой стоимости горючего и экологических проблем. Иначе обстоит дело с газовыми машинами.

Уже более трех лет действует энергокомплекс столичного торгового центра "Три Кита". Электроснабжение, обогрев, горячую воду и холод (через соответствующее оборудование) обеспечивает здесь мини-ТЭЦ австрийской фирмы Jenbacher. (В других случаях возможно и производство пара.) При использовании тепловой и электрической энергии КПД этого оборудования превышает 90 %. Удельные инвестиционные издержки на 1 кВт установленной электрической мощности зависят от мощности станции и объема поставок. При покупке укомплектованной мини-ТЭЦ мощностью 600 кВт они составят около 900 долл/кВт (для блока на 1400 кВт – порядка 600 долл.). В огромном комплексе "Три Кита" эксплуатируется четыре агрегата Jenbacher по 1400 кВт каждый. В отопительный сезон 2000–2001 гг. работали лишь две установки, в самые сильные морозы – три.

Несколько лет в подмосковном поселке Газопровод, где базируются подразделения ОАО "Газпром" – Мострансгаз и Межрегионгаз, действует энергоцентр, также состоящий из четырех установок Jenbacher по 1400 кВт.

Подобное оборудование выпускают многие из мировых производителей двигателей внутреннего сгорания. Обычно для работы на газе переделывают бензиновые и дизельные моторы. Агрегаты Jenbacher специально разработаны как газовые мини-ТЭЦ. Из других зарубежных изделий для автономного электро- и теплоснабжения можно назвать энергоблоки словацкой фирмы Еltесо. Специалисты отмечают удобство работы с этими компактными станциями контейнерного типа.

В г. Сочи введено в строй ряд установок Еltесо, там эти агрегаты понадобились для бесперебойного снабжения холодом складов МПС РФ в условиях постоянного дефицита электроэнергии. Хотя к таким станциям в городах предъявляются повышенные требования по экологической безопасности, мини-ТЭЦ Еltесо и Jenbacher соответствуют им с запасом.

В нашей стране один из немногих изготовителей подобного оборудования – АО "РУМО" в Нижнем Новгороде. Газовые машины (Г68, Г71 и др.) производства АО «РУМО» используются на автономных электростанциях Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока. На базе последней модели Г98М, работающей на природном газе, изготавливаются электроагрегаты ДГ98М номинальной мощностью 1000 кВт, напряжением 0,4; 6,3; 10,5 кВ. Установки оборудованы котлом-утилизатором КУВ-30 (АО «РУМО») номинальной тепловой мощностью 385 кВт. Применена также система съема полезного тепла от воды охлаждения двигателя и от системы его смазки. Суммарная тепловая мощность агрегата – 780 кВт. Общий КПД установки превышает 55 %. В 2002 г. завод планировал начать серийное производство котла-утилизатора КУВ-0,7 номинальной мощностью 700 кВт. В других случаях (пример – Коломенский машиностроительный завод) предлагаются газодизельные установки, в которых используется смешанное топливо. Добавление при этом около 10 % солярки удорожает стоимость получаемой электроэнергии.

Преимуществом газодизельных агрегатов (например, ДГ98Д того же АО «РУМО») является возможность работы на низкокалорийном газе низ
кого (0,1 МПа) давления. В качестве топлива может быть использован биогаз, генераторный газ, попутный нефтяной газ с высоким содержанием тяжелых углеводородов и так далее. КПД отечественных газодизельных машин довольно высок (без утилизации тепла – 37 %) и не слишком отличается от КПД зарубежных агрегатов. Капиталовложения при покупке российского оборудования составят 300–400 долл. на 1 кВт установленной мощности.

Перечисленными вариантами не исчерпываются возможности создания мини-ТЭЦ. Например, в Вологодской обл. эффективными будут энергоблоки, работающие на отходах лесоперерабатывающей промышленности. В каждом отдельном случае, как уже говорилось, могут быть найдены свои интересные решения, в том числе – комбинированные (рис. 2.41).

Рис. 2.41. Схема включения паротурбогенераторов

в котельной с паровыми котлами

Чтобы обеспечить надежную работу поверхностей нагрева кроме визуального наблюдения контролируют температуру дымовых газов, рабочего тела, металла наиболее напряженных участков установки (в соответствии с "Инструкцией, по наблюдению и контролю за металлом трубопроводов и котлов"). При визуальном наблюдении и замере сопротивлений отдельных поверхностей нагрева определяют степень их загрязнения и забивания. Уменьшают последствия загрязнений своевременной обдувкой и очисткой поверхностей нагрева и топочных экранов.

Теплоэнергетика

Архитектура ПК
Примеры задач
Физика
Лабораторные
Теория механизмов
Математика