Строительство мини-ТЭЦ на базе ГПА (тригенерация)

 

 

1.     Исходные требования к энергоисточнику.

Согласно техническому заданию Заказчика для энергообеспечения объекта требуется:

1)     электрическая мощность – до 800 кВт (776,3 кВт);

2)     тепловая мощность – до 280 кВт (0,25 Гкал/ч);

Электрическая нагрузка – коммунальная, энергоснабжение жилого фонда (коттеджей) и инфраструктуры бытового обеспечения.

            Тепловая нагрузка – отопительная.

 

Обоснование выбора оборудования.

В соответствии с данными, представленными Заказчиком, расчетная мощность потребителей комплекса составит 776, 3кВт (838,9 кВА). В настоящее время в районе застройки имеется трансформаторная подстанция с двумя трансформаторами 10/0,4 кВ мощностью по 250 кВА, которая подлежит переносу с заменой всего оборудования. Иными словами аналогичная подстанция будет построена на новом месте взамен существующей и запитана от тех же линий 10 кВ. Разместить новую подстанцию предполагается в районе КПП при въезде на территорию объекта.

Мощность устанавливаемых трансформаторов ( 2×250 кВА) не достаточно для покрытия всей нагрузки. В связи с этим предлагается установка двух газопоршневых агрегатов мощностью по 360 кВт. Такое решение позволить полностью обеспечить покрытие нагрузок при отключении любого из четырех источников электроснабжения (трансформатора или генератора) оставшимися тремя. Газопоршневые установки (ГПУ) предполагается установить на значительном расстоянии от новой подстанции (~500м по кабельной трассе).

      Таким образом, для энергообеспечения объекта предлагается строительство когенерационной газопоршневой электростанции (КГПЭС) с 2-мя ГПУ типа G 3412 LE в шумоглушащем кожухе для размещения в помещении, каждый с системой частичной утилизации теплоты двигателя (от рубашки и маслоохладителя).

 

2.     Основные характеристики ГПУ.

№ п/п	Наименование	Размерность	Величина
1.	Тип		G 3412 LE
2.	Производитель		Caterpillar, США
3.	Мощность электрическая	кВт	360
4.	Мощность тепловая	кВт / (Гкал/ч)	140 / 0,125
5.	КПД электрический	%	35,3
6.	Топливо (основное/резервное)		Природный газ
7.	Давление газа	кгс/см²	0.1 - 4,1
8.	Расход газа (при LHV = 35.02 Mдж/нм³)	нм³/ч	104,9
9.	Уровень звука:  - на расстоянии 1 м от шумоглушащего кожуха;  - на выхлопе после глушителя.	дБА	77   74

3.     Основные характеристики энергоисточника.

№ п/п	Наименование	Размерность	Величина
1.	Количество ГПУ	шт.	2
2.	Количество СУТ	шт.	2
3.	Установленная мощность - электрическая; - тепловая	кВт кВт / (Гкал/ч)	720 280 / 0,25
4.	Вид теплоносителя		Горячая вода по графику 90/70 ºС
5.	Расход природного газа	нм³/ч	210
6.	Годовая выработка Электрической и тепловой энергии	тыс. кВт×ч тыс. Гкал	В соответствии с сезонными графиками нагрузки.
7.	Годовой расход топлива	тыс. нм³	В зависимости от графика электрической нагрузки.

 

4.     Основные технологические решения.

5.1. Теплотехнические решения.

Тепловая нагрузка потребителя принята на уровне 280 кВт (0,25 Гкал/ч).

Потребителями тепловой  энергии на площадке ГПЭС являются главный корпус электростанции и баки противопожарного запаса воды.

Вся нагрузка – сезонная, отопительная.

Для выравнивания отопительного графика потребления тепловой энергии, в летний, неотопительный период к СУТ ГПУ возможен вариант подключения чиллера для системы кондиционирования, использующего в качестве греющей среды горячую воду системы утилизации. Такое техническое решение позволяет вырабатывать холод на   утилизируемой сбросной теплоте ГПУ – схема тригенерации.

Отпуск тепловой энергии потребителем предусмотрен  непосредственно от теплообменников системы охлаждения двигателя и масла, без промежуточного контура.

 

5.2. Электрические решения.

В здании  ГПЭС предполагается организовать РУ-0,4 кВ генераторного напряжения (ГРУ-0,4 кВ), на шины которого будут подключены устанавливаемые генераторы. ГРУ – 0,4 кВ выполняется из двух секций с секционным автоматическим выключателем, который при работе обоих генератов находится в отключенном положении. Генераторы подключаются к разным секциям. Шины ГРУ-0,4кВ и РУ-0,4кВ подстанции связываются между собой двумя кабельными линиями (посекционно).

При проектировании электроснабжения объекта целесообразно часть нагрузок, располагаемых ближе к месту установки ГПЭС подключить непосредственно к шинам ГРУ-0,4кВ. Это позволит сократить длину питающих внутриплощадочных кабельных линий и уменьшить потери напряжения. Для этого в проекте внутреннего электроснабжения Генпроектировщик комплекса должен предусмотреть установку части панелей, предназначенных для питания потребителей, в помещении ГРУ-0,4кВ и их стыковку с панелями ГРУ, поставляемыми комплектно с газо-поршневыми агрегатами.

Питание нагрузок собственных нужд 380/220В ГПЭС предусматривается с шин ГРУ – 0,4 кВ от панелей, поставляемых комплектно с агрегатами.

Устройства защит, управления, сигнализации, синхронизации и генераторов поставляются также комплектно.

Предлагаемая схема подключения генераторов к сети представлена на рисунке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3. Компоновка оборудования.

Размещение КГПЭС предполагается во вновь сооружаемом здании, площадью в 6×18 м. здание предполагается выполнить в металлическом каркасе с наружными ограждающими конструкциями панелями типа «Сэндвич». Высота здания принята равной 4 м. 

В здании размещается следующее оборудование и системы ГПЭС:

 

НА ОТМ. 0,000

 - газопоршневые установки (ГПУ № 1 – ГПУ № 2);

 - система утилизации теплоты (СУТ № 1 – СУТ№ 3);

 - маслохозяйство в составе баков чистого и отработанного масла, емкости для приготовления охлаждающей жидкости, насосов и склад бочек с чистым маслом  и антифризом и складом ЗИП;

 - блочная ВПУ с подпиточными насосами и циркуляционными теплосетями потребителя;

 - аккумуляторная с зарядным устройством;

 - местный щит управления ГПЭС со шкафами управления КИП и А энергоустановок и электростанции в целом;

 - электротехническое помещение с силовыми шкафами генераторных выключателей, выдачи мощности (2 фидера) и шкафом питания и управления электростанции.

 

НА ОТМ 4,000

 - на крыше здания радиаторы охлаждения систем двигателя;

 - вентоустановка приточной вентиляции;

 

Забор воздуха на горение принят из помещения машзала КГПЭС.

Размещение пультовой с рабочим местом оператора ГПЭС предусмотрено в центральной диспетчерской.

В корпусе электростанции,  по оси ГПУ расположены ворота, позволяющие осуществлять монтаж и демонтаж основного оборудования ГПЭС. Отвод дымовых газов предусмотрен через одну многоствольную (2 ствола) металлическую трубу.

Для механизации ремонтных работ устанавливается подвесная кранбалка грузоподъемностью 0,5 т.

5.4. Экологические показатели.

Предусмотренное к размещению на когенерационной ГПЭС основное оборудование – современные газопоршневые установки G 3412LE  компании Caterpillar полностью удовлетворяют общемировым экологическим требованиям.

 Выбросы наиболее токсичного загрязняющего вещества  - оксидов азота NO_x  - составляют не более 250 мг/нм³, что в 2 раза ниже европейских норм TA-LUFT, согласно которым эмиссия оксидов азота нормируется на уровне 500 мг/нм³.

Согласно действующему в РФ нормативу – ГОСТ Р 51249-99 «Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Выбросы вредных веществ с отработанными газами» предлагаемое основное оборудование – ГПУ типа G 3412 LE является полностью экологически чистым. Согласно этому ГОСТу норматив удельных средневзвешенных выбросов оксидов азота NO_x  для промышленных дизелей выпуска после 1999г. должен составлять до 10 г/к Вт*ч. Газопоршневая установка G 3412 LE имеет удельный выброс NO_x  на уровне 1,3 г/кВт*ч, что практически в 8 раз ниже Российских экологических требований.

На расстоянии 50 м от здания ГПЭС уровень звука от газовыхлопа ГПУ снизится до 45-50 дБА, что соответствует уровню шума на территории больниц, санаториев и  в жилой зоне в ночное время.

Ограждающие конструкции здания ГПЭС снизят уровень шумов от ГПУ также на 20-25 дБА и на расстоянии 50 м от стен машзала шумы от КГПЭС не превысят требования санитарных норм.

 

5.     Ориентировочные этапы и сроки проекта.

1.     Разработка рабочего проекта 3-4 месяца (согласование – до 1,5 мес.).

2.     Заказ, изготовление и поставка оборудования и материалов до 7 месяцев.

3.     Строительно-монтажные и пуско-наладочные работы со сдачей объекта Заказчику до 9 месяцев.

Сроки и продолжительность работ указаны от начала действия договора (общий срок до 12 месяцев) и при условии стабильного финансирования.

Определяющим в сроке строительства является срок изготовления основного оборудования, который по данным завода-изготовителя составляет до 7 месяцев. Кроме этого, на срок реализации проекта в целом может повлиять время согласование и утверждения проекта.

Сроки реализации проекта можно сократить за счет выполнения заказа основного оборудования с началом проектирования. В этом случае срок реализации проекта сократится до 10  месяцев.

 

6. Стоимость строительства.

Общий объем капитальных вложений на условиях «под ключ» по укрупненным показателям в текущих ценах (с НДС) ориентировочно составит порядка 39-40 млн. рублей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ориентировочная стоимость строительства

мини-ТЭЦ на условиях «под ключ».

 

№ п/п	Наименование работ	Стоимость с НДС в млн. руб.
1.	Разработка проектной документации, авторский надзор.	2
2.	Комплекс строительных работ по зданию ТЭЦ, фундаменты под оборудование, системы отопления вентиляции, освещения, канализации.	4
3.	Поставка комплекта оборудования «Катерпиллар»	20,5
4.	Поставка вспомогательного оборудования,  трубопроводов, арматуры, металлоконструкций, обмуровочных и теплоизоляционных материалов, включая оборудования необходимое для выдачи электрической мощности и газификации.	8,5
5.	Монтаж основного и вспомогательного оборудования, электротехнического оборудования и КИП.	3,5
6.	Комплексная пуско-наладка.	1,5
	ИТОГО:	40,0