Паровая винтовая машина для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии

   Энергетические агрегаты на основе  паровой винтовой турбины (ПВМ) позволяют использовать энергию пара для выработки электроэнергии, т.е. перейти на комбинированный режим работы в промышленных и отопительных котельных.

   Выработка электрической энергии происходит за счёт использования  высокопотенциальной энергии  пара, бесполезно дросселируемого на большинстве котельных. Такой вариант реконструкции котельных позволяет обеспечивать собственные нужды отопительных и производственных котельных в электрической энергии (себестоимость собственной выработанной электрической энергии составляет 30 коп. за 1 кВт*ч), сократить расходы на приобретение сетевой электроэнергии, снизить себестоимость произведенной тепловой энергии и получить дополнительную прибыль, что значительно повышает эффективность котельных и является энергосберегающим решением.

Описание предлагаемой технологии повышения энергоэффективности

   Параметры производимого пара в разных котельных сильно различаются в зависимости от назначения использования пара на данном предприятии. Потребление пара сильно меняется по времени года (летний и зимний режимы) и от времени суток. Давление пара на выходе из котла зависит от потребностей технологии предприятия, а также от степени изношенности котлов.

   Наиболее часто в котельных имеется неиспользуемый  перепад давления пара 3-6 ат с расходом пара 6-50 т/час. Из этого пара можно реально получить 200 — 1500 кВт электроэнергии.

   Наиболее привлекательными по совокупности свойств в данном диапазоне мощности являются паровые винтовые машины (ПВМ). ПВМ по сути является новым типом парового двигателя. ПВМ создана именно для интеграции в промышленно-отопительных котельных. Эти установки востребованы для относительно малых предприятий, когда потребители энергии предпочитают использование более дешевого источника энергии малой мощности, позволяющего осуществлять синхронную работу с энергосистемой.

Устройство и принцип действия ПВМ

   ПВМ является машиной объемного типа действия. В корпусе вращаются рабочие органы — винты роторов. Роторы выполнены из стали, на них нарезаны винты асимметричного профиля. Синхронизирующие шестерни, установленные на роторах, исключают возможность касания профилей винтов друг с другом. Выходной вал ведущего ротора соединен с электрогенератором. Принцип действия ПВМ показан на рис.

                                                                         Рис. Принцип действия ПВМ

   Пар высокого давления из котла поступает в ПВМ через впускное окно в корпусе с одного торца роторов. После заполнения паром канавки между зубьями происходит отсечка пара, и при дальнейшем вращении роторов в канавке (парной полости)  происходит объемное расширение порции пара. В конце расширения канавка сообщается с выпускными окнами в корпусе на другом торце роторов. Отработанный пар поступает в тепловую сеть для нужд технологии или для отопления.

Результат повышения энергоэффективности при массовом внедрении

   Наиболее ощутимый экономический эффект от внедрения паровинтовых машин на существуюших промышленно-отопительных котельных достигается при установленной паропроизводительности котлов  от 10 т/ч и номинальном давлении 13 кГс/см2.  При более низких параметрах пара срок окупаемости оборудования увеличивается. Единичные котлоагрегаты, способные выработать необходимое количество пара, в номенклатуре отечественных производителей котельного оборудования — ДКВР-10/13, ДЕ-10/14, КЕ-10/14 и др. Например, котельная может иметь на балансе 2 котла ДКВР-6,5/13 или ДЕ-6,5/13. На минимально разрешённых рабочих значениях пара турбина может выработать до 300 кВт. С повышением паропроизводительности и установленной мощности ПВМ наблюдается рост экономического эффекта.

Прогноз эффективности технологии в перспективе с учетом роста цен на энергоресурсы

   Срок окупаемости оборудования в первую очередь зависит от стоимости покупной электроэнерии. В среднем срок окупаемости составляет около 2-х лет. Также для наиболее полной загрузки генерирующего оборудования желательна максимизация равномерности тепловых нагрузок. Такая ситуация складывается, в основном, при большой величине ГВС или технологии в общей структуре нагрузок котельной. С ростом цен на энергоресурсы срок окупаемости оборудования сокращается.

   Существует ли необходимость проведения дополнительных исследований для расширения перечня объектов для внедрения данной технологии?

   Нет. Рынок данной технологии определен — это отопительные и производственно-отопительные котельные, металлургические комбинаты, производства, где существует выработка пара.

 Причины, по которым предлагаемые энергоэффективные технологии не применяются в массовом масштабе

   Низкая по сравнению с общемировыми ценами стоимость электроэнергии.

Существующие меры поощрения, принуждения, стимулирования для внедрения предлагаемой технологии и необходимость их совершенствования

   В законе об энергосбережении должна быть глава о наказании за НЕ внедрение энегосберегающих технологий.

 Наличие технических и других ограничений применения технологии (метода) на различных объектах

   Изношенность оборудования на существующих котельных.

 Необходимость проведения НИОКР и дополнительных испытаний

   Для дальнейшего развития данной технологии проведение НИОКР желательно.

 Наличие постановлений, правил, инструкций, нормативов, требований, запретительных мер и других документов, регламентирующих применение данной технологии (метода) и обязательных для исполнения; необходимость внесения в них изменений или необходимость изменения самих принципов формирования этих документов; наличие ранее существовавших нормативных документов, регламентов и потребность в их восстановлении

   Действующий Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

 Необходимость разработки новых или изменения существующих законов и нормативно-правовых актов

   Введение поощрения за выполнение и наказания за не выполнение закона об энергосбережении.

Возможность влияния на другие процессы при массовом внедрении данной технологии

   Внедрение данной технологии повышает надёжность энергоснабжения — это производство дешёвой электроэнергии (30-40 коп. кВт*ч) в котельной предприятия  за счёт собственной тепловой мощности — утилизация энергии дросселируемого пара (энергосбережение).

   Выработка дополнительной механической энергии для привода вспомогательных механизмов: насосов, дымососов, вентиляторов.

Наличие и достаточность производственных мощностей в России и других странах для массового внедрения технологии

   Производитель имеет возможность в течении года произвести до 10 агрегатов ПВМ.

 Необходимость специальной подготовки квалифицированных кадров для эксплуатации внедряемой технологии и развития производства

   Специальной подготовки кадров для эксплуатации данного агрегата не требуется, а обучение персонала проходит  в момент шеф-монтажа и пуско-наладки.

   Предполагаемые способы внедрения:

1. коммерческое финансирование (при окупаемости затрат);
2. конкурс на осуществление инвестиционных проектов, разработанных в результате выполнения работ по энергетическому планированию развития региона, города, поселения.

==================================================================================

По вопросам членства в СРО Энергоаудиторов и получения допуска к проведению энергоаудита обращайтесь:

СРО НП «Межрегиональный союз энергоаудиторов «ИМПУЛЬС»

Россия, 125310, г. Москва, ул. Митинская, д. 55, стр. 1, офис 58

Телефон СРО +7 (929) 509-14-48;     Факс СРО +7 (495) 943-14-48.

E-mail: npimpuls@npimpuls.ru                           Skype: npimpuls.ru

Наше СРО Энергоаудиторов работает со всеми регионами России.