Переоборудование существующих промышленных котельных в мини-теплоэлектроцентрали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Переоборудование существующих промышленных котельных в мини-теплоэлектроцентрали

Калинин Андрей

В условиях постоянного роста тарифов уменьшить расходы на покупку электроэнергии для энергопотребляющих предприятий можно внедрением энергосберегающих технологий и выработкой собственной электроэнергии с удельным расходом топлива существенно меньшим, чем в среднем по энергосистеме.

Результаты исследований, проведенных на различных промышленных и коммунальных предприятиях, имеющих собственные источники тепла, показали, что на многих из них имеется существенный потенциал для выработки собственной электрической энергии. В большинстве случаев вырабатываемый котлами пар (будь то насыщенный или перегретый), прежде, чем поступить к потребителю, дросселируется в редукционно-охладительных установках (РОУ). Если параллельно с РОУ установить паротурбогенератор с противодавленческой турбиной и подать на нее пар (полностью или частично) проходящий ранее через РОУ, то можно выработать электроэнергию, количество которой зависит от расхода и параметров пара после котлов и РОУ. При этом общий расход топлива немного (10-15 %) возрастет по сравнению с тем, который был до установки турбины, но удельный расход его на выработку электроэнергии будет, примерно, в 2 раза меньше, чем в среднем по энергосистеме.

Это можно проиллюстрировать на простом примере. Предположим, паровой котёл, имеющий КПД 90% потребляет 50МВт тепла топлива, а получившийся пар дросселируется и идет на подогреватель, в котором греется сетевая вода для нужд отопления.

Для простоты рассуждений пренебрегаем потерями тепла в трубопроводах и теплообменнике (которые будут одинаковы в обоих случаях).

Предположим, что электрическая мощность турбины на клеммах генератора 5МВт, а ее электромеханический КПД равен 90 %. Тогда количество тепла на турбину, необходимое для получения этой электрической мощности, будет равно:

5:0,9 = 5,55 МВт,

а дополнительное количество теплоты топлива при КПД котла 90%:

5,55:0,9 =6,166 МВт.

Таким образом, увеличив расход топлива на котел до 56,166 МВт (12,3%), можно будет дополнительно выработать 5МВт электрической энергии к 45 МВт теплоты, вырабатываемым в прежнем режиме.

В случае планового или аварийного останова турбины на ремонт котельная продолжает работать, дросселируя и охлаждая пар в РОУ, как и до установки турбины.

Противодавленческие турбогенераторы мощностью от 500 до 4000 кВт представляют из себя единый транспортабельный моноблок, в котором турбина, генератор, маслонасосы и маслоохладители расположены на общей раме с маслобаком. Комплектно с турбиной поставляются пульты, приборы и датчики системы управления и защиты, система возбуждения генератора и т.п. Для установки турбины необходимо небольшое место либо в самой котельной, либо в пристройке, выполненной из легких быстросборных конструкций. Турбина работает в автоматическом режиме и может обслуживаться персоналом котельной, прошедшим дополнительное обучение. Блочная конструкция обеспечивает быстрый монтаж турбоустановки. турбогенератор газопоршневой электроэнергия

Кроме указанных, могут также устанавливаться и более мощные турбогенераторы, в зависимости от располагаемой паропроизводительности котлов и теплового потребления предприятия.

Срок службы таких турбин 25 - 40 лет, период между капитальными ремонтами 5 -6 лет.

Установка подобных турбогенераторов на котельных не требует больших капитальных вложений (примерно $200 - 300 за кВт) и позволит существенно уменьшить затраты предприятия за потребляемую электроэнергию и уменьшить тем самым себестоимость производимой продукции.

Выше рассматривались случаи выработки электроэнергии на тепловом потреблении предприятия, то есть электроэнергия, является как бы побочным продуктом при выработке тепла. Часто имеется потребность, когда при небольшом тепловом потреблении предприятию необходимо большое количество электроэнергии. В этом случае, при потребляемой электрической мощности до 10-15МВт, и при наличии природного газа, наиболее предпочтительным вариантом могут быть газопоршневые двигатели внутреннего сгорания, имеющие электрическую мощность от 200 до 5900 кВт.

Преимуществом газопоршневых двигателей по сравнению с газовыми турбинами (ГТ) является значительно больший электрический КПД при одной и той же мощности. Так, например, газомоторный двигатель электрической мощностью 2750кВт имеет КПД равный 42%, в отличие от газовой турбины мощностью 2500кВт, КПД который не превышает 22 - 26 %. Кроме этого, газомотор не требует компримирования газа (достаточно 1 - 3 кгс/см²), имеет ресурс работы в 2 раза больше, чем ГТ, ремонтируется на месте установки, в отличие от ГТ, которую надо отправлять на завод-изготовитель.

В стандартной комплектации газопоршневой двигатель комплектуется утилизатором тепла, снимаемого в рубашке двигателя и в уходящих газах. Рабочим теплом в утилизаторе является горячая вода с температурным графиком 90/70°С. При отсутствии необходимости в тепле, охлаждение двигателя автоматически переключается на воздушный радиатор.

Газовый мотор-генератор может поставляться в контейнере-здании полностью готовым к работе после его установки и подключения к соответствующим коммуникациям. Он комплектуется системой контроля и управления. Стоимость агрегата примерно в полтора раза меньше, чем стоимость газотурбинной электростанции такой же мощности.

При отсутствии достаточного перепада давления между параметрами пара, вырабатываемого котлами промышленной котельной и требуемых на технологию, но при наличии достаточно большого теплового потребления, выработка собственной электроэнергии целесообразна установкой ГТУ-ТЭЦ, состоящей из газотурбинного агрегата и котла - утилизатора с параметрами пара, соответствующими параметрам технологических потребителей или параметрам сетевой воды, если речь идет об отопительной котельной.

При установке ГТУ-ТЭЦ электрическая мощность установки должна соответствовать уровню базовой части годового потребления тепла, для возможности выработки электроэнергии с низким удельным расходом топлива (примерно в 2 раза ниже, чем в среднем по энергосистеме).

Для наиболее оптимального выбора того или другого способа выработки собственной электроэнергии на промышленных предприятиях необходимо знать параметры установленного оборудования на теплоисточнике, режимы потребления тепла и электроэнергии в рабочие и выходные дни, а также в ночное время, схему электроснабжения предприятия, возможности получения дополнительных лимитов по топливу.

Размещено на Allbest.ru