Портал по тригенерации, когенерации и мини-ТЭЦ

Реализация когенерационных установок на базе газовых электроагрегатов

 

В. И. Ерыгин, генеральный директор, к.т.н. А. В. Разуваев,
заместитель генерального директора,

ЗАО «Волжский дизель имени Маминых», г. Балаково

Введение

В настоящее время производственный потенциал энергетики России составляет более 700 электростанций общей мощностью свыше 215 млн кВт. Из них почти 70% -тепловые электростанции, примерно 20% - гидроэлектростанции и 10%-атомные. Протяженность линий электропередач всех классов более 2,5 млн км. Свыше 90% этого потенциала сосредоточено в Единой энергетической системе (ЕЭС).

Столь огромный энергокомплекс требует, с одной стороны, больших средств для поддержания его в состоянии высокой работоспособности, а с другой - нуждается в хорошей организации потребления энергии, обеспечивающей возможность работы крупных электростанций с высоким КПД.

К 2005 г. прогнозируется, что 80 млн кВт мощностей электростанций России выработают свой ресурс, т.е. треть мощностей электростанций потребует замены. Износ линий электропередач ныне превышает в системе ЕЭС 25 %, подстанций - 45%.

Вместе с тем образовался существенный недогруз электростанций, что объясняется спадом производства. Отсюда повышенный расход топлива из-за работы в неэкономичных режимах и удорожание стоимости вырабатываемой электроэнергии.

Таким образом, наряду с большой энергетикой в современных условиях, весьма значительной становится и роль объектов малой энергетики, а именно создание автономных дизель- и газовых двигатель-генераторов с диапазоном мощностей 200… 3000 кВт и выше.

Создание широкого ряда автономных энергоисточников с комбинированным производством электрической и тепловой энергии с комплексной глубокой утилизацией отводящей теплоты обеспечит определенный энергетический резерв в централизованной системе и надежность в настоящее время, а в дальнейшем - при развитии малой энергетики на их основе - она будет не только альтернативой централизованной системе, но и основой для быстрого построения, создания и внедрения автономного децентрализованного тепло- и электроснабжения во вновь осваиваемых районах, а также в уже освоенных, но не имеющих централизованной системы.

Поэтому на ЗАО «Волжский дизель имени Маминых» ведется совершенствование, освоение и развитие мощностей по производству газовых электроагрегатов и электростанций на их базе стационарного и блок-контейнерного исполнения, а также теплоэнергетического комплекса (ТЭК) в составе источника электрической энергии - газового двигателя - генератора и системы утилизации для выработки тепла, отводимого от него, конкурентоспособных по своим технико-экономическим показателям в условиях открытого рынка.

Газовые двигатель-генераторы ГДГ 500/1500 с двигателями 6ГД-21Э мощностью 500 кВт предназначены для выработки электрического тока напряжением 400 В, 50 Гц.

Двигатель-генераторы обеспечивают возможность параллельной работы с однотипными электростанциями и с внешней сетью и предназначены для использования в качестве постоянного или резервного источника электрической энергии.

Область применения

Актуальность в современных условиях (постоянные ограничения максимальной потребляемой мощности, двухставочный тариф и т.п.) приобретает использование двигатель-генераторов на покрытие потребности в электроэнергии в часы пиковой нагрузки. Это дает реальную экономию пользователям данных агрегатов за счет снижения максимальной нагрузки, оплата за которую существенно выше, чем за потребляемую электроэнергию.

Особенно эффективны энергетические установки, работающие на природном и еще в большой степени на попутном газе, который в настоящее время в большинстве случаев сжигается на факелах, загрязняя атмосферу. Данное обстоятельство очень важно при эксплуатации газовых двигателей, в этом случае их применение способствует улучшению экологической ситуации на данной территории.

Особую актуальность приобретают в настоящее время теплоэнергетические комплексы на базе газовых двигателей с системами утилизации тепла выхлопных газов и охлаждающей жидкости ДГ.

Эффективность применения

Как известно, ДВС имеют коэффициент полезно используемого тепла топлива - 30-40 %, а все остальное тепло отводится в атмосферу с выхлопными газами и охлаждающей жидкостью (от охлаждения двигателя, масла, надувочного воздуха).

Как показывает расчет и реальные данные по тепловому балансу, тепловая мощность утилизируемого тепла выхлопных газов и охлаждающей жидкости двигателя соизмеримы с эффективной мощностью ДВС, а утилизация тепла отводящего с маслом и надувочным воздухом позволяет довести коэффициент полезного используемого тепла вводимого с топливом до 80...85%.

Опыт эксплуатации ДГ и использование «бросового» тепла ДВС является экономически выгодным мероприятием. Так оценочный расчет стоимости 1 кВт.ч электроэнергии, выработанной газовым двигателем-генератором мощностью 500 кВт, составляет 0,4 руб., в то время как получение такой же электроэнергии от центрального источника составляет в среднем более 1 руб.

Наряду, с экономической выгодой получения дешевой электроэнергии, есть реальная возможность получения и дешевого тепла от системы утилизации ДГ. В данном случае, так же следует иметь ввиду минимальные транспортные потери тепла из-за малых расстояний до объекта потребления, что весьма конкурентоспособно по сравнению с длинными тепловыми сетями центрального теплоснабжения, теплоизоляция которых оставляет желать лучшего, а данные потери включаются в себестоимость продаваемого тепла.

Величина стоимости 1 Гкал тепла от теплоцентрали составляет 250…450 руб., в то время как разовые затраты на утилизационное оборудование быстро окупаются и составляют оценочно 4…5 месяцев, а стоимость 1 Гкал тепла при этом составит около 30 руб.

Используя тепло выхлопных газов и охлаждающей жидкости того же ДГ мощностью 500 кВт на отопление, возможно снабжать теплом площадь, обеспечивая нормальную санитарную температуру в помещении, размером в 4...4,5 тыс. м2.

Имея ввиду, что отопительный сезон продолжается немногим более полугода в нашем регионе, то экономия от «незакупленного» топлива для отопления составит ощутимую величину, а применение подобных теплоэнергетических комплексов в более суровых климатических условиях позволит еще больше получить экономическую эффективность.

 

Регулирование тепловой мощности

Естественным вопросом при применении теплоэнергетических комплексов встает вопрос изменения тепловой мощности при изменении электрической мощности ДГ.

Компенсация незначительного изменения тепловой мощности достигается применением теплового аккумулятора, который также может входить в состав ТЭК.

При значительных колебаниях потребления электроэнергии, как по времени, так и по величине, а вместе с ней и количество вырабатываемого тепла системой утилизации компенсируется применением автономного водогрейного котла, работающего на том же топливе, что и ДГ.

Опыт применения

Разрабатывая и производя различные ТЭК, в зависимости от требований потребителя, предприятие получает новую модификацию продукции, а потребитель экономичный при эксплуатации комплекс по выработке дешевой электрической и тепловой энергии. Проводимые маркетинговые исследования дают основания считать, что ДВС и в частности ДГ с системой утилизации отводящего тепла, обеспечивающей снижение эксплуатационных затрат, является перспективной продукцией, как для производителя, так и для потребителя.

Так, на нашем предприятии, была реализована система утилизации тепла выхлопных газов и охлаждающей жидкости. При этом были подтверждены правильность принятых проектных решений, а кроме этого получен практический опыт работы с подобными системами и разработан ряд мероприятий на повышение эффективности и простоту обслуживания всей установки.

Система утилизации тепла выхлопных газов и охлаждающей жидкости, реализованной на стенде, была запатентована предприятием -патент № 2168642 от 10.06.2001 г.

Кроме этого в настоящее время проведено подключение системы утилизации тепла с водяным тепловым аккумулятором к системе отопления производственного подразделения, что дает возможность при выработке электроэнергии параллельно проводить отопление помещения от «бросового» тепла ДГ, не привлекая при этом заводскую котельную (отопление производственного подразделения полностью отключается от заводской котельной).

Все эти практические примеры свидетельствуют об эффективности и актуальности применения систем утилизации тепла на объекте совместно с ДГ, что дает возможность быть серьезной альтернативой средствам «большой» энергетики.

 

Журнал «Новости теплоснабжения» №6(34) 2003 г.   www.ntsn.ru