Главная страница -> Переработка мусора

Газотурбинные энергоустановки. Вывоз мусора. Переработка мусора. Вывоз отходов. Строительство

Запорожская областная государственная администрация и Запорожский городской совет просят Кабинет Министров изменить механизм определения стоимости электроэнергии для единственного производителя первичного алюминия в Украине Запорожского алюминиевого комбината с целью снижения цен на электричество для предприятия. Об этом говорится в обращении облгосадминистрации и горсовета к премьер-министру Юлии Тимошенко.

Согласно обращению, на данный момент ЗАлК находится на грани остановки производства из-за постоянного роста тарифов на электроэнергию.

Отмечается, что сегодня удельный вес электроэнергии в себестоимости продукции комбината составляет 46%, тогда как в мировой практике этот показатель не превышает 20%, а при достижении 30% предприятие закрывают.

Несмотря на то, что у ЗАлКа один из наивысших тарифов в мире среди аналогичных предприятий - 0,06 доллара за кВт/ч - с февраля он повышен еще на 3% до 0,0618 доллара.

Отсутствие позитивных решений по урегулированию вопросов ценообразования на электроэнергию привело к отмене программ по реконструкции и модернизации ОАО ЗАЛК и необходимости разработки Плана выведения с эксплуатации производственных мощностей с дальнейшей остановкой производства , - отмечается в обращении.

Также отмечается, что помимо потери рабочих мест 5,2 тыс. работниками предприятия, государственное предприятие Кремнийполимер (Запорожье) останется без сырья - кремния технического, производимого на ЗАлКе.

Выходом из ситуации может быть переход на длительные прямые отношения ЗАлКа и Запорожской атомной станции по продаже электроэнергии или изменения Кабмином механизма определения стоимости электроэнергии для предприятия.

На сессии горсовета в среду генеральный директор комбината Александр Котюк призвал депутатов поддержать комбинат, но отметил, что ЗАлК ведет переговоры с администрацией Президента и Кабмином.

Яне могу сказать, что нас правительство не слышит - вопрос решается , - отметил он.

Как сообщало агентство, Генеральная прокуратура подала иск в Хозяйственный суд Киева с требованием расторгнуть заключенный в 2001 году договор купли-продажи 68,01% акций ЗАлКа между ФГИ и компанией АвтоВАЗ-Инвест (Россия).

ЗАлК контролирует объединенная компания Российский алюминий ( РусАл ), созданная в марте 2007 года путем слияния РусАла , СУАЛа и глиноземных активов швейцарского трейдера Glencore.

Якимович К.А. Институт физико-технических проблем энергетики

Объединенного института высоких температур РАН

Якимович Ю.К. НПО «Теплоэнергомаш».

Теплоэнергетическое хозяйство жилищно-коммунального комплекса Российской Федерации нуждается в кратчайшие сроки в самом серьезном обновлении. Причем это обновление касается не только оборудования, но, прежде всего, изменения принципиальной стратегии развития системы энергоснабжения и, в первую очередь, теплоснабжения в коммунальной отрасли.

Принципиальное изменение в стратегии развития коммунального теплоснабжения заключается в отходе от практики строительства крупных ТЭЦ с развитой сетью магистральных трубопроводов, что связано с неизбежными значительными теплопотерями (до 60 % тепла [1]) и необходимостью регулярного дорогостоящего ремонта, а также с серьезной социальной проблемой для большого региона, обслуживаемого крупной ТЭЦ при ее аварии в зимний период. Переход к созданию автономных котельных и миниТЭЦ, приближенных к объектам энергоснабжения, избавляет от теплопотерь на теплотрассах, значительно удешевляет ремонтные работы и уменьшает влияние аварийных ситуаций.

С точки зрения потребителя переход от централизованного теплоснабжения к децентрализованному интересен еще и тем, что при этом переходе исключается участие посредников в процессе передачи энергии от производителя к потребителю и себестоимость потребляемой энергии снижается на порядок – с 60 коп/кВтч до 6 коп/кВтч [2].

Идея децентрализации системы теплоснабжения постепенно завоевывает позиции среди коммунальных энергетиков и руководителей регионов, однако ее быстрой реализации мешают, по крайней мере, два обстоятельства.

Первое заключается в том, что при общем понимании острой необходимости повсеместного обновления в Российской Федерации парка котельного оборудования эта работа в условиях современных экономических отношений проводится хаотично, без системного анализа, при огромном разнообразии конструкций и условий эксплуатации оборудования.

Второе обстоятельство вытекает из первого, ибо полное отсутствие государственного контроля за развитием столь важной отрасли народного хозяйства приводит к тому, что российский потребитель вынужден ориентироваться на предложения зарубежных производителей котельной техники, зачастую не приспособленной к российским условиям эксплуатации и к тому же отличающейся высокой ценой.

Все это тормозит развитие децентрализованного теплоснабжения в стране. В то же время наши отечественные разработчики теплотехнического оборудования могли бы при определенной государственной поддержке предложить образцы котельной техники, не уступающей, а зачастую превосходящей по своим экономическим, экологическим и эксплуатационным характеристикам импортное оборудование аналогичного назначения .

В качестве примера можно указать на разработанную Институтом высоких температур РАН совместно с НПО «Теплоэнергомащ» и изготовленную и испытанную в НПО «Теплоэнергомаш» транспортабельную газотурбинную энергоустановку на базе малогабаритного цилиндрического пароводогрейного котла (МЦП). Массогабаритные характеристики у МЦП оказываются в несколько раз меньше, чем у котлов традиционной компоновки. Сущность различия конструкции этих котлов и МЦП состоит в следующем [3-7].

Традиционная компоновка современных паровых и водогрейных котлов, имеющих топочную камеру значительного объема, экранированную трубами с нагреваемым пароводяным теплоносителем, обуславливает ограничение плотности падающего на трубы теплового потока. Главная его часть приходится на лучистую составляющую, зависящую от температуры факела, значение которой в обычных случаях не превышает 2300 К. При такой температуре плотность теплового потока излучением для газожидкостного топлива не превышает величины порядка 0.2 – 0.3 МВт/м2 . Переход к конвективному теплообмену в значительной степени снимает эти ограничения и расширяет диапазон возможных значений удельных тепловых потоков до 2-х МВт/м2 и более. Это обстоятельство открывает перспективы для интенсификации теплообмена и снижения удельных массогабаритных характеристик котла.

Создание больших удельных тепловых потоков само по себе не может решить проблему интенсификации теплообмена, ибо при этом надо обеспечить возможность восприятия этих потоков в докризисном режиме со стороны нагреваемого теплоносителя. Такая возможность существует, если организовать закрутку движущегося теплоносителя. Выполненные исследования (см., например, [8]) свидетельствуют о том, что в закрученном теплоносителе (в спиральных каналах или с помощью винтовых вставок в прямых трубах) уровень удельных критических тепловых потоков при парообразовании существенно выше, чем при движении теплоносителя в прямых трубах.

Возможность увеличения удельных тепловых потоков при переходе от лучистого к конвективному теплообмену и восприятие их теплоносителем в докризисном режиме за счет организации закрутки теплоносителя легли в основу разработанной конструкции компактного прямоточного пароводогрейного котла, состоящего из ряда расположенных коаксиально с кольцевым зазором цилиндров, в стенках которых образован пароводяной тракт. Количество и геометрические размеры цилиндров - условное название парогенерирующий цилиндр (ПГ-цилиндр) - определяются тепловой мощностью, параметрами теплоносителя и назначением котла. Осевой канал внутреннего цилиндра и кольцевые каналы между ПГ-цилиндрами образуют газоход (тракт продуктов сгорания). Пароводяной тракт в стенках ПГ-цилиндров организован в виде спиральных каналов, по которым проходит нагреваемый теплоноситель. С одного из торцов внутреннего ПГ-цилиндра устанавливается камера сгорания (КС). Передача тепла от продуктов сгорания к теплоносителю производится с внутренней и внешней сторон ПГ-цилиндров, что приводит к весьма эффективному использованию располагаемой теплообменной поверхности. В установке можно получать пар или горячую воду, поэтому согласно действующей классификации такая конструкция получила название малогабаритного цилиндрического пароводогрейного котла (МЦП).

При разработке энергетической установки на базе МЦП необходимо, однако, было учитывать следующее важное обстоятельство. Перевод механизма теплообмена из радиационного в конвективный в КС и газоходе МЦП имеет следствием существенное увеличение газодинамических сопротивлений в тракте продуктов сгорания. Для энергетических установок специального назначения сравнительно небольшой мощности и с непостоянным режимом работы (например, аварийных) при наличии источника электропитания можно использовать в качестве нагнетателя воздуха в КС компрессор с электроприводом. Однако, для установки с МЦП большей мощности и при постоянной работе компрессора энергозатраты на электропривод компрессора получаются чрезмерно высокими.

В таких условиях оказывается весьма рациональным использовать для компримирования воздуха турбокомпрессор (ТК). Турбина ТК устанавливается в разрез тракта продуктов сгорания МЦП. Пройдя несколько участков газохода, продукты сгорания поступают на вход в турбину, совершают работу по приводу компрессора и после выхода из турбины поступают опять в следующие участки газохода, а затем в трубу уходящих газов. Теплогидравлический расчет определяет оптимальное местоположение турбины в газовом тракте с учетом осевого температурного распределения и газодинамических сопротивлений тракта, КПД турбокомпрессора и других условий. Все ПГ-цилиндры связаны последовательно по нагреваемому теплоносителю. Принципиальная гидравлическая схема энергетического блока МЦП с КС и ТК представлена на рис.1.

Рис. 1. Гидравлическая схема транспортабельной газотурбинной энергоустановки на базе МЦПВК с закруткой теплоносителя и турбонаддувом (КС – камера сгорания, ТК–турбокомпрессор, Т– газовая турбина, К–воздушный компрессор, ЭГ – газоэлектрогенератор, пс-продукты сгорания).

Условно показаны в разрезе 4 парогенерирующих цилиндра (нижняя часть). Питательная вода подается в наружный (4-ый) ПГ- цилиндр, проходит последовательно по всем цилиндрам и выходит к потребителю в виде пара или горячей воды из 1-го цилиндра. Продукты сгорания (пс) выходят из камеры сгорания (КС) и омывают поверхности парогенерирующих цилиндров. Пройдя центральный и первый кольцевой газоходы, продукты сгорания поступают в турбину Т турбокомпрессора ТК и после совершения работы по приводу компрессора К направляются во второй кольцевой газоход, затем в третий и далее в дымовую трубу. На участке газохода от КС до турбины продукты сгорания имеют повышенное давление, определяемое степенью сжатия компрессора и способствующее сокращению габаритов котла (часть высокого давления - ЧВД), а после турбины - давление, близкое к атмосферному (часть низкого давления - ЧНД).

Установки на базе малогабаритных цилиндрических пароводогрейных котлов оказываются весьма компактными и легкими, что открывает им широкие перспективы практического применения. Cледует подчеркнуть, что, во-первых, применение ТК в установке на базе МЦП приводит к значительному снижению затрат электроэнергии на собственные нужды, поскольку исключается необходимость в тягодутьевом оборудовании с электроприводом, и, во-вторых, как и в обычных газотурбинных энергетических установках практически вся неидеальность в газовоздушном тракте как при работе турбины по приводу компрессора, так и при работе компрессора остается в газовом потоке с соответствующим эквивалентным вкладом в энтальпию продуктов сгорания. Необходимо добавить, что в рассматриваемом приложении можно использовать серийные турбокомпрессоры, применяемые, например, для наддува дизельных двигателей.

Для отработки различных режимов работы МЦП были созданы несколько полномасштабных образцов тепловой мощностью от 0.3 до 2.6 МВт и проведен широкий комплекс огневых испытаний, позволивший выяснить различные аспекты работы котельной установки такой конструкции - пусковые и теплогидравлические характеристики, вопросы регулирования, снижения шума, содержания вредных примесей в продуктах сгорания и др.

Турбина турбокомпрессора, используемого для наддува камеры сгорания, может при соответствующем подборе ее характеристик выдавать избыточную мощность, которая при подключении на вал турбокомпрессора газотурбоэлектрогенератора (ЭГ) обеспечит получение электроэнергии даже в случае работы котла в водогрейном режиме. Таким образом, если пар МЦП отдавать потребителю или частично направлять в паровую турбину, то потребитель может получать в режиме когенерации электроэнергию как от паротурбоэлектрогенератора, так и от газотурбоэлектрогенератора и еще пар (или горячую воду) от котла для отопления или технологических нужд. В этом состоит сущность газотурбинной энергоустановки на базе МЦП.

Если энергоустановка предназначена для получения в основном тепла (пара), то минимизируется коэффициент избытка воздуха в КС до = 1.05-1.1, и тепло снимается как на участке ЧВД с обеспечением допустимой температуры продуктов сгорания на входе в газовую турбину, так и на участке ЧНД. Если же от энергоустановки требуется получить увеличенное значение электроэнергии от ЭГ, то в этом случае увеличивают коэффициент избытка воздуха до = 3-4, соответственно снижается температура продуктов сгорания в КС до уровня, близкого к допустимой на входе в газовую турбину. Тепло снимается в основном с участка ЧНД. Но при этом увеличивается расход продуктов сгорания и, соответственно, мощность газовой турбины и производительность ЭГ.

Результаты ориентировочных оценок для установки тепловой мощностью 2.6 МВт приведены в табл. 1.

Таблица 1.

кВт

1.1

4.0

2413

2166

129

0.95

0.89

Здесь Q- получаемое тепло (в виде пара или горячей воды);

Ne - генерируемая ГТГ электрическая мощность;

К - КИТТ (коэффициент использования тепла топлива) - аналог КПД установки при когенерации тепла и электроэнергии:

где GT - массовый расход топлива;

Qрн- низшая теплотворная способность топлива.

Величина электрической мощности, получаемой от ГТГ, невелика, что объясняется, прежде всего, сравнительно низкой степенью сжатия компрессора ( к 3) и невысоким значением КПД турбокомпрессора. Однако следует иметь в виду, что, во-первых, в рассматриваемом приложении установка предназначена, прежде всего, для целей теплоснабжения и, во-вторых, в схему включен турбокомпрессор, наиболее отработанный в массовом производстве и приспособленный для надежной работы с длительным ресурсом в упрощенных условиях обслуживания (используемый, в частности, для наддува дизелей). Это обуславливает сравнительно невысокую его стоимость.

И, наконец, даже столь малое значение электрической мощности может быть весьма интересным для потребителя (например, для покрытия собственных нужд установки).

Возможность получения электроэнергии как от газотурбогенератора, так и от паротурбогенератора создает достаточно гибкие условия энергоснабжения потребителя. В случаях затруднений со сбросом тепла в конденсаторе паротурбинного цикла сохраняется способность получать электроэнергию от газотурбогенератора. Сниженные массогабаритные характеристики МЦПВК позволяют создавать транспортабельные энергоустановки, способные работать в экстремальных климатических и географических условиях.

Таким образом, рассмотренная газотурбинная энергоустановка на базе малогабаритного цилиндрического пароводогрейного котла и промышленного турбокомпрессора оказывается

-достаточно экономичной (снижение расхода электроэнергии на собственные нужды за счет исключения электропривода воздушного нагнетателя; достижение допустимой температуры газов перед турбиной путем предварительного отвода тепла к нагреваемой среде). КПД установки без дополнительного утилизирующего оборудования достигает 95 %;

-высокоманевренной (во-первых, за счет малой тепловой инерции парового котла, имеющего относительно низкие массогабаритные характеристики, с быстрым выходом на рабочий режим и, во-вторых, из-за наличия двух путей генерации электроэнергии) и, наконец,

-обладающей эксплуатационной надежностью (поскольку один из основных деликатных узлов установки - турбокомпрессор - хорошо отработан отечественной и мировой промышленностью в применении для наддува дизелей, имеет значительный ресурс и предназначен для работы в сложных эксплуатационных условиях).

Следует также отметить широкий диапазон возможных режимов для нагреваемого теплоносителя - от водогрейного режима до производства перегретого пара.

Конструкция МЦП удачно совмещает в одном модуле (в отличие от существующих иных разработок) тепловое оборудование газотурбинного цикла и паровой котел паротурбинного цикла, что существенно сокращает капитальные затраты на основное оборудование энергоустановки. Кроме этого, вследствие снижения массогабаритных характеристик основного оборудования, значительно сокращаются затраты на строительно-монтажные работы. Такую энергоустановку можно изготовить в удобном транспортабельном контейнерном исполнении, поскольку, например, изготовленный и испытанный опытно–промышленный образец МЦП тепловой мощностью 2.6 МВт, получивший Сертификат соответствия Госстандарта России, имеет (с учетом камер сгорания, теплообменника, турбокомпрессора и рамы) массу 2500 кг и габариты 1.5 х 2.0 х 4.5 м (рис.2).

Рис.2. МЦПВК-установка тепловой мощностью 2.6 МВт на стенде при огневых испытаниях.

Котел снабжен АСУ, так что участие персонала в работе установки практически не требуется.

Рассмотренный класс энергетических установок на базе МЦП с турбокомпрессором отличает ряд эксплуатационно-технических преимуществ по сравнению с производимыми в настоящее время отечественной и зарубежной промышленностью паровыми и водогрейными котлами, в частности:

- уменьшение в 10-15 раз объема котла при равной тепловой мощности, что приводит к существенному снижению объема cтроительно-монтажных работ и сокращает требуемую высоту здания котельной на 40-50 % и площадь застройки на 25 %;

- сокращение в 4-5 раз массы котла в расчете на единицу тепловой мощности, т.е. снижает металлоемкость конструкции;

- быстрый запуск установки ( 0.5 мин.), что обеспечивает хорошие условия маневренности и др.

Сопоставление ряда технических характеристик распространенных отечественных и зарубежных промышленных паровых котлов малой мощности и МЦП приведено в таблице 2. Наглядно видны значительные преимущества котла типа МЦП по указанной категории показателей. Следует дополнить, что компактности МЦПВК способствует также и то обстоятельство, что на участке газовоздушного тракта МЦП до турбины (ЧВД) продукты сгорания имеют повышенное давление (0.25-0.28 МПа).

Единичная тепловая мощность МЦП оптимальна в интервале 0.5-10 МВт, топливо - природный или попутный газ, дизельное топливо и другие виды “благородного” топлива. Система водоподготовки такая же, как для обычных котлов.

Наличие турбокомпрессора в составе МЦП обуславливает потенциальные возможности обеспечения потребителя не только теплом (паром), но и электроэнергией при создании на этой базе мини-ТЭЦ (при работе котла как в паровом, так и в водогрейном режимах).

Таблица 2.

Сопоставление технических характеристик котлов малой мощности

Техническая характеристика

ДЕ-4-14

(Россия)

ДКВР

4-13

(Россия)

Vitomax

200 HS

(Германия)

МЦПВК

(Россия)

Паропроизводительность, т/ч

4.0

Максимальное давление пара, МПа

1.4

1.3

1.4

Масса котла, т

12.5

9.4

11.5

2.5

Объем котла, м3

165

13.5

КПД установки

0.92

0.90

0.94

0.95

При строительстве стационарных котельных с МЦП сокращаются капитальные и эксплуатационные затраты, а также сроки ввода котельной в эксплуатацию. Малые массогабаритные показатели МЦП позволяют создавать котельную в контейнерном исполнении, что избавляет от необходимости строительства здания, упрощает проблему транспортировки котельной к месту назначения, не требует специального фундамента, практически исключает затрату времени для подготовки установки к эксплуатации на месте.

Указанные свойства и характеристики энергетических установок на базе МЦП с турбокомпрессором определяют области их применения в практике. К этим областям можно отнести:

- местные котельные при децентрализованном энергоснабжении в жилищно-коммунальном хозяйстве и на производстве;

- энергоисточник для фермерских хозяйств и отдельных поселков, особенно для районов дальнего Севера, горной местности и других отдаленных регионов;

- автономные мобильные установки для энергоснабжения объектов 1-й категории (больницы, родильные дома, детские сады, спецобъекты и т.п.) при аварии внешних сетей в зимний период, а также при чрезвычайных ситуациях в труднодоступных районах;

- входящие в практику т.н. крышные котельные;

- передвижные энергетические установки, используемые при плановом комплексном строительстве для ввода в эксплуатацию отдельных готовых объектов до завершения строительства центрального теплового узла.

Иными словами, транспортабельные газотурбинные энергетические установки на базе МЦП с турбокомпрессором оказываются вне конкуренции во всех тех случаях, когда вопросы минимизации массы и габаритов установки, мобильности и автономности, экономичности и другие, присущие МЦП признаки, являются принципиально важными.

В заключение следует отметить, что децентрализация теплоснабжения неразрывно связана с необходимостью развития отечественного производства котельной техники нового поколения в масштабе страны, специализированной для условий малой энергетики. Эта задача столь насущна для современной России, что требует разработки отдельной общероссийской программы, возможно, в рамках реформы ЖКХ или в форме специального подразделения «РАО ЕЭС» с обязательной государственной поддержкой.

ЛИТЕРАТУРА

1.Скоробогаткина М. Центральное и автономное отопление.//Коммунальный комплекс России. 2006. №9 (27), сентябрь.

2. Федоров В.А., Смирнов В.М. Опыт разработки, строительства и ввода в эксплуатацию малых электростанций.// Теплоэнергетика. 2000. №1, С. 12-18.

3. Стырикович М.А., Шпильрайн Э.Э., Якимович К.А., Полонский В.С., Пузач В.Г., Мозговой А.Г., Михайлов В.В. Малогабаритные цилиндрические прямоточные парогенераторы // Теплоэнергетика. 1986. № 6. С. 47-50.

4.Якимович К.А., Левин Б.И. Энергетические установки на базе малогабаритных цилиндрических парогенераторов // Теплоэнергетика. 1994. № 11. С.20-25.

5. Якимович К.А., Якимович Ю.К. Малогабаритные цилиндрические пароводогрейные котлы с турбокомпрессором как прообраз парогазовой мини-ТЭЦ // Новости теплоснабжения. № 2. 2002. С.22-25.

6.Якимович К.А., Якимович Ю.К. С мини ГТУ-ТЭЦ на базе малогабаритного цилиндрического пароводогрейного котла и турбокомпрессора в ХХ1 век ,// Строительные материалы, оборудование, технологии ХХ1 века, № 10, 2002, С.18-19.

7. ЯкимовичК.А. Исследование малогабаритных цилиндрических пароводогрейных котлов с закруткой теплоносителя и турбонаддувом.// Препринт ОИВТ РАН. № 2-469. М.: 2003. 55 с.

8. Бреус В.И., Беляков И.И. Кризис теплоотдачи в винтовых змеевиках.// Теплоэнергетика. 1989. № 7. С. 59-61.

9. Левин Б.И., Степина Е.М. Комбинированные источники энергии на базе паровых и пароводогрейных котлов. //Новости теплоснабжения. №6. 2002. С.30-35.

10. Данишевский Ю, Жузе В.Турбогенераторы малой мощности для котельных промышленных предприятий.// Энергетическая эффективность, № 36, июль–сентябрь 2002, с. 18–21.

При малом расходе пара эффективность паровой турбины низка, и для такого случая можно рекомендовать использовать т.н. паровую винтовую машину [9,10].

Данные об авторах.

Якимович Константин Аркадьевич, докт. техн. наук, проф., Институт физико-технических проблем энергетики Объединенного института высоких температур РАН,

гл. научн. сотр., тел/факс (495) 485-90-54, Москва 125412, Ижорская ул., д. 13/19, ОИВТ РАН, E-mail: teplo1930@mail.ru

Якимович Юрий Константинович, канд. техн. наук., Ген. директор НПО «Теплоэнергомаш».

Вывоз строительного мусора контейнерами и газелями: ознакомиться, быстро и качественно

Техническое совещание.
Система дистанционного диспетчерского контроля встроенных котельных.
Реальный или мнимый дефицит.
Освещение.
Интеллектуальные здания 5 вопросов специалистам.

Главная страница -> Переработка мусора

Реклама