Паровая поршневая мини-ТЭЦ за рубежом

Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) Россельхозакадемии, г. Москва

Паровая поршневая мини-ТЭЦ за рубежом.

И.С. Трохин, инженер,

Паровые мини-ТЭЦ электрической мощностью до 10 МВт обычно являются турбинными и работают на газовом или твердом ископаемом топливе. В Италии же успешно реализован проект паровой мини-ТЭЦ с поршневым мотором, топливом для которой служит древесная щепа.

Паровая поршневая мини-ТЭЦ расположена в итальянской провинции Тренто на территории коммуны Фондо. Последняя является сельскохозяйственным центром и промышленной зоной лесозаводов. Так как в лесной промышленности велик оборот первичного и вторичного древесного сырья (древесины и ее отходов), то строительство энергетической установки для работы на древесных отходах и пеллетах, т. е. на местном и экологически чистом возобновляемом топливе, оказалось весьма привлекательным в инвестиционном плане проектом, направленным на повышение эффективности лесопромышленного производства в Тренто.

Мини-ТЭЦ находится в эксплуатации с ноября 2003 г. Теплота производится на нужды коммунальных и промышленных потребителей, а электроэнергия вырабатывается генератором переменного тока, приводимым напрямую от рядного вертикального двухцилиндрового парового мотора. Мотор, созданный германской фирмой Spilling Energie Systeme GmbH, представляет собой высокооборотный паровой поршневой двигатель однократного расширения пара и своей компоновкой напоминает современный дизельный двигатель.

Водяной пар от двух котлов поступает в мотор, срабатывает в нем давление и направляется для нагрева воды в пароводяной теплообменник, включенный в районную тепловую сеть. В зависимости от температуры наружного воздуха противодавление отработавшего в моторе пара регулируется для обеспечения требуемых по тепловому графику параметров теплоносителя в системе водяного теплоснабжения потребителей. Если мотор выключен, то пар от котлов проходит в теплообменник через дроссель-задвижку. паровой электрический поршневой мотор Хранилище для древесной щепы имеет объем 5,5 тыс. м³. Этого вполне достаточно для обеспечения работы мини-ТЭЦ около 25 дней. Топливо загружается в два бункера с помощью механического податчика. Из бункеров оно автоматически подается в топки двух паровых котлов с помощью гидравлической системы. В топках также обеспечивается получение древесной золы, поступающей в специальный контейнер. Ее средняя выработка на сельскохозяйственные нужды — 170−200 кг/ч. В качестве топлива, помимо древесной щепы, допустимо использовать кору.

Установленная электрическая мощность мини-ТЭЦ составляет 220 кВт. Тепловая мощность паровых котлов — 3,5 и 2,5 МВт. Абсолютное давление пара на входе в мотор — 1,6 МПа, противодавление пара на выходе мотора — 0,15 МПа. Средний КПД парового котла — 90% (высокое значение КПД парового котла можно вероятнее всего объяснить тем, что речь идет о его КПД брутто, т.к. котел работает не на природном газе. Прим. авт.). Годовое количество производимой мини-ТЭЦ энергии составляет: электрической — 1,2 ГВт. ч, тепловой — 7 ГВт.ч. Годовой расход щепы при ее влажности 35−40% - 7,5 тыс. т или 30 тыс. м³. На мини-ТЭЦ действуют устройства для очистки дымовых газов — батарейные циклоны и электростатические фильтры. Управление и контроль за работой мини-ТЭЦ обеспечиваются дистанционно.

В англоязычном информационном проспекте [1] сообщается о максимальных значениях электрического КПД рассматриваемой мини-ТЭЦ — 18−19%, что было подтверждено при проведении ее испытаний. Затруднительно прокомментировать такие хорошие показатели для паровой мини-ТЭЦ на твердом биотопливе, учитывая отсутствие сведений о температуре, по всей видимости, перегретого пара на входе в мотор.

Паровые моторы Шпиллинга пользуются спросом за рубежом. Мини-ТЭЦ в Италии — лишь один из многих примеров успешного коммерческого внедрения современных поршневых паровых машин на мини-ТЭЦ в Европе, где используется биотопливо в виде древесных отходов. Применение же на таких мини-ТЭЦ при электрических мощностях приблизительно до 1200 кВт сравнительно более простых в эксплуатации паровых двигателей именно поршневого типа, а не паровых турбин, обеспечивает работу мини-ТЭЦ с меньшим удельным расходом пара даже при частичных нагрузках и (или) колебаниях давления и температуры пара.

1. Combined heat and power plant supplied with wood chips: the successful case of Fondo (Trento — Italy). From series «The european wood energy road». Alpenergywood / Interred IIIB. ITEBE Editions, 2005. 2 p.