• Скачать в формате PDF

М.И. Салтыков, Д.В. Новиков – ООО «Хайтед»
А.В. Борисов – ОАО «Тверьстеклопластик»

На заводе «Тверьстеклопластик» введена в эксплуатацию мини-ТЭС, состоящая из газопоршневых энергоблоков FG Wilson PG1250B с системами утилизации тепла. Реализация проекта позволила на 40% обеспечить потребности предприятия в электроэнергии и значительно повысить надежность энергоснабжения.

Для промышленного предприятия со значительным энергопотреблением и непрерывными технологическими процессами, каким является ОАО «Тверьстеклопластик», бесперебойность и качество электроснабжения имеет важнейшее значение. Стеклоплавильная печь – это центральный объект предприятия, который в связи с непрерывным циклом производства нуждается в бесперебойном обеспечении электроэнергией.
В последнее время надежность энергоснабжения падает. Тверьэнерго не в состоянии предоставить резервную мощность в случае аварии. Летом 2004 года в связи с большой аварией в энергосистеме завод был обесточен на 8 часов (если бы это произошло зимой, предприятие понесло бы колоссальные потери). В производственном цикле используется импортное оборудование, очень чувствительное к перепадам напряжения, а в городской сети напряжение периодически падает ниже уставок срабатывания защиты, и оборудование отключается.
Необходимо было искать пути для повышения надежности энергоснабжения и снижения стоимости электроэнергии, составлявшей значительную часть в себестоимости выпускаемой продукции. После рассмотрения различных вариантов было принято решение о строительстве собственной мини-ТЭС, работающей на природном газе.
Одной из самых сложных проблем, возникших при реализации проекта, было получение лимитов на газ. Для многих регионов России эта проблема актуальна, и при планировании строительства собственных энергоисточников ее необходимо учитывать.
Проект реализован с применением лизинговой схемы. Расчетный срок его окупаемости – три года. «СДМ-банк» и «Лизинг-СДМ», финансировавшие строительство и ввод электростанции в эксплуатацию, поставили очень жесткие условия по надежности приобретаемого оборудования. Оно должно работать в постоянном режиме, чтобы предприятие могло своевременно осуществлять выплаты по договору.
Производителем газопоршневых электростанций была выбрана компания FG Wilson (Великобритания), поскольку данное оборудование имеет хорошее соотношение цена/качество. Поставку, пусконаладку и последующее техническое обслуживание электростанций FG Wilson с газопоршневыми двигателями Perkins обеспечила компания «Хайтед». ООО «Хайтед» является официальным российским дилером компании FG Wilson и единственным в России официальным дистрибьютором Perkins.
Проект был начат летом 2005 года. В настоящее время введена в эксплуатацию первая очередь мини-ТЭС, которая состоит из двух установок FG Wilson PG1250В единичной мощностью 1000 кВт, выполненных в специально сконструированных контейнерах. Утилизируемое тепло газопоршневых установок поступает в тепловую сеть предприятия, что повышает эффективность использования агрегатов. Тепловой энергии одного агрегата достаточно для обеспечения потребностей предприятия в горячей воде. Два энергоблока полностью обеспечивают заводскую инфраструктуру теплом до наступления зимних холодов, и лишь в ноябре планируется запустить котельную.
Мини-ТЭС работает параллельно с сетью централизованного электроснабжения завода. Такой режим работы является наиболее эффективным для предприятия. В случае длительных перерывов в подаче сетевой электроэнергии мини-ТЭС используется в качестве автономного источника, обеспечивая непрерывность критических технологических процессов предприятия.
Выходное напряжение генераторов согласуется с сетевым с помощью повышающих трансформаторных подстанций 0,4/10,5 кВ 3x1600 кВА контейнерного исполнения, расположенных на площадке мини-ТЭС.
Энергоустановки FG Wilson PG1250В оборудованы двигателями Perkins 4016-E61TRS, которые соответствуют европейским стандартам по содержанию вредных веществ в отработавших газах. Двигатель оснащен системой электронного управления ЕСМ, интегрированным модулем управления количеством подаваемого газа TECJET.
Система впуска с турбокомпрессором использует двухступенчатый охладитель наддува. Нагретая газовоздушная смесь охлаждается после турбины сначала антифризом из контура охлаждения рубашки двигателя (высокотемпе-ратурным), затем – антифризом второго контура охлаждения наддува (низкотемпературным). Это позволяет более эффективно организовать рабочий процесс двигателя и системы утилизации тепла.
Поршневой двигатель Perkins 4016-E61TRS – четырехтактный, 16-цилиндровый, V-образный (угол развала – 60°). Частота вращения коленчатого вала составляет 1500 об/мин, рабочий объем двигателя 61,12 л, диаметр цилиндров 160 мм, ход поршня 190 мм, степень сжатия – 12.
Топливом для электростанции является природный газ с теплотворной способностью 8007 ккал/нм³ и метановым числом не ниже 75. Давление газа перед двигателем после регулятоpa давления составляет 5...10 кПа. Расход газа при номинальной нагрузке – 265 м³/ч.
Система пуска – электростартерная, напряжение 24 В. В комплект поставки входит блок аккумуляторных батарей и статическое зарядное устройство (питание 220 В).
Система зажигания имеет индивидуальные катушки на каждом цилиндре, управление осуществляется модулем ЕСМ.
Выхлопная система включает глушитель, сильфонный компенсатор и выхлопные трубопроводы.
Управление двигателем осуществляется с помощью электронного регулятора. Оно соответствует стандарту ISO 8528, включает защиту двигателя по температуре масла и охлаждающей жидкости, а также систему антидетонации.
Система смазки двигателя – картерная. Электростанция оснащена устройством автоматического поддержания уровня масла в картере двигателя с дополнительным расходным баком (100 л). Для откачки масла из системы предусмотрены специальные насосы. Объем системы смазки двигателя – 286 литров. Максимальная температура масла составляет 105 °С, рабочее давление (при температуре 80 °С) – 0,34 МПа. Расход масла на угар 0,03 г/кВт•ч.
Система охлаждения двигателя 4016-E61TRS – жидкостная с двумя отдельными контурами высокой и низкой температуры. Контур высокой температуры охлаждает рубашку двигателя, а контур низкой температуры – газовоздушную смесь после турбокомпрессора. Охлаждающая жидкость – 50%-й раствор антифриза. Общая емкость системы охлаждения (двигатель+радиатор) – 1526 л. Радиаторы имеют электрический привод вентиляторов. Количество работающих вентиляторов регулируется автоматически.
При правильной эксплуатации и своевременном регламентном обслуживании ресурс до первого капитального ремонта двигателей Perkins 4016-E61TRS в составе генераторных установок составляет 64000 моточасов. Интервал между техническим обслуживанием – 1000…2000 моточасов (в зависимости от качества газа и применяемого моторного масла).
Двигатели Perkins серии 4000 производятся на заводе в городе Стаффорд (Великобритания). Модельный ряд дизельных и газовых двигателей Perkins этой серии включает 6-, 8-, 12- и 16-цилиндровые агрегаты единичной мощностью от 300 кВт до 1 МВт (газопоршневые машины) и от 600 кВт до 1,9 МВт (для дизельных двигателей).
Система утилизации тепла (СУТ) газопоршневых энергоблоков FG Wilson рассчитана индивидуально, в соответствии с требованиями проекта. Она собрана и прошла тестирование на заводе-изготовителе, что гарантирует ее надежность и работоспособность. На электростанцию с системой утилизации предоставлена общая гарантия изготовителя.
Система представляет собой специальный модуль, в котором теплота отработавших газов и тепло контура системы охлаждения двигателя используются для нагрева циркулирующей воды. Избыточное количество тепла (при снижении или отсутствии потребления), а также тепло низкотемпературного контура охлаждения турбонаддува двигателя сбрасываются в окружающую среду с помощью выносного радиатора с электроприводными вентиляторами.
Теплообменник выхлопных газов оснащен поворотной шиберной заслонкой, переключающей подачу газовыхлопа на байпасную схему при выходе параметров СУТ за допустимые пределы. Температурный режим системы утилизации тепла – 95/70 °С.
Система включает расширительные баки для каждого контура, а также емкости для технологического и аварийного слива охлаждающей жидкости.
Синхронный генератор переменного тока LL8124P (Leroy-Somer) имеет систему возбуждения с постоянными магнитами (PMG), регулировка напряжения ±0,5%. Он установлен на единой раме с двигателем и соединен с ним с помощью предохранительной муфты.
Контейнеры для размещения газопоршневых электростанций, систем утилизации тепла и систем управления изготовлены в России. Каждый контейнер включает в себя системы основного и аварийного освещения, отопления, вентиляции, подачи газа, охранно-пожарной сигнализации, систему автоматического газового пожаротушения.
Внутри энергоблока расположены: дополнительный теплообменник промежуточного контура системы утилизации тепла, насосы, термостаты, дополнительный теплообменник для подогрева впускного воздуха, шкаф с выходным автоматическим выключателем генераторной установки, шкафы электропитания собственных нужд, система автоматического поддержания уровня масла в поддоне двигателя с расходным баком, автоматика защиты по утечке газа. Выносной горизонтальный радиатор и глушитель установлены на крыше контейнера.
Электростанции FG Wilson PG1250В укомплектованы панелями управления Woodward GCP-32 и имеют III уровень автоматизации. Контроль над работой оборудования станции и автоматики контейнеров осуществляется дистанционно из помещения диспетчерской. Компанией «Хайтед» специально разработана и установлена система управления верхнего уровня, которая обеспечивает интеграцию мини-ТЭС в энергосистему предприятия.
Система управления реализована на программируемых контроллерах, установленных на каждом из объектов управления (распределительная подстанция, контейнеры мини-ТЭС) и соединенных между собой промышленным интерфейсом связи. Такое решение позволило реализовать параллельную работу электростанций между собой и сетью с контролем мощности (экспорт энергии в сеть запрещен), с учетом существующей на заводе типовой двухсекционной схемы распределения.
Эксплуатация энергоблока на первом этапе и последующее техническое обслуживание проводится специалистами компании «Хайтед». Благодаря наличию в Москве сервисной службы и склада запчастей, компания оперативно осуществляет сервисную поддержку установленного оборудования.
Таким образом, все самые ответственные технологические процессы предприятия имеют энергоснабжение от двух источников – централизованной сети Тверьэнерго и собственной электростанции. ТЭС на 40% покрывает потребности предприятия в электроэнергии.
Проектом предусмотрена установка третьего энергоблока PG1250В компании FG Wilson. На площадке уже установлены повышающий трансформатор и комплексное распределительное устройство. После ввода энергоблока в эксплуатацию станция обеспечит потребности предприятия в электроэнергии на 60%.