16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/121/9320.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 05 (121) март 2009 года

Энергоцентр Белгородского завода лимонной кислоты «Цитробел»

Энергетика: тенденции и перспективы Олег ДАНИЛОВ, пресс-служба ООО «Энерготех»

По утверждению экспертов, лимонная кислота содержится, по крайней мере, в половине продуктов, которые потребляет человек. Электро- и теплоснабжение единственного в России завода по производству лимонной кислоты «Цитробел» обеспечивает энергоцентр, запущенный компанией «Энерготех» в августе 2008 года.

В проекте впервые в России задействовано новое оборудование – газопоршневые генераторные установки Waukesha APG1000.

Единственный в России завод по производству лимонной кислоты расположен в Белгородской области и носит название «Цитробел». Завод производит более 10 тысяч тонн лимонной кислоты в год.



История проекта

Лимонная кислота на «Цитробеле» производится путем лимоннокислого брожения патоки. Эта технология достаточно сложна и требует не только специального оборудования, соблюдения высоких санитарно-гигиенических норм, большого количества воды, электрической и тепловой энергии, но и, самое главное, постоянства параметров брожения. Технология производства зависит от бесперебойной работы шести нагнетателей воздуха для кислородного питания грибов. Центробежные компрессоры приводятся во вращение асинхронными двигателями по 630 кВт каждый – это оборудование является основным потребителем электроэнергии, причем из шести нагнетателей единовременно четыре находятся в работе 24 часа в сутки, 365 дней в году, два – в резерве. Несмотря на то что энергообеспечение завода ведется по первой категории, случались перебои в подаче электрической мощности. Поставка тепловой энергии велась от расположенной на территории завода собственной газовой котельной.

В программе развития завода до 2010 года, утвержденной советом директоров, среди ключевых задач стоят обеспечение надежности энергоснабжения и сокращение затрат на электро- и теплоэнергию за счет строительства собственного энергоцентра, работающего на магистральном газе. К проработке этого решения предприятие подошло в 2006 году.

Служба главного энергетика рассмотрела несколько вариантов генерирующего оборудования в зависимости и от типа привода, и от марки производителя. Использование турбинных установок в проекте не рассматривалось по причине низкого, по сравнению с газопоршневым приводом, КПД (в среднем 26 – 27 процентов). Заметим, что при текущей цене на голубое топливо разница даже в несколько процентов КПД приводила бы к значительным расходам на газ и потере инвестиционной привлекательности проекта. Оборудование предполагалось поместить в здании котельной завода – на месте демонтированного газового котла, без демонтажа кровли и несущих конструкций. Именно поэтому технические службы завода предъявляли повышенные требования и к габаритным размерам установки, и к компоновочному решению энергоцентра. Одним из ключевых вопросов стал финансово-инвестиционный – оценивался объем первоначальных инвестиций, периодичность и стоимость сервисного обслуживания.

Поэтому предложенное компанией «Энерготех» решение на базе четырех газопоршневых генераторных установок (ГПГУ) Waukesha APG1000 рассматривалось как основное. Действительно, один из самых высоких КПД в этом классе ГПГУ (более 42 процентов), конкурентная цена, компактные размеры и невысокая стоимость ЗИП, заявленные в технико-коммерческом предложении, позволяли выйти на уровень окупаемости уже в течение ближайших 3 лет. Предложенное «Энерготехом» двухуровневое компоновочное решение позволило вписать все оборудование в ограниченную площадь – теплообменные агрегаты и коммуникации инженерных систем располагались над ГПГУ. В конечном итоге, приняв во внимание все аспекты, «Цитробел» сделал выбор в пользу предложенного проекта «Энерготеха». Договор между ЗАО «Цитробел» и ООО «Энергетические технологии» был заключен в апреле 2007 года.



Структура электростанции

Энергоцентр на базе ГПГУ Waukesha полной номинальной мощностью 4 МВт (эл.) и 3 МВт (тепл.) предназначен для работы в качестве основного источника энергии для обеспечения электро- и теплоснабжения потребителей завода. В состав энергоцентра, помимо ГПГУ, входят: комплектное распределительное устройство КРУ-6,3 кВ; главный щит управления электростанции, включая систему мониторинга и управления электростанции в комплексе; полная система утилизации тепла; инженерные системы здания электростанции; здание электростанции; кабельные трассы, системы отвода выхлопных газов, забора / выброса воздуха; все необходимые вспомогательные системы (охлаждение, маслоснабжение, газоснабжение и пр.).

Генерирующее оборудование энергоцентра размещается в помещении котельной завода на месте демонтированного котла на площади 18х12 метров. Для операторной и КРУ 6,3 кВ были выделены отдельные помещения котельной – 6 х 3 и 6 х 7 метров соответственно. Четыре агрегата АВО (сухие градирни производства «NEMA», Германия), расположенные на опорах в непосредственной близости от главного здания энергоцентра, утилизируют излишки тепла охлаждающей жидкости основного и дополнительного контуров охлаждения газопоршневых двигателей в режимах отсутствия теплового потребителя. Для отвода выхлопных газов проектом предусмотрена четырехствольная, 25‑метровая дымовая труба, которая обеспечивает рассеивание вредных выбросов в атмосферу до уровня допустимых концентраций.



Оборудование

В качестве генерирующего оборудования впервые в России использовались газопоршневые генераторные установки Waukesha APG1000 производства компании Waukesha Dresser Engine, Inc.

APG1000 – 16‑цилиндровый турбированный агрегат с промежуточным охлаждением воздуха, работающий на обедненной смеси. ГПД серии APG1000 имеет мощность на валу 1036 кВт при диаметре и ходе поршня 152х165 миллиметров. Общий вес агрегата – 13 730 килограммов. Емкость масляной системы ГПГУ составляет 428 литров. На агрегатах применен турбокомпрессор производства ABB и двухступенчатый промежуточный охладитель.

APG1000 серийно поставляются с ESM – модулем управления и диагностики. Электрическая пусковая система представляет собой электростартер с напряжением питания 24 В. В проекте применены ГПГУ, по уровню выбросов соответствующие экологическому стандарту TA Luft / 2. В проекте задействованы ГПГУ с низковольтным генератором 0,4 кВ.

Поскольку основные потребители имеют напряжение питания 6,3 кВ, в электрическую схему энергоцентра включены повышающие трансформаторы 0,4 / 6,3 кВ, которые также выполняют функции защиты генераторов, обеспечивая гальваническую развязку генератора и электрической цепи. Каждая газопоршневая генераторная установка укомплектована специализированным шкафом управления серии WPSC, расположенным в непосредственной близости с ГПГУ. Топливом для оборудования энергоцентра является природный газ (калорийностью 9,8 кВтч / нм3). Суммарное потребление газа составляет 992 нм3 / ч.

При работе каждой ГПГУ химическая энергия топлива превращается в электрическую с КПД около 42 процентов. Оставшаяся часть энергии переходит в тепло, основная часть которого полезно используется системой утилизации тепла. СУТ энергоцентра завода «Цитробел» полезно использует тепло выхлопных газов и тепловую энергию контура охлаждения ГПД. Для утилизации тепла выхлопных газов служит котел-утилизатор производства компании «ОРМА», представляющий из себя кожухо-трубчатый теплообменник. В проекте также задействованы пластинчатые теплообменные аппараты производства фирмы «РИДАН», которые служат для передачи тепла СУТ контуру потребителя (вода). Четыре теплообменных аппарата обеспечивают производство 57 тонн горячей воды в час с температурой +115º С.

Охлаждение надувочного воздуха, контура охлаждения масла и сброс излишков тепла обеспечивают четыре агрегата воздушного охлаждения производства «NEMA». Тепловая мощность градирен такова, что может обеспечить охлаждение всей системы даже при отключении котлов-утилизаторов и пластинчатых теплообменников.

В состав энергоцентра входят также системы газоподготовки, обеспечивающие давление топливного газа на уровне 0,07 – 0,21 бара изб., требуемое на входном коллекторе в ГПГУ; инженерное оборудование здания и другое вспомогательное оборудование. Следует отметить, что в связи с особенностями географической зоны объекта – юг России – повышены требования к системе вентиляции. Так, система охлаждения трансформаторов построена на рекуператорах компактных размеров и может работать в режиме зима / лето без потребления дополнительной энергии, минимизируя энергозатраты на собственные нужды электростанции.



Система управления и мониторинга

Информация о состоянии ГПГУ APG1000 считывается по цифровым каналам из панели управления WPSC. Следует отметить высокую скорость обмена данными с панелями этой серии, что позволило значительно увеличить количество оперативно контролируемых параметров и реализовать сервис осциллоскопирования параметров по выбору оператора. Система мониторинга контролирует температурный режим двигателя (общий и по каждому цилиндру в отдельности), систему смазки, систему охлаждения и практически все электрические и температурные параметры генератора. В случае необходимости оператору передаются предупредительные и аварийные сигналы с кодом аварии и текстовой расшифровкой на русском языке. Комплекс EnergoSoft позволяет дистанционно осуществлять запуск двигателя и его ввод в работу под нагрузкой, штатный и аварийный останов ГПГУ, управлять состоянием текущих аварий, а также изменять базовые уставки работы двигателя. В общую сеть объединены блоки управления двигателями ESM. Вся информация от модуля ESM архивируется и отображается на отдельной мнемосхеме для каждой ГПГУ.

В ячейках распределительного устройства используется защитная автоматика SEPAM компании Schneider Electric, информация от которой поступает на сервер комплекса и доступна с любого рабочего места оператора. Кроме оперативного контроля основных параметров, оператор непосредственно со своего рабочего места или с помощью Интернета имеет возможность получать осциллограммы аварийных режимов, контексты отключения и данные из системного архива по каждому контролируемому параметру. На экране отображается текущее состояние вакуумных выключателей, разъединителей, аварии в ячейках и флаги контроля качества связи с каждым устройством. Шкаф синхронизации удален от комплекса на весьма значительное расстояние, и для его контроля и управления применены SDSL модемы Discovery.

Все панели управления, шкаф управления синхронизацией и устройства релейно-защитной автоматики объединены в единую сеть и имеют общую временную синхронизацию с сервером. Таким образом, журналы событий на всех цифровых устройствах комплекса привязаны к сигналам единого времени, генерируемым сервером EnergoSoft.

Локальные контроллеры (WAGO) осуществляют сбор и обработку информации подсистемы утилизации тепла, которая является важной составляющей всего комплекса и напрямую завязана на технологический процесс производства кислоты.

АСУ ТП энергоблока успешно интегрирована в общую систему контроля и управления инженерными системами завода, реализованными на SCADA-пакете Intouch (Wonderware). Связь с Intouch осуществлялась по протоколу MODBUS TCP / IP с использованием штатного OPC-сервера этого протокола, входящего в поставку Intouch. Отметим, что связь с системами третьих производителей есть штатное свойство всех систем, построенных на базе пакета EnergoSoft. Подход, при котором специализированные подсистемы АСУ ТП интегрируются с общими системами уровня предприятия, представляется наиболее перспективным и максимально отвечающим логике построения подобных комплексов.



Запуск энергоцентра в работу

Пусконаладочные работы на объекте стартовали в мае 2008 года, а 3 сентября работу электростанции в рамках обязательных 72‑часовых испытаний оценивала комиссия из состава службы главного энергетика заказчика. По словам специалистов компании «Энерготех», осуществлявших пусконаладку, они не столкнулись с какими‑либо серьезными сложностями. Действительно, новая серия APG1000 – продолжение линейки двигателей серии VGF, хотя и претерпевшей значительные конструктивные изменения.

В ходе пусконаладочных работ и первого технического обслуживания ТО1500, проведенного в конце декабря 2008 года, специалисты «Энерготеха» провели консультирование технического персонала заказчика по работе газопоршневого оборудования. Дальнейшую эксплуатацию нового оборудования будут вести специалисты «Цитробела».

Годовой запас ЗИП, поставленный «Энерготехом» в рамках контракта, размещен на складе заказчика.
ООО «Энерготех»
109428, Москва,
Рязанский проспект,
д. 8А, стр. 45
Тел.: (499) 929-87-68
info@energoteh.com
www.energoteh.com



МНЕНИЕ

Генеральный директор ЗАО «Цитробел» Евгений Мачинский:

Основные причины, побудившие нашу компанию начать рассмотрение вопросов автономного энергоснабжения, – ежегодный рост тарифов и высокая стоимость электроэнергии. Учитывалась также возможность использования тепловой энергии в производственных целях, а не только для отопления.

Изначально проект представлялся сложным, так как ввиду особенностей энергоснабжения предприятия невозможно полностью отказаться от работы с электросетями. Соответственно, схема энергоснабжения предприятия должна позволять работать как от сети, так и от энергоблока без работы «в параллель» с сетью. Помимо этого, сложности определялись необходимостью размещения энергоблока в существующем здании котельной и невозможностью даже кратковременной остановки технологического процесса.

Мы предполагали, что текущее обслуживание энергоблока потребует очень высокой и разносторонней квалификации персонала и, следовательно, специально подготовленного штата в дополнение к существующим службам предприятия. Нам также представлялось, что для обслуживания энергоблока потребуется останавливать машины на длительное время. Но наши опасения не оправдались. ГПГУ оказались надежными и предсказуемыми в процессе эксплуатации, системы защиты надежно обеспечивают возникновение аварийных ситуаций. Интерфейс управления оказался несложным и понятным, а ресурсы (временные, финансовые, человеческие), необходимые для межсервисного обслуживания, минимальны. Уровень квалификации и штат персонала энергослужбы и АСУ предприятия оказался достаточным, чтобы не привлекать дополнительно специалистов. Всего для обеспечения эксплуатации энергоблока в межсервисный период оказалось достаточно штата в 6 человек, включая сменный персонал и мастера.

При подготовке проекта были тщательно проработаны все предложения – всего рассматривались предложения от пяти исполнителей. Не могу не отметить открытость специалистов компании «Энерготех», их наиболее полную обеспеченность технико-эксплутационными характеристиками оборудования. Удобен для нас оказался и подход в реализации проекта «под ключ». Были приняты во внимание цена и условия расчетов.

Начиная со стадии проектирования было полное понимание наших требований. Сроки проектирования были четко соблюдены, а наши требования – полностью выполнены. Монтажные и пусконаладочные работы выполнялись с опережением сроков, что позволило в условиях действующего производства за 6 месяцев с момента поставки оборудования провести его монтаж, подключение и выход на проектную мощность.



СПРАВКА

Американская национальная программа ARES (Advanced Reciprocating Engine Systems) была инициирована Департаментом энергетики США (DOE) в 2001 году для развития производства больших газовых двигателей (1 – 6,5 МВт), которые могли бы работать с высоким КПД и соответствовать строгим современным экологическим требованиям, сохраняя при этом высокий уровень надежности и высокий ресурс двигателя. Участниками программы являются три ведущих производителя газопоршневых двигателей – компании Waukesha, Cummins и Caterpillar.

Программа рассчитана на 10 лет и разбита на три периода: 2001 – 2004 годы, 2004 – 2007 годы и 2007 – 2010 годы. Конечной целью программы к 2010 году является вывод на рынок энергетических установок на базе газопоршневых двигателей с КПД, составляющим 50 процентов в простом цикле и более 90 процентов в когенерационном цикле (полная утилизация тепла). Стоимость установок должна быть не более 450 долларов США за один кВт установленной мощности, затраты на техническое обслуживание – 0,01 доллара за кВт-ч. Уровень эмиссии NOX не должен превышать 0,134 г/кВт-ч. Себестоимость вырабатываемой электроэнергии необходимо снизить на 10 процентов.

Общая сумма, выделенная Waukesha для реализации этой программы, составляет 7,6 миллиона долларов. В рамках программы Waukesha модернизирует серию газопоршневых двигателей VGF. На начальном этапе работа была направлена на создание установки в классе мощности 1000 и 1100 кВт (50 и 60 Гц соответственно), который определен как наиболее перспективный на энергетическом рынке. В рабочую группу входят Технологический университет Массачусетса и Государственный университет Колорадо, компании Winsert, Borg Warner и NICOR. Результатом первого этапа работы стала ГПГУ APG1000, которая открыла новую линейку двигателей Waukesha серии APG (Advanced Power Generation).

Во время опытно-промыш­ленной эксплуатации APG1000 в 2003 – 2005 годах были проведены испытания и доводка основных систем APG1000, а также технологий, разработанных в рамках программы ARES. В частности, это касается всего цикла использования воздуха – начиная от воздухозабора и заканчивая выхлопной системой. Для обеспечения стабильности вырабатываемой двигателем энергии и увеличения срока службы компонентов системы проведена полномасштабная модернизация системы сжигания обедненной смеси. При помощи компьютерного моделирования разработаны передовые системы головок цилиндров с учетом повышенного давления в самих цилиндрах, оптимизирована система охлаждения. Более высокая скорость сгорания и высокая удельная мощность привели к высокому пиковому давлению в цилиндрах. Это потребовало модернизации конструкции коленчатого вала и картера двигателя. Помимо этого, технической переработке подверглись системы воздухозабора и выхлопа для максимального снижения потерь рабочего тела. Иными словами, APG1000 – газопоршневая генераторная установка, вобравшая в себя наибольшее количество конструктивных разработок инженеров Waukesha.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 05 (121) март 2009 года:

  • Регистратор получил высокую оценку

    Регистратор переходных режимов SMART-WAMS, совместно разработанный ЗАО «РТСофт», ОАО «СО ЕЭС» и ЗАО «Институт энергетических систем», получил высокую оценку члена правления Системного оператора, генерального директора ОДУ Урала Петра Ерохина. ...

  • Штокман ищет базу
    Штокман ищет базу

    На Кольском полуострове продолжается первый этап освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения, которым занимается международный концерн Shtokman Development AG. ...

  • Интеллектуальный выключатель экономит

    Новый интеллектуальный выключатель Compact NSX от «Шнейдер Электрик» обеспечит экономию электроэнергии компаний до 30 процентов. ...

  • Поздравляем!
    Поздравляем!

    Заместитель генерального директора ОАО «МРСК Урала» – директор филиала «Челябэнерго» Игорь Бутаков награжден Почетным знаком «За содружество» Всероссийского комитета «Электропрофсоюз». ...

  • Диспетчеры станут оперативнее

    В «Белгородэнерго» (филиал ОАО «МРСК Центра») внедрен новый программный комплекс «Аварийные отключения». ...