Источник: ООО "Энергетические решения"
,
www.enr.su
Промышленные газогенераторные мини-ТЭЦ на биомассе (древесных отходах): Технология, оборудование, опыт использования на примере Индии и перспективы применения в России
Бояров О.Д., к.т.н. Региональный менеджер Flex Technologies, Inc. (США), г. Москва
Шишкарев П.П., Руководитель направления мини-ТЭЦ ЗАО «ЭСТ», г. Москва
1. Введение
Реформирование РАО “ЕЭС”, переложившее бремя модернизации энергетической отрасли во многом на плечи рядовых пользователей электроэнергии, повсеместно привело к непрерывному и значительному росту энерготарифов. Параллельный рост стоимости традиционных (ископаемых) видов топлива (угля, мазута, дизельного топлива), ужесточение контроля за утилизацией отходов, стремление перерабатывающих предприятий снизить свои издержки – все эти факторы заметно увеличили в последние годы интерес к малым и средним автономным источникам электрической энергии. Дополнительный интерес вызывает тот факт, что в качестве топлива данные источники энергии чаще всего используют отходы биомассы, так называемые возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Использование ВИЭ позволяет сокращать количество выбрасываемых в атмосферу парниковых газов, создает предпосылки для торговли квотами на выбросы СО2 в рамках механизма реализации Киотского протокола.
Все это вызывает растущий интерес инвестиционных компаний, желающих финансировать строительство “зеленых” энергетических объектов.
Предлагается комплексное оборудование для получения электрической и тепловой энергии посредством газогенераторных электростанций.
Тем не менее, несмотря на растущий интерес к такого рода оборудованию, на приобретение его решаются пока немногие. Потенциальных заказчиков одолевают сомнения и вопросы относительно специфики технологии газификации биомассы и применяемого оборудования.
Типовыми вопросами являются:
- Почему эта технология?
- Разве нельзя просто сжечь, получить пар и далее электроэнергию?
- Насколько надежно это оборудование?
- Используется ли это оборудование на практике, или это только опытные образцы?
- Что это даст нам в России?
В настоящей статье мы попытаемся ответить на эти вопросы.
2. Технология
Традиционной технологией получения электроэнергии является прямое сжигание древесных отходов в паровом котле и далее использование пара в паровой турбине. Недостатком традиционной технологии является высокая цена оборудования для малых электростанций мощностью менее 1 МВт, большие габариты, значительный расход топлива и другие. Конечно, существуют новые технологии, основанные на прямом сжигании, такие как Органический цикл Рэнкина (ORC), Энтропийный цикл, двигатели Стирлинга, но эти технологии еще более дорогие, а некоторые из них, по сути, находятся в стадии исследований и опытных разработок.
Единственной экономически выгодной альтернативой прямому сжиганию является технология газификации древесных отходов с использованием полученного генераторного газа в электрогенераторных установках с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Преимуществами газификации по сравнению с традиционной паровой технологией являются:
- Высокий электрический КПД - более 30%;
- Широкий диапазон мощностей – от нескольких единиц до нескольких сотен кВт;
- Возможность выработки тепловой, электрической энергии в режиме когенерации;
- Сравнительно невысокая стоимость, модульность оборудования;
- Прекрасные экологические характеристики: выхлопные газы двигателей содержат меньше выбросов, чем при работе на природном газе, побочные продукты представляют собой древесный уголь (используется как топливо) и древесную золу (используется как улучшитель почвы).
3. Оборудование
Промышленная газогенераторная мини-ТЭЦ представляет собой комплекс оборудования, полностью обеспечивающий реализацию вышеуказанной технологической схемы, а не просто газогенератор с двигателем на генераторном газе, как это обычно понимается в России.
На сегодняшний день базовое оборудование в основном импортного производства на диапазоне мощностей от 11 до 950 кВт и более.
Комплектация большей части вспомогательного оборудования (участок подготовки топлива, система оборотного водоснабжения, когенерационное оборудование) производится силами отечественных производителей.
При проектировании установленной мощности выше 1 МВт мини-ТЭЦ реализуется в виде нескольких параллельных блоков, синхронизированных между собой и, если необходимо, работающих параллельно с сетью.
Основной составляющей оборудования мини-ТЭЦ является газогенератор с очистительной установкой, предназначенный для получения силового генераторного газа энергетического применения. Индийская компания, которую в России представляет фирма Flex Technologies, Inc. и ЗАО “ЭСТ”, является крупнейшим производителем малых и средних газогенераторов в мире. Основана в 1986 г. Число работающих 140 человек.
Основные технические характеристики газогенераторов показаны в Табл. 1.
Табл. 1
| Топливо для газогенератора | Производительность по газу, Нм3/час | Калорийность газа, Ккал/Нм3 | Пиролизные смолы, мг/Нм3 | Твердые частицы, мг/Нм3 |
| Древесные отходы (щепа из кусковых отходов, опилки) | 50 – 4000 | > 1100 | < 5 | < 5 |
| С/хозяйственные отходы (лузга риса, подсолнечника, овса, гречихи т.п.) | 100 – 1250 | > 1000 | < 5 | < 10 |
На 1 января 2008 года изготовлено и установлено более 900 газогенераторов. В последние 3 года производит более 100 газогенераторов в год производительностью от 10 до 4000 куб.м газа в час. Экспортирует примерно 20% газогенераторов в 15 стран мира, включая Россию, Белоруссию, США, Германию, Италию и т.д. На основе выпущенных газогенераторов, в частности, построены:
- Газогенераторные электростанции и мини-ТЭЦ на древесных отходах с газодизельными двигателями: 45 газодизельных электроагрегатов общей мощностью 6511 кВт;
- Газогенераторные электростанции и мини-ТЭЦ на древесных отходах с газопоршневыми двигателями: 21 газопоршневой электроагрегат общей мощностью 3530 кВт;
- Микро-газогенераторные электростанции на древесных отходах: 79 газопоршневых электроагрегата общей мощностью 652 кВт;
- Газогенераторные электростанции на сельскохозяйственных отходах с газодизельными двигателями: 36 газодизельных электроагрегатов общей мощностью 5285 кВт;
Электрогенераторные агрегаты, работающие на генераторном газе, предлагаются в широком диапазоне мощностей (от 11 до 1500 кВт), цен и происхождения. Установки на основе газодизельных (ГДЭА) и газопоршневых (ГПЭА) двигателей.
Основные технические характеристики электрогенераторных агрегатов показаны в Табл. 2.
| Топливо для газогенератора | Единичная мощность, кВт | Расход топлива, кг/кВт-час | Запальное дизельное топливо, г/кВт-час | |||
| ГДЭА | ГПЭА | ГДЭА | ГПЭА | ГДЭА | ГПЭА | |
| Древесные отходы (щепа, опилки) | 20 – 300 | 4 – 670 | 0,8 – 1,0 | < 1,4 | 35 – 65 | -- |
| С/х отходы (лузга риса, подсолнечника, овса, гречихи т.п.) | 20 – 250 | 22 – 450 | 1,0 – 1,2 | < 1,6 | 35 – 65 | -- |
Тепло работающих двигателей используется в двух направлениях: для сушки топлива перед газификацией и/или для выдачи тепла потребителям. В последнем случае двигатели доукомплектовываются газоводяными теплообменниками для утилизации тепла выхлопных газов и/или пластинчатыми теплообменниками для утилизации тепла от системы охлаждения двигателей. Для выработки технологического пара устанавливаются котлы-утилизаторы выхлопных газов. В случае достаточного количества пара можно установить паровую турбину и тем самым мини-ТЭЦ будет работать по парогазовому циклу.
Вспомогательное оборудование включает оборудование для топливоподготовки и механизированной топливоподачи в газогенераторы, оборудование для охлаждения и очистки оборотной воды и, при получении достаточного количества древесного угля из газогенераторов, оборудования для его брикетирования. Выпуск всего вспомогательного оборудования по техническим требованиям фирмы Flex Technologies, Inc. полностью локализован в России.
4. Использование на примере Индии
Примеры некоторых действующих в Индии газогенераторных электростанций показаны на фотографиях.
Газогенераторная электростанция 500 кВт (5 х 100 кВт) введена в действие в июне 1997г на острове Госаба в шт. Зап.Бенгалия в 80км от Калькутты. С тех пор электростанция работает круглогодично по 16 часов в сутки.До этого электроэнергия на острове отсутствовала, но после запуска газогенераторной электростанции на острове началось бурное разви-тие туризма. Построено 10 отелей и несколько крупных супермаркетов, открыто отделение банка Индии, появился доступ в Интернет и т.д.
Газогенераторная электростанция мощностью 250 кВт введена в действие в 2005г в Медицинском исследовательском центре в Адичинчингири шт. Карнатака, имеющем в своем составе медицинский колледж. Электроэнергия от этой электростанции питает этот колледж.
Газогенераторная электростанция мощностью 1 МВт (4 х 250 кВт) введена в действие в августе 2002г в селе Кшетричера, шт. Трипура. Электро-станция снабжает электроэнергией близлежащие населенные пункты с населеним 20 тыс. человек, водопроводную станцию, госпиталь, станцию связи, механические мастерские и сельскохозяй-ственные фирмы. Владельцем и оператором электростанции является специальный коопера-тив, образованный этими населенными пунктами. Древесное топливо для работы электростанции поставляется со специальной плантации деревьев площадью 200га.
Cтраницы: 1 | 2 | следующая >>