Быть или не быть малой енергетике?

10

Быть или не быть малой энергетике?

Если послушать средства массовой информации, то создается впечатление, что вся страна озабочена энергосбережением и активно этим вопросом занимается от президента до инженера коммунальной службы. На деле все обстоит далеко не так. Иждивенческая привычка большинства получать всё не прилагая усилий, нежелание принимать решения и отвечать за них, приводит к тому, что фактически дело энергосбережения не продвигается. Поговори, посетовали что все дорого, а средств нет, подняли тарифы или цену на продукцию и живем дальше. Потом удивляемся, откуда у нас столько неплательщиков, почему у нас отечественная продукция по цене снова приближается к импортной, и снова, виток рассуждений, призывов, западных примеров. И так все идет по кругу. Самые тормозные личности на предприятиях это главные энергетики. Поскольку все новшества к ним и прилетят, за них спросят, возможно сразу оно и не пойдет, а это дополнительное личное время за ту же зарплату, поэтому надо зарубить это все на подлете. Главный энергетик не знает и не хочет знать где взять средства на оплату энергоносителей, но о трудностях внедрения, о нехватке квалифицированных кадров, о беспределе надзорных органов он считает своим долгом постоянно сообщать руководству, медали при этом не требует, но что работает на пределе возможного всегда докажет. И так год за годом у нас практически ничего не меняется.

Мне снова хочет достучаться до руководителей и в очередной раз сообщить, что все не так страшно, что экономить можно и нужно, что мир не стоит на месте, а продукция совершенствуется и что в разных концах страны находятся люди, которые не только понимают, что что-то надо делать, но и делают. И именно они выиграют сражение за себестоимость и конкурентоспособность своей продукции. Теперь по сути.

Газопоршневые электростанции (когенераторы) мощностью 100-200 кВт. и более (МИНИ-ТЭЦ) - один из самых эффективных инструментов грамотного, экономически выгодного использования природного газа.

Здесь отметим лишь только следующие факты: экономический эффект от сжигания 1 кубометра газа в электростанции в 3-4 раза выше чем в самой современной котельной. Срок окупаемости оборудование и строймонтажа от 8 до 14 месяцев, в зависимости от местных цен на энергоносители. Себестоимость 1квт. электроэнергии составляет около 30-40коп. без учета попутного тепла

Немного истории. С укреплением рыночных отношений в России, появился интерес и к газопоршневым электростанциям. Первые зарубежные установки поступили в начале 90-х годов. Опыт их эксплуатации был невелик. Из-за высокой стоимости, длительного срока окупаемости, жестких требований к условиям эксплуатации широкого распространения они не получили. Первые отечественные газопоршневые электростанции предложил Барнаултрансмаш на базе своего двигателя Д-12 однако, сравнительно малый ресурс двигателя (опыт эксплуатации на транспорте), низкая степень автоматизации и неспособность этих станций работать синхронно с внешней сетью не позволили им получить признания на рынке. Еще целый ряд предприятий, в том числе Свердловский Турбомоторный завод, предлагают газопоршневые станции на базе двигателя 1Д6,также устаревшей конструкции, решающие в основном задачи автономного, либо резервного питания, и по нашим сведениям, спросом они пока не пользуются, опыта длительной эксплуатации нет.

Авторемонтный завод Синтур-НТ вышел на рынок газопоршневых электростанций в 2001 году, имея двухлетний опыт эксплуатации мини-электростанций на собственном предприятии. После анализа надежности отечественных дизельных двигателей средней мощности на природный газ был переведен самый надежный, с точки зрения авторемонтников и автомобилистов, ярославский дизель - ЯМЗ-238,который успешно эксплуатируется на всех видах транспорта и спецтехники, мощности которого хватает для работы со 100-киловаттным синхронным генератором. Разработанная коллективом завода микропроцессорная система зажигания, обеспечивает надежную и длительную работу двигателя и эффективное сжигание газа. Шкаф управления на базе микропроцессорной техники обеспечивает надежную и безопасную синхронизацию с внешней сетью, работу аварийных защит.

Станция имеет высокую степень защиты от аварийных ситуаций. Все сообщения об аварии (превышение температуры, падение давления масла, обороты выше нормы, обороты ниже нормы, пропадание основной сети, пожар, утечки по газу, проникновение постороннего лица в помещение) передаются персоналу по системе сотовой связи (если заказано дополнительное оборудование). По сотовой связи диспетчер может запросить и изменить параметры станции, остановить станцию, запустить станцию.

Опыт внедрений. Станции приобрели и запустили в эксплуатацию: Нижнетагильский Межрайгаз (июль 2002), Нижнетагильский медико-инструментальный завод для котельной завода (январь 2003), две установки получили прописку на Нижнетагильском котельно-радиаторном заводе (январь 2003), две станции работают в Абинском районе Краснодарского края (ноябрь 2002), Баранчинский электромеханический завод (май 2003), Омское предприятие Октан (март 2003). По сути, эти предприятия первыми сломали сложившийся стереотип, получать тепло и электроэнергию централизовано, по цене, продиктованной монополистом. На очереди установка двух станций на одном из объектов Тагилэнерго, приобрел станцию санаторий Руш, по заказу Баранчинского электромеханического завода производится переоборудование дизельных станций на газ и оснащение их средствами автоматики. Ведутся переговоры и оформляются договора, расширяется география (Пермь, Челябинск, Волгоград, Санкт-Петербург, Самара, Таганрог, Ростов на Дону, Харьков и другие).

Какие станции надо использовать? Выбор мощности станции для предприятия интересный вопрос. Во-первых, к миниэлектростанциям можно отнести и станции 1квт и станции 20Мвт. Все станции важны и все станции нужны. Если объект имеет большую единичную мощность и равномерную нагрузку в течение суток (непрерывный технологический процесс), то реально использовать блок мощных электростанций, при этом объект уже имеет разветвленную и мощную систему электропитания и практически не требуется реконструкция электрических сетей. Пример этому Нижнетагильский металлургический комбинат, установивший три блока по 20Мвт, при общем потреблении более 100Мвт. На таких объектах вопрос использования тепла вторичен и тепло используется далеко не полностью особенно летом. Другое дело населенный пункт. Сети обычно старые, перегруженные и просто не могут пропустить нужное количество электроэнергии из энергосистемы. Энерговооруженность населения растет, растут и нагрузки на сеть особенно в весенний и осенний периоды, а также в холодные периоды. На юге лето является самым рабочим периодом, так существенную нагрузку дают системы кондиционирования и холодильные агрегаты. Чем здесь может помочь мощная станция? Практически ни чем. Установка же небольших станций на газифицированных объектах (котельные, промышленные предприятия) позволяет разгрузить сети, использовать тепло для отопления, для горячего водоснабжения или технологических нужд. При этом электрические сети практически ничего не теряют, так как уходят от перегрузок, аварий и потерь, а если появляются внутри сетевые излишки энергии, то они позволяют развиваться бизнесу и быстро находятся потребители. В коттедже достаточно иметь станцию 10-15квт. Чем меньше этажность поселения, тем дороже обходится энергоснабжение. К одному из преимуществ крупных станций относится низкий удельный вес эксплуатационных затрат на 1квт. электроэнергии. Для конкурентоспособности станции малой мощности они должны быть: во-первых, высоко автоматизированы и не иметь постоянного обслуживающего персонала, а обслуживание, контроль и управления режимами должны быть централизованны (сотовая система); во-вторых, максимально ремонтируемы на месте без привлечения завода изготовителя или специализированной организации и использовать расходные материалы и запчасти, имеющиеся в свободной продаже, в третьих, позволять автоматически вводить станцию в работу, выводить увеличивать и снижать нагрузку дистанционно. Именно этим принципам мы следуем при производстве, а не лишь бы продать, а там не наши проблемы. Последнее, что важно отметить, часто пытаются решить проблему электроснабжения кардинально, полностью отказаться от электросети. Чего делать категорически не надо, так это отказываться от энергосистемы, Не надо также ставить задачу снизить затраты на электроэнергию из системы до нуля, не надо выбирать мощность электростанции из мощности установленного оборудования. Самая эффективная работа и быстрая окупаемость станции - это круглосуточная работа. Иногда, лучше разнести работу энергоемкого оборудования равномерно по суткам организационно техническими мероприятиями, сдвигом рабочего графика, переносом рабочих дней на выходные, разогревом оборудования до начала рабочего дня и т. д.

Режим работы станции. Автономный или параллельный с сетью?

Для тех, кто плохо отличает розетку от лампочки, немного разъясним разницу между этими режимами. Автономный режим это работа объекта только от миниэлектростанции. Параллельно с сетью это работа и с сетью и от станции одновременно. Миниэлектростанция работает параллельно с сетью и вносит свой посильный вклад в энергоснабжение объекта. Остальное количество электроэнергии, если его не хватает, берется из сети (энергосистемы). С точки зрения потребителя второй режим наиболее выгоден. Большую часть электроэнергии он закрывает собственной электростанцией, при существенно ниже затратах и при этом всегда может рассчитывать на возможность получить недостающее количество электроэнергии из сети, чаще всего кратковременно. Понятно, что такой режим абсолютно не выгоден электроснабжающей организации. Она не хочет быть девушкой по вызову, а хочет быть законной женой. Поэтому электроснабжающая организация всячески препятствует такому режиму работы. Поскольку законного способа запретить нет, то электроснабжающая организация при выдаче технических условий на подключение выставляет такие требования, выполнение которых, приводит к существенному удорожанию проекта и делает такой режим экономически нецелесообразным.

Цитируем пункты из технических условий.

2. Обеспечить прямую диспетчерскую связь с диспетчером Нижнетагильских электрических сетей, а также каналы для передачи информации телемеханики и АСКУЭ.

3. Обеспечить круглосуточное дежурство персонала, обслуживающего МЭС-100.

До присоединения МЭС-100 к сетям энергосистемы необходимо:

1. Получить заключение территориального управления Свердлвэнергонадзо о допуске установки в эксплуатацию.

2. Разработать и согласовать с Нижнетагильскими электрическими сетями и ОП Свердловскэнергосбыт Свердловэнерго инструкцию, определяющую режим работы электростанции и порядок взаимоотношений сторон.

Такая постановка вопроса была бы справедлива, если бы речь шла о продаже излишков электроэнергии электроснабжающей организации. Разумеется, в часы пик энергии, как правило, не хватает, а в ночной период ее избыток. И все вопросы с передачей (продажей) электроэнергии в сеть должны быть согласованы. Но, если электроэнергия потребляется полностью самим предприятием и ее далеко недостаточно, чтобы покрыть свои потребности, то зачем весь этот огород. Так можно дойти до абсурда и требовать разрешения диспетчера на включение и отключение оборудования мощность более 100квт. Ведь суть та же самая. Включил оборудование взял электроэнергию. Выключил, отказался от потребления. А это ведь сказывается на работе энергосистемы.

В связи с разделением РАО ЕС на отдельные самостоятельные организации по профилю деятельности, сетевые компании, занимающиеся только передачей электроэнергии до потребителя, уже сегодня проявляют активный интерес к нашему оборудованию. Реконструкция линий электропередач очень дорогое занятие, а разгрузка линий передач, путем установки на конечных точках миниэлектростанций приносит существенную экономию и практически сразу. Снижаются потери в линии, поднимается качество электроснабжения потребителя, автоматика станций может дополнительно информировать о состоянии и качестве электроснабжения, появляется возможность резервного питания ответственных объектов и главное, низкая себестоимость дополнительной энергии. Рационально в составе электроснабжающих организаций иметь структурные подразделения совмещающие функции ремонта линий, подстанций и обслуживание электростанций. Не надо забывать и составляющую попутного тепла как дополнительный источник доходов. Да, в этом случае необходимо наличие природного газа, но это вопрос решаемый. В небольших населенных пунктах электро-, тепло-, водоснабжение должно быть сведено в единое предприятие.

Обслуживание. Так получилось, что наши станции оказались первыми российскими газопоршневыми электростанциями мощностью 100 кВт. , находящимися в непрерывной промышленной эксплуатации длительный период, что дало нам главное - бесценный опыт оценки надежности отдельных элементов и станции в целом. Электростанции хотя и работают в достаточно напряженном режиме, однако в не сравнимо лучших условиях, чем двигатель на автомобиле. За месяц непрерывной работы двигатель совершает работу эквивалентную пробегу груженого автомобиля на 30'000км. Естественно, после такого марафона, требуется техническое обслуживание. Обслуживание не представляет собой ничего сложного: замена масла и очистка тракта смазки (центрифуга, масляный фильтр тонкой очистки), проверка свечей зажигания и регулировка зазора электрода или замена. Заводы изготовители гарантируют работу свечей 15-20тыс. км. , поэтому отечественные свечи имеют срок службы не более двух месяцев. При высокой запыленности требуется очистка или замена воздушного фильтра. Кроме того, необходимо проверить и отрегулировать при необходимости зазоры клапанного механизма. Выполняются простые работы по шкафу управления, генератору и силовому оборудованию, системе охлаждения, системе подачи газа. Время проведения всех работ одним исполнителем не более одной смены. Все виды работ подробно описаны в руководствах на эксплуатацию и поставляется видеофильм на лазерном диске для просмотра на компьютере. В начальной стадии у потребителя возникает вопрос: как проводить эксплуатацию, такого, на первый взгляд, сложного устройства (двигатель внутреннего сгорания, генератор, газовое питание, автоматика, теплоэнергетика) и какую специальность должен иметь обслуживающий персонал. Однако, на практике, для обслуживания достаточно одного специалиста КИП и А или электрика 3-4 разряда, прошедшего двухнедельное обучение на нашем предприятии и получившего практику в обслуживании и удостоверение. Разделение эксплуатации между эксплуатационными службами предприятия приводит к отсутствию понимания работы станции в целом и, как правило, длительным простоям по мельчайшим неисправностям.

Развитие. Опыт эксплуатации и растущий спрос обязывает работать над дальнейшим совершенствованием станций. Проходит испытания и готовится к производству станция 200квт. , модернизированный шкаф управления, с более широкими возможностями, на станции установлено более совершенное электронное зажигание, устанавливаются системы дозирования газа по датчику наличия кислорода в выхлопных газах, ведутся работы по оснащению станции более эффективными теплообменниками для более полного использования тепловой составляющей станции. Совершенствованию предела нет, и по некоторым параметрам наши станции сегодня пока немного уступают зарубежным аналогам. Да, станции более металлоемкие, но станции имеют неоспоримое преимущество в цене и ремонтопригодности, работают на отечественных расходных материалах, запчасти к двигателю продаются свободно в любом магазине автомобильных запчастей для грузовых и легковых автомобилей. Подтверждением преимущества наших станций перед импортными служит информация из статьи в журнале Энергетика региона №7-8 июль-август 2004 под названием Опыт внедрения и эксплуатации газопоршневых электростанций в ООО Пермнефтегазпереработка Приводим выдержку из статьи К трудностям появившимся за короткий период эксплуатации следует отнести дороговизну запасных частей и длительный срок их поставки. Сервисные услуги фирма производитель в России не оказывает. Использование смазочных материалов импортного производства, российское масло можно использовать, но увеличивается частота замены.

Работа от газогенератора. Одним из вариантов перспективной работы газовой электростанции является ее работа на генераторном газе. Для получения генераторного газа из древесных отходов (щепа, опилки, куски заданных размеров), уголь, торф используются модули газификации различной конструкции и разными принципами получения генераторного газа. Необходимо отметить, что газогенераторы до конца 50-годов широко использовались на автомобилях, тракторах и тепловозах, поэтому здесь нового особенно ничего нет, но применение современных материалов и автоматики дает возможность их широко использовать в лесных зонах, при наличии запасов торфа и угля как источник дешевой электроэнергии и тепла.

Модуль газификации состоит обычно из газогенератора, системы подготовки генераторного газа и системы программного управления.

Газогенератор превращает опилки (или другое топливо) в генераторный газ. Загрузка топлива в газогенератор может производится с помощью скипового подъемника, сопряженного с автоматическим дверным механизмом газогенератора. Для младших моделей загрузка может производиться вручную.

Газогенератор с кипящим слоем и восходящим потоком газа оборудован всем необходимым для превращения топлива в генераторный газ. Внутри газогенератора топливо проходит несколько превращений, образующих отдельные зоны. В самой верхней части газогенератора находится бункер, способный вместить двухчасовой запас топлива. Следующей является зона сушки, где удаляется влага и летучие вещества. В зоне пиролиза происходят начальные реакции газификации. Далее, в специально управляемой зоне горения образуется тепло для проведения реакций. В зоне расщепления происходит крекинг пиролизных смол. Строго ограниченный и контролируемый объем воздуха для частичного горения вводится через трубки подачи воздуха. Генераторный газ покидает газогенератор через выходное отверстие. С помощью газодувки или самовсасыванием газ через систему подготовки перегоняется из газогенератора к двигателю.

В системе подготовки генераторного газа содержание частиц золы и смол с помощью фильтра грубой и фильтров тонкой очистки уменьшается до минимальной концентрации, обеспечивающей надежную работу двигателей модулей генерации в течение всего срока эксплуатации.