УДК 536.2

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗБЫТКА ПАРА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ТЭЦ

Т. А. Чикина1, В. Ю. Дубанин2, К. Г. Хрипунов3

1Студент гр. бПТ-171,Chikina.Tanya99@mail.ru 2Канд.техн.наук,vdubanin@cchgeu.ru

ФГБОУ ВО «Воронежскийгосударственный технический университет»

3Канд. техн. наук, доцент,Hripunov_KG@voronezh.quadra.ru

Филиал ПАО «Квадра»–«Воронежская генерация»

В данной работе представлена оценка экономической привлекательности и преимущества использования избыточного пара для выработки электроэнергии на ТЭЦ с помощью установки дополнительного оборудования. Рассмотрено использование избытка пара в летний период года для выработки электроэнергии для собственных нужд.

Ключевые слова: пар, паровинтовая установка, электроэнергия, энергосбережение, ТЭЦ.

Предлагаемый вариант использования избыточного пара предполагает установку дополнительной энергоустановки. В состав вспомогательного механизма входит паровинтовая машина, которая размещается на одной оси с электрогенератором. Винтовая паровая машина имеет два находящихся в зацеплении ротора, выполненных в виде шнеков. Эксплуатационные характеристики энергомодуля представлены в таблице.

Эксплуатационные характеристики энергетического модуля ПВМ-250-ЭГ

42

Винтовая паровая машина (ПВМ) предназначена для выработки собственной электрической энергии. ПВМ в данном диапазоне мощностей выступает в качестве наиболее выгодного аппарата из возможных вариантов. Прототипом принципа работы ПВМ является паровой двигатель. Фактически, ПВМ– это паровой двигатель нового поколения. Винтовой паровой двигатель относится к числу уникальных отечественных разработок[2].

При реорганизации котельной в мини-ТЭЦ снижаются траты. При самостоятельном производствеэлектроэнергии отпадают такие расходы, как НДС, плата за электросеть, накладные расходы и т.п. Также преимуществом ПВМ служит еёэффективность выработки энергии на предприятии при перепаде давления пара.

Данная методика реконструкции и повышения эффективности на энерговырабатывающем предприятии подходит для децентрализованной энергтики России. Внедрение ПВМ помогает уйти от использования дизель-генераторов. Это положительно сказывается на экологии, так как пропадает необходимость использовать такие виды топлива, как уголь и дизтопливо.

Использование винтовой паровой машины может способствовать экономии энергии во время работы электростанций и технологических установок. Это особенно актуально, когда отработанное тепло выделяется во время работы в виде выхлопных или дымовых газов.

Экономическая целесообразность использования паровой винтовой машины представлена на рис. 1.

Рис. 1.Экономическая целесообразность использования ПВМ

43

Технические преимущества и особенности работы ПВМ-250:

-высокий КПД в широкомдиапазоне режимов, безопасность в эксплуатации, высокая эксплуатационнаянадёжность. Попадание продуктов коррозии и других твёрдых частиц в приточную часть не приводит к разрушению и заклинванию. Машина не чувствительна к наличию конденсата в паре. Отсутсвует риск механических повреждений из-за возможного ускорения ротора.

-низкие шумовые и вибрационные загрязнения, компактность, низкая частота вращения, эрозионная и механическая стойкость винтовых роторов.

-влияние, оказываемое оборудованием на фундамент, незначительно благодаря движению роторов в обратном направлении.

Период, за который энергетическая установка окупится, и начнёт приносить прибыль, составляет 1,5 года.

Для определения экономии энергии можно воспользоваться диаграммой

(рис. 2).

Рис.2. Диаграмма выходной электрической мощности от давления пара на впуске и на выпуске[1]

44

Анализ фактических расходов пара показывает наличие до 50-60 т/час избыточного количества пара P = 10 ата. Снижение его давления в паровых винтовых машинах позволит получать от 3,3 до 5-7 млн. кВт×час/год, чтоприведёткснижениюпотребленияэлектроэнергии[6].

С целью понижения давления воздуха в аппарате при производстве электроэнергии используется длительный номинальный режим работы энергетическогогенератора,которыйимеетвсвоёмсоставепаровую роторную объёмную машину(ПРОМ).

ПРОМ используется для того, чтобы обеспечить электроэнергией различноерабочееоборудованиенапредприятии.

Состав энергоагрегата представлен на рис. 3.

Рис. 3.Состав энергоагрегата

Для выхода аппарата в номинальный режим необходим определённый промежуток времени. Если механизм находился в холодном состоянии, то необходимо около 10 минут. Гораздо быстрее происходит процесс установки режима работы при запуске оборудования в горячем состоянии, ориентировочно 1 мину-

та[1].

Поскольку установки имеют небольшие размеры, проблема размещения незначительна. Пары влажных выхлопных газов (T 100 °С) могут утилизироваться в открытых резервуарах для сбора конденсата пара.

При стоимости установленной мощности, порядка 3600 руб./кВт и действующих тарифах на электрическую энергию, примерно 0,75 руб./кВт×час, па-

45

росиловойэнергоагрегатнабазеПРОМокупитсяза4800часов,чтосоответствует 1/42частизаявленногоресурсаустановки(200000часов)[3].

Широкий спектр ротационных объёмных машин с удельным расходом пара 20-60 кг/ кВт×час позволяет оптимизировать решение в соответствии с основным функциональным назначением устройства, используя те же удельные финансовыезатратынаустановленнуюмощность.

При стационарной работе более эффективна установка с меньшим удельнымрасходомпара[5].

Если силовой агрегат используется как компенсатор изменения паровой нагрузки, удобнее использовать агрегат с максимальным удельным расходом пара.

Избыток пара увеличивается при работе ТЭЦ в постоянном режиме производства пара в тёплое время года за счёт отключения тепловой нагрузки. Приэтомлетомвключаютсяэлектродвигателисвоздушнымохлаждением[4].

Перевод вентилятора на паровой привод в такой ситуации кажется логичноймеройэнергосбережения.

Литература

1. Сычев, В. В. Сложные термодинамические системы / В. В. Сычев. –

М.:Энергия,2013.–232c.

2.Анчарова, Т.В. Справочник по энергоснабжению и электрооборудованию промышленных предприятий и общественных зданий /Под общ. ред. профессоров МЭИ(ТУ) С. И.Гамазина, Б.И. Кудрина, С.А. Цырука.– М.: Издательский дом МЭИ, 2010. –745 с.

3.Соловьев, А.Л. Релейная защита городских электрических сетей 6 и10 кВ / А.Л. Соловьев, М.А. Шабад.–М.: Политехника, 2009.–176 c.

4.Сибикин, Ю.Д. Альтернативные источники энергии: монография / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин.–М.: РадиоСофт, 2014. –248 c.

5.Правила учета тепловой энергии и теплоносителя.– М.: НЦ ЭНАС, 2012. –56 c.

6.Учебник для студ. вузов, обуч. по спец. «Тепловые электрические станции» напр. «Теплоэнергетика», для системы подгот., переподг. и повыш. квалиф. персонала энергетич. компаний, для вузов,осущ. подгот. энергетиков / В.Д.

Буров идр.; под ред. В.М. Лавыгина, А.С. Седлова, С. В. Цанева.-– 3-е изд., стереотип.–М.: Издательский дом МЭИ, 2009. –466 с.

46