FAQ

Задать вопрос

Что такое «когенерация» и «тригенерация» ?

Когенерация — это процесс одновременного производства двух видов полезной энергии — тепловой и электрической. Главное преимущество когенерации перед обычными теплоэлектростанциями состоит в том, что использование первичного источника энергии (газа) здесь осуществляется с большей эффективностью, поскольку технология когенерации дает возможность использовать тепловую энергию, которая обычно теряется. При этом потребность в покупной энергии уменьшается на величину вырабатываемых тепловой и электрической энергии, что способствует снижению производственных затрат потребителя.
Когенерационная установка состоит из силового агрегата, например, газотурбинного или газового поршневого двигателя, генератора, теплообменников и системы управления. В случае поршневого двигателя тепло отбирается из системы выхлопа, от масляного радиатора и охлаждающей жидкости. Таким образом, потребитель на 100 кВт электрической мощности получает в среднем еще и 150-160 кВт тепловой мощности в виде горячей воды (90⁰С-115⁰С) для отопления и горячего водоснабжения или пара для технологических нужд.

Тригенерация — это получение сразу трех видов энергии: электричества, тепла и холода за счет комбинации когенерационной установки с абсорбционной холодильной установкой (чиллером), вырабатывающей холод за счет потребления произведенной тепловой энергии. Тригенерация является более выгодной по сравнению с когенерацией, поскольку дает возможность эффективно использовать утилизированное тепло не только зимой для отопления, но и летом для кондиционирования помещений или для технологических нужд. Такой подход позволяет эффективно использовать генерирующую установку круглый год.

Что такое Мини-ТЭЦ ?

Мини-ТЭЦ (малая теплоэлектроцентраль), также можно встретить название Мини ТЭС (малая теплоэлектростанция) — это одна или несколько теплосиловых установок, служащих, как правило, для совместного производства электрической и тепловой энергии.Мини-ТЭЦ, наиболее часто, работает в двух основных производственных режимах:

получение электричества и тепла (когенерация)
получение электричества, тепла и холода (тригенерация).

Электроэнергия может вырабатываться в виде постоянного тока или переменного тока, напряжением 0,4; 6,3 или 10,5 кV., тепло в виде горячей воды, возможно частично в виде пара. При установке на станции абсорбционных холодильных машин (АБХМ) излишнее тепло преобразуется в холод, в виде холодной воды с температурой 5÷7 ⁰С.

При установке оборудования по охлаждению и очистке от примесей выхлопных газов можно получать углекислый газ СО₂.

Основные преимущества

низкая стоимость вырабатываемой электроэнергии, тепла, холода, СО₂.
гибкость в конструкции, исполнении и использовании, широкий выбор технологических схем для получения электроэнергии, тепла в виде пара/горячей воды, холода и СО₂.
высокий коэффициент использования энергии исходного топлива, общий КПД в отдельных случаях может превышать 90%;
возможность использования сопутствующих, вторичных топлив;
быстрая окупаемость;
большой моторесурс и долговечность;

Мини-ТЭЦ располагается в непосредственной близости от потребителя и состоит:

— из двигателя, чаще всего – двигателя внутреннего сгорания (ДВС): дизельного, газового или газотурбинного, возможно использование и паровой турбины, но для этого предварительно необходим источник получения пара – паровой котёл, утилизатор технологического тепла и пр.

— генератора постоянного или переменного тока;

— утилизаторов попутного тепла: с системы охлаждения корпуса двигателя и тепла выхлопных газов;

— сопутствующего основного оборудования: пиковых котлов, АБХМ, катализаторов и конденсоров;

— автоматических систем управления, контроля и безопасности;

— систем технического обеспечения работы двигателей: смазки, подготовки топлива, вентиляции;

— строительных и инженерных конструкций и систем.

Каковы предпосылки строительства Мини-ТЭЦ ?

Мотивацией строительства собственной мини-ТЭЦ можно назвать:— ограниченные возможности сетевой организации в подаче электроэнергии, особенно на вновь вводимых объектах;
— сокращение затрат на энергообеспечение объекта;
— высокие затраты на выполнение технических условий на подключение к централизованным энергосетям,
— страховка Потребителя от перебоев в централизованном энергоснабжении, время от времени возникающих вследствие крайнего износа основных фондов внешней электросети;
— инвестиционные затраты на строительство мини-ТЭЦ сопоставимы с платой за присоединение электрических мощностей. При этом плата за присоединение отдается сетям «безвозмездно», в то время как средства вложенные в строительство окупаются в течение 3-4 лет.
— возможность использования «бесплатного» сопутствующего либо вторичного топлива (попутный, шахтный газ, биогаз, отходы сельского хозяйства, деревообработки, химической промышленности и пр.)Мини-ТЭЦ, являясь основным источником электроснабжения, при резервном снабжении от централизованных сетей, либо при наличии генераторов на альтернативном топливе, позволит обеспечить Потребителя по I категории электроснабжения;

Схема обеспечения объекта энергией

Как избежать ошибок при строительстве Мини-ТЭЦ ?

Интерес к строительству мини-ТЭЦ и реконструкции действующих котельных с превращением их в автономные источники электро- и теплоснабжения растет с каждым днем. Причин тому много, но основная – это надежное обеспечение объектов электроэнергией с возможностью получать при этом тепло, что существенно снижает себестоимость получаемого электричества.

Российская энергетика в последние годы испытывает острую потребность в использовании мини-ТЭЦ для тепло- и электроснабжения промышленных потребителей и ЖКХ. Однако специалистов, имеющих необходимый опыт и способных грамотно реализовать проекты строительства таких специфических объектов, явно не хватает.
Положение усугубляется затянувшимся периодом отсутствия нормативной базы для проектирования когенерационных станций как на основе газопоршневых агрегатов (ГПА), так и газотурбинных установок (ГТУ) малой мощности. Формальное следование нормам проектирования электростанций в соответствии с аббревиатурой «ТЭЦ» или применение опыта возведения отопительных котельных приводит к ошибочным проектным решениям, увеличивающим срок и стоимость строительства.
ОАО «МПНУ Энерготехмонтаж», занимающееся данной проблематикой с 1998 г., участвовало в проектировании и строительстве 14 объектов с использованием принципов когенерации и тригенерации. Наиболее крупные из них – это энергоцентры ТК «Три Кита» (Московская область), гостинично-офисный центр ЗАО «МОНА» (г. Москва), завод «Пепси-Кола» (Московская область), ТК «Корзинка-6» (г. Липецк) и др.
Характерные ошибки при выборе оборудования
Как правило, идея строительства мини-ТЭЦ возникает у заказчика, когда он испытывает проблемы с получением электроэнергии. Возможность параллельной выработки при этом тепловой энергии имеет для него второстепенное значение. Она рассматривается как фактор, удешевляющий электроэнергию. Практически каждый заказчик хочет получить максимальный результат с минимальными затратами, не всегда задумываясь, что первое обычно пропорционально второму.
Уже на начальном этапе совместной работы «некомпетентного» заказчика с «умным» проектировщиком по подготовке задания на проектирование очень важно правильно подобрать оборудование и выбрать схему мини-ТЭЦ с учетом пожеланий клиента, реальных для исполнения в пределах имеющихся финансовых средств. Именно эта фаза создания мини-ТЭЦ определяет ее работоспособность и экономику. Заложенные на данном этапе просчеты могут повлечь за собой:

переизбыток генерирующих мощностей из-за излишних инвестиционных затрат;
перегруз, либо недогруз установленного оборудования, что одинаково негативно влияет на ресурс силового оборудования;
недополучение в «часы пик» необходимого количества энергии, как электрической, так и тепловой;
увеличение вероятности полного отключения потребителей при срабатывании автоматики безопасности.

Одной из основных причин возникновения неблагоприятных последствий является недостаточная проработка исходных данных по:

величине как электроэнергии, так и тепла. При этом уделяется крайне мало внимания расчетам режимов минимального потребления электроэнергии;
распределению нагрузок по времени (день–ночь, зима–лето, будни–праздники и т. п.). Их анализ позволяет определить максимальную и минимальную нагрузки, которые должны обеспечивать энергоагрегаты;
«набросам» и «сбросам» нагрузок при включении/выключении мощных потребителей.

Кроме того, к негативным последствиям приводит отказ (либо пренебрежение) от дополнительных (резервных) источников электроэнергии (сеть, ДЭС), которые могут «подхватить» нагрузку при падении потребления ниже минимально допустимого уровня или «подпитать» в «час пик».
Также неблагоприятно сказывается экономия на средствах контроля и автоматизации работы мини-ТЭЦ, что не только снижает ее надежность, но и существенно повышает эксплуатационные расходы.
Немаловажным фактором на подготовительном этапе является выбор заказчиком поставщика основного оборудования. В погоне за сиюминутной экономией средств заказчик «забывает», что экономические показатели необходимо учитывать на всем жизненном цикле мини-ТЭЦ. Можно дешево купить, но разориться на эксплуатационных расходах. Только официальные представители компаний-производителей осуществят комплектацию оборудования, наиболее полно удовлетворяющую запросы заказчика, выдадут полный комплект технической и эксплуатационной документации на русском языке, обеспечат качественное гарантийное и постгарантийное обслуживание своего оборудования.
Основные ошибки проектирования
Одним из важных моментов, на которые необходимо обращать внимание проектировщику, является наличие байпаса в котле – утилизаторе отработанных газов. От этого зависит расчет диаметров и выбор материала для газоходов и дымовых труб. При наличии байпаса расчетная температура выхлопных газов составит 450–470 °С, при его отсутствии – не более 200 ºС. Соответственно, можно применять нежаропрочные стали с меньшим диаметром газохода.
Не все проектировщики уделяют должное внимание расчету и установке требуемого вентиляционного оборудования. Помимо обеспечения необходимого воздухообмена, следует создать и температурный режим в машинном зале в пределах 15–35 °С, поскольку когенерационное оборудование очень чувствительно к температуре окружающего воздуха, особенно генераторы. Приточное и вытяжное оборудование должно быть оснащено шумопоглощением, особенно если мини-ТЭЦ расположена в жилой зоне.
Зачастую проектировщики не предусматривают создания сервисных зон для установленного оборудования. Выявляется это при шефмонтаже оборудования (в этом случае необходимы последующие доработки проекта), либо при сдаче объекта в эксплуатацию, согласно правилам надзорных органов. Проектировщикам также следует учитывать строгие требования поставщиков к разводке, укладке и креплению силовых и сигнальных кабелей от КГУ.
Опыт монтажа и пусконаладки мини-ТЭЦ
Монтажные работы требуют достаточно высокого уровня квалификации персонала. Можно отметить несколько факторов, влияющих на качество монтажных работ.

Как правило, в России требования к монтажу в основном соответствуют требованиям технических инструкций фирм-изготовителей оборудования. Ряд их положений носит специфический характер, и при монтаже их необходимо неукоснительно соблюдать. Самая главная задача для монтажной организации – вовремя получить эти технические инструкции (предпочтительно – на русском языке). Такая документация редко передается специализированным организациям до начала монтажа. Техническое сопровождение фирм-производителей оставляет желать лучшего. Например, при монтаже оборудования энергоцентра «Три Кита» часть возникающих вопросов просто передавалась в Австрию, и ответ приходилось ждать достаточно долго. На другом объекте в Москве технические инструкции были предъявлены представителями фирмы уже после окончания монтажа.
С момента начала проектирования до поставки оборудования проходит достаточно много времени, а исходные данные выдаются еще раньше, что приводит к несоответствию оборудования проектным решениям. Например, на одной мини-ТЭЦ поставленные газогенераторные машины оказались на 200 мм длиннее, чем было заявлено в исходных данных, и пришлось приложить немало усилий для ее расположения на выполненный меньший фундамент. В другом случае абсорбционная холодильная машина оказалась на 4 т тяжелее заявленных исходных данных, что также потребовало срочных корректив проект производственных работ. В третьем случае поставленный фирмой участок газохода от машины к теплообменнику из-за изменения конфигурации выходного патрубка пришлось полностью переделывать.
Контракты на закупку машин обычно оформляют менеджеры, не имеющие глубоких знаний в технологии строительно-монтажных работ, и многие элементы поставки, предлагаемые фирмами, остаются без внимания покупателя. Например, погрузка и выгрузка агрегированных десятитонных машин по технической инструкции завода-изготовителя производится специальной оснасткой, которую никто не покупает. В ее отсутствие при выгрузке машин на одном из объектов пришлось не только изготавливать подобную оснастку практически по фотографическим изображениям, но и демонтировать часть навесного оборудования газогенераторных модулей. А это – время и дополнительные затраты. Никто не покупает также предлагаемые фирмами ролики для накатки машин в проектное положение. Приходится разрабатывать накаточные пути, применять лебедки.
На всех без исключения объектах при приемке фундаментов под машины нам приходилось требовать новой шлифовки опорной плоскости. Дело в том, что машины на фундаментах не закрепляются ни анкерами, ни направляющим или ограничителями, а держаться только за счет своего веса. Поэтому требования к допускам по отметкам чистоты поверхности являются довольно жесткими. Своевременные указания и выдача требований к фундаменту из технических инструкций изготовителей могут минимизировать последующие затраты строительной организации.
Пусконаладочные работы зачастую ограничиваются имеющейся на данный момент электрической нагрузкой. При новом строительстве ввод мини-ТЭЦ, как правило, опережает готовность потребителей электроэнергии. И если для ввода пиковых котлов подача тепла на отопление неотделанных помещений не составляет проблемы, то электрическую энергию подавать без наличия потребителей некуда. Хотя, например, при пуске контейнерной мини-ТЭЦ в г. Сочи была применена система балластной нагрузки.
Большие проблемы при наладке систем управления машинами возникают в случае выдачи ТУ для работы параллельно с сетью, в то время как фактически ей приходится функционировать в автономном режиме. Практически весь алгоритм управления, заложенный фирмой при изготовлении оборудования, приходится перестраивать «на ходу».
Нельзя не отметить, к сожалению, и отрицательный опыт пуско-наладочных работ по вводу в эксплуатацию российской машины. В этом случае на всех режимах эмиссия превышала нормативные значения в несколько раз. Неоднократные визиты заводских специалистов и их попытки настроить работу двигателя результатов не дали. Машину пришлось демонтировать и вернуть на завод.
Это пример простой и быстрой на первый взгляд переделки дизельного двигателя для работы на газовом топливе, но он подтверждает, что не зря ведущие производители газогенераторов изначально разрабатывали двигатели на газе или проводили достаточно серьезные исследования при переводе «дизелей» на газовое топливо.
Первые машины в ТК «Три Кита», а также в Ярославле, Сочи и Каменск-Шахтинском мы сдавали еще газовой инспекции Энергонадзора. В условиях отсутствия нормативных документов именно по газовым двигателям пришлось разрабатывать и согласовывать соответствующие методики, отчеты и акты.

Главное – практический опыт
Вышесказанное позволяет сделать вывод о необходимости очень серьезного подхода к производству монтажных и пусконаладочных работ. В этих условиях среди огромного числа фирм, готовых взяться за их выполнение, предпочтение должно быть отдано компаниям, имеющим определенный практический опыт.