Мини-ТЭС для малого бизнеса

Малышев Андрей Алексеевич, генеральный директор ООО «Инкомстрой-Инжиниринг»
Казаков Алексей Николаевич, технический директор ООО «Инкомстрой-Инжиниринг»

В статье рассмотрены основные вопросы проектирования и монтажа газопоршневой когенерационной установки в г. Дедовске. Приведены обобщенные сведения об опыте эксплуатации энергоблока за 3 года.

Активное городское строительство при дефиците генерирующих мощностей в последние годы значительно повысило интерес инвесторов и застройщиков к возведению автономных энергоцентров для торгово-офисных, спортивных и общественных зданий. Одним из таких примеров может служить строительство торгового центра ООО «Либерти» в г. Дедовске Истринского района Московской области, общей площадью 2700 м2.

Изначально заказчик планировал получать электрическую энергию от централизованных электрических сетей, а тепло от собственной автономной котельной, но на стадии реализации технических условий на электроэнергию появились дополнительные условия, связанные с реконструкцией ТП и перекладкой кабельных линий большой протяженности, что многократно превышало запланированные расходы. Тогда на основе разработанного специалистами компании ООО «Инкомстрой-Инжиниринг» технико-экономического обоснования комплексным решением вопроса получения электрической и тепловой энергии для заказчика стало строительство собственной мини-ТЭС.
Компания «Инкомстрой-Инжиниринг» с 1994 года занимается решением вопросов, связанных с тепло- и газоснабжением, проектированием и строительством газопроводов, котельных, энергоблоков, получением технических условий и согласованием топливных режимов для газоиспользующего оборудования.

Проектирование энергоблока было начато в 2005 году. Согласно техническому заданию заказчика, когенерационные установки должны работать в автономном режиме и полностью обеспечивать торговый центр электроэнергией и теплом. Подбор оборудования основывался на суточных графиках проектируемых нагрузок, включающих необходимые электрические и тепловые мощности в летний и зимний период. Исходя из поставленной задачи, а также из соотношения цены и качества, выбор был сделан в пользу чешкой компании TEDOM. Проектом были определены две газопоршневые установки CENTO L 150 электрической мощности 150 кВт и тепловой мощностью 226 кВт каждая и водогрейный котел VISSMANN Vitoplex-200 тепловой мощностью 350 кВт для покрытия пикового потребления тепловой энергии.
В комплект установки CENTO L 150 входит двигатель FORD, агрегатированный с генератором Leroy Somer на общей раме, первичный тепловой контур, теплообменники отходящих газов, охладитель компрессора двигателя, аварийный охладитель системы, шумозащитный кожух и шкаф управления параметрами теплоносителя и генератора. Работа энергоблока не предусматривает обслуживающего персонала, сигналы о его работе выводятся на пульт охраны торгового центра.
Подрядчик – компания «Инкомстрой-Инжиниринг» – взяла на себя весь комплекс работ, связанных с согласованием топливного режима, проектированием, заказом и поставкой оборудования, монтажом, пусконаладкой, включая работы по строительству и сдаче подводящего газопровода, узла учета газа и шкафа телеметрии.
По согласованию с заказчиком работы велись параллельно. Так, до получения постоянных (окончательных) технических условий и согласования топливного режима шел процесс проектирования и размещен заказ на производство оборудования, в результате к моменту строительной готовности помещения энергоблока, все оборудование находилось на строительной площадке.
Для снижения затрат заказчика на строительство энергоблока было принято решение о закупке когенераторов TEDOM CENTO L 150 частичной заводской сборки в комплектации ULT.

Окончательная сборка выполнялась непосредственно на объекте силами подрядчика. На опорную раму с установленным на ней двигателем и генератором было смонтировано тепловое и технологическое оборудование с шумозащитным кожухом. Так как размер помещения энергоблока изначально проектировался для нужд водогрейной котельной, то потребовалось компактное размещение когенерационных установок и дополнительного оборудования. Было принято решение о подъеме двигателя и генератора на металлический каркас и размещение под ними теплообменников отходящих газов с учетом возможности их технического обслуживания, а на обслуживаемой кровле энергоблока размещено технологическое и аварийное охлаждение.
Тепловая схема энергоблока смонтирована с учетом получения максимального КПД использования топлива. Приоритетом является утилизация тепла, вырабатываемого установками, и использование его потребителем.
Автоматика TEDOM и контролеры VISSMANN обеспечивают благоприятный тепловой режим для работы двигателей и распределения тепла по потребителям: системам отопления, горячего водоснабжения, приточной вентиляции и тепловым завесам. Топливом для работы установки служит природный газ низкого давления. В рабочем режиме эксплуатации давление газа на регуляторе составляет 25 мBar. Энергоблок размещен в пристроенном к основному зданию помещении, его площадь составляет 140 м2 и высота 4 м. В помещении энергоблока, кроме основного оборудования, размещены насосные группы тепловых контуров, узел учета газа со шкафом телеметрии и химводоочистка. Энергоблок работает в островном режиме без резервирования. Параметры электроснабжения на выходе из генератора – напряжение 0,4 кВ и частота тока 50 Гц.
Энергоблок введен в эксплуатацию в начале 2008 года. Обслуживание когенерационных установок осуществляет компания – производитель оборудования, а обслуживание водогрейного котла и другого тепломеханического оборудования осуществляет компания «Инкомстрой-Инжиниринг».

За 3 года эксплуатации энергоблока серьезных аварий не было, но мелкие нештатные ситуации возникали, особенно в первый год эксплуатации. Например, срабатывал датчик, отслеживающий температуру под шумозащитным кожухом. Проблема была решена устройством дополнительной изоляции теплообменников и дополнительной вентиляции помещения. В данном случае было бы желательно, чтобы изготовитель оборудования поставлял теплообменники отходящих газов с заводской теплоизоляцией. Теплоизоляция на месте монтажа достаточно трудоемка и не позволяет проводить эти работы с необходимым качеством, что связано с габаритами и массой самих теплообменников.
Аварийные остановки в первый год эксплуатации также были связаны с запаздывающей реакцией установки на резкое увеличение внешней электрической нагрузки. Отключение происходило при включении двигателей лифтов с большими пусковыми токами. Проблема была устранена после установки устройств плавного пуска.

В процессе эксплуатации выявилось низкое качество изготовления отдельных элементов системы. Так, например, потекли теплообменники отходящих газов и шланги системы охлаждения двигателя, что потребовало их замены по гарантийным обязательствам производителя.
Достаточно продолжительное время понадобилось специалистам фирмы-производителя на наладку регулятора оборотов двигателя, неправильная работа которого давала сбои в работе установки.

Заключение

1. Предоставление заказчиком на раннем этапе предпроектных проработок четкой технической информации о потенциальных потребителях, величине и характере нагрузок, приоритетов поможет правильно разработать техническую концепцию мини-ТЭС и иметь правильные проектные решения.
2. При проектировании станции необходимо особое внимание уделить температурному режиму помещения и особенно системе принудительной вентиляции.
3. Если подрядчик имеет опыт реализации подобных проектов, то совершенно очевидно, что можно сэкономить значительные средства за счет оптимальных проектных решений, правильного выбора производителей оборудования и комплексного выполнения работ.
4. При выборе производителя оборудования очень важным критерием является не только наличие собственной сервисной службы, но и склада запасных частей.

Опыт показывает, что современные мини-ТЭС при правильном подходе достаточно надежны и не прихотливы в эксплуатации и при невысоких капитальных и эксплуатационных затратах могут обеспечивать максимальную эффективность инвестиций за счет производства электроэнергии и тепла (холода) по конкурентной цене по сравнению с обычными котельными и централизованными энергосетями.
Собственная мини-ТЭС дает возможность быть независимым от энергосети, а иногда стать и единственным возможным вариантом.

Оцените статью