Реконструкция водогрейной котельной в мини-ТЭЦ на базе ГПУ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реконструкция водогрейной котельной в мини-ТЭЦ на базе ГПУ

Храмов Сергей

Исходя из условий, представленных определенными индивидуальными особенностями объекта разработано два оптимальных варианта. Использовать газопоршневые агрегаты для производства тепла и электроэнергии, позволяет иметь дополнительно 2 МВт тепловой и 2 МВт электрической энергии (обусловлено потребностями на собственные нужды). В связи с тем, что приоритетным в проекте представлена электроэнергия, производимое ГПУ (газопоршневыми установками) тепло считается дополнительным.

По данным Заказчика мощность водогрейного котла (существующее оборудование) составляет

2 МВт, что предлагается его использовать в зимнее время, когда может возникнуть дефицит по теплоэнергии, т.к. суммарная энергия по теплу (ГПУ+ водогрейный котел) составляет 4.0 МВт. В другое время (весна-лето-осень) тепловой энергией вполне может обеспечить Потребителя ГПУ (2,0 МВт). Котел в это время не работает (экономия топлива).

Система ГПУ может обеспечить теплоснабжение с расходом горячей воды (ГВС) 90 м³/ч и температурой 115 ⁰С, что вполне удовлетворяет требованиям внешней тепловой сети.

Мини-ТЭЦ по схеме 1 с использованием равномощных ГПУ отличается высокой надежностью (высокая степень резервирования) как по теплу, так и по электроэнергии. Востребованная площадь для размещения оборудования превышает предложенную Заказчиком. Для решения задачи предлагается установить сопутствующее оборудование (масляные баки, пульты управления, операторную, систему выхлопа и др.) на втором (а может быть и третьем) этаже или на антресолях. Использование многоэтажного здания позволит на соответствующую высоту поднять выхлопные трубы, что не маловажно при помещении мини-ТЭЦ в населенном районе.

Особенность мини-ТЭЦ по второму варианту отличается использованием разномощных ГПУ. Данная схема имеет недостатки в том, что надежность несколько ниже (резервирование только за счет электрических сетей), несколько сложнее эксплуатация (на 2 типа установок требуется дополнительное количество ЗИПов, более высокий уровень обслуживания), меньшая степень и глубина регулирования тепловой и электрической энергии (в процессе эксплуатации придется часто выключать и включать основной источник электроэнергии), компенсация тепловой энергии производится водогрейным котлом .

К достоинствам схемы следует отнести малую занимаемую площади„быстрый ввод в эксплуатацию, отсутствие потерь при автоматическом согласовании по электроэнергии, меньший шум, меньшее число обслуживаемого персонала, меньшие конвективные тепловые потери в помещении, меньшие затрачиваемые мощности на вентиляцию и кондиционирование помещения агрегатного отделения, меньшие капиталовложения. Схемы расположения ГПУ в помещении представлены ниже.

Однако, несмотря на привлекательность использования Схемы 2, рекомендуется строительство мини-ТЭЦ по Схеме 1 ввиду се высокой надежности (возможности резервирования).

Рисунок 1.Схема помещения ГПУ по Варианту 1 в агрегатном зале.



Рисунок 2.Схема размещения ГПУ1 и ГПУ2 по Варианту 2 в агрегатном зале.

ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

Схемы мини-ТЭЦ по Вариантам 1 и 2 представлены на Рис. 1 и Рис. 2.

Состав схемы:

- Газопоршневые агрегаты -- 5 шт.(0,526 МВт) из которых 1 резервный в схеме 1 и 2шт. (1,416 МВт+ 0,526 МВт электрической мощности) с отсутствием резервных агрегатов по схеме 2.

- Котел водогрейный ;

- Насосы ;

- ХВО (система водоподготовки);

- ГР -- сухая градирня;

- У -- утилизаторы тепла водяной рубашки ГПУ;

- ГУ -- утилизаторы тепла выхлопных газов ГПУ.

Рассмотрим совместную работу ГПУ (газопоршневых установок) и водогрейного котла.

Тепло к потребителю поступает от водогрейного котла и с утилизаторов тепла ГПУ.

Данная схема позволяет использовать несколько вариантов совместного использования котла и ГПУ.

1. Последовательная работа котла и ГПУ Теплоноситель из утилизаторов ГПУ через

вентили , насос питательной воды с необходимой температурой (95-115 ⁰С) поступает в котел . После необходимого догрева вода из котла с температурой 115 ⁰С через насос прямой сетевой воды поступает к потребителю. Далее возвращается через насос обратной сетевой воды, ХВО, вентиль (по байпасной линии), насос питательной воды и снова попадает в систему утилизаторов тепла ГПУ.

2. Параллельная работа котла и ГПУ. Горячая вода (115 ⁰С) из утилизаторов

ГПУ через вентили поступает к насосу прямой сетевой воды. Горячая вода от котла (115 ⁰С) через вентиль также поступает на этот насос . Далее, пройдя сеть с Потребителем, вода возвращается в котел по пути насос обратной сетевой воды, ХВО, насос питательной воды водогрейного котла и в систему утилизаторов тепла ГПУ .

В блок ГПУ по пути: насос обратной сетевой воды, ХВО, насос питательной воды ГПУ.

3. Отдельная работа теплового котла . Блок ГПУ отключен. Тепло

генерируемое котлом через вентиль, насос прямой сетевой воды поступает к Потребителю. Возврат осуществляется через насос обратной сетевой воды , ХВО, насос питательной воды водогрейного котла . В данном случае мини-ТЭЦ генерирует только тепло от котла.

4. Отдельная работа блока ГПУ. Вода, пройдя утилизаторы контура водяного охлаждения агрегатов через вентиль , поступает в утилизаторы тепла выхлопных газов. Далее через вентили, насос прямой сетевой воды поступает к Потребителю. Возврат идет по схеме: насос обратной сетевой воды, ХВО, байпасная линия с вентилем, насос питательной воды ГПУ.

5. Необходимость в тепле отсутствует. Горячая вода, пройдя через утилизаторы контура водяного охлаждения агрегатов возвращается в систему, градирню ГР, насос питательной воды ГПУ.

Наиболее оптимальным режимом является режим параллельной работы (вариант 2), когда котел находится в режиме ожидания. Например, необходимость в элеткроэнергии упадет до работы одного агрегата, тогда компенсировать недостачу тепла будет котел.

Технические характеристики основного предлагаемого оборудования для гпу

В качестве генератора электроэнергии и тепла предлагаются агрегаты фирмы Jenbacher, как надежного и известного производителя в России.

1)Агрегаты серии представлены мощностным диапазоном от 0,526 МВт. Отличительными особенностями серии являются:

- Большие интервалы сервиса, ориентированная на удобство обслуживания концепция двигателя и высокие коэффициенты полезного действия, гарантирующие максимальную экономичность

- Благодаря оптимизированным компонентам двигателя достигается очень большой срок службы деталей, даже при работе на загрязненных газах, например, на газе, получаемом из отходов

- В своем диапазоне мощностей обладает высоким совершенством и отличается высочайшим уровнем надежности

2)На основе проверенной технологии и конструкции двигателей предшествующих модельных рядов, новый двигатель мощностью 1,416 МВт характеризуется высокой удельной мощностью и высоким КПД. Улучшенная система управления и мониторинга обеспечивает легкость сервисного обслуживания и максимальную надежность и долговечность.



газопоршневый водогрейный котел

СТОИМОСТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Общий объем капитальных вложений на условиях «под ключ» по
укрупненным показателям в текущих ценах ориентировочно составит, млн. рублей: без НДС -- 59,640 с учетом НДС -- 70,37

ЭТАПЫ И ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ СРОКИ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТА

Основные этапы работы:

1. Разработка технико-экономического обоснования 2-3 месяца, рабочей документации 6-8 месяцев.

2. Заказ, изготовление, поставка в полном объеме материалов и оборудования примерно 12-14 месяцев.

3. Строительно-монтажные и пусконаладочные работы со сдачей объекта Заказчику 16-17 месяцев.

Определяющим в сроке создания мини-ТЭЦ является время на изготовление основного оборудования, по данным заводов-изготовителей -- около 11-12 месяцев. Кроме того, срок реализации проекта в целом существенно зависит от времени согласования и утверждения проекта.

РАСЧЕТ ПРОСТОГО СРОКА ОКУПАЕМОСТИ

Определим рентабельность проекта и срок окупаемости мини-ТЭЦ.

Примем тарифы на энергоносители, электроэнергию и тепло со следующими значениями (данные представлены Заказчиком):

-- газ природный 1,4 р/нм³;

-- электроэнергия 1,6 р/кВт*ч;

тепловая энергия 0,3 руб./кВт*ч = 260 руб/Гкал.

По заявке Заказчика требуемое количество вырабатываемых мини-ТЭЦ
величин составляет:

- электроэнергия: 2 МВт

- тепло: 2 МВт

Блок газопоршневой установки (ГПУ) мини-ТЭЦ.

Доходная часть

1. Годовая выработка электроэнергии ГПУ составляет:

2 000 х 8600 = 17200 тыс. кВт*ч

Стоимость выработанной электроэнергии:

17200 х 1,6 = 27520 тыс. руб.

2. Годовая выработка теплоэнергии для предприятия и ЖКХ :

2 000 х 8600 = 17200 тыс. кВт ч

Стоимость выработанного тепла:

17200 х 0,3 = 5160 тыс. руб.

3. Общий годовой доход:

27520+ 5160 = 32680 тыс. руб.

Расходная часть

Разовые затраты

1. Затраты на приобретение ГПУ. Принимая мощностную стоимость равной 819$/кВт (21,3 тыс. руб./кВт). Определим суммарную стоимость ГПУ.

2000 х 21,3 = 42600 тыс. руб.

2. Стоимость проведения монтажно-наладочных и предпусковых работ для оборудования .

42600 х 0,3 = 12780 тыс. руб.

3. Стоимость пуско-наладочных работ входит в стоимость установки.

4. Блок ГПУ будет размещаться в отдельном здании с учетом специфики эксплуатации. Дооборудование здания составляет 10% от стоимости оборудования.

42600 х 0,1 = 4260 тыс. руб.

Итого: сумма разовых (капитальных) затрат составит:

42600+12780+ 4260= 59640 тыс. руб.

5. Расход на энергоносители.

Годовая потребность в газе блока ГПУ: 500 х 8 600 = 4300 тыс.м³.

Стоимость годовой потребности газа: 4300 х 1,4 = 6020 тыс. руб.

6. Расход на масло:

Удельный расход масла 0,003 кг/кВт* ч.

Годовой расход масла:

0,003 х 17200 тыс. кВт*ч = 51600 кг.

Стоимость масла составляет:

60 х 51600 = 3100 тыс. руб.

7. Ежегодные расходы на эксплуатацию с учетом затрат на ремонтные, регламентные и профилактические работы составлют 3% от стоимости оборудования:

42600 х 0,03 = 1280 тыс. руб.

8. Учитывая, что ресурс блока ГПУ 200 000 часов (25 лет), процент амортизационного отчисления составит:

100: 25 =4%

42600 х 0,04 = 1700 тыс. руб.

9. Налог на оборудование (2,2%):

42600 х 0,022 = 938 тыс. руб.

0бщие текущие затраты блока ГПУ составят: 6020+ 3100+ 1280+ 1700+ 938 = 13038 тыс. руб.

Срок окупаемости Прибыль за год составит: 32680 -- 13038= 19642 тыс. руб. Чистая прибыль за вычетом налога составит: 19642 х 0,76 = 14930 тыс. руб. Срок окупаемости капитальных вложений составит: 59640: 14930 = 4,0 года.

Стоимость тепло- и электроэнергии. После окончания срока окупаемости стоимость энергии составит: 13038/(4000 х 8600) = 0,38 руб./кВт*час.

В случае использования только электроэнергии ее стоимость составит: 0,76 руб./кВт*час.

ВЫВОДЫ

Таким образом, в случае полного использования ГПУ, срок окупаемости составит 4 года. В случае не полного использования возможностей ГПУ, срок окупаемости может быть увеличен, при этом межремонтные сроки и ресурс также будут увеличены. Схема блока ГПУ позволяет производить регулирование электрической
и тепловой мощности с глубиной регулирования от 350кВт до 2000кВт.

В штатном расписании возможно совмещение по обслуживанию водогрейного котла и блока ГПУ, что позволит сэкономить текущие расходы.

Для более эффективного использования мини-ТЭЦ Заказчику рекомендуется рассмотреть возможность расширения или открытия новых видов производств, а также предложить электроэнергию и тепло другим потенциальным потребителям по более низкой цене.

Размещено на Allbest.ru

...