16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/237/15717.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 01-02 (237-238) январь 2014 года

Паромоторная щепотопливная мини-ТЭЦ функционирует с цифровым управлением

Мировая энергетика Иван ТРОХИН

Паросиловая мини-ТЭЦ, то есть электрической мощностью до 10 МВт, обычно работает на твердом топливе, из которого определенно выгодными, возобновляемыми и весьма чистыми при сгорании являются отходы деревозаготовки и деревообработки. Для получения из такого биотоплива наибольшего полезного эффекта в виде электрических и тепловых киловатт в Италии функционирует паросиловая мини-ТЭЦ не с паровой турбиной, как это обычно бывает, а с паровым поршневым мотором Шпиллинга от германской фирмы Spilling Energie Systeme GmbH.

Паромоторная мини-ТЭЦ расположена на территории административно-территориального образования «коммуна Фондо» в автономной итальянской провинции Тренто. Коммуна находится в центре Анаунийской долины (Gli Anauni – итал.) на северо-западе Тренто. Численность населения в 2003‑2005 годах здесь составляла около полутора тысяч человек. Фондо является сельскохозяйственным центром и зоной территориального размещения лесопромышленных предприятий.

В лесной промышленности очень велик оборот первичного и вторичного древесного сырья – самой древесины и ее отходов (коры, щепы, стружки, опилок). На мини-ТЭЦ в Фондо древесина поставляется главным образом из местных лесов и от многих компаний, производящих древесный строительный материал для судов, модули для деревянных бревенчатых домов и крыш, а также – пеллеты (древесные прессованные топливные гранулы). По этой причине строительство энергетической установки, которая могла бы работать на древесных отходах и пеллетах, то есть на местном экологически чистом возобновляемом топливе, оказалось весьма привлекательным в инвестиционном плане проектом, направленным на повышение эффективности лесопромышленного производства в провинции Тренто.

Паросиловая мини-ТЭЦ с мотором Шпиллинга работает на древесной щепе (низшая теплота сгорания составляет порядка 9,7‑10 МДж / кг. – Прим. автора). Она была введена в эксплуатацию в ноябре 2003 года и предназначена для производства теплоты на нужды коммунальных и промышленных потребителей и электроэнергии. Последняя вырабатывается с помощью электромашинного генератора переменного тока, приводимого напрямую от рядного вертикального двухцилиндрового парового мотора Шпиллинга. Вообще, паровой мотор представляет собой паровой поршневой двигатель однократного расширения пара, своей компоновкой больше напоминает поршневой двигатель внутреннего сгорания, чем классическую поршневую паровую машину, и может работать с частотой вращения вала в ориентировочных пределах от 400 до 3000 оборотов в минуту.

Моторы Шпиллинга пользуются спросом в зарубежных странах. Стоит заметить, что для большей надежности и удобства проведения регламентных работ лучше иметь на мини-ТЭЦ как мининум два мотора и генератора. На итальянской мини-ТЭЦ единственный мотор Шпиллинга включен параллельно редукционной задвижке между паровым котлоагрегатом и конденсационным теплообменником (бойлером для нагрева воды), а сама мини-ТЭЦ соединена и работает параллельно с централизованной электрической сетью.

Водяной пар от двух котлов поступает в мотор, срабатывает в нем и направляется в бойлер-водонагреватель. Последний включен в районную тепловую сеть, и в зависимости от температуры наружного воздуха противодавление отработавшего в моторе пара регулируется для обеспечения требуемых по тепловому графику параметров теплоносителя (воды) в системе водяного теплоснабжения потребителей. Если противодавление на выходе мотора уменьшается, то выработка электроэнергии в мотор-генераторе увеличивается. Когда паровой мотор выключен, пар от котлов проходит через дроссель-задвижку прямо в бойлер.

В районную (локальную) сеть централизованного теплоснабжения потребителей коммуны Фондо горячая вода подается от мини-ТЭЦ 220 абонентам: коммунальным и частному сектору. Конечные потребители тепловой энергии подключены к сети через главный тепловой пункт, в котором расположены: теплообменник, арматура, необходимые контрольно-измерительные приборы и система автоматизации. А каждый абонент имеет свой блок контроля фактического теплопотребления, за которое именно он и платит.

Паровой мотор на мини-ТЭЦ запускается и останавливается по команде оператора путем дистанционного открытия и закрытия соответствующих задвижек. При таких переключениях, пока не будет включена аппаратура синхронизации с централизованной электрической сетью, мотор-генератор работает на холостом ходу. Генератор автоматически отключается от сети в случае возникновения неполадок.

Управление и контроль за работой всех систем мини-ТЭЦ, вместе с районной тепловой сетью, обеспечиваются дистанционно. Рабочие места операторов мини-ТЭЦ оснащены современным компьютерным оборудованием и средствами телефонной связи. На плоских экранах цветных жидкокристаллических мониторов отображается информация о параметрах тепловой и электрической схем мини-ТЭЦ в режиме реального времени.

На итальянской мини-ТЭЦ хранилище для древесной щепы имеет полезный объем, равный 5,5 тысячи кубических метров. Этого оказывается вполне достаточно для обеспечения ее работы на период около 25 дней. Древесное топливо загружается в два бункера с помощью механического податчика. Из бункеров оно в автоматическом режиме направляется в топки двух паровых котлов посредством гидравлической системы подачи.

Потенциал древесного топлива используется на мини-ТЭЦ максимально выгодно: топки для работы на твердой биомассе в виде древесных пеллет, щепы, стружки могут функционировать и на древесной коре. Кроме этого, в топках котлов обеспечивается получение древесной золы, поступающей оттуда в специальный контейнер. Средняя выработка древесной золы на сельскохозяйственные нужды составляет 170‑200 кг / ч.

На мини-ТЭЦ в Фондо действуют устройства для очистки дымовых газов: батарейные циклоны и электростатические фильтры. Две батареи циклонов обеспечивают снижение выбросов летучей золы, а фильтры – удаление из дымовых газов аэрозолей в виде твердых и жидких частиц, находящихся во взвешенном состоянии.

Итальянская паромоторная мини-ТЭЦ работает с установленной электрической мощностью, равной 220 кВт. Тепловая мощность двух паровых котлов составляет 3,5 и 2,5 МВт. Тип каждого парового котла – с наклонной подвижной колосниковой решеткой. Абсолютное давление пара на входе в мотор – 1,6 МПа, противодавление пара на выходе мотора – 0,15 МПа. Средний КПД парового котла – 90 процентов. Столь высокое значение КПД парового котла можно, скорее всего, объяснить тем, что речь идет о КПД брутто, то есть величине, характеризующей тепловое совершенство работы парового котла без учета затрат энергии на собственные нужды. А вот КПД нетто, которым оценивается уже эксплуатационное совершенство целого котлоагрегата, разумеется, должен быть несколько меньше. Все же не на природном газе котел‑то работает!

Об электрическом КПД рассматриваемой мини-ТЭЦ важно сказать отдельно. В англоязычном информационном проспекте «Combined heat and power plant supplied with wood chips: the successful case of Fondo (Trento – Italy)» из серии «The european wood energy road» (Alpenergywood / Interred III B. – ITEBE Editions, 2005) сообщается о максимальных значениях этого КПД – около 18‑19 процентов, что было подтверждено при проведении испытаний этой мини-ТЭЦ. Как‑либо прокомментировать такие весьма неплохие показатели электрического КПД паросиловой мини-ТЭЦ, работающей на твердом биотопливе, затруднительно, учитывая отсутствие сведений о начальной температуре генерируемого котлами по всей видимости перегретого пара или его температуре на входе в мотор. Однако, по данным, к примеру, англоязычных презентационных материалов фирмы Spilling Energie Systeme GmbH (Till Augustin. Spilling Steam Power: Engines and Turbines. Small Scale biomass co-generation with modern steam engines // IEA – Workshop Copenhagen. October 7, 2010), электрический КПД паросиловой когенерационной установки на твердом биотопливе с мотором Шпиллинга электрической мощностью

333 кВт при параметрах пара на входе и выходе мотора, составляющих соответственно 260 градусов Цельсия при 25 барах абсолютных (приближенно – 2,5 МПа абсолютных) и 1,5 бара абсолютных (около 0,15 МПа абсолютных), равен 10,2 процента.

Годовое количество производимой на мини-ТЭЦ энергии составляет: электрической при 3556 ч / год – 1200 МВт-ч; тепловой – 7000 МВт-ч. Суммарный объем ота­пливаемых помещений составляет ­

183 750 кубических метров. При этом протяженность тепловых сетей для магистральных трубопроводов исчисляется 2,6 километра, а распределительных трубопроводов – 5,5 километра. Расход щепы как топлива при влажности 35‑40 процентов – 7,5 тысячи тонн в год, или 30 тысяч кубических метров ежегодно.

Паромоторная щепотопливная мини-ТЭЦ в Фондо является только лишь одним из многочисленных примеров успешного коммерческого внедрения современных поршневых паровых машин на зарубежных мини-ТЭЦ, где используется твердое биотопливо из древесных отходов. Кроме этого, отдельной публикации заслуживает рассказ о положительном опыте генерации «парового» электричества из энергии Солнца с применением… опять же паровых моторов Шпиллинга! Последние на таких тепловых электростанциях «питаются» водяным паром, который получается в котле, нагреваемом, по своей сути, солнечной энергией.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 01-02 (237-238) январь 2014 года: