У истоков энергосистем, объединяющих крупные установки по генерации электроэнергии, стояло производство электроэнергии на электростанциях промышленных предприятий. Узаконенного стандарта на понятие «малая промышленная электростанция» или «малая ТЭЦ» (мини-ТЭЦ) нет. К ним относятся электростанции с диапазоном мощности от 100 кВт до 30 000 кВт. Малые электростанции могут быть эффективно применены в двух принципиально разных случаях с существенными отличающимися техническими требованиями к ним.

 

            1. Для отдалённых посёлков, где нет, и не предвидится в обозримом будущем, возможность электроснабжения от центральной энергосистемы (отдельные районы Сибири, Дальнего Востока, Якутии, Камчатки и Чукотки). В таких посёлках электроснабжение осуществляется от дизельных электростанций. Из-за высокой цены дизтоплива (с учетом доставки) и, соответственно, высокой себестоимости электроэнергии, суточную подачу иногда даже дозируют (т.е. подают утром и вечером на несколько часов). В то же время во многих посёлках и лесопунктах, где производится заготовка и переработка древесины, лесозаготовители вынуждены уничтожать в больших объёмах древесные отходы с соответствующими прямыми расходами на утилизацию, экологическими платежами и ущербом для окружающей среды.

            Электроснабжение отдалённых посёлков и лесопунктов при наличии горючих отходов (или углей по приемлемой цене) целесообразно делать от мини-ТЭЦ. Сравнительную оценку технико-экономической целесообразности применения малых паротурбинных электростанций для таких поселений необходимо делать для альтернативной комбинации:

- ТЭЦ или ДЭС + котельная (если есть потребители пара или горячей воды);

- КЭС или ДЭС (если нужна только электроэнергия).

            Поскольку топливная составляющая в себестоимости электроэнергии ТЭЦ при работе на отходах минимальна, в разы ниже, чем на ДЭС. Аналогичные проблемы испытывают крупные артели по добыче драгметаллов в лесных районах, где в избытке дрова. Но в данном случае необходимы транспортабельные установки.

 

    2.1. При использовании в качестве топлива отходов производства или бытовых отходов с условно нулевой стоимостью, требующих цивилизованной утилизации, например, отходы заготовки леса, деревообработки, мусороутилизирующие заводы и т.п. Эта проблема приобрела особую актуальность для «лесников» в связи с увеличением пошлин на экспорт «круглого» леса и необходимостью освоения глубокой переработки древесины с соответствующим ростом отходов (опилки, обрезки, кора).

    2.2. При комбинированном производстве электроэнергии и тепла в одной установке (когенерация - cogeneration), когда удаётся достичь высоких коэффициентов использования топлива и, соответственно, снижения удельных расходов топлива на производство тепла и электроэнергии. Объективная экономичность комбинированных технологий привела к росту интереса к теме когенерации электрической и тепловой энергии, и промышленность приходит к осознанию преимущества самостоятельного производства электроэнергии.

     С вопросом генерации электроэнергии на базе генерации тепла необходимо также увязывать проблему обеспечения живучести котельных. Аварийное отключение котельной от энергосистемы зимой может иметь катастрофические последствия. Наиболее уязвимы в этом отношении города и посёлки с развитой системой централизованного теплоснабжения (иногда это единственный теплоисточник) и районы, где подача электроэнергии осуществляется с одной стороны (тупиковые).

            Установив турбогенератор противодавления вы будете производить электроэнергию "собственным паром" с себестоимостью значительно (в 2 – 2.5 раза) ниже тарифа энергосистемы без значительных капитальных затрат и без негативного влияния на окружающую среду, снизите себестоимость производства пара и тепла за счет питания собственных нужд котельной и тепловых сетей дешёвой электроэнергией, повысите надёжность энергообеспечения и, следовательно, живучесть котельной при аварийных отключениях от системы.

            Турбогенераторы выпускаются мощностью 500, 600, 750, 800, 1000, 1200, 1500, 2000, 2500, 3500, 6000 кВт с генераторами напряжением 0,4 кВ; 6,3 кВ или 10,5 кВ.

           

            При реконструкции в мини-ТЭЦ промышленной или отопительной котельной, основная цель которой по статусу производство тепловой энергии, может быть два характерных случая:

1.                  Котельная оснащена относительно новыми котлами. При проектировании котельной не ставилась задача производства электроэнергии на базе теплового потребления, поэтому были установлены котлы насыщенного пара с рабочим давлением 1,3 МПа. С такими начальными параметрами и противодавлением, достаточным для отопительных нужд (0,12 МПа), можно получить 160…190 кВт с 1 Гкал/ч отпущенного тепла. Реконструкция в мини-ТЭЦ в этом случае должна обеспечить максимально возможную выработку электроэнергии без существенного изменения тепловой схемы котельной, а также, по возможности, обеспечить безаварийную работу котельной при внезапном (аварийном, незапланированном) отключении от энергосистемы.

2.                  Планируется замена котлов, выработавших свой ресурс, либо расширение котельной новыми котлами, либо проектируется новая котельная. В этом случае задача комбинированной выработки электроэнергии и тепла должна быть поставлена сразу. Применяя котлы с более высокими стандартными параметрами (2,4 МПа 380°С или 4,0 МПа 440°С) можно повысить удельную выработку электроэнергии на тепловом потреблении.

 

Пример 1: чисто отопительная котельная с присоединенной нагрузкой отопления 10 Гкал/ч.

            Температурный график 95/70°С. Для нагрева сетевой воды до 95 °С в одну ступень в пароводяном подогревателе достаточно иметь температуру насыщения греющего пара всего лишь на 5°С выше, чем нагретой воды, т.е. 100°С, чему соответствует давление пара 0,1 МПа (абс.). Тогда на турбине противодавления с начальными параметрами пара 1,4 МПа/T_s можно получить 1900 кВт, с параметрами пара 2,4 МПа/380°С – 2500 кВт (на 30% больше), с параметрами пара 4,0 МПа/440°С – 3000 кВт (на 58% больше). Зависимость удельной выработки от величины противодавления приведена на рис. 1, а от величины температуры насыщения – на рис. 2.

Важно! Подогреватель, позволяющий обеспечить недогрев 5°С, должен иметь:

1) достаточно большую поверхность нагрева;

2) исправный конденсатоотводчик (или автоматический регулятор уровня конденсата);

3) чистые трубки;

4) отвод неконденсирующихся газов из паровой полости.

 

Пример 2: производственно-отопительная котельная с присоединенной технологической нагрузкой 10 Гкал/ч (пар давлением 0,5 МПа) и отопительной нагрузкой 5 Гкал/ч (температурный график 95/70°С).

            При противодавлении 0,5 МПа (абс.) с тепловой нагрузкой 10 Гкал/ч можно получить: с начальными параметрами пара 1,4 МПа/T_s 830 кВт, с параметрами пара 2,4 МПа/380°С – 1470 кВт, с параметрами пара 4,0 МПа/440°С – 2000 кВт. Кроме того, с отопительной нагрузки 5 Гкал/ч можно получить: с начальными параметрами пара 1,4 МПа/T_s – 950 кВт, с параметрами пара 2,4 МПа/380°С – 1250 кВт, с параметрами пара 4,0 МПа/440°С – 1500 кВт.

Итого 1780 кВт, 2720 кВт и 3500 кВт соответственно. Такой мощности обычно достаточно, чтобы обеспечить собственные нужды котельной, а избыток выдать в сеть предприятия.

 

Более подробный расчет приведен в таблице.

* - базовый вариант расчета.

 

            Вариантом генерации электроэнергии на паровой котельной малой мощности является генерация паровыми машинами модульного типа от 40 – 50 кВт

Оборудование для малых электростанций (турбогенераторы, котлы и пр.) производятся отечественными заводами (Калужский турбинный завод, Бийский котельный завод) и рядом зарубежных производителей.

 

Для каждого конкретного случая установки турбогенераторов на котельной необходимо выполнение технико-экономического обоснования. В общем случае эффект тем выше, чем больше тариф на электроэнергию, ниже стоимость топлива для котельной и равномернее суточная и сезонная тепловая нагрузка котельной.

Мы можем выполнить упрощенный расчет возможности и эффективности установки турбогенераторов противодавления, для чего необходимо заполнить Опросный лист и выслать его в наш адрес.

Для оценки возможных вариантов выбора собственного энергоисточника можно воспользоваться схемой