Системы утилизации тепла и когенерационные установки для ДГУ и ГПУ

ООО «Техэкспо» поставляет системы утилизации тепла (СУТ) для дизельных и газопоршневых электростанций номинальной мощностью от 120 до 2500 кВт. Основной элемент системы -  тепловой модуль (ТМ), также называемый блоком утилизации тепла (БУТ): он утилизирует тепло от электростанции и через сборный тепловой пункт выдает его потребителю. Объединение СУТ с системой охлаждения ДГУ и ГПУ (радиаторы охлаждения, насосы, обвязка) обеспечивает тепломеханическую систему объекта.

Оснащение двигателей внутреннего сгорания системой утилизации тепла позволяет увеличить КПД электроагрегатов до 80%.

Согласно требованиям Приложения №2 к Приказу Минэнерго РФ от 16.12.2002 N 448 "Об утверждении нормативных актов, необходимых для реализации Правил пользования газом и предоставления услуг по газоснабжению в Российской Федерации" технологическое оборудование, использующее в качестве топлива природный газ с температурой дымовых газов более 200°С, должно быть оснащено теплоутилизаторами.

Тепловой модуль утилизации тепла выхлопных газов – фото 1 из 5

Тепловой модуль утилизации тепла выхлопных газов – фото 2 из 5

Тепловой модуль утилизации тепла выхлопных газов – фото 3 из 5

Тепловой модуль утилизации тепла выхлопных газов – фото 4 из 5

Тепловой модуль утилизации тепла выхлопных газов – фото 5 из 5

Цены на варианты тепловых модулей для дизельных и газопоршневых электростанций:

Тепловой модуль ТММ-ТМ.1350 для дизель-генераторной установки на базе двигателя MTU-12 V 4000 G21R мощностью 1100 кВт за 3,5 млн рублей.

• Расход выхлопных газов – 13 680 м3/ч;
• Температура выхлопных газов - 457 °С;
• Максимальный отвод тепла от дымовых газов при максимальной загрузке и понижении температуры после УТГ до 120 °С составит порядка 744 кВт;
• Суммарный отвод тепла от охлаждающей жидкости составит 600 кВт;

ТМ разбит на три узла внутри контейнера:

• ТММ-ТМВВ.600 (тепловой модуль водоводяной), включающий в свой состав УТА (утилизатор антифриза) в полной обвязке;

• ТММ-ТМВГ.750 (тепловой модуль водогазовый), включающий в свой состав УТГ (утилизатор выхлопных газов) в полной обвязке;

• Шкаф автоматического управления (контроль температуры, уровня воды и давления в УТГ и УТА, запуск и останов СУТ);

Тепловой модуль утилизации тепла выхлопных газов и контура охлаждения двигателя дизельной электростанции 1000 кВт с двигателем Cummins КТА50-G3: ТММ-ТМ.1350 за 6,3 млн рублей.

• Расход дымовых газов – 5915 кг/час;
• Температура выхлопных газов – 520 °С;
• Максимальный отвод тепла от дымовых газов при максимальной загрузке двигателя и понижении температуры после УТГ до 150 °С составит порядка 733 кВт;
• Наименование теплового модуля утилизации выхлопных газов: ТММ-ТМВГ.750;
• Суммарный отвод тепла от охлаждающей жидкости составит примерно 600 кВт;
• Наименование теплового модуля утилизации тепла антифриза: ТММ-ТМВВ.600;

Тепловой модуль ТММ-ТМ.1350 в составе двух ТММ-ТМВГ.750 и двух ТММ-ТМВВ.600 со шкафами управления.

Два тепловых модуля ТММ-ТМ.650 для газопоршневой установки мощностью 526 кВт на базе двигателя Perkins 4008-З0TRS2 за 4,7 млн рублей.

• Расход выхлопных газов на двигателе при 100% загрузке -105 м3/ мин;
• Температура выхлопных газов - 485 °С;
• Максимальный отвод тепла от выхлопных газов при максимальной загрузке ГПУ и понижении температуры после УТГ до 120 °С составляет 338 кВт;

Тепловой модуль ТММ-ТМ .650 – 2 штуки.

Тепловая схема утилизации с раздельными тепловыми модулями

Тепловая схема утилизации с последовательным проходом антифриза через ТМВГ и ТМВВ

Затраты на установку систем утилизации тепла

Пример расчета ТЭО на основе теплового модуля для газопоршневой установки эл. мощностью 1 165 кВт:

• Максимальная тепловая мощность = 1 350 кВт;

• Средняя тепловая мощность = 1010 кВт  - при загрузке ДВС на 75%;

• Средняя годовая наработка СУТ = 3 000 часов – при длительности отопительного сезона 200 дней и ежедневной работе ДВС по 15 часов;

• Стоимость выработки 1 кВт/ч тепла на котельной = 0,56 руб. с НДС – при стоимости газа 5 руб за 1 нм3;

• Годовая выработка тепла на СУТ = 1010 кВт * 3 000 ч. = 3 030 000 кВт/ч;

Таким образом, годовая экономия составит: 0,56 * 3 030 000 = 1 697 000 руб.;

Стоимость данного теплового модуля составляет порядка 3 300 000 руб., срок окупаемости - 2 года.

Пример расчета для дизель-генераторной установки мощностью 800 кВт

При утилизации тепла с дизель-генераторной установки срок окупаемости получается в 5 раза быстрее, т.к. стоимость выработки тепла на котельной, работающей на дизельном топливе, выше в 5 раз, чем на газовой котельной.

При выработке 1 кВт/ч эл/эн утилизируется около 1,15 кВт/ч тепла, что составляет чуть меньше, чем 1 МКал (0,001 ГКал).

Средняя годовая загрузка генераторных станций обычно не превышает 5000 – 8000 часов. Обычно годовая наработка ТМ составляет от 4000 часов.

Электрическая мощность ДГУ - 800 кВт; Годовая загрузка ДГУ - 6000 часов;

Отопительный период - с октября по май (8 мес.);

Тогда годовая выработка тепла - 4000  часов

Годовая выработка тепла - 2760000 кВт/ч

Итоговая годовая экономия:

2 760 000 * 2,92 = 8 060 000 руб. - в сравнении с выработкой тепла на дизельной котельной;

2 760 000 * 1,03 = 2 840 000 руб. - в сравнении с выработкой тепла на угольной котельной.

Стоимость тепла при его выработке на различных видах топлива:

В состав теплового модуля входят:

• Утилизатор тепла антифриза (УТА)
• Утилизатор тепла уходящих газов (УТГ) - также называемый «котел-утилизатор»
• Байпасный трубопровод
• Переключатель потоков дымовых газов (в едином корпусе либо в составе двух заслонок с единым электроприводом и рычажным механизмом)
• Рамное основание
• Трубопроводная обвязка утилизаторов по трассам антифриза и сетевого теплоносителя
• Комплект КИПиА
• Шкаф автоматического управления

Во время работы двигателя внутреннего сгорания тепловая энергия утилизируется в ТМ следующим образом:

УТА снимает тепло антифриза двигателя – вместо охлаждения антифриза на радиаторе охлаждения (градирне) антифриз отдает свою тепловую энергию на нагрев воды потребителя.

УТГ снимает тепло с уходящих выхлопных газов двигателя: температура уходящих дымовых газов на выходе из двигателя составляет порядка 550 °С, температура газов на выходе из УТГ составляет 120 - 180 °С. Данное понижение температуры позволяет обеспечить нагрев воды потребителя.

Варианты исполнения тепловых модулей

Тепловой модуль полной заводской готовности

Срок изготовления — от 1,5 месяцев.

Полный тепловой модуль утилизирует все тепло, вырабатываемое ДВС. В состав входят все узлы подключения модуля к двигателю. Шкаф управления включен в объем поставки и позволяет утилизатору работать в автономном режиме. Назначение модуля - нагрев жидкого теплоносителя (вода, антифриз).

Расход задан при температурном режиме сетевого теплоносителя (вода или антифриз) 70/95 и температуре отходящих газов после котла утилизатора – 120С.

Тепловой модуль утилизации выхлопных газов

Срок изготовления —1 месяц.

Включает в свой состав котел-утилизатор и переключатель потока, установленные на общей раме, байпасную линию по газовыхлопу. ТМВГ отдельно от утилизатора антифриза обычно используется при компоновке когенерационной станции на разных этажах в здании энергоцентра (в таком случае ТМВГ обычно устанавливают на этаж выше, чем ДВС). Также разбивка полного теплового модуля на ТМВГ и ТМВВ происходит при компоновке когенерационной станции в блок-модульном исполнении.

В таблице указаны данные на жаротрубные котлы-утилизаторы. Аэродинамическое сопротивление котла-утилизатора не превышает 3 кПа. Расход задан при температурном режиме сетевого теплоносителя (вода или антифриз) 80/95 и температуре отходящих газов после котла утилизатора – 120С.

Тепловой модуль водо-водяной для утилизации тепла антифриза

Включает в свой состав утилизатор антифриза (УТА), трубопроводную обвязку, включающую трубопроводную арматуру и приборы КИПиА.

Расход задан при температурном режиме сетевого теплоносителя (вода или антифриз) 70/80.