Малогабаритные теплофикационные ПГУ

ОАО «Санкт-Петербургский институт теплоэнергетики».

Малогабаритные теплофикационные ПГУ В. И. Шлапаков, заместитель технического директора В законе «О теплоснабжении» не акцептировано обязательное и первоочередное исполнение самого эффективного мероприятия по повышению энергоэффективности российской энергетики — переводу выработки базовой тепловой нагрузки потребителей существующих котельных на комбинированный способ, который может быть выполнен различными методами.

Одним из самых энергоэффективных является вариант установки энергоблоков в пределах главных корпусов и территорий действующих котельных. При этом необходимо обеспечить оптимальный коэффициент теплофикации (около 0,5). В противном случае будет упущена возможность максимальной выработки электроэнергии на тепловом потреблении котельной. Однако этот способ, несмотря на преимущество экономических и энергетических показателей, не всегда выполним по причине ограничения территорий существующих котельных, которые, как правило, находятся в черте города.

В целях решения этой проблемы «Санкт-Петербургский институт теплоэнергетики» совместно с ЗАО «РЭП Холдинг» и ОАО «Специальное конструкторское бюро котлостроения» (СКБК) на базе выпускаемого и разработанного ими оборудования проработали эскизные компоновочные и схемные решения по созданию комплектных малогабаритных парогазовых установок (ПГУ), которые вписываются в пределы территорий существующих котельных.

Ниже приводятся компоновочные и схемные решения ПГУ, которые позволяют выполнить такие блоки.

Схемные решения:

• 1. В качестве паровой турбины принята турбина с противодавлением, позволяющим в течение всего отопительного периода нагревать сетевую воду до температуры базового режима.
• 2. Работа в межотопительный период без конденсатора, градирни и циркуляционной системы обеспечивается за счет выработки следующих решений:

¦ отработанным паром турбины через сетевые подогреватели нагревается сетевая вода, циркулирующая по замкнутому контуру в пределах котельной через поверхности нагрева пиковых водогрейных котлов. Расхолаживание производится дутьевыми вентиляторами соответствующего котла;

¦ основной конденсат перед подачей в котел нагревается за счет частичного использования пара теплофикационных отборов турбины в дополнительно установленных регенеративных подогревателях. При этом избытки тепла выбрасываются в атмосферу за счет повышения температуры уходящих газов котла-утилизатора после отключения газового подогревателя конденсата.

3. В целях наибольшего полезного использования отработанного тепла, нагрузка ГВС котельных, не имеющих установленных электрогенерирующих мощностей, переводится на летний период в котельную с установленными ПГУ Компоновочные решения:

• 1. Котел-утилизатор и паровая турбина монтируются на отметке выше газовой турбины, что позволяет в 1,5−2 раза сократить площадь, требуемую непосредственно для основного оборудования ПГУ Это стало возможным за счет разработки фирмой ОАО «СКБК» малогабаритного котла-утилизатора.
• 2. В связи с принятыми схемными решениями (указанными выше) отпадает необходимость в монтаже конденсатора турбины, градирни и циркуляционного контура.

На базе газовой турбины «Ладога-32», изготавливаемой на ЗАО «Невский завод» по лицензии компании GE, и малогабаритного котла-утилизатора выполнена эскизная проработка парогазовой установки ПГУ-40 (рис. 1).

Технико-экономические показатели этой ПГУ не уступают современным зарубежным аналогам, обеспечивая удельную выработку электроэнергии на тепловом потреблении до 1,8 МВт/Гкал (см. таблицу).

Таблица. Технические характеристики оборудования ПГУ-40.

парогазовый установка энергоблок При этом имеются следующие дополнительные преимущества:

¦ габаритные и весовые характеристики блочной установки значительно уменьшены относительно всех существующих аналогов (габаритные размеры ПГУ-40 составляют 18×12×16 м);

¦ в качестве паровой турбины в составе ПГУ предусмотрена теплофикационная турбина Т-12, реконструированная в режим работы с противодавлением. В целях увеличения выработки электроэнергии в летний период, без строительства циркуляционной системы охлаждения отработанного пара, в тепловой схеме блока предусмотрена перенастраиваемая по сезонам, регенеративная схема подогрева конденсата и сетевой воды;

¦ блок ПГУ поставляется заводом комплектно, с обвязкой по парогазоводяным потокам внутри блока.

Энергоблок меньшей мощности ПГУ-20 (рис. 2) разработан на базе газовой турбины ГТНР-16, которая выпускается с 1980 г для компрессорных газовых станций и за это время неоднократно модернизировалась и совершенствовалась.

Отработанные газы этой турбины, в связи с тем, что коэффициент избытка воздуха равен 5, подаются в горелки отопительных котлов вместо дутьевого воздуха. В результате коэффициент использования топлива, сжигаемого в газовой турбине, будет близок к 100%.

При отпуске тепла только в объеме подпиточной воды в летний период блок ПГУ-20 также позволяет получить номинальную электрическую мощность без необходимости строительства циркуляционной системы охлаждения отработанного пара.

Требуемая площадь в плане котельной соизмерима с площадью замещаемого парового отопительного котла эквивалентной тепловой мощности.

Все перечисленные решения выполнены на уровне концептуальных проработок. Часть из них серийные и реализованы на других объектах, другая часть инновационная, но с гарантированной возможностью получения обозначенных результатов при конкретном проектировании объектов, поскольку нового оборудования не требуется.

По предварительным расчетам, перевод теплоснабжения присоединенной нагрузки только в размере 1 Гкал/ч на комбинированную выработку от ПГУ позволяет экономить около 543 м³ природного газа в год.

Выработка электроэнергии по конденсационному циклу с частичным использованием отработанного тепла на ГВС и подачей его с генераторным напряжением в распределительную систему потребителей, также всегда будет экономичнее выработки такого же количества электроэнергии на ГРЭС, тем более с учетом потерь на ее транспорт и несколько трансформаций.

При одновременном внедрении в регионах «Системы распределенной энергетики» эффект существенно увеличивается.

Крупномасштабное внедрение данных мероприятий позволит в относительно короткий период повысить энергоэффективность энергетической отрасли и вывести из работы оборудование, отработавшее свой ресурс. Рост тарифов на тепловую энергию резко сократится уже в первые годы.

Особо следует отметить ситуацию для СанктПетербурга и Ленинградской области. Учитывая расположение заводов-изготовителей всего основного оборудования в Санкт-Петербурге и Ленинградской области и огромное количество действующих котельных на этих территориях, предоставляется уникальная возможность сэкономить около 4 млрд м3 газового топлива с наименьшими удельными капитальными вложениями относительно других регионов.