Размещено на http://www.allbest.ru/

ОАО «СевЗап НТЦ»

Журнал «Новости теплоснабжения» №10 (98) 2008 г., http://www.ntsn.ru

Проект мини-теплоэлектроцентрали на твердом топливе

В.З. Салов, председатель научно-технического совета,

А.А. Шмидт, инженер, О.Р. Зорина, секретарь научно-технического совета

Санкт-Петербург

Введение

Система энергоснабжения территорий Северо-Западного региона резко различается по зонам размещения производительных сил, экономическому развитию и климатическим условиям. С одной стороны, это могут быть густонаселенные районы с высокоразвитой промышленностью, а с другой - малонаселенные неосвоенные зоны с громадными энергоресурсами, но со слаборазвитой инфраструктурой, отсутствием транспортных связей и слабой энергообеспеченностью, со сложными климатическими условиями (продолжительным отопительным периодом и расчетными температурами ниже -40 ОС, вечной мерзлотой и т.п.).

Ив первом, и во втором случае развитие «малой» энергетики является очевидным и необходимым фактором развития региона. В первом случае «малая» энергетика должна повысить надежность обеспечения электроэнергией и теплом промышленных и социальных потребителей в случае временного отсутствия возможностей в покрытии нагрузок у энергоснабжающих предприятий на период их модернизации и расширения.

В развитой части Северо-Западного региона наиболее эффективным может быть перевод значительной части котельных в мини-ТЭЦ, либо строительство автономных локальных комбинированных энергоисточников на базе газопоршневых двигателей внутреннего сгорания с учетом того, что основным топливом здесь остается газ. Следует отметить, что и с точки зрения объемов электропотребления, и с точки зрения круглогодичного комбинированного производства электроэнергии на основе тепла наиболее востребованными являются электрические мощности 1-2 МВт.

В диапазоне мощностей до 3,5-4 МВт, по зарубежным данным, более эффективными (с меньшей удельной стоимостью и меньшими эксплуатационными затратами) по сравнению с газовыми турбинами являются газопоршневые двигатели. Они обладают рядом достоинств:

возможность работы на газе низкого и среднего давления;

выгодное соотношение электрической и тепловой мощности;

более высокий (в 2,5-3 раза) ресурс до капитального ремонта;

короткие сроки строительства и ввода в эксплуатацию (6-12 мес.);

более экономичная работа в режиме частичной разгрузки (при снижении мощности установки до 50% снижение КПД газовой турбины составляет 20%, а газового двигателя - 10%).

На газопоршневых электростанциях себестоимость производства электроэнергии составляет 45-65 коп./кВт.ч, а тепловой - 270-300 руб./Гкал (данные по г. Москве, 2005-2006 гг.).

Выбор оборудования для газопоршневой станции зависит от конкретных условий и, в первую очередь, от цены поставляемого оборудования. С сожалением следует отметить, что отечественное оборудование пока неконкурентоспособно: оно уступает зарубежным аналогам по габаритам, весовым и экологическим показателям. Технические характеристики зарубежных газопоршневых или дизельных электростанций очень близки, поэтому при их приобретении следует обратить особое внимание на гарантийные обязательства, их выполнение (учесть опыт эксплуатации в России оборудования различных поставщиков) и запчасти, необходимые для ремонтов.

В настоящее время самыми распространенными энергоисточниками локальной «малой» энергетики являются поршневые двигатели дизельных электростанций. Основная проблема их эксплуатации - топливо. Стоимость дизельного топлива с транспортными расходами составляет 23-25 тыс. руб./т. Доставка производится в основном по «зимнику» или в летнее время - вертолетами, что делает его еще дороже. В это же время стоимость угля с транспортными расходами составляет 1,5-2 тыс. руб./т, т.е. значительно меньше. энергоснабжение газопоршневой теплоэлектроцентраль

С учетом разницы в калорийности видов топлива (дизельное - 11000 ккал/кг, уголь -5500 ккал/кг), на выработку единицы тепловой энергии потребуется в 2 раза больше угля, чем дизельного топлива, но при этом стоимость ее будет во много раз ниже. Для замещения 30 тыс. т дизельного топлива потребуется 60 тыс. т твердого топлива. На закупку дизельного топлива ежегодно тратится 720 млн руб., а на уголь потребуется только 105 млн руб.

Особенности проекта. Представленные выше предпосылки позволили специалистам ОАО «СевЗап НТЦ» выполнить инициативную разработку технических предложений на угольную станцию мощностью 6 МВт по электроэнергии и 10 МВт по теплу. В работе принята закрытая система теплоснабжения с температурным графиком 115/70 ОС. С учетом собственных нужд мини-ТЭЦ ее электрическая и тепловая мощность должны составлять 6,6 и 12 МВт соответственно. Мощность ТЭЦ, сочетание тепловых и электрических нагрузок, а также стремление к минимизации капиталовложений и сроков строительства потребовали от разработчиков проекта:

ориентироваться на использование отечественного оборудования;

выбирать оборудование на параметры пара 3,92 МПа и 440 ОС;

использовать турбины с конденсатором и регулятором промежуточного отбора пара при давлении 0,5 МПа;

с учетом ограничений по водоснабжению использовать вентиляторные градирни.

В результате анализа рынка было выбрано следующее оборудование российских производителей:

первый турбоагрегат - типа П-6-3,4/1,0 мощностью 6 МВт;

второй турбоагрегат - типа П-1,5-40/8 КР с заменой генератора МСК 1875-1500 наТК-1,5-2УЗ с напряжением 6,3 кВ;

два котла Е-25-39 (КЕ-25-39-400) производительностью 25 т/ч с параметрами 3,92 МПа, 440 ОС.

Тепловая система ТЭЦ (рисунок) не представляет сложности и выполнена с поперечными связями по всем основным потокам. Для резервирования любой из турбин при аварийной ситуации предусмотрена установка РОУ 40/10 производительностью 20 т/ч.

Подогрев сетевой воды предусматривается в сетевых подогревателях типа ПСВ-63 паром с давлением 7 МПа для уменьшения требуемой поверхности нагрева. Для исключения отрицательного баланса деаэратора предусмотрена установка охладителя конденсата бойлеров.

В состав теплофикационной установки входят два подогревателя, два охладителя конденсата, три сетевых насоса производительностью по 180 м3/ч и напором 50 м вод. ст. Подпитка теплосети обеспечивается исходной водой с обработкой комплексонами. В зоне размещения угольной станции расположена существующая дизель-электростанция мощностью 5 МВт, которая выводится в резерв, что позволяет не предусматривать резервирование котла Е-25.

Мини-ТЭЦ может работать на угле со следующими характеристиками:

теплотворная способность - 6000 ккал/кг;

зольность - 17,9%;

содержание серы - 0,45%;

выход летучих - 5,04%;

влажность - 17%.

Максимальный расход топлива при КПД котлов 85% составляет 6,4 т/ч.

Доставка топлива будет обеспечиваться автомобильным транспортом. Следует отметить, что автомобильная транспортировка угля экономически оправдана при дальности транспортировки до 10 км.

Топливное хозяйство станции состоит из приемного устройства, склада топлива и системы топливоподачи. Для механизации работ на складе предусмотрен грейферный кран. Подача угля со склада будет осуществляться в следующем порядке: ленточным конвейером в дробильный корпус и бункерную этажерку главного корпуса ТЭЦ; с ленточного конвейера этажерки уголь плужковыми сбрасывателями загружается в бункеры котлов, обеспечивающих 8-часовой запас топлива (на складе предусмотрена односменная работа системы топливоподачи с соответствующим увеличением емкости бункеров сырого угля). Из бункеров сырого угля топливо питателями подается в систему котлоагрегата.

Очистка дымовых газов от золы предусмотрена с помощью батарейных циклонов со степенью очистки 85%.

Шлакоудаление производится механическим способом с использованием скреперных установок. Под котлами и золоулавливателями прокладывается канал, из которого шлак и зола подаются в бункер, расположенный вблизи главного корпуса ТЭЦ. Из бункера золошлаковые отходы вывозятся автотранспортом.

Техническое водоснабжение базируется на двух артезианских скважинах глубиной 21 м с круглогодичным дебитом 240 м3/сут. и ручье, протекающем вблизи площадки артезианских скважин, который зарегулирован в пруд-отстойник. Учитывая жесткие условия обеспечения водой, система технического водоснабжения принята оборотной с использованием двух вентиляторных градирен. В качестве охладителя при производительности 300 м3/ч используется двухсекционная брызгальная вентиляторная градирня с двумя вентиляторами мощностью по 75 кВт с площадью орошения 144 м2.

В системе химводоочистки (ХВО) предусмотрено двухступенчатое Na-катионирование исходной воды с применением в качестве фильтрующего материала катионита КУ-2. Для этой цели используется тепловая блочная водоподготовительная установка производительностью 5 т/ч. Для предотвращения образования отложений и коррозии на внутренней поверхности испарительной части котла предусмотрена коррозионная обработка котловой воды фосфатом натрия. Для связывания углекислоты и повышения показателя рН питательной воды и конденсата пара до значений, требуемых по нормам, применяется аммианирование питательной воды. Согласно расчетам, потери воды в цикле ТЭЦ, с учетом использования выпара пара непрерывной продувки и собственных нужд ХВО, составляют около 3 т/ч.

В главном корпусе мини-ТЭЦ предусмотрена максимально возможная блочная компоновка производств. Все основное и вспомогательное оборудование размещается в едином многопролетном здании длиной 54 м, шириной 57 м и максимальной высотой 20 м.

Для выдачи мощности генераторов в главном корпусе предусматривается сооружение двух секций ГРУ 6,3 кВ с секционным выключателем. Для питания нагрузки 0,4 кВ на ТЭЦ устанавливают два сухих трансформатора ТСЗ-630/10 мощностью 630 кВА, напряжением 6,3/0,4 кВ, работающих по схеме резерва, и предусматривается сооружение двух секций РУСН 0,4 кВ. Питание сети освещения - от общих с силовой нагрузкой трансформаторов. Питание нагрузки 220 В постоянного тока осуществляется от двух панелей постоянного тока УППТ-1 -230 со встроенной герметичной необслуживаемой аккумуляторной батареей.

Проектируемая мини-ТЭЦ имеет штат 65 человек: операторов - 15; обходчиков - 15; персонал АСУ - 6; персонал топливоподачи - 11; персонал ХВО - 6; персонал ПТО - 3; электромонтеров - 3; АУП, охрана - 6.

Заключение

По разделу технических предложений в части охраны окружающей среды следует отметить возможность сооружения мини-ТЭЦ таких параметров практически в любом районе (исключая, конечно, зоны отдыха, курортные зоны и т.п.) без специальных устройств для сокращения выбросов вредных веществ в атмосферу.

Этот вывод сделан на основании анализа следующих показателей:

расход топлива 6,4 т/ч;

количество золы, с учетом 90% ее выноса из топки - 0,95 т/ч;

выброс золы в воздух при КПД золоулавлива-теля85%- 170 кг/ч;

выход золошлаковых отходов, которые могут найти применение в народном хозяйстве, составит 885 кг/ч, или около 5750 т/год;

выброс оксидов серы при ее содержании в угле 0,43% - 25,4 кг/ч;

массовая концентрация оксидов азота при избытке воздуха 1,4 для котлоагрегатов рассматриваемого класса принимается в размере 470 мг/м3, массовый выброс - 24,7 кг/ч.

В результате проведенной работы к реализации предложен проект угольной мини-ТЭЦ со следующими технико-экономическими показателями (на примере Магаданской обл.):

удельный расход топлива на отпуск тепла -195 кгу.т./Гкал;

удельный расход топлива на отпуск электроэнергии - 340 гу.т./кВт.ч;

капиталовложения в ТЭЦ - 560 млн руб., в т.ч.: оборудование - 255 млн руб., СМР - 230 млн руб., прочие затраты - 75 млн руб.;

себестоимость электроэнергии - около 1,8 руб./кВт.ч;

себестоимость тепловой энергии - около 750 руб./Гкал;

срок окупаемости данного проекта составит 5 лет.

В расчетах принимались следующие значения: стоимость угля - 560 руб./т, зарплата -17 тыс. руб./чел. в месяц, районный коэффициент к сметной стоимости -1,8 (вечная мерзлота, расчетная температура -46 ОС).

Внедрение данного проекта позволит обеспечить наиболее эффективное комбинированное производство тепловой и электрической энергии в негазифицированных зонах не только Северо-Западного региона, но и всей страны.

Размещено на Allbest.ru