Мини ТЭЦ на природном газе

Все мы неоднократно сталкивались с проблемами  электроснабжения.

Еще одна проблема — малая выделенная электрическая мощность на коттедж, которая часто составляет всего 2–3 кВт. Этой мощности недостаточно не только для отоплени я помещений, но даже для нормального использования бытовых приборов.

Для решения этой проблемы часть владельцев загородных домов обзавелась дизельными электрогенераторами, но, к сожалению, ресурс у таких генераторов невелик, а стоимость полученной электроэнергии достаточно высока.В настоящее время появились устройства — мини-ТЭЦ, позволяющие избавиться от этих проблем.

Мощность мини-ТЭЦ может составлять как сотни, так и тысячи кВт.

Обычно электричество и тепло получаются раздельно (электростанция и котельная). При этом значительная часть энергии первичного топлива не используется. В системах мини-ТЭЦ применяется принцип утилизации побочного тепла, образующегося в результате производства электрической энергии. Использование в практических целях отработавшего тепла электростанций является отличительной особенностью мини-ТЭЦ и носит название когенерации.

Мини-ТЭЦ — это оптимальное решение вопросов собственной, альтернативной энергетики, позволяющей значительно снизить затраты на энергоснабжение.

При эксплуатации традиционных (паровых) электростанций, в связи с технологическими особенностями процесса генерации энергии, большое количество выработанного тепла сбрасывается в атмосферу через конденсаторы пара, градирни и т.п. Большая часть этого тепла может быть утилизирована и использована для удовлетворения тепловых потребностей, что повышает эффективность с 30–50% — для электростанции до 80–90% — в системах когенерации.

Мини-ТЭЦ — электростанция с комбинированным производством электроэнергии и тепла (когенератор), расположенная в непосредственной близости от конечного потребителя. В качестве источника энергии в мини-ТЭЦ используются двигатели внутреннего сгорания (ДВС): дизельные, газовые и газотурбинные. Энергия, выделившаяся при сгорании топлива, в ДВС производит механическую работу и теплоту. Механическая работа на валу двигателя используется для выработки электроэнергии генератором электрического тока. Тепло отработавших газов и системы охлаждения двигателя служит для получения горячей воды или пара.

Наибольшей эффективностью, надежностью и универсальностью отличаются установки на основе газовых (газопоршневых) двигателей. Очевидно, что магистральный газ — самое дешевое органическое топливо и именно его логично использовать для выработки тепла и электроэнергии.

Таким образом, мини-ТЭЦ предоставляют возможность выбора наиболее эффективного пути решения проблемы энергоснабжения за счет широкого диапазона режимов эксплуатации, большого выбора вспомогательного оборудования и систем, различных вариантов компоновок, что позволяет точно и оптимально приспособить установку к работе в любых условиях применения.
При невысоких капитальных и эксплуатационных затратах эти электростанции обеспечивают максимальную эффективность инвестиций за счет производства электроэнергии и тепла по весьма конкурентным ценам. Диапазон применяемых единичных мощностей от 20 кВт до 5 МВт, тип и количество устанавливаемых агрегатов обеспечивают оптимальную конфигурацию для получения необходимой мощности мини-ТЭЦ в зависимости от режимов ее использования.

Мини-ТЭЦ состоит из двигателя, генератора, смонтированных на общей раме, теплообменников для утилизации тепла от системы охлаждения и отходящих газов, водогрейного котла для снятия пиковых нагрузок на отопление и ГВС, а также средств автоматики и контроля.Технологическое оборудование для утилизации тепла включает в себя котлы-утилизаторы отработавших газов, радиаторы, теплообменники и катализаторы.

Средства автоматики обеспечивают надежную работу установки в рекомендованном диапазоне рабочих режимов и достижение наиболее эффективных характеристик в течение всего срока службы. Работа установки может осуществляться в безоператорном режиме и поддерживаться дистанционно с использованием модемного соединения с центральной диспетчерской.

Где же применяются или могут быть применены мини-ТЭЦ? Список вариантов достаточно обширен, вот только некоторые из них: на предприятиях промышленности и сельского хозяйства; в жилых комплексах, как в автономном режиме, так и совместно с централизованными системами электроснабжения и тепла; в качестве основного или резервного источника электроэнергии для коммунального хозяйства и очистных сооружений; в административных и медицинских учреждениях.

Достоинствам мини-ТЭЦ стоит отнести: низкую стоимость вырабатываемой электроэнергии и тепла; гибкость в конструкции, исполнении и использовании, широкий выбор технологических схем для получения электроэнергии, тепла в виде пара/горячей воды или холода (вода с температурой +6–8 °С) для систем кондиционирования; приспособляемость к различным условиям установки, мобильность, возможность перевозки и быстрого подключения после доставки на место в контейнерном исполнении; быструю окупаемость; низкий расход топлива, большой моторесурс и долговечность; экологическую безопасность; привлекательный дизайн.

Применение мини-ТЭЦ наиболее обосновано, когда: стоимость присоединения к внешним сетям энергоснабжения сопоставима с капиталовложениями в автономный источник энергии (мини-ТЭЦ); рядом с объектом проходит газопровод; доля энергии в себестоимости продукции (услуги) — не менее 15–20%; режим работы предприятия круглосуточный и круглогодичный; технология производства требует подачи электричества с высоким качеством параметров; объект требует постоянных и стабильных тепловых режимов.

Главной целью строительства электростанции является достаточное и надежное обеспечение потребностей в электроэнергии и тепле при рациональном использовании топливно-энергетических ресурсов в соответствии с требованиями охраны окружающей среды и быстром возврате инвестированного капитала. Строительство мини-ТЭЦ при невысоких капитальных и эксплуатационных затратах позволяет обеспечить максимально возможные прибыли от инвестиций. Подключение к электрическим и тепловым сетям часто ведет к значительным безвозвратным расходам.

Кроме того, отмечается, что эффект системной экономии топлива от централизации теплоснабжения практически сведен к минимуму вследствие того, что КПД промышленных и отопительных котельных сведен до уровня КПД котлов, а также вследствие тепловых потерь и потерь от утечек при передаче горячей воды на большие расстояния, которые достигают 20–25%.Когенерационные установки могут устанавливаться в относительно небольших помещениях действующих котельных, причем, существующие котлы могут использоваться как дополнительные или резервные источники тепла. Аналогично могут быть использованы местные энергосистемы в качестве источников электроэнергии и тепла.

Капитальные затраты при применении мини-ТЭЦ компенсируются за счет низкой себестоимости энергии в целом. Более того, при подключении новых мощностей отпадает необходимость в строительстве ЛЭП, ТП, протяженной кабельной сети. По имеющимся оценкам, передача газа по газопроводам в 10–12 раз экономичнее передачи электрической энергии по высоковольтным линиям электропередачи.

ЛЕОНИД МИЛЕЕВ