Первые результаты эксплуатации паровинтового агрегата в котельной МУП «Муравленковские коммунальные системы»

1. Первые результаты эксплуатации паровинтового агрегата в котельной МУП «Муравленковские коммунальные системы»

В России в настоящее время в эксплуатации находятся около 80 тыс. паровых котельных производительностью от 10 до 100 т пара в час, эффективность работы, которых, как правило, достаточно низка. Только в Санкт-Петербурге имеется 377 таких котельных.

Одним из перспективных направлений повышения энергетической эффективности и энергобезопасности котельных указанных типов является их преобразование в мини-ТЭЦ. И самый дешевый, простой и экономичный способ — это установка в котельной паровой противодавленческой турбины с выработкой электроэнергии на тепловом потреблении.

Целесообразность подобной реконструкции обусловлена следующими факторами.

Во-первых, огромный потенциал для энергосбережения определяется большим количеством котлов стандартного типа, эксплуатирующихся на существующих котельных, часть энергетического потенциала которых не используется. Например, котлов серии ДЕ с производительностью от 16 до 25 т пара в час было выпущено более 6000 [1]. Выходное давление пара в них зачастую выше, чем требуется потребителю, и поэтому избыток энергетического потенциала «гасится» в специальных редукционно-охладительных установках (РОУ). Надстройка паровой турбины в обвод РОУ может обеспечить дополнительную выработку 50−60 кВт электрической мощности на каждую тонну произведенного пара и увеличение коэффициента использования топлива примерно на 10−15%.

Во-вторых, в состав оборудования котельных входит большая масса вспомогательного оборудования, требующего питания электрической энергией: тягодутьевые и питающие устройства, оборудование водоподготовки, топливоподачи, контрольно-измерительные приборы и системы автоматизации. Очевидно, что для их надежного функционирования необходима бесперебойность снабжения котельной электрической энергией, что может быть обеспечено за счет дополнительной выработки энергии в режиме автономной работы. К тому же наличие резервного источника требуется по существующим строительным нормам и правилам, поскольку установка котлов производительностью более 10 Гкал/ч допускается только при условии, если котельная обеспечена двумя независимыми источниками питания электроэнергией.

Выбор тепловых схем и состава оборудования для создания мини-ТЭЦ определяется режимами теплопотребления котельных и их технико-экономическими показателями: графиками нагрузок, характеристиками оборудования, уровнем предполагаемых капитальных вложений и пр. Таким требованиям удовлетворяет установка, разработанная на основе винтовой паровой турбины. Технические характеристики паровинтовых агрегатов подробно освещены в литературе [1−4].

По сравнению с существующими на рынке отечественными и западными паровыми турбинами (лопаточного типа) малой мощности технология винтовой паровой турбины имеет ряд существенных преимуществ:

¦ возможность работы на паре низкого качества, в том числе высоковлажном;

¦ допустимы частые остановы агрегата, вызванные производственной необходимостью;

¦ высокий ресурс до капремонта в виду отсутствия эрозионного и механического износа винтовых роторов, а также наличия механизма разгрузки упорных подшипников от чрезмерных осевых усилий;

¦ простота конструкции машины обеспечивает ее высокую ремонтопригодность и быструю замену изношенных деталей;

¦ машина не содержит узлов, подлежащих точной регулировке в процессе эксплуатации, требующих сложного обслуживания;

¦ вращение роторов в противоположные стороны обеспечивает уравновешенную работу машины, минимизирует вибрацию и силовые воздействия на фундамент;

¦ минимальный шумовой эффект.

Примером создания мини-ТЭЦ на основе технологии винтовой паровой турбины является установка паровинтового агрегата ПВМ-1,0 электрической мощностью до 1 МВт на Центральной котельной МУП «Муравленковские коммунальные системы» в г. Муравленко Ямало-Ненецкого автономного округа (рис. 1).

Котельная оборудована водогрейными котлами ДЕВ 15−14 ГМ (10 агрегатов), паровыми котлами ДЕ 25−14 ГМ (2 агрегата) и предназначена для обеспечения потребителей города тепловой энергией (температурный график 110/70 ОС). Установленная мощность котельной составляет Гкал/ч, а присоединенная тепловая нагрузка — 109 Гкал/ч. Мощность электрооборудования котельной — 1,8 МВт. Пар используется на подогрев сетевой воды в четырех пластинчатых теплообменниках производительностью 6 Гкал/ч каждый и на собственные нужды (нефтяное хозяйство, химводоочистку и деаэрацию). Котельная по надежности теплоснабжения относится к первой категории. Основное топливо — осушенный попутный нефтепромысловый газ.

Паровые котлы ДЕ 25−14 ГМ производительностью 25 т/ч вырабатывают насыщенный пар давлением 8−13 ати при температуре 176−194 ОС, при том, что требуемое давление пара на входе в пароводяные теплообменники составляет 1−6 ати. Таким образом, в котельной имеется неиспользуемый перепад давления пара с расходом 20−40 т/ч.

Использование энергии пара для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии в котельной и перевод ее в режим работы мини-ТЭЦ является энергоэффективной технологией и направлено на увеличение коэффициента использования установленной мощности котельной. Выработка электрической энергии происходит за счет использования высокопотенциальной энергии пара, ранее бесполезно дросселируемого в РОУ Совместное производство электроэнергии не нарушает режим работы основного производства. Пар, отработанный в ПВМ с термодинамическими параметрами, достаточными для использования по основному назначению, направляется на технологические нужды и в теплообменные аппараты.

Также отличительной особенностью реализованного проекта является возможность осуществления как автономной, так и синхронной работы с общей энергосистемой. энергетический котельная паровинтовой агрегат Установка ПВМ-1,0 выведена на проектную мощность в апреле 2011 г. В табл. 1 представлены основные параметры работы паровинтового агрегата. При давлении на входе в ПВМ 12 кгс/см2 и расходе пара 16 т/ч мощность ПВМ составила 850 кВт.

Результаты эксплуатации во время отопительного периода и при работе котельной только на горячее водоснабжение в межотопительный период положительны и позволяют сделать некоторые выводы.

За период с апреля по сентябрь 2011 г. наработка установки составила 3288 ч (табл. 2). За это время выработано около 2 млн кВт. ч электроэнергии. Электроэнергия направляется на нужды оборудования Центральной котельной и полностью обеспечивает потребность водоочистных сооружений, находящихся на балансе МУП «Муравленковские коммунальные системы», мощностью 10 тыс. м3/сут. для подъема и транспорта воды. Снижение количества приобретаемой электрической энергии за период с апреля по сентябрь 2011 г. в сравнении с аналогичным периодом 2010 г. показано на рис. 2−4.

Себестоимость выработанной электроэнергии по результатам эксплуатации установки составила 0,51 руб./кВтч при том, что средневзвешенная стоимость электроэнергии по предприятию составляет 2,71 руб./кВт.ч. Только первые две недели работы мини-ТЭЦ принесли предприятию уже около 1 млн руб. прибыли. Окупаемость всего проекта при таких условиях эксплуатации составит не более 1,5 лет.

Реализация проекта позволяет сократить расходы на приобретение сетевой электроэнергии, тем самым заметно снизить себестоимость воды и произведенной тепловой энергии, избежать повышения тарифов в условиях роста цен на ресурсы. В результате составляющая «Электроэнергия» в тарифе на воду снизилась с 14,5 до 10,3% или в денежном выражении при экономически обоснованном тарифе 31,03 руб./м3 уменьшилась на 1,31 руб./м3. Аналогично в тарифе на тепловую энергию эта составляющая снизилась с 9,9 до 8,7% или на 12,13 руб./Гкал при тарифе 982,16 руб./Гкал.

Заключение

Использование предлагаемого энергетического агрегата на основе паровой винтовой машины позволит преобразовать многочисленные котельные страны в мини-ТЭЦ, имеющие более высокую эффективность использования энергетических ресурсов, более высокую энергобезопасность из-за наличия собственного источника производства электроэнергии (что очень важно при системных авариях в централизованных системах электроснабжения) и меньшие выбросы вредных веществ в атмосферу.

Паровинтовой агрегат может эффективно применяться для производства электроэнергии в котельных при срабатывании перепада давления пара. Собственное производство электроэнергии в 4−5 раз дешевле, чем покупаемая у электроснабжающей организации.

В 2011;2012 гг. планируется ввести в эксплуатацию еще 6 энергоагрегатов на основе ПВМ различной мощности в других паровых котельных.

• 1. Березин С. Р. Технология энергосбережения с использованием паровых винтовых машин// Теплоэнергетика. 2007. № 8.
• 2. Березин С. Р., Боровков В. М., Ведайко В. И., Богачева А. И. Паровая машина // Современное машиностроение. 2009. № 1.
• 3. Боровков В. М., Бородина О. А. Паровая винтовая машина для использования в малой энергетике//Новости теплоснабжения. 2006. № 2.
• 4. Березин С. Р., Боровков В. М., Ведайко В. И., Богачева А. И. Паровая винтовая машина как средство энергосбережения // Новости теплоснабжения. 2009. № 7.

Размещено на Аllbest.ru.