Зарубежный, да и отечественный опыт однозначно говорит о перспективности строительства мини-ТЭЦ малой и средней мощности для обеспечения нужд отдельных потребителей в зоне низкой плотности теплоснабжения и в районах децентрализованного энергоснабжения В районах имеющих большие запасы биотоплива целесообразно строительство мини-ТЭЦ на биотопливе

Важнейшим фактором эффективности минимизации риска использования такого вида топлива, как опилки, стружка, щепа, кусковая древесина является обеспечение мини-ТЭЦ стабильным источником биотоплива Наличие щепы зависит от фактических объемов заготовки и переработки леса, которые могут колебаться под воздействием самых разных факторов.

Если источник биомассы находится в непосредственной близости от мини-ТЭЦ, как правило, выгоднее использовать эту биомассу "как есть" - в виде нерафинированного биотоплива без дополнительной подготовки. Если же источник топлива находится на некотором удалении от мини-ТЭЦ, разумнее использовать рафинированное биотопливо - топливные гранулы (пеллеты) или брикеты, которые можно относительно экономично перевозить на большие расстояния.

Производство электроэнергии в большинстве мини-ТЭЦ осуществляется по циклу Ренкина в паровой турбине, рабочим телом которой может быть : водяной пар; пар низкокипящих теплоносителей (фреоновых смесей, углеводородов типа пентан, бутан и т.д); Паровые турбины на водяном пара работают на паре произведенном паровыми котлами и не могут работать на горячей воде ( с водогрейными котлами). Паровые турбины на низкокипящих теплоносителях работают как на паре произведенном паровыми так и водогрейными котлами. Одним из эффективных решений создания мини-ТЭЦ для автономного района и обеспечение его теплом и электроэнергией является применение термомасляных котлов на биотопливе и электрогенерирующей установки на базе ОРЦ модуля работающего по органический циклу Ренкина.

7 Принципиальная схема Суммарная мощность установок в мире – свыше 1300 МВт; Единичная мощность до 10 МВт; Возможность утилизации тепла источников с температурой °С (пар, вода, уходящие газы ГТУ и котлов); В диапазоне температуры источника тепла 130÷250 °С оптимальное рабочее тело – пентан. Основные химические свойства пентана: Внешний вид – бесцветная жидкость; Химическая формула – C 5 H 12 ; Температура замерзания – -129,7 °C; Температура кипения – +36,074 °C; Плотность – 0,62624 г/см 3 при +20 °C; Температура вспышки в воздухе – +40 °C; Теплота сгорания Q н – к Дж/ м 3 ; Критическая температура – +196,9 °C; Критическое давление – 3,35 МПа; Критическая плотность – 0,232 г/см 3

8 Возможность работы на горячей воде ( выше С); Более высокий КПД БЭУ за счет: Большей в разы плотности пара пентана по сравнению с водяным паром; Меньшей температуры кипения пентана (более полное использование тепла); Отсутствие потерь из-за влажности пара в конце расширения.

9 Преимущества органического цикла Ренкина: o Отсутствие эрозионного износа лопаток турбины ОРЦ модуля, т.к. процесс срабатывания пара находится в области сухого пара (процесс 1-1); o Отсутствие присосов воздуха в конденсаторе ОРЦ модуля, т.к. конденсация пентана происходит при давлении выше атмосферного. Преимущества органического цикла Ренкина: o Отсутствие эрозионного износа лопаток турбины ОРЦ модуля, т.к. процесс срабатывания пара находится в области сухого пара (процесс 1-1); o Отсутствие присосов воздуха в конденсаторе ОРЦ модуля, т.к. конденсация пентана происходит при давлении выше атмосферного. 1-2 – Срабатывание пара в турбине (1-2 – охлаждение пара в рекуператоре); 2-3 – Конденсация пара в конденсаторе; 3-4 – Сжатие и нагрев рабочего тела в питательном насосе; 4-1 – Нагрев, испарение и перегрев рабочего тела. Цикл Ренкина (р.т. Н 2 О)Органический цикл Ренкина (р.т. С 5 Н 12 )

10 o Невысокие удельные затраты на к Вт установленной электрической мощности; o Срок окупаемости 3÷5 лет в зависимости от тарифа на электроэнергию. Беспроблемная эксплуатация БЭУ при низких температурах (температура замерзания пентана – минус 129,7 °С); o Низкие эксплуатационные затраты; o Минимизация воздействия на окружающую среду (снижаются тепловые выбросы предприятия); o Высокий КПД на частичных режимах; o Высокая работоспособность, широкие диапазон регулирования; o Минимальные массогабаритные характеристики; o Простота основного теплообменного и турбинного оборудования ввиду невысоких параметров цикла.

ORMAT TECHNOLOGITS INFINITY LLC, TURBODEN, ADORATES, UTS, H&GT WOW, ABB, Shangshi Energy Technology Co., Ltd SIEMENS, GE, и др. «Комтек-энергосервис» г.Санкт-Петербург

В зависимости от уровня температур сбросного тепла, используются разные низкокипящие рабочие тела (НРТ): пропан; пентан; бутан; R-134 а R-245f R-22 и т.д.,

Капитальные вложения в ОРЦ-модули зависят от нескольких факторов: Установленной электрической мощности; Комплектностью поставки (наличие градирни, рекуператора, АСУ ТП и т.д); Применяемой технологией утилизации низкопотенциального тепла (цикла), видом НРТ и т.д. В зависимости от этого, капитальные вложения в 1 к Вт установленной мощности ОРЦ -модулей составляю порядка $. Например, бюджетная цена ORC-модулей фирмы Turboden составляет в зависимости от мощности

15 Преимущества установки БЭУ к турбинам Р: Максимальная паровая нагрузка на протяжении всего года; Максимальная выработка электроэнергии турбиной Р на протяжении всего года; Дополнительная выработка электрической энергии за счет БЭУ; Повышенные технико-экономические показатели (увеличение коэффициента использования установленной мощности). 1 – котлы ДКВр-20-13; 2 – питательный деаэратор; 3 – питательный насос; 4 – испаритель пентана; 5 – подогреватель пентана; 6 – инжектор пентана; 7 – пентановая турбина; 8 – конденсатор пентана; 9 – конденсатный насос; 10 – подогреватель ХОВ; 11 – противодавленческая турбина; 12 – подпиточный деаэратор; 13 – конденсатный насос; 14 – подогреватель сетевой воды

16

17 1 – сетевой насос; 2 – водогрейный котел; 3 – конденсатный насос; 4 – подогреватель ХОВ; 5 – подогреватель сырой воды; 6 – деаэратор; 7 – подпиточный насос; 8 – насос сырой воды; 9 – химическая водоподготовка; испаритель; 11 – пентановая турбина; 12 – рекуператор; 13 – конденсатор; 14 – конденсатный насос; 15 – трехходовой регулирующий клапан; 16 – узел смешения

Выбор оптимальной схемы мини-ТЭЦ с ОРЦ модулем зависит от в каждом конкретном случае от : Подключенной тепловой и электрической нагрузки и графика их потребления; Вида топлива; Сложившихся в данном районе тарифах на электроэнергию и тепло; Ряда других факторов Окончательный выбор производится на основании детальных технико-экономических расчетов и эффективности инвестиций в данный проект

Принципиальная тепловая схема мини-ТЭЦ 1-Склад биотоплива 2-топливный транспортер 3-термамасляный котел 4 –насос замкнутого котельного контура 5- Насос распределительной системы 6-Расширительный бак 7-Сетевой подогреватель 8-Испаритель ORC 9-Предварительный подогреватель системы ORC 10-Подогреватель распределительной системы 11 Скруббер 12-редуцирующая установка 13 Паровая турбина системы ORC 14-электрический генератор 15-Рекуператор 16- Подогреватель сетевой воды 17-тепловой потребитель 18-Насос системы ORC 19-Насос сетевой воды 20 –Трехходовой регулирующий клапан 21-подогреватель подпиточной воды

Два котла фирмы ООО Балткотломаш" мощностью по 1,94 Гкал/ч (2,25 МВт), работающих на древесной щепа (резервное топливо-дизельное); электрогенерирующая установка на базе ORC модуля мощностью 500 к Вт; резервный дизель-генератор 250 к Вт -1 шт, рубительная машина -1 шт. Сводка затрат но основное оборудование мини-ТЭЦ

Анализ расчетов эффективности реализации проекта строительства мини-ТЭЦ на щепе с ORC модулем в Туруханском районе Красноярского Края, показал высокую эффективность реализации проекта. Простой срок окупаемости менее 3 лет Строительство мини-ТЭЦ на древесных отходах в поселке позволит решить следующие задачи: - обеспечить поселок электроэнергией, стоимость которой будет не более 3-4 руб. за 1 к Втч после окупаемости проекта; - обеспечить поселок теплом, стоимость которого будет не более руб. за 1 Гкал после окупаемости проекта; - снизить объем субсидий из бюджета края и получить в бюджеты различных уровней дополнительные налоговые отчисления ; - в перспективе создать возможность для развития местного производства (лесопиления или других видов производства).

Блинов Александр Николаевич, Главный специалист НПО «Санкт-Петербургская электротехническая компания, тел ,