Технологии энергосбережения на базе паровых винтовых машин

Рис. 3. Энергоустановка  ПВМ-2000-АГ мощностью 800 кВт

Специфика завода не позволяла подавать в ПВМ  пар со стабильными параметрами: давление пара на входе колебалось от 6 до 10,5 ата при температуре до 230 °С, противодавление на выпуске составляло 2-3 ата с температурой до 157 °С. Пар с выпуска подавался на выпарку сахара. При работе по тепловому графику выдача мощности в сеть колебалась от 320 до 808 кВт при средней мощности 612 кВт. Стоимость электроэнергии составила 0,24 руб./кВт.ч, что в 4,5 раза ниже, чем по существующему тарифу. В связи с тем, что мощность ПВМ не удовлетворяла потребности завода, тогда энергоустановка была продана в г. Златоуст, а на заводе установили две турбины Калужского турбинного завода мощностью по 2500 кВт.

В настоящее  время модернизированная данная установка ПВМ-2000-АГ успешно работает в котельной №3 Златоустовского  теплотреста.

В 2007 г. в  Санкт-Петербурге в котельной завода «Пигмент» ЗАО «Эко-Энергетика» была запущена энергоустановка с ПВМ мощностью 1000 кВт (рис. 4). Установка вышла на проектную мощность, показала свою работоспособность и эффективность. При работе по тепловому графику выдача активной электрической мощности в сеть предприятия колебалась от 120 до 720 кВт, среднечасовая мощность составила 563,3 кВт, стоимость выработанной электроэнергии – 0,21 руб./кВт.ч. 

Рис. 4. ПВМ  АВПР-1.0 с генератором электрической  мощностью в 1000 кВт в производственной котельной

В 2008 г. в  Уфе на ТЭЦ-4 была запущена в эксплуатацию компанией ООО «ВМ-Энергия» энергоустановка ПВМ-2000-АГ мощностью 1400 кВт (рис. 5). Установка работает в жестких условиях на перегретом паре с высокими параметрами (Рвхода = 16 ата, tвхода = 305 oС, Рвыхода = 6,5 ата). Наработка установки в настоящее время составляет более 6000 ч, выработано 4 млн кВт ч электроэнергии. В результате удельный расход топлива на отпуск электроэнергии для ТЭЦ снизился на 2 г у.т./кВт.ч, расход электроэнергии на собственные нужды снизился ТЭЦ с 8,5 до 7,9%.

Рис. 5. ПВМ-2000 АГ с генератором электрической  мощностью в 1400 кВт в здании ТЭЦ

В настоящее  время в Улан-Удэ в котельной  авиационного завода вводится в эксплуатацию установка ПВМ-1000-АГ мощностью 500 кВт. Особенность эксплуатации данной установки  заключается в том, что она  должна работать в сильно запыленном помещении угольной котельной. Здесь  потребовались мероприятия по защите электроники от угольной пыли.  
 

Произведено и поставлено оборудование установки  ПВМ-1000-АГ на животноводческий комплекс в поселке Чистогорский Кемеровской обл. Данный проект осуществляется в рамках программы энергосбережения Кемеровской обл. Проект находится в стадии согласования проектной документации в органах Ростехнадзора.

В процессе работы над вышеперечисленными ПВМ, которые перекрывают весь диапазон мощности 200-1500 кВт, была детально отработана конструкция ПВМ и смежных  систем, получено свыше 20 патентов. Учитывая, что в России наличие патента  не обеспечивает 100% защиты интеллектуальной собственности, то часть технологических  новаций была сведена в определенные «ноу-хау». 

Экономическая эффективность энергоустановки  с ПВМ

Предприятия, имеющие собственные котельные, обычно очень заинтересованы в приобретении эффективного и быстроокупающегося паросилового электрогенерирующего оборудования по следующим причинам.

1. Высокие  цены на электроэнергию, обусловленные  тем, что в сетевой тариф  заложены дополнительные расходы  на эксплуатацию и амортизацию  сетей, НДС, прибыль и др. Собственное  производство электроэнергии в  котельной приводит к некоторому  увеличению расхода топлива, однако  это окупается низкой стоимостью  получаемой электроэнергии, обычно  в 4-5 раз дешевле, чем из сети.  

2. Вероятность  отключения электроснабжения, особенно  для предприятий низкой категории.  Этот фактор часто значит не  меньше (а во многих случаях  и больше), чем экономия затрат  на оплату электроэнергии. При  отключении энергии в зимнее  время котельная останавливается  и размораживается, поскольку  все агрегаты собственных нужд  работают от электропривода. В  настоящее время фактор надежности  электроснабжения превалирует в  большинстве регионов России.

Расчет экономической  эффективности применения ПВМ в  котельной показывает, что удельный расход топлива на выработанную электроэнергию составляет 140-160 г у.т./ кВт.ч, что вдвое ниже, чем на крупных ТЭЦ. Срок окупаемости энергоустановки мощностью 800 кВт составляет 1,5-2 года. При повышении мощности эффективность энергоустановки с ПВМ еще более повышается. 
 
 
 

Выводы

1. ПВМ может  эффективно применяться для производства  электроэнергии в котельных при  срабатывании перепада давления  пара. Собственное производство  электроэнергии в котельной, переоборудованной  в мини-ТЭЦ, в 4-5 раз дешевле,  чем покупаемая у электроснабжающей организации. Это объясняется тем, что владелец собственной мини-ТЭЦ не оплачивает расходов на содержание энергосетей, накладных расходов, НДС и плановой прибыли.  

2. ПВМ, как  паровой двигатель, в диапазоне  мощности 200-1500 кВт обладает значительными  техническими преимуществами перед  паровой турбиной по эффективности,  габаритам, стоимости, надежности  и безопасности.  

3. Для различных  условий по пару, определяющих  различную мощность энергоустановки,  используются 2-3 базовых модели ПВМ  с соответствующей настройкой  на конкретные условия Заказчика.  

4. В процессе  роста российских цен на электроэнергию (0,03–0,05) долл. США/кВт.ч и приближению их к мировому уровню (0,09-0,12) долл. США/кВт.ч собственное производство энергии станет значительно более рентабельным. Учитывая экономический рост в России и значительную изношенность основных фондов электростанций и электросетей, собственное производство энергии является реальной альтернативой центральному энергоснабжению.