Диссертация (1172958), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Состав биогаза, вырабатываемый из метаттенков, неотвечает требованиям к топливу (рис. 1.16), подаваемому на двигатели внутреннегосгорания, т.е. должен быть очищен от сероводорода, соединений кремния и осушен»[61, 99].Рисунок 2.16 – Состав и свойства используемого газа на очистных сооружениях52Очищенный «биогаз поступает к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), гдеутилизируется в качестве топлива, а за счет работы электрогенераторов» [61, 99]вырабатывается электроэнергия для собственных нужд очистных сооружений (см.рис.1.17), что подтверждает эффективность использования собственной генерации.Электроэнергия от собственной генерации по сетям 6(10) кВ поступает натрансформаторные подстанции, от которых получают электроснабжение мощныесинхронные и асинхронные двигатели.сооруженийявляютсяОсновными потребителями очистныхтурбовоздуходувки,обеспечивающиеаэрациювсооружениях биологической очистки.Без мини-ТЭСЭлектроэнергияОАО"Мосэнерго"140 млн.
кВт*час./годБиогаз35 млн. м3/годПриродный газ5 млн. м3/годКотельнаяКПД 82%230тыс.Гкал/годобогревметантенков170 тыс. Гкал/годОтопление и гор.водоснабжение60 тыс. Гкал/годС мини-ТЭСЭлектроэнергияОАО"Мосэнерго"70 млн. кВт час./год328 млн.м /годБиогаз35млн.м3/годМиниТЭСКПД84,6%Электрич.мощность10 МВтТепловаямощность6,9Гкал/час7 млн.м3/годПриродный газ20 млн.
м3/годКотельнаяКПД 82%Электроэнергияне менее 70млн.кВт*час./годвода системыохлаждения32 тыс. Гкал/годобогревпар33 тыс. Гкал/год метан105тыс.Гкал/год165тыс.Гкал/годтенков170тыс.Гкал/годОтопление и гор.водоснабжение60 тыс. Гкал/годРисунок 1.17 − Годовой теплоэнергетический баланс очистных сооруженийКак следует из технологической схемы работы мини-ТЭС, «отходящиедымовые газы, температура которых 450-470оС (см. рис. 1.13), поступают напарогенераторы, где теплота дымовых газов преобразуется в энергию пара» [61,5399]. Для выработки пара подается «специально подготовленная вода, прошедшаячерез установки деаэрации и химической подготовки» [61, 99].Мини-ТЭСвключает 4 модуля, в каждый из которых «входят (табл.
1.4): а) газопоршневойдвигатель внутреннего сгорания GE Jenbacher; б) электрогенератор; в)парогенератор; г) система охлаждения» [61, 99].Для ДГУ собственной генерации проектом предусмотрен режим работы набиогазе и на природном газе.Таблица 1.4 − Параметры установки собственной генерацииРабочее напряжение6,3 кВДавление параТемпература параТемпература горячей воды8 бар170 оС60-85 оСВ состав электротехнического комплекса очистных сооружений входяттрансформаторные подстанции и распределительные устройства, от которыхполучают электроснабжение как высоковольтные СД и АД мощностью до 1,6 МВт,так и низковольтные потребители напряжением 380В. В качестве технологическогооборудования используются потребители на переменном и постоянном токе.
Всепотребители очистных сооружений разделяются на силовые электроприемники,осветительные и преобразовательные установки.Силовыеэлектроприемникивключаютэлектроприводынасосов,воздуходувок, механических мешалок, а также погружные, сетевые, дренажные ииловые насосы. Мощность указанных двигателей составляет от 22 до 2000 кВт,рабочее напряжение 380 В и 6 кВ [99]. Режим работы силовых потребителейдлительно-непрерывный, а график нагрузки, как правило, равномерный.Электрическиеосветительныеустановки,которыеприменяютдлявнутреннего освещения производственных помещений, наружного освещениятерритории,рабочегоосвещениятехнологическихустановокиохранногоосвещения.Преобразовательныеустановкипредназначеныдляуправленияспециальными механизмами и электродвигателями, имеют мощность до 100 кВт. В54составе очистных сооружений используются установки ультра-фиолетовогообеззараживания, которые имеют мощность от 15 до 25000 Вт и запитаны от сети220 В, т.е.
при их работе возникает несимметрия напряжений и токов, котораядолжна быть скомпенсирована специальными устройствами.Типовая схема ЭТС очистных сооружений в составе с мини-ТЭС представленана рис.1.18, в которой «основные потребители получают питание от ТП-1, ТП-15,ТП-20,связанныекабельнымилиниямиссекциямигенераторногораспределительного устройства» [61, 99].Рисунок 1.18 – Типовая электрическая схема электроснабжения КОСВ рассматриваемой типовой схеме силовые потребители (турбовоздуходувные агрегаты) имеют привод: на ТП-15 от синхронных двигателей типаДСП-116-49-4 (мощность которых 1300 кВт и общее число 9 шт.), типа СТД 12502 (мощность которых 1250 кВт и общее число 7 шт.); на ТП-1 – от асинхронныхдвигателей типа АТМ 1200-2 (мощность которых 1200 кВт и общее число 4 шт.),55от синхронных двигателей типа СТМ 1500-2 (мощность которых 1500 кВт иобщее число 6 штук).1.4.2.
Характеристики генераторов электростанций собственной генерацииРазличают следующие типы «собственной генерации: а) блочные паровыетурбогенераторы (мини-ТЭС); б) дизельные электрические станции (дизельгенераторные установки); в) газопоршневые электростанции (ГПЭС); д) газотурбинные электрические станции (ГТЭС) и е) парогазовые установки» [14, 15,20, 74, 113, 124, 135, 138].Мощности и характеристики собственной генерации различаются по типу«используемого привода, топливу и процессу преобразования энергии» [20, 133,135, 138] (табл. 1.9).Средисобственныхэлектростанцийвыделяют«когенераторныеэлектростанции, которые используют топливо для получения тепловой иэлектрической энергии.
Когенераторная установка использует тепловую энергию,которая обычно улетучивается в атмосферу вместе с дымовыми газами, за счетчего увеличивается коэффициент использования топлива» [61, 99].Так, «на 1 МВт электрической мощности потребитель получает от 1 до 2 МВттепловой мощности в виде пара и горячей воды для промышленных нужд,отопления и водоснабжения» [20, 74, 133, 135, 138]. «Когенераторные электростанции с избытком покрывают нужды потребителей в электрической и дешевойтепловой энергии» [61, 99].Внастоящеевремявкачествеприводаэлектрогенераторовдлядецентрализованных мини-ТЭС используют «газо-поршневые (ГПД) и турбинныедвигатели(ГТД),имеющиехорошиепоказателирасходатопливаиэксплуатационных затрат» [61, 99] (табл. 1.5).
Сравнительные характеристикирасхода топлива и эксплуатационных затрат газотурбинной и газопоршневойустановок даны ниже. Удельный «расход топлива для выработки кВт·ч меньше угазопоршневой установки при любом графике нагрузки за счет того, что КПДпоршневых машин (36…45%) выше чем у газовых турбин (25…34%)» [61, 99].56GaterpillarG3612 LE385925753041Sном, кВА3125 437531253125Перегрузочная способность, кВт32003859257530416,36,36,36,3Uном,г, кВ6,310,5Iном,г, А287172nном,об/минсos φном1000 3000JenbacherJ620GSGaterpillarG3616 LE3200APG3000Рном, кВтПараметрWaukeshaТК-2,5-2РУ32500ГСД-16-692500ГСД-14-100-62500 3500ГенераторРном, кВтПараметры/9 HZ 510570/2Таблица 1.5 – Параметры и характеристики электростанций собственной генерации6,3Uном,г, кВ172286Потребление топлива, кВт776498316215718930003000nном, об/мин15001000100015000,80,80,80,8сos φном0,80,80,80,8ОКЗ0,8--0,65КПД электрический,%41,239,339,342,3КПД, %95969696,88Ресурс до капитального ремонта, моточас48000650006500060000X″d, отн.ед0,160,170,1250,14Полный ресурс, моточас240000--180000X′d, отн.ед-0,210,2090,23Удельная стоимость ГПУ, $/кВт539,4677,4713,1677,4Xd, отн.ед-0,822,091,66Средняя стоимость ТО, включая затраты нарасходные материалы и запчасти, руб./кВт4708625967221413492057Затраты на «эксплуатацию электростанций с поршневыми машинами ниже,чем на электростанцию с газовыми турбинами (рис.
1.19)» [61, 99].Рисунок 1.19 − Эксплуатационные затраты на мини-ТЭС 5МВтРезкий рост эксплуатационных затрат ГТД на графике рис. 1.15 вызванстоимостью капитального ремонта двигателя. Эксплуатационные затраты накапитальный ремонт ГПД, как правило, меньше. Сравнительный анализ газопоршневых и газотурбинных двигателей дадим как по показателям, так иэксплуатационным свойствам (рис. 1.20).Из анализа следует, что установка собственной генерации на базе ГТУнаиболее выгодна для промышленных предприятий, имеющих электрическуюмощность более 10 МВт, высококвалифицированный персонал для эксплуатациистанции, а также персонал по работе с газом высокого давления. Составляющиеэкономической эффективности использования мини-ТЭС следующие:• при потреблении 0,3 м3 газа собственник получает 1 кВт электроэнергиии почти 2 кВт тепла в час;• исключена плата за подключение и ввод электроустановки, составляющаясвыше 100000 руб.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
