Строительство мини-ТЭЦ на базе ГПА

 

 

В соответствии с данными, представленными Заказчиком, расчетная мощность потребителей объекта составит 772кВт (810кВА). Значительную часть потребителей составляет сварочное и грузоподъемное оборудование, т .е. нагрузка будет неравномерной и характеризоваться кратковременным увеличением и сбросом потребления мощности. Работа предприятия двухсменная. Потребление в ночные часы будет незначительным (дежурное освещение, охранно-пожарная сигнализация).

В связи свыше изложенным к установке предлагаются два газо-поршневых агрегата с генераторами мощностью по 600 кВт. Генераторы предполагается подключить к разным секциям РУ-0,4кВ, выполняемого по проекту предприятия, и размещаемому в помещении электрощитовой. Режим работы мини-ТЭС – изолированный от электросети. При работе обоих генераторов максимальная их загрузка будет в пределах ~65% от номинальной мощности. Однако, учитывая, что нагрузка имеет резко переменный характер, запас генерируемой мощности позволит облегчить режим работы двигателей агрегатов. Кроме того, устойчивая работа газо-поршневых двигателей обеспечивается при нагрузке не менее 30% от номинальной мощности машины. В связи с этим, для обеспечения электроснабжения в ночное время предлагается установить отдельный агрегат небольшой мощности, который будет работать устойчиво при малых нагрузках. Для этих целей предлагается газо-поршневая машина с генератором мощностью 56 кВт, подключаемый к одной из секций электрощитовой. При аварийном отключении одной машин возможна перегрузка второй, что может привести к ее отключению защитами от перегрузки. Для избежания этого будет предусмотрена  автоматическая частотная разгрузка (АЧР), действующая на отключение части неответственных фидеров электрощитовой и, тем самым, обеспечивающая сохранение в работе оставшегося агрегата.

На основании выше изложенного к поставке предлагается следующее оборудование:

-два газо-поршневых агрегата типа PG750В с генератором мощностью

600 кВт и системой утилизации теплоты (СУТ) производства «FG Wilson»;

-один газо-поршневой агрегат (тип уточняется на последующей стадии) с генератором мощностью 56 кВт, без СУТ производства «FG Wilson».

Системы защит, управления, сигнализации, синхронизации генераторов поставляются комплектно с агрегатами.

Электроснабжение потребителей собственных нужд мини-ТЭС будет предусмотрено с шин РУ-0,4кВ.

Электрическая схема присоединения генераторов представлена на рис.1.

 

 

 

 

Предусмотрен следующий режим работы ГПА:

1)          Первая и вторая смены – в работе, в зависимости от нагрузки, 1-2 агрегата PG 750 В;

2)          Ночные часы – в работе вспомогательный агрегат мощностью порядка 50 кВт (мощностью ГПА уточняется на последующих стадиях)

 

 

 

 

 

 

Теплотехнические решения

 

Тепловая нагрузка потребителей предприятия принята равной 4,2 МВт (3.6 Гкал/ч), что соответствует нагрузке и строительству котельной.

При работе газопоршневых агрегатов с электрической мощностью 772 кВт, системой утилизации ГПА типа PG 750 В вырабатывается до 1000 кВт (0.86 Гкал/ч) тепловой энергии. Эта тепловая энергия используется для покрытия базовой части тепловых нагрузок предприятия. Покрытие пиковой части нагрузок предусмотрено от 2-х водогрейных котлов фирмы VITESSMANN, каждый тепловой мощностью по 1750 кВт (1.5 Гкал/ч).

Следовательно, предлагаемые технические решения позволяют выработать от СУТ ГПА и водогрейных котлов до 4500 кВт (3.9 Гкал/ч) теплоты, что полностью обеспечивает потребности предприятия в тепловой энергии.

Тип и теплопроизводительность водогрейных котлов уточняется на последующих стадиях, после получения от Заказчика более точной информации по тепловым нагрузкам и графикам потребления предприятия.

Для выравнивания отопительного графика потребления тепловой энергии, и в летний неотопительный СУТ ГПА предусмотрено подключение челлера тепловой мощностью 100 кВт. Это позволяет вырабатывать холод на утилизируемой сбросной теплоте ГПА – схема тригенарации.

 

 

Основное оборудование

 ГПУ предназначены для использования в качестве основного источника электроэнергии. Ограничений на количество часов работы – нет. ГПУ способны работать при переменных нагрузках. Характеристики ГПУ представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики PG750B

Дополнительно необходимое оборудование

Таблица 2 – Перечень дополнительного оборудования для ГПУ PG750В

 

Панель управления ”6200” - предназначена для синхронизации работы ГПУ (до 8 шт.), работающих  параллельно на нагрузку (без внешней электросети). При этом возможна эксплуатация ГПУ различных моделей.

Панель”6200”настроена на определенную последовательность запуска ГПУ по мере возрастания нагрузки. Однако, эта последовательность включения в работу ГПУ может быть изменена.    

Панель ”6200” обеспечивает автоматическую защиту ГПУ:

·         от чрезмерно высокой температуры охлаждающей жидкости;

·         низкого давления масла в системе смазки;

·         чрезмерно высокой скорости вращения вала двигателя;

·         неудач при попытках запуска;

·         от чрезмерно высокого (низкого) выходного напряжения;

·         от недопустимых повышения и понижения выходной частоты тока генератора;

·         дает сигнал о понижении напряжения в аккумуляторной батарее.

Панель ”6200” позволяет производить измерения следующих параметров:

·         фазные и линейные напряжения;

·         ток каждой из трех фаз;

·         частота тока;

·         cosj  каждой из трех фаз;

·         мощности (кВт и кВА) на фазе;

·         общая выработанная электроэнергия (кВт_*ч);

·         текущее время;

·         температура охлаждающей жидкости;

·         давление масла в системе смазки;

·         напряжение в аккумуляторной батарее.

Кроме того, отображается информация о состоянии выключателя нагрузки и отмеченные неисправности.

Дополнительно могут быть добавлены еще до трех сигналов неисправностей из следующего перечня:

·         сигнал о низкой температуре охлаждающей жидкости;

·         сигнал о недопустимом токе;

·         неисправность заземления;

·         утечка тока на ”землю”;

·         низкий уровень топлива;

·         жидкости низкий уровень охлаждающей. сигнал при пропадании возбуждения генератора;

·         сигнал о потере синхронизации;

·         сигнал о пониженном напряжении на аккумуляторной батарее;

·         сигнал о низкой и высокой частоте тока.

       Кроме того, она имеет расширенные возможности управления ГПУ, а именно:

·         ручную синхронизацию вырабатываемой электроэнергии;

·         автоматическую синхронизацию;

·         автоматический контроль за распределением нагрузки между ГПУ;

·         автоматический контроль за подключением и отключением нагрузки;

·         автоматический контроль за последовательностью запуска ГПУ, работающих параллельно.

Характеристики газового топлива

Таблица 3 – Рекомендуемый диапазон характеристик газового топлива

          Комплексная система утилизации тепла ГПУ

Описание конструкции комплексной системы утилизации тепла (СУТ)

Комплексная система утилизации тепла (СУТ) применяется в качестве вспомогательного технологического оборудования ГПУ и предназначена для нагрева воды в системе теплоснабжения.

Утилизация тепла предусмотрена:

·            от высокотемпературных контуров охлаждения ГПУ, для чего возле каждой газо-поршневой установки устанавливается теплообменник – утилизатор тепла антифриза (УТА);

·            от выхлопных газов, что обеспечивается за счет установки возле каждой ГПУ утилизатора тепла выхлопных газов (УТГ).

Снимаемое со вторичных контуров теплообменников тепло в виде горячей воды поступает в теплообменник внешнего контура теплоснабжения (вода – вода) или напрямую используется для отопления и технологических целей предприятия, подключенного к теплоэлектростанции (ТЭС).

Теплообменные аппараты утилизационной ГПУ включены последовательно по нагреваемой воде:

·            первая ступень нагрева происходит в УТА;

·            вторая ступень нагрева – в УТГ.

Регулирование теплопроизводительности осуществляется байпасированием газа в УТГ.

Основные технические параметры СУТ при 100% электрической нагрузке при работе ГПУ представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Основные технические параметры СУТ

Устройство УТА

УТА представляет собой пластинчатый теплообменник поверхностного типа, в котором передача тепла от одной среды (греющего теплоносителя – антифриза) к другой (нагреваемому теплоносителю – воде) происходит через металлическую стенку, (поверхность теплообмена).

Поверхность теплообмена образована из тонких штампованных гофрированных пластин. Гофрированная поверхность пластин усиливает турбулизацию потоков рабочих сред и повышает коэффициент теплоотдачи.

Рабочие среды в теплообменнике движутся в щелевых каналах сложной формы между соседними пластинами. Каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей чередуются между собой.

Пластины теплообменников изготовлены из коррозионно-стойкой стали AISI 316, прокладки – из термостойкой резины EPDM (максимальная рабочая температура 150°С).

Все пластинчатые теплообменники проходят обязательные гидравлические испытания, что позволяет быть уверенными в их полной работоспособности.

Чистка теплообменных поверхностей в случае их загрязнения в процессе эксплуатации производится специалистами сервисной службы в кратчайшие сроки.

Основные технические характеристики утилизационного теплообменника антифриза для одной ГПУ представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Основные технические характеристики УТА

 

 

Устройство УТГ

УТГ при поставке в комплекте в составе СУТ представляет собой прямоугольную сварную конструкцию содержащую:

- шиберную заслонку с механизмами перемещения;

- теплообменную секцию из трубных водяных пучков и водяной камеры с присоединительными фланцами;

- байпасный газоход.

Для осмотра без разборки в конструкции предусмотрены смотровые лючки.

Шиберная заслонка предназначена для перераспределения потока газа между теплообменной секцией и байпасным газоходом, а также перепуска газа во время запуска и прогрева газопоршневой установки и в момент остановки.

Основные технические характеристики УТГ представлены в таблице 6.

Таблица 6 - Основные технические характеристики УТГ

В состав СУТ, помимо УТА и УТГ, входят:

1.      Основной и резервный насосы

2.      Расширительный бак

3.      Комплект трубопроводов и арматуры (в соответствии с проектом)

4.      Система автоматики

5.        Предохранительные клапана

6.        Газоходы

7.        Теплоизоляция трубопроводов

8.        Теплоизоляция газоходов.

Система контроля параметров СУТ

Размещение приборов для контроля параметров СУТ – на щите СУТ в пультовой оператора газо-поршневой теплоэлектростанции.

 

На всю электростанцию будет поставлена одна система управления несколькими ГПА, позволяющая также управлять водогрейными котлами.

 

 

 Водогрейные котлы

 

К установке предлагается низкотемпературные водогрейные котлы для жидкого и газообразного горючего фирмы VIESSMANN, типа  Vitiplex 100.

Конструкция – трехходовой котел с многослойными конвективными теплообменными поверхностями.

Максимальная температура нагрева (соответствует температуре срабатывания защитного ограничителя температуры) до 115ºС.

Допустимое рабочее избыточное давление 6 бар.

Краткие технические характеристики:

-        тепловая мощность – 1750 кВт (1.5 Гкал/ч);

-        температурный график – 95/70 ºС;

-        многослойные конвективные теплообменные поверхности обеспечивают высокую эксплуатационную надежность и длительный срок службы;

-        особенно экономичный и экологически щадящий режим программируемой теплогенерации с переменной температурой теплоносителя; возможность полного выключения при отсутствии потребности в тепле.

-        нормативный к.п.д. (с учетом среднегодового температурного цикла): 96%;

-        трехходовой котел с малой нагрузкой камеры сгорания обеспечивает минимальное выделение оксидов азота;

-        нет никаких ограничений по минимальному расходу теплоносителя через котел – широкие проходы между жаровыми трубами и большое водонаполнение котлового блока обеспечивают эффективную естественную циркуляцию и гарантированный теплосъем со стороны котловой воды – в результате упрощается гидравлическая стыковка котла с системой;

-        интегрированная пусковая схема Therm-Control заменяет подмешивающий насос или комплект подмешивающего устройства и сберегает время на монтаж и затраты;

-        с проходной площадкой по верхней части котла – облегчает монтаж и техническое обслуживание;

-        экономичная и надежная работа отопительной установки гарантируется системой цифрового программного управления  Vitotronic.

Нормативный ресурс котла до капитального ремонта – 20 лет.

 

Наружные размеры    длина, м                                      ширина, м                                      высота, м	3161 1480 2143
Масса (с теплоизоляцией), кг	4259
Объем воды, л	2131
Патрубок отходящих газов, мм	400

Стандартизированная телекоммуникационная шина LON-BUS позволяет полностью интегрировать Vitotronic в системы диспетчерского управления.

Система управления котла Vitoplex 300 Vitotronic 100 (тип GC1) и первичным регулировочным оснащением для многокотельных установок  Vitotronic 333 (тип MW 1)

 

Программируемое, микроконтроллерное и погодозависимое каскадное включение до 4 водогрейных котлов  (2 котла и 2 СУТ) с помощью Vitotronic 100 и регулирование до 2 отопительных контуров со смесителем

 - автоматическое переключение суточных и недельных режимов работы

- независимое программирование переключений режимов, параметров отопительных характеристик, температурных установок и отопительных  программ

- автоматический режим приготовления горячей воды; датчик температуры характеристик, температурных установок и отопительных программ

- информационный обмен через шину LON-BUS (телекоммуникационный модуль LON на Vitotronic 333,  для Vitotronic 100  отдельная единица поставки)

-        интегрированная система диагностики и другие функции

-        связь с системой управления ГПА

Предложение фирмы – поставщика котельного оборудования приведено в Приложении №1.

 

Компоновка оборудования газопоршневой электростанции

 

На ГПЭС предусмотрено к размещению следующее оборудование и системы:

1)                            ГПА типа PG 750 B с СУТ и дополнительным оборудованием – 2 комплекта;

2)                            ГПА электрической мощностью до 50 кВт с дополнительным оборудованием – 1 комплект;

3)                            Водогрейные котлы тепловой мощностью 1750 кВт с системой регулирования и управления – 2 комплекта;

4)                            Автоматизированная блочная водоподготовительная установка – 1 комплект;

5)                            Теплообменное и насосное оборудование систем отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования;

6)                            Маcлохозяйство с насосным оборудованием, баками чистого и отработанного машинного масла и складом смазочного масла и антифриза в бочках;

7)                            Электротехническое оборудование выдачи мощности и обеспечения собственных нужд электростанции и котельной;

8)                            Подземный бак аварийного слива масла с ГПА – 1 ед.;

9)                            Воздухозаборное устройство (с шумоглушителем) подачи воздуха на горение ГПА  PG 750 В– 2 комплекта;

10)                       Сухие градирни (аппараты воздушного охлаждения) ГПА PG 750 В – 2 комплекта

Все оборудование ГПЭС с котельной предлагается разместить в угловом помещении производственного корпуса на месте электрощитовой и тарно-упаковочного участка. Требуемое помещение для машзала с пультовой – 12 х 12 м

Предлагается  следующая компоновка оборудования в помещении машзала:

- водогрейные котлы устанавливаются перпендикулярно стене (оси К-М), дымовые трубы от котлов выводятся вдоль этой торцевой стены.  Высота и диаметр труб определяется экологическим расчетом;

- ГПА устанавливаются перпендикулярно стене, где ранее размещалась электрощитовая. Установки типа PG 750 В разнесены на необходимые расстояния, позволяющие выполнять их техническое обслуживание;

- ГПА мощностью 50 кВт и блочная ВПУ размещаются между 2-я PG 750 В с соблюдением необходимых разрывов;

- СУТ устанавливается над ГПА PG 750 В на антресоли, на высоте 3 м (стена по оси М).  Там же  размещается оборудование приточной и вытяжной вентиляции;

- на свободной площадке машзала, в углу со стороны участка упаковки крупногабаритных изделий предусмотрено помещение пультовой (диспетчерской). В данном тепло-звукоизолированном помещении размерами в плане 4 х 3 м предусмотрены необходимые системы управления  ГПА и водогрейными котлами. Со стороны машзала устанавливается двойное остекление, позволяющее оператору визуально контролировать процесс производства электрической и тепловой энергии.

 Со стороны оси М, на свободной площади предусмотрено сооружение 2-х уровневой пристройки размерами в плане 12 х 4 м.

 В пристройке, на первом уровне на отм. 0.000 предусмотрены 2 помещения:

- электрощитовая (6 х 4 м);

- маслохозяйство со складом машинного масла и антифриза в бочках

 (6 х 4 м)

- на 2-м уровне, на отм. 3.000, на крыше пристройки, устанавливаются воздухозаборные устройства подачи воздуха на горение PG 750 В и сухие градирни (АВО) аварийного охлаждения агрегатов;

Дымовые трубы после дополнительных глушителей 3-х ГПА выводятся вдоль стены производственного корпуса  над пристройкой. Высота пучка дымовых труб  ГПА определяется на основе экологического расчета;

Подземный бак аварийного слива моторного масла ГПА размещается на свободной территории (в углу забора предприятия).

Компоновка оборудования ГПЭС на отм. 0.000 приведена на рис. 2.

 

 

 

Рис.2.  Компоновка оборудования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стоимостные показатели

 

Стоимость поставки

Таблица 7 - Статьи затрат на оборудование ТЭС

№    п/п	Статьи затрат	Стоимость с НДС, $ тыс.	Стоимость с НДС, млн руб	Стоимость с НДС, $ тыс.	Стоимость с НДС, млн руб	Примечания
		На 1 ГПУ		На 1 ТЭС		Курс $, руб/$
	Марка ГПУ	PG750В				$28
	Количество ГПУ	1		2
1	Газопоршневая установка (ГПУ)	293,1	8,2	586,2	16,49
2	Дополнительное оборудование для ГПУ	26,3	0,74	52,5	1,47
3	Дополнительное оборудование, общее на всю ТЭС			1,39	0,04
4	Система утилизации тепла	72,0		144,0	4,03	УТГ-отечественного производства
Стоимость оборудования				787,09	22,03
5	Проектирование и управление проектом *			95	2,66
6	Монтажные работы оборудования, поставляемого компанией «ЗАО «Энергокаскад»»			114,6	3,2
7	Пусконаладочные работы (ПНР)			46	1,3
Суммарные затраты на оборудование, проектные, монтажные и пусконаладочные  работы				1042,69	29,32

Примечания:

Границы проектирования ТЭС, инженерных коммуникаций и систем являются предметом договора и выполнения технического задания на проектирование.

Теплообменное оборудование СУТ для газопоршневых установок – отечественного производства.

В суммарные затраты не включена стоимость дымовой трубы, которая определяется в зависимости от требуемой высоты трубы. При проектировании высота трубы определяется из расчета рассеивания выбросов вредных веществ с учетом фоновой концентрации вредных веществ.

Выполнение электротехнической схемы в соответствии с конкретными требованиями технического задания (отсутствующего в настоящее время) и ее реализация являются предметом отдельных договорных отношений.

* Справочник базовых цен на проектные работы для строительства. Объекты энергетики. (Утвержден приказом ОАО РАО "ЕЭС России" от 10.02.2003 №39)

 Стоимость монтажных работ уточняется после разработки проектно-сметной документации.

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                  Приложение №1

 

 

2 x Vitoplex 100,  6 бар + контроллеp + горелка
№	Номер заказа	Наименование изделия	Кол-во	Стоимость
1	SX10257	Низкотемпературный водогрейный котел Vitoplex 100; жаротрубный трехходовый котловый блок с естественной циркуляцией, номинальный срок службы 20 лет без ремонта (только сервисное обслуживание), мощность 1750 кВт; рабочее давление до 6 бар. Контроллер котельной Vitotronic 333, каскадное управление/регулирование до четырех котлоагрегатов в режиме погодозависимой теплогенерации, погодозависимое управление/регулирование до двух контуров тепловой нагрузки со смесителями; управление/регулирование приготовлением горячей воды для системы ГВС. Контроллер котельной обеспечивает круглосуточную автоматическую работу последней и не требует обязательного присутствия оператов. Контроллер котлового блока Vitotronic 100 с , температура срабатывания защитного ограничителя 115 °С; расчетная максимальная температура подающей магистрали должна приниматься не более 105 °С! Габариты котлового блока (ДхШхВ): 3161х1655х2143 мм, опорная площадка (ДхШ): 2800х1500 мм, масса (с теплоизоляцией) 3542 кг, водонаполнение 2131 л.	1	22 948 €
2	SX10125	Низкотемпературный водогрейный котел Vitoplex 100; жаротрубный трехходовый котловый блок с естественной циркуляцией, номинальный срок службы 20 лет без ремонта (только сервисное обслуживание), мощность 1750 кВт; рабочее давление до 6 бар. Контроллер котлового блока Vitotronic 100, температура срабатывания защитного ограничителя 115 °С; расчетная максимальная температура подающей магистрали должна приниматься не более 105 °С! Габариты котлового блока (ДхШхВ): 3161х1655х2143 мм, опорная площадка (ДхШ): 2800х1500 мм, масса (с теплоизоляцией) 3542 кг, водонаполнение 2131 л.	1	21 154 €
3	7450630	Датчик температуры отходящих газов	2	212 €
4	9537835	Датчик заполнения котлового контура водой	2	558 €
5	7143723	Устройство защиты по максимальному давлениюя; диапазон настрйоки 1,2 - 6 бар (монтируется на котловом блоке)	2	1 512 €
6	7143725	Устройство защиты по минимальному давлению в системе; диапазон настройки 0,5 - 8 бар; (монтируется обычно на присоединительной магистрали системы компенсации температурных расширений)	1	472 €
7	7450641	Датчик температуры (погружной); для монтажа на общем участке подающей магистрали	2	145 €
ИТОГО (котел + оснастка котла, поз. 1 - 7):			97.730 €
8		Горелка газовая двухступенчатая GP-140H производства компании Oilon OY (Финляндия). Мощность 1861 кВт. Давление газа 70-360 мбар.	2	15 611 €
ИТОГО (котел + оснастка котла + горелка, поз. 1 - 8):			62 612 €

 

Указанные в спецификациях цены (поз. 1-7) – цены брутто со склада в Москве, без учета НДС.

Указанные в спецификациях цены (поз. 8) – цены нетто, со склада в Москве, без учета НДС.

Ориентировочный срок поставки оборудования (поз. 1-7): три–четыре  недели, считая от момента поступления на наш расчетный счет согласованной предоплаты стоимости оборудования при условии, что окончательно согласована техническая сторона  объема поставки.

Ориентировочный срок поставки оборудования (поз. 8): четыре - шесть  недель, считая от момента поступления на наш расчетный счет согласованной предоплаты стоимости оборудования при условии, что окончательно согласована техническая сторона  объема поставки.