ТУРБОПАР приступили к работке обоснования инвестиций для мини ТЭЦ на базе когенерационной установки для санатория (микротурбины Capstone).

ТУРБОПАР заключен контракт на разработку обоснования инвестирования проекта по объекту: «Реконструкция котельной санатория «Приозерье» с переводом в режим мини-ТЭЦ». Целью проекта является оценка технической возможности и экономической целесообразности инвестиций в реконструкцию котельной с установкой когенерационного и турбогенераторного оборудования.
Котельная курортного поселка Нарочь была построена в 1986 году, сдана в эксплуатацию в 1987 году. Предназначалась для обеспечения теплом и горячим водоснабжением трех здравниц: санаторий «Белая Русь», санаторий «Нарочанский берег», санаторий «Нарочь», всей инфраструктуры и жилого фонда к.п. Нарочь. В 2007 году была проведена реконструкция котельной с переводом на сжигание природного газа. В процессе реконструкции котельной были переведены на сжигание природного газа 4 котла ДЕ 16-14 ГМ, установлен новый котел ДЕ 10-14 ГМ, заменены все экономайзеры, питательные и сетевые насосы, проведен капитальный ремонт котла ДЕ 16-14. Заменены все вентиляторы и насосы котлов, силовые кабеля и электропроводка.Номинальная мощность котельной на газу составляла 45 Гкал/ч.
В существующей котельной отпуск тепловой энергии потребителям для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения осуществлялся по закрытой схеме теплоснабжения с подключением к 2-х трубной тепловой сети, с последующим приготовлением воды в тепловых пунктах ЦТП ¹¹ 1,2 ,3.
Теплоносителем на нужды систем отопления и вентиляции служила сетевая вода c температурой 95-70°С по графику центрального качественного регулирования.
По надежности теплоснабжения потребители тепла относились ко II-ой категории надежности.
Общая протяжённость всех теплотрасс 27 000 м и трубопроводов горячего водоснабжения 13 000 м.
Срок эксплуатации существующих трубопроводов отопления и ГВС.
до 10 лет – 8%;
10 – 15 лет – 15%;
15 – 20 – 15 %;
20 – 25 –46%;
Более 25 лет – 16%.

Специалистами ГК ТУРБОПАР было рассмотрено 2 варианта установки когенерационного и турбогенераторного оборудования.
ВАРИАНТ 1. Паровая турбина с противодавлением, Nэ=180 кВт, p1=0,6 МПа, t1=175°С, p2=0,12 МПа – 1 шт.
Технические характеристики турбины
Давление пара на входе Р0= 0,58 МПа
Давление пара на выходе Рк= 0,12 Мпа
Температура на входе t0= 175 оС
Расход пара на турбину (номин.) D= 6 т/ч
Мощность турбины NЭ= 179,771 кВт
КПД 45

Турбина без отборов

Давление на входе Р0= 0,58 МПа
Давление на выходе Рк= 0,12 Мпа
Температура на входе t0= 175 оС
Расход пара на турбину (номин.) D= 2 т/ч
КПД механический ηм= 98% %
КПД генератора ηг= 94% %
КПД редуктора ηред= 97,00% %

КПД процесса (внутренний) ηoi= 15,50% %
Потери пара или регенерация ηтп= 98,5% %
Теплоперепад ΔH0= 271,5 кДж/кг
Мощность турбины NЭ= 20,6404 кВт

Мини-ТЭЦ работает по следующему принципу: пар от паровых котлов направляется на паровой коллектор, откуда распределяется на подогреватели, деаэратор, паровую турбину. Пар от парового коллектора с давлением 0,58 МПа и температурой 175 °С поступает в турбину, где происходит преобразование потенциальной энергии пара в электрическую на генераторе. Электрическая схема соединения генератора 3-х фазное напряжением – 0,4 кВ. После турбины пар поступает на пароводяной теплообменный аппарат. Дренаж после подогревателей направляется в деаэратор, также в деаэратор полаётся добавочная вода поле ХВО (для восполнения потерь в пароводяном тракте мини-ТЭЦ, а в отопительное время и для подпитки тепловой сети). После деаэратора питательная вода подаётся питательными насосами в паровой котёл. В случае пикового потребления тепла покрыть данные пики можно с помощью существующего парового котла, находящегося в резерве. Редукционно-охладительная установка (РОУ), предназначена для резервирования паровой турбины, с производительностью равной производительности турбины.

ВАРИАНТ 2. Микротурбинные установки NЭ= 60 кВт –3 шт;
Технические характеристики микротурбины
Электрическая мощность, кВт 60
КПД по электричеству, % 29(±2)
Общий КПД электростанции (с утилизацией тепла), % 80-90
Диапазон рабочего напряжения, В 380-480
Максимальный ток в фазе, А 100
Частота тока, Гц 50
Вес, кг 1121
Длина х Ширина х Высота, мм 1956x762x2110
Вид топлива Газ, керосин, дизель
Рабочее давление топлива на входе, бар низкое давление:
0,02-1
высокое давление:
5,2
Расход топлива при номинальной нагрузке, нм3 23
Максимальная температура выхлопных газов, °С 309
Выход тепловой энергии, кДж/час (Гкал/час) 591 000 (0,141)
Выброс вредных веществ при 15% 02 < 9 ppmV NOx
Уровень шума на расстоянии 10 метров, дБ не более 60
Скорость вращения турбины, об. /мин. 96 000
Срок службы до капитального ремонта, часов 60 000

Мини-ТЭЦ работает по следующему принципу: перед подачей в микротурбину внешний воздух проходит через входной воздушный фильтр малого сопротивления, использующийся для очистки воздуха, а также для снижения потери мощности двигателя. Отфильтрованный внешний воздух проходя через генератор охлаждает обмотки статора, что позволяет отказаться от использования дополнительных устройств охлаждения генератора. Компрессор увеличивает давление воздуха, откуда сжатый воздух поступает в рекуператор. Нагретый сжатый воздух поступает в камеру сгорания, где смешивается с топливом, и происходит возгорание смеси. Горение топливно-воздушной смеси происходит при постоянном давлении и низких рабочих температурах. В турбине энергия горячего газа преобразуется в работу. При входе в сопловой аппарат турбины под действием высоких температур горячие газы расширяются, и их тепловая энергия преобразуется в кинетическую. Затем, в роторной части турбины, кинетическая энергия газов переходит в механическую энергию вращения ротора турбогенератора. Часть мощности турбины расходуется на работу воздушного компрессора, а оставшаяся часть является полезной выходной мощностью. Газотурбинный двигатель приводит во вращение находящийся с ним на одном валу высокоскоростной генератор. Установка оборудована системой когенерации (утилизации тепла выхлопных газов), выхлопные газы из рекуператора проходят через теплообменник. Данный теплообменник передает тепло выхлопных газов циркулирующей воде, использующейся в коммунальных системах горячего водоснабжения, обогрева помещений или для других нужд. Для запуска микротурбинной установки используется блок аккумуляторных батарей, который компенсирует ток нагрузки, в то время как двигатель набирает обороты.
В ходе работы будет выбран наиболее приемлемый вариант эксплуатации котельной с переводом в мини-ТЭЦ.