1.Строительство мини-тэц с установкой энергоисточника для комбинированного производства электроэнергии и тепла (разработан бизнес-план инвестиционного проекта).

Основная идея инвестиционного проекта

В связи с тем, что ОАО «Новополоцкжелезобетон» на этапе своего становления входило в состав Треста №16, схема электроснабжения строилась и развивалась как единый электроэнергетический комплекс.

В настоящее время схема электроснабжения всей промышленной зоны, тяготеющей к ОАО «Новополоцкжелезобетон», состоит из:

• головной понижающей подстанции (ГПП) 110/35/6КВ, находящейся на балансе ОАО «Новополоцкжелезобетон»;

• 29-ти трансформаторных подстанций 6/0,4 КВ единичной мощностью от 160 до 1000 КВА, находящихся как на балансе ОАО «Новополоцкжелезобетон» предприятия, так и на балансе других предприятий;

• высоковольтных кабельных линий.

Система электроснабжения трансформаторных подстанций представляет собой кольцевую схему, обеспечивающую необходимую надежность (резервирование) электросети 6КВ. для ограничения токов короткого замыкания в кольцевых схемах имеются разрывы на ТП 6/0,4 и часть КЛ-6КЛ находятся в «горячем» резерве.

В схеме имеется 2 мощных распределительных пункта (центра) РП-30, РУ 6КВ подстанции «Промплощадка» с установленными всеми видами защит: МТЗ, токовая отсечка, «земляная защита»,

Теплоснабжение ОАО «Новополоцкжелезобетон» осуществляется двумя видами теплоносителя: паром и теплофикационной водой.

Теплоснабжение паром осуществляется от Новополоцкой ТЭЦ через сети ОАО «Полимир» путем двойной редукции пара:

• РУ 16/7;

• РУ 7/2.

Общая длина паропроводов составляет:

• ДУ 400 – 1841м;

• ДУ 300 – 400м;

• ДУ 350 – 70М.

В результате длительной эксплуатации тепловая изоляция паропроводов в значительной степени потеряла свои теплоизолирующие свойства, и резко возросли потери тепловой энергии пара.

Теплоснабжение теплофикационной водой для нужд отопления осуществляется от тепловой трассы «ТЭЦ-8-ой микрорайон города».

Общая длина трубопроводов составляет:

• ДУ 300 – 160м;

• ДУ 250 – 1398м;

• ДУ 200 – 800М

В результате длительной эксплуатации тепловая изоляция трубопроводов теплофикационной воды также в значительной степени потеряла свои теплоизоляционные свойства, и, таким образом, резко возросли потери тепловой энергии теплофикационной воды.

В ходе реализации данного инвестиционного проекта предполагается строительство мини-ТЭЦ на существующих производственных площадях ОАО «Новополоцкжелезобетон», что приведет к изменению существующего электро- и теплоснабжения предприятия.

Принципиальные технологические решения

Данным проектом предусматривается создание энерготехнологического комплекса состоящего из одного микротурбинного энергоблока электрической мощностью 600кВт, четырёх паровых котлов Vitomax 200НS фирмы «Viessmann», три из которых имеют производительностью 2,9 и один 5 тонн пара в час, а также паровой противодавленческой турбины электрической мощностью 180 кВт и другого вспомогательного оборудования для обеспечения функционирования энергокомплекса. Качество воды направляемой на выработку пара обеспечивается станцией водоподготовки (15 м³/час) и питательной деаэрационной установкой (15 м³/час). Производство энергии на мини-ТЭЦ планируется осуществлять в автоматическом режиме. Комплекс подключается к существующим коммуникациям, которые удалены от энергокомплекса на незначительном расстоянии, окончательный выбор мест подсоединения к коммуникациям определяется проектом.

Паровая котельная располагается на высвобождаемой площади существующего здания компрессорной, которое для установки котельного оборудования имеет свободный строительный объём размерами 18x18x10,8 м.

Во внутреннем объёме котельного зала размещаются четыре паровых котла со вспомогательным оборудованием, оборудование химводоочистки и группа насосов. На втором ярусе помещения располагаются операторская, газораспределительное устройство (ГРУ), теплообменное оборудование, бак питательной воды и деаэратор. В смежном с котельным залом помещении располагается турбинный зал, где размещается паровая турбина с электрогенератором. Вне здания устанавливается энергоблок С600 INDKG на базе трёх микротурбин в контейнерном исполнении и дымовая труба.

Предварительная планировка первого яруса мини-ТЭЦ приведена .

Площадь помещения позволяет осуществить установку котлов без нарушения требований «Правил устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. УП «ДИЭКОС», 2007 г.». При установке котлов расстояние между котлами и до стены котельной составляет более 1,5 метров, что соответствует вышеуказанным правилам. Окончательная компоновка энергокомплекса определится проектом.

Четыре паровых котла типа Vitomax 200-НS фирмы «Viessmann» предназначены для выработки тепловой энергии на газообразном топливе. Низкий уровень выбросов вредных веществ обеспечивается трехходовой схемой газоходов котлового блока при низкой теплонапряженности камеры сгорания.

– Предварительная планировка первого яруса мини-ТЭЦ

Основные технические характеристики планируемых к установке в котельной паровых котлов приведены.

Технические характеристики парового котла Vitomax 200-HS

Когенерационная электростанция предназначена для покрытия базового графика потребления предприятием электроэнергии, а также для снабжения производства плит пустотного настила (линия «Тенсиланд») и бытовых нужд ОАО «Новополоцкжелезобетон» тепловой энергией в виде горячей воды.

Электростанция представляет собой энергоблок, состоящий из трёх микротурбинных генераторов электрической мощностью 200 кВт каждый и котла утилизатора тепловой энергии.

Энергоблок модели «С600 INDKG» компании «CAPSTONE» (США) выполнен в контейнерном исполнении и размещается в непосредственной близости от котельной. Тепловые схемы энергоблока и котельной объединяется в единую тепловую схему, где взаимно дополняют друг друга.

Технические характеристики энергоблока модели «С600 INDKG» представлены.

Технические характеристики энергоблока модели «С600 INDKG» компании «CAPSTONE» (США)

Турбогенераторная установка ТГУ Р-0,8-1,7/0,7 предназначена для выработки электроэнергии за счет использования потенциала пара. Паровая турбина выполнена в одноцилиндровом исполнении на общей фундаментной раме с генератором. Турбина предназначена для продолжительной непрерывной работы не менее 8000 часов в год. Диапазон изменения мощности турбины от 0 до 110% от номинального значения. ТГУ изготавливается по ТУ ВУ 191297032.001-2010 «Турбины энергосберегающие малой мощности. Технические условия». Производитель турбогенераторной установки ТГУ Р-0,18-1,7/0,7 - ЧПТУП «Объединённая энергетическая компания» (Республика Беларусь).

Технические характеристики турбогенераторной установки ТГУ Р-0,18-1,7/0,7 представлены в таблице 5.3.

Технические характеристики турбогенераторной установки ТГУ Р-0,18-1,7/0,7

Свежий пар от котлов давлением 18 бар в количестве 8 тонн в час поступает в турбогенератор через общий коллектор. Вышеуказанный объём пара температурой 230°С обеспечивает работу паровой турбины при максимально возможной нагрузке. Выработка ТГУ электроэнергии осуществляется в зависимости от расхода пара потребителями. В процессе эксплуатации турбогенераторной установки предполагаемая её загрузка составит 83,87% от номинала.

Отработавший в турбогенераторе пар давлением 7 бар направляется на технологические нужды. Давление пара значением 7 бар определено на основании потребности завода КПД с учётом падения давления при его транспорте. Также намеченная на ОАО «Новополоцкжелезобетон» реконструкция внутриплощадочной паровой сети позволит осуществлять доставку пара давлением 7 бар через меньшее сечение паропровода, что сокращает капиталовложения в реконструкцию паровой сети, а за счёт уменьшения площади соприкосновения пара уменьшает тепловые транспортные потери через стенку трубопровода.

Продолжительность работы оборудования

Годовое время работы когенерационной установки определяется на основе технических характеристик генерирующего оборудования и учитывает время, установленные производителем интервалы технического обслуживания оборудования и время на его проведение. Эксплуатация энергоблока С600 INDKG согласно регламенту потребует проведение технического обслуживания и плановых ремонтов, которые предполагают блочную систему замены деталей и узлов. Техническое обслуживание проводится через 8000 часов наработки энергоблока, плановый ремонт - 20000 часов. Среднее время, затрачиваемое на регламентные работы, составляет не более 9 часов.

Общее время, отведенное на техническое обслуживание энергоблока С600 INDKG в интервале наработки энергоблока 60 000 час в соответствии с регламентом, составляет 76 часов.

Эксплуатация турбогенератора потребует периодической замены масла в системе ТГУ через 8400 часов наработки и угольных уплотнений один раз год. Среднее время вывода ТГУ из эксплуатации на техническое обслуживание составит 14 часов в год. Капитальный ремонт со вскрытием корпуса турбины потребует остановку ТГУ через шесть лет эксплуатации на период 200 часов.

Тепломеханическое решение энергоблока микротурбин

Отвод тепловой энергии от энергоблока микротурбин производится системой утилизации тепла, которая представлена трёхсекционным водогрейным котлом-утилизатором, рекуператором, циркуляционными насосами, расширительным баком, запорной арматурой, теплоизолированными трубопроводами.

Установленный в газовом тракте водогрейный котёл-утилизатор служит для подогрева сетевой воды за счёт использования в качестве теплоносителя отработанные газы микротурбин.

Принципиальна тепловая схема микротурбины. Очищенный атмосферный воздух попадает в воздухозаборник (поз.4) откуда он поступает на вход в компрессор (поз.3). В компрессоре воздух сжимается и за счёт этого нагревается до температуры 250°С. После компрессора воздух поступает в специальный газо-воздушный теплообменник (поз. 10) - (рекуператор), где он дополнительно подогревается до температуры 500°С. Использование такого решения позволяет примерно в 2 раза повысить электрическую эффективность установки. Далее нагретый сжатый воздух перед камерой сгорания (поз.6) смешивается с газообразным топливом высокого давления, откуда гомогенная газовоздушная смесь поступает в камеру сгорания для горения. Предварительное смешение воздуха с газообразным топливом позволяет снизить уровень эмиссии выхлопных газов до 24 ррmv при 15 % О₂ в диапазоне электрических нагрузок от 0 до 100 %. Покидая камеру сгорания, нагретые выхлопные газы до температуры 926°С попадают в колесо турбины (поз.7), где, расширяясь, совершают работу, вращая её, а также, расположенные на этом же валу колесо компрессора (поз.3) и высокоскоростной генератор (поз.2). Покинув турбину, по газоходу (поз.8), выхлопные газы с температурой 648°С попадают в рекуператор (поз. 10), где отдают своё тепло воздуху после компрессора. Температура выхлопных газов после рекуператора 287°С. На выходе из рекуператора стоит байпасная заслонка (поз.11), которая направляет выхлопные газы либо по байпасному газоходу (поз.9) либо напрямую (поз. 12). В котле-утилизаторе (газо-водяном теплообменнике) выхлопные газы, отдавая свое тепло сетевой воде, нагревают ее до требуемой температуры. Температура выхлопных газов на выходе из котла-утилизатора составляет около 77 °С.

Рисунок 5.3 – Принципиальна тепловая схема микротурбины

Организация выдачи электроэнергии в сеть

Присоединение мини-ТЭЦ к электрическим сетям энергосистемы осуществляется прокладкой кабельной линии 6,3 кВ к РП-30. Электроэнергия, выработанная мини-ТЭЦ, по кабелю через повышающий трансформатор 0,4/6,0 кВ передаётся на РП-30, где будет происходить разделение энергии на собственные нужды предприятия и на поставляемую в общую сеть 6 кВ электроэнергию. Мини-ТЭЦ работает параллельно с энергосистемой. Произведённая электрическая энергия через РП-30 по существующей схеме поступает на объекты предприятия через трансформаторные подстанции 0,4 кВ. Помещение РП-30 имеет свободный объём, позволяющий установку дополнительных ячеек. При необходимости увеличить площадь помещения РП-30, последнее, возможно, произвести за счёт сопряженных помещений, которые к настоящему времени утратили своё функциональное назначение. Необходимый объём реконструкции РП-30, количество кабелей, их марка и сечение, величина тока трёхфазного замыкания на шинах РП 30 определяется проектом. Подвод питания к электрооборудованию мини-ТЭЦ напряжением 380/220 В производится от щита собственных нужд, который устанавливается в здании мини-ТЭЦ. Щит собственных нужд мини-ТЭЦ подключается к секции 0,4 кВ существующей в здании компрессорной трансформаторной подстанции ТП-17.

Приведена принципиальная схема подключения энергоблока к сети.

– Принципиальная схема подключения энергоблока к сети

Паровая котельная. Вариант №2

Паровая котельная рассматривается как альтернативный вариант строительству энерготехнологического комплекса на территории ОАО «Новополоцкжелезобетон». Котельная состоит также из четырёх паровых котлов типа Vitomax 200-НS фирмы «Viessmann». Паровая производительность котельной аналогична паропроизводительности энергокомплекса. Котельная предназначена для обеспечения паром ОАО «Новополоцкжелезобетон» и Завода КПД с рабочим давлением 7 бар.

Расчеты, выполненные ООО «Привод-Турбокон», показывают низкую эффективность технических решений по варианту № 2.

Это выражается достаточно высокими затратами на создание инфраструктуры объекта и значительным потреблением предприятием электроэнергии, поэтому в рамках полного энергообеспечения ОАО "Новополоцкжелезобетон" данный вариант уступает варианту строите6льства энергокомплекса, способному обеспечить потребности в энергии ОАО "Новополоцкжелезобетон" и Завода КПД.

Газоснабжение

В связи с отсутствием газификации территории ОАО «Новополоцкжелезобетон» на предприятии планируется организация газового хозяйства, потребителями природного газа которого будут паровая котельная и когенерационная электростанция. Подвод природного газа предполагается осуществить от газопровода диаметром 150 мм и рабочим давление 0,8МПа (расчётное давление 1,2 МПа), расположенного на расстоянии 1,8 километра от планируемой мини-ТЭЦ. Для снабжения потребителей природного газа требуемым давлением (котельная 0,03 МПа, энергоблок - более 0,52МПа) создаётся газораспределительное устройство. Окончательный порядок организации газового хозяйства определится после разработки проектной организацией строительно-сметной документации.

Ориентировочное расстояние до точки подключения 1,8 км, диаметр газопровода 80мм. Расчет газоснабжения проведен для варианта энерготехнологического комплекса на базе паровых котлов типа Vitomax 200-HS, турбогенераторной установки ТГУ Р-0,18-1,7/0,7 и энергоблока С600.

Согласно техническим характеристикам при номинальной мощности газопотребляющего оборудования необходимы следующие параметры газового потока (приведен к н.у.):

- расход газа одним котлом Vitomax 200-HS (2,89 тонн пара/ч) - 265 м³/час;

- общий расход газа тремя котлами Vitomax 200-HS (2,89 тонн пара/ч) -795 м³/час;

• расход газа на один котёл Vitomax 200-HS (5,0 тонн пар/ ч) - 485 м³/час;

• минимальное давление на входе в котёл Vitomax 200-HS - 0,025-0,03 МПа;

• расход газа энергоблоком С600-200 м³/час;

• минимальное давление на входе в энергоблок С600 - не менее 0,52 МПа.

Общий расход газа энерготехнологическим комплексом - 1480 м³/час.

Водоподготовка

Ориентировочный годовой объём воды, требующийся для функционирования энергокомплекса при максимальной нагрузке, составляет около 250 тыс. м³, что позволяет обеспечивать мини-ТЭЦ в нужном количестве водой от станции первого подъёма ОАО «Нафтан». Техническая вода на предприятие поступает по двум трубам Ду150, пропускной способностью 50 м³/час каждая, приведены сведения о поступлении технической воды на предприятие и отпуске её сторонним потребителям за 2010 год.

Сведения о поступлении технической воды на предприятие и отпуск её сторонним потребителям за 2010 год

Как показывают данные таблицы 5.4, общее потребление предприятием технической воды составляет около 13 % от представленного ОАО "Нафтан" лимита на водоснабжение водой их реки Западная Двина. Существующая система водоснабжения способна при дополнительном объёме технической воды обеспечить нужды энергокомплекса. Окончательная норма водопотребления будет рассчитана при проектировании мини-ТЭЦ.

Обобщённые эксплуатационные показатели генерирующего оборудования мини-ТЭЦ

Приведены обобщённые показатели работы энерготехнологического комплекса в соответствии с рассмотренным вариантом по снабжению ОАО «Новополоцкжелезобетон» и Завода КПД тепловой энергией:

Расчёт показателей произведен в соответствии с планом перспективного развития ОАО «Новополоцкжелезобетон» и планируемого потребления тепловой энергии Заводом КПД после проведения модернизации производства. За базовый год принят 2012 год - первый год эксплуатации энерготехнологического комплекса. В 2012 году с учётом увеличения объёмов производства потребность ОАО «Новополоцкжелезобетон» в тепловой энергии составит 16115 Гкал и электроэнергии 3930 тыс. кВт час. В расчётах учтено: увеличение потребления электроэнергии, потери тепловой энергии и загрузка электрогенерирующих модулей.

Таблица 5.5 – Эксплуатационные показатели энергоисточника

Реализация проекта предполагает:

• Строительство мини-ТЭЦ в существующим здании компрессорной станции;

• Приобретение оборудования для мини-ТЭЦ.

Для мини-ТЭЦ необходимо следующее оборудование:

• Микротурбинный модуль в индустриальном кожухе С 600,HPNG.GC.INDPKG.UL с оснащением;

• Котел паровой производительность пара 2,9 т/ч, рабочее давление 16 бар, тип YITOMANN с оснащением;

• Деаэрационная питательная установка FWT на 15 м3/ч;

• Паровая противодавленческая турбина D-0.18-1.6/0.6 электрической мощностью 180 квт.ч.;

• Горелка газовая тип MG3.3 ZM-L-N к паровому котлу с оснащением;

• Станция водоподготовки производительностью 15 м3/ч.

Строительство мини-ТЭЦ для предприятия значительно выгоднее покупки электрической и тепловой энергии от энергосистем.

Реализация проекта позволит:

• полностью обеспечить ОАО «Новополоцкжелезобетон» теплоэнергией и частично электроэнергией (недостачу электроэнергии планируется компенсировать за счет текущих энергосистем);

• увеличить выручку предприятия за счет реализации теплоэнергии сторонним организациям;

• снизить стоимость 1 Гкал теплоэнергии.

Для работы мини-ТЭЦ будет использовано в качестве топлива - газ. Мощности мини-ТЭЦ будут рассчитываться на перспективу, чтобы не столкнуться с нехваткой ТЭР при увеличении объемов производства.

В рамках инвестиционного проекта предполагается:

1. Закупка, доставка и монтаж оборудования мини ТЭЦ - ориентировочный срок работ 11 месяцев.

2. Строительно-монтажные работы на территории ОАО «Новополоцкжелезобетон» – ориентировочный срок работ 14 месяцев.

Ввод основных средств по проекту запланирован на июнь 2012 года.