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.

-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

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%.