CC BY
22
11 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ ОТРАСЛИ
У? ТЕМА НОМЕРА
УДК 697.432
Мини-ТЭЦ для предприятий
по переработке молока
Н.Г. Русинова, В.В. Касаткин, д-р техн. наук, профессор Камский институт гуманитарных и инженерных технологий, г. Ижевск
Рассматриваемое предприятие по переработке молока специализируется на производстве твердых и плавленых сыров. Завод перерабатывает более 120 тыс. т молока-сырья и производит до 9 тыс. т сыра в год.
Основной источник тепловой энергии - собственная паровая котельная (табл. 1). Вырабатываемый котельной пар идет на технологические нужды сырзавода, а также на выработку горячей воды и в отопи-
Ключевые слова: энергообеспечение; котельная; когенерация; микротурбины; тепловая энергия; горячее водоснабжение.
Key words: energy supply; boiler-house; cogeneration; thermal energy; hot-water supply.
Таблица 1
Основное и вспомогательное оборудование котельной
Марка оборудования Количество, шт. Время ввода в эксплуатацию Примечание
Котел ДЕ 6,5-14ГМ 2 31.03.1995 В резерве
Экономайзер чугунный 2 31.03.1995 В резерве
Котел FerolliVaporex 3GN 6000 1 02.03.2010
Дымосос ВДН 11.2У 2 31.03.1995 В резерве
Установка обратного осмоса Р08-2/4 1 31.03.2006
Насос СР-10-16 3 26.10.2010
Насос СР-10-5 2 07.09.2009
Насос СР-5-8 1 07.09.2009
Вентилятор ВКР №6 4
Теплообменник ТИЖ-0,08 2 07.09.2009
Колоннадеаэра-ционная ДА-10 1 01.02.1995
тельный период - на обогрев зданий и сооружений завода.
Объем потребляемой электрической энергии заводом зависит от объема выпускаемой продукции, минимальное потребление в 2012 г. составило 550,82 тыс. кВт^ч/мес, максимальное - 808,8 тыс.кВт^ч/ мес (рис. 1).
Суммарная величина потребления горячей воды зависит от загрузки производственных цехов, так, в 2012 г. суммарная величина потребления ГВС колебалась от 3,5 тыс.м3/ мес до 9,2 тыс. м3/мес.
Потребление природного газа снижается в летнее время и достигает максимума зимой (рис. 2).
Когенерационная установка состоит из четырех основных частей: первичного двигателя, электрогенератора, системы утилизации тепла, системы контроля и управления.
Когенерационные системы, как правило, классифицируют по типу
первичного двигателя, генератора, а также по типу потребляемого топлива.
На сегодняшний момент возможные приводы генераторов для малых ТЭЦ - газовые поршневые и газотурбинные двигатели.
В данной работе предлагаются два варианта мини-ТЭЦ: на базе газотурбинных установок (ГТУ) и газопоршневых агрегатов (ГПА). Оборудование подбирается на основании усредненного суточного графика потребляемой мощности предприятия (рис. 3).
Вариант 1. Предлагается оборудование фирмы Capstone, газотурбинные базовые модели С600 - один агрегат и С200 - два агрегата. Технические характеристики агрегатов приведены в табл. 2.
Годовое потребление электрической энергии за 2012 г. составляет 8 452 552 кВт за год, установки выработают 7 681 284 кВт, недостаток энергии будет восполняться из внешних сетей (771 268 кВт в год).
Для обеспечения теплом системы горячего водоснабжения (ГВС) и подогрева сырой воды на деаэратор необходимо 22, 8 Гкал/сут. Соответственно в режиме когенерации установка будет работать на 62 %.
Выработка тепла установками принята по паспортным данным, на практике же тепловую мощность приравнивают к электрической, соответственно работа установок в режиме когенерации на практике будет 100 %.
Вариант 2. Предлагаются газопоршневые установки (ГПА-ТЭЦ) на базе газового двигателя GUFSCOR SFGLD360 (Испания) в количестве 2 шт., каждая мощностью 609 кВт.
Годовое потребление электрической энергии за 2011 г. составляет 8 452 552 кВт за год, установки выработают 8 291 322 кВт. При работе 365 дней в году - 8 622 030 кВт, что
900000 800000 700000 600000 500000 400000 '300000 200000 100000 о
ЛПППППППП
1
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Месяц
Рис. 1. Диаграмма потребления электроэнергии за 2012 г.
6 7
Месяц
Рис. 2. Диаграмма потребления природного газа за 2012 г.
TECHNICAL SUPPLY OF INDUSTRY
Общее потребление
I
f
\
\
.с? г? с1 с? Л, Ж ^-.«ЯлЙ1 .<5=
сР ¡^ <а*- с? с?" о?3' о4' о4»' <£>' О' О" •?>' Ч1-' -С1 -Р' -£>•• -О1 -£>
Время, ч
Рис. 3. Усредненный суточный график потребляемой мощности предприятия
Показатели по загрузке установок Capstone Таблица 2
Установка Время в сут, Число загру- Время работы в Расход электроэнергии, кВт Расход газа, м3 Выработка тепла, Гкал
ч зок году*, ч ч сут ч сут ч сут
Capstone 600 24 1 8424 600 14400 195 4680 1,017 24,408
Capstone200 8 0,72 2808 156 1248 146,8 374,4 0,244 1,952
9 1 3159 200 1800 65 585 0,339 3,051
7 0,51 2457 102 714 33,2 232 0,173 1,211
Capstone 200 13 1 4563 200 2600 65 845 0,339 4,407
11 0,51 3861 102 1122 33,2 365,2 0,173 1,903
Значения: суточные годовые 21884 7681284 7081,6 2485642 36,932 12963,13
* Время работы принято 351 день с учетом профилактического ремонта две недели в году
Показатели по загрузке установок SFGLD360 Таблица 3
Установка Время в сут, Число загру- Время работы в Расход электроэнергии, кВт Расход газа, м3 Выработка тепла, Гкал
ч зок году*, ч ч сут ч сут ч сут
SFGLD360 16 1 5616 609 9744 161,5 2584 0,698 11,168
8 0,7 2808 426 3410 113,1 905 0,488 3,904
SFGLD360 11 8 0,7 0,81 3861 2808 426 494 4686 3952 113,1 131 1244 1048 0,488 0,566 5,368 4,528
Значения: гатпиичо l^iF.11 F.1F.C. С. 11 ПКЗ
годовые (351) 8291322 2199191 9499113
Таблица 4
Технико-экономические показатели котельной после реконструкции
Показатель До реконструкции Вариант с установкой ГТУ-ТЭЦ Вариант с установкой ГПА-ТЭЦ
Дополнительные капитальные 40000 30791
вложения, тыс. руб.
Изменяющиеся затраты, тыс. руб., в том числе: Т^П ПМОЛ 1 П1~|М1~1^"\П1_11_1М га о 1 34413 11506 18606 15526 20354 14588 14588
топливо (природный 1 аз) электроэнергия 1 1 500 22906 1 5520 2090
расходы по содержанию и эксплуатации оборудования 2800 5242
цеховые расходы 280 524
Приведенные затраты, тыс. руб./год 26696 24973
Годовая экономия, тыс. руб. 7717 9440
Срок окупаемости, лет 5,18 3,26
больше потребляемой мощности предприятием в 2012 г.
Для обеспечения теплом системы ГВС и подогрева сырой воды на деаэратор необходимо 22,8 Гкал/сут. Соответственно в режиме когенерации установка будет работать на 81 % по паспортным данным, фактически процент когенерации будет больше. Показатели по загрузке установок приведены в табл. 3.
Вариант с установкой ГТУ-ТЭЦ. В первом варианте дополнительно устанавливаются газотурбинные установки ГТУ-ТЭЦ с микротурбиной Capstone C600 и 2 Capstone C200, работающих круглогодично [3].
Для покрытия тепловой нагрузки на технологические нужды и в отопительный период работает паровой котел Ferroli.
ГТУ-ТЭЦ будет работать круглогодично в среднем на 83 % мощности и выработает электрической энергии 7,681 млн кВт/год, максимально возможная выработка электрической энергии составит 8,424 млн кВт/год, тепловая энергия составит 12963,13 Гкал/год.
Вариант с установкой ГПА-ТЭЦ SFGLD360 фирмы GUASCOR. Во втором варианте устанавливаются когенерационный агрегат ГПА-ТЭЦ SFGLD360 фирмы GUASCOR (Испания) в количестве 2 шт. Общая максимальная электрическая мощность составляет 1 218 кВт, максимальная тепловая - 1 624 кВт.
Для покрытия тепловой нагрузки на технологические цели и в отопительный период работает паровой котел Ferroli. ГПА-ТЭЦ будет работать круглогодично и выработает электрической энергии 8,622 млн кВт^ч/год, что и является необходимой нагрузкой (8,452 млн кВт^ч/год- потребление за 2012 г.).
Технико-экономические показатели котельной после реконструкции приведены в табл. 4.
Таким образом, строительство генерирующих мощностей на предприятии позволит снизить затраты на электрическую и тепловую энергию и, как следствие, сократить энергоемкость выпускаемой продукции и оказываемых услуг, снизить зависимость от поставщиков энергоресурсов. Для обеспечения предприятия электрической энергией наиболее выгодным вариантом будут газопоршневые установки общей мощностью 1 218 кВт. Они также полностью покроют тепловую нагрузку на ГВС и подготовку воды для дэаэ-ратора.
