
  




 
| 

|
8 (903) 949-75-20
|
|
| 
|

| Новости Бийского КЗ |

 22.07.2009
Бийский котельный завод разработал новое поколение мини-ТЭЦ
Бийский котельный завод предлагает экономичные мини-ТЭЦ с поршневой машиной электрической мощностью от 100 до 1000 кВт, состоящих из парового котла до 2,4 МПа и поршневой паровой машины, соединённой с электрогенератором.

Основным преимуществом мини-ТЭЦ с поршневой машиной является низкая стоимость получаемой электроэнергии за счёт того, что удельный расход пара на единицу произведенной электроэнергии у машин ниже, чем у турбин.
Сравнительные данные по удельному расходу пара поршневых машин и турбоагрегатов:
-турбоагрегаты имеют расход пара в среднем 15 кг/кВт*ч.
-использующие пар тех же параметров поршневые паровые машины имеют расход пара в среднем 8кг/кВт*ч, т.е. примерно в два раза.
Другие преимущества предлагаемых мини-ТЭЦ по сравнению с мини-ТЭЦ, оснащёнными паровыми турбинами:
-меньшая стоимость самой мини-ТЭЦ;
-возможность ненормированного количества остановок;
-невысокие требования к квалификации обслуживающего персонала;
-возможность изменить соотношение получаемых на выходе тепловой и электрической энергии, что важно при сезонных или суточных колебаниях их потребления.
Силовой модуль с поршневой паровой машиной может быть подсоединён к имеющемуся у Вас котлу или поставлен вместе с котлом.
Основы использования мини-ТЭЦ с поршневой паровой машиной.
Совместное производство тепловой и электрической энергии более экономично, чем их раздельное производство. При электрической мощности до 2000 кВт совместное производство тепловой и электрической энергии производится с помощью мини-ТЭЦ. На мини-ТЭЦ химическая энергия топлива преобразуется в тепловую с помощью паровых котлов, а затем заключённая в водяном паре тепловая энергия преобразуется в механическую с помощью различных типов машин, в т.ч. и турбин.
Теоретический удельный расход пара, т.е. количество пара, необходимое для выработки единицы работы, зависит от начальных параметров пара (перед машиной) и его конечных параметров (после машины) и колеблется от 6 кг/кВт•ч до 20 кг/кВт•ч
На практике удельный расход пара различными агрегатами отличается от теоретического в сторону увеличения.
Для турбин и винтовых паровых машин это вызвано тем, что часть пара проходит через эти агрегаты не совершая работы, и потому соотношение оставшейся в паре тепловой энергии и полученной механической работы смещено в сторону увеличения количества тепловой энергии.
В поршневых паровых машинах весь поступивший в них пар совершает работу, и поэтому удельный расход пара такими машинами близок к теоретическому.
В таблице 1 показан удельный расход пара различными агрегатами. В ней собраны данные о поршневых паровых машинах (ППМ) и паровых турбинах серии ОР, выпускавшихся до 1950 года, и выпускающимися в настоящее время турбоагрегатами и винтовыми паровыми машинами. Для сравнения экономичности агрегатов, использующих пар различных начальных параметров, фактический удельный расход пересчитан для пара со следующими параметрами:
-давление пара на входе в агрегат - 1,2 МПа
-температура пара на входе в агрегат - 260°С
-давление пара на выходе из агрегата - 0,3 МПа
Таблица №1 - Технические характеристики турбин и поршневых машин.
Параметр |
Для МТЭС с паровой турбиной |
Для МТЭС с поршневой паровой машиной |
Тип котла |
ДЕ-6,5-14 |
|
Параметры пара |
t = 187°C, P = 1.2 MPa |
|
Топливо |
Уголь Кузнецкий 1СС |
|
Теплота сгорания |
5580 ккал/кг = 23360 кДж/кг |
|
Расход топлива |
1,0 т/ч |
|
Стоимость топлива |
2000 руб/т |
|
Накладные расходы |
60% = 0,6 |
|
Стоимость 6,5 т пара |
1,0 т/ч x 2000 руб/т x (1+0,6) = 3200 руб/ч |
|
Полная мощность котла |
2778 кДж/кг x 6500 кг/ч = 18070000 кДж/ч = 5015 кВт (Здесь 2778 кДж/кг - удельная энтальпия пара при P = 1.2 MPa) |
|
Мощность котла пригодная к использованию |
(2778-335) x 6500 = 15762500 кДж/ч = 4380 кВт (Здесь 335 кДж/кг - удельная энтальпия воды при температуре 80°C) |
|
Стоимость 1 кВт•ч произведённой энергии |
3200 руб/ч / 4380 кВт = 0,73 руб/кВт•ч |
|
Может быть получена механическая мощность |
6500 кг : 15 кг/кВт = 433 кВт |
6500 кг : 8 кг/кВт = 812 кВт |
Эта мощность может быть преобразована в электрическую мощность |
433 кВт x 0,8 = 346 кВт |
812 кВт x 0,8 = 650 кВт |
Прямая стоимость 1 кВт•ч электрической мощности |
0,73 руб/кВт•ч : 0,8 = 0,91 руб/кВт•ч |
|
Прошедший через агрегат пар будет иметь мощность |
4380 кВт - 433 кВт = 3947 кВт |
4380 кВт - 812 кВт = 3568 кВт |
В теплообменнике от этого пара может быть получена мощность |
3947 кВт x 0,65 = 2566 кВт |
3568 кВт x 0,65 = 2319 кВт |
Прямая стоимость 1 кВт•ч тепловой энергии |
0,73 руб/кВт•ч : 0,65 =1,12 руб/кВт•ч |
|
Данные этой таблицы показывают, что удельный расход пара у поршневых машин, потребляющих пар низких параметров, примерно вдвое ниже, чем у турбин, потребляющих пар тех же параметров.
Рассматриваются мини-ТЭЦ, энергетические модули которых преобразуют химическую энергию топлива в тепловую с помощью парового котла, а в силовых модулях получение механической энергии из тепловой производится с помощью:
1 - паровой турбины;
2 - поршневой паровой машины.
Если в эти агрегаты подаётся пар с давлением Р=1,2МПа и температурой t = 187?С, теплосодержание которого равно 2778 кДж/кг, удельный расход такого пара составит:
для турбин - 15 кг/ кВт•ч;
для поршневых паровых машин - 8 кг/ кВт•ч.
Таблица №2 - Сравнение мощности и стоимости энергии, получаемой от мини-ТЭЦ,
в которых установлены одинаковые котлы производительностью 6500 кг пара в час.
Накладные расходы для общей мощности |
Ро = 6000000 x 0,15 x (1+0,4) / 4380 x 7200 = 0,04 руб/кВт•ч |
Стоимость тепловой энергии |
1,12 + 0,04 = 1,16 руб/кВт•ч = 1350 руб/Гкал |
Накладные расходы от стоимости энергетического модуля станции вычислим по формуле:
Р = К x Е x (1 + n) / N x Ф где:
К = 6.000.000 руб - стоимость энергетического модуля станции;
Е = 0,15 - нормативный коэффициент окупаемости;
n = 0,4 - норма эксплуатационных расходов;
N =4380кВт - мощность котла, пригодная к использованию;
Ф = 300 x 24 = 7200часов - годовой фонд времени работы станции.
Накладные расходы от стоимости силового модуля |
Рт = 9000000 x 0,15 x (1+0,4) / 346 x 7200 = 0,76 руб/кВт•ч |
Рм = 5000000 x 0,15 x (1 + 0,4) / 650 x 7200 = 0,22 руб/кВт•ч |
Стоимость электроэнергии |
0,91 + 0,76 + 0,04 = 1,71 руб/кВт•ч |
0,91 + 0,22 + 0,04 = 1,17 руб/кВт•ч |
Соотношение тепловой и электрической мощности |
2566 кВт : 346 кВт = 7,4 : 1 |
2319 кВт : 650 кВт = 3,6 : 1 |
Вывод: Если к одинаковым котлам малой мощности присоединить силовые модули, один с паровой турбиной, другой с поршневой паровой машиной, от силового модуля с паровой поршневой машиной можно получить большее количество электроэнергии и по меньшей стоимости, чем от силового модуля с паровой турбиной.
Таблица №3 - Производительность паровых машин.
№ |
Тип двигателя |
Объем двигателя, л |
Мощность машины, кВт |
Расход пара, кг/час |
1 |
15/18 |
19,2 |
118 |
880 |
2 |
16,5/21 |
27 |
165 |
1240 |
3 |
18/22 |
34 |
210 |
1560 |
4 |
23/30 |
75 |
460 |
3450 |
5 |
26/27 |
87 |
530 |
3950 |
6 |
25/34 |
100 |
615 |
4600 |
7 |
26/38 |
120 |
730 |
5510 |
8 |
30/33 |
140 |
850 |
6430 |
9 |
31/36 |
163 |
990 |
7500 |
10 |
29/43 |
170 |
1040 |
7800 |
В столбце "тип двигателя": числитель - диаметр цилиндра, знаменатель - ход поршня в см.
Мощность подсчитана по формуле: N = Vopon / 61, где
V - объём цилиндров;
р = 0,75 МПа - среднее давление в цилиндрах;
n = 500 об/мин - частота вращения вала машины;
61 - коэффициент.
Выводы:
Согласно законам термодинамики машины любой конструкции, преобразующие тепловую энергию в механическую, при одинаковых параметрах рабочего тела, для рассмотренных агрегатов при одинаковых параметрах водяного пара, имеют одинаковую теоретическую величину к.п.д..
Простота конструкции и габаритные размеры поршневых паровых машин, созданных на основе современных двигателей внутреннего сгорания, позволяют устанавливать их в действующих котельных или использовать их в транспортабельных силовых модулях.
Мини-ТЭЦ с поршневыми паровыми машинами позволяют получать энергию по ценам более низким, чем сложившиеся на рынке.
При полном использовании энергии пара, прошедшего через машину, общий к.п.д. мини-ТЭЦ с поршневой паровой машиной может доходить до 65%. 
| 
|
|


| 115230, г. Москва, проезд Хлебозаводский, д. 7, стр. 9, этаж 2, пом.9, комн.9 Тел.: 8 (903) 949-75-20 E-mail: kotel@kotel.ru |

| 
|