Промышленные газогенераторные мини-ТЭЦ на биомассе (древесных отходах):

Разработка, оборудование, опыт использования на примере Индии и перспективы внедрения в Рф

Бояров О.Д., к.т.н. Региональный менеджер Flex Technologies, Inc. (США), г. Москва

Шишкарев П.П., Управляющий направления мини-ТЭЦ ЗАО ?ЭСТ?, г. Москва

1. Введение

Реформирование РАО ?ЕЭС?, переложившее бремя модернизации энергетической отрасли почти во всем на плечи рядовых юзеров электроэнергии, везде привело к непрерывному и значительному росту энерготарифов. Параллельный рост цены обычных (ископаемых) видов горючего (угля, мазута, дизельного горючего), ужесточение контроля за утилизацией отходов, рвение перерабатывающих компаний понизить свои издержки ? все эти причины приметно прирастили в последние годы энтузиазм к малым и средним автономным источникам электронной энергии. Дополнительный энтузиазм вызывает тот факт, что в качестве горючего данные источники энергии в большинстве случаев употребляют отходы биомассы, так именуемые возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Внедрение
ВИЭ позволяет сокращать количество выкидываемых в атмосферу парниковых газов, делает предпосылки для торговли квотами на выбросы СО2 в рамках механизма реализации Киотского протокола.

Все это вызывает возрастающий энтузиазм вкладывательных компаний, желающих финансировать строительство ?зеленоватых? энергетических объектов.

Предлагается всеохватывающее оборудование для получения электронной и термический энергии средством газогенераторных электрических станций.

Все же, невзирая на возрастающий энтузиазм к такового рода оборудованию, на приобретение его решаются пока немногие. Возможных заказчиков побеждают сомнения и вопросы относительно специфичности технологии газификации биомассы и используемого оборудования.

Типовыми вопросами являются:

— Почему эта разработка?

— Разве нельзя просто спалить, получить пар и дальше электроэнергию?

— Как накрепко это оборудование?

— Употребляется ли это оборудование на практике, либо это только бывалые эталоны?

— Что это даст нам в Рф?

В истинной статье мы попытаемся ответить на эти вопросы.

2. Разработка

Классической технологией получения электроэнергии является прямое сжигание древесных отходов в паровом котле и дальше внедрение пара в паровой турбине. Недочетом классической технологии является высочайшая стоимость оборудования для малых электрических станций мощностью наименее 1 МВт, огромные габариты, значимый расход горючего и другие. Естественно, есть новые технологии, основанные на прямом сжигании, такие как Органический цикл Рэнкина (ORC), Энтропийный цикл, движки Стирлинга, но эти технологии еще больше дорогие, а некие из их, на самом деле, находятся в стадии исследовательских работ и опытнейших разработок.

Единственной экономически прибыльной кандидатурой прямому сжиганию является разработка газификации древесных отходов с внедрением приобретенного генераторного газа в электрогенераторных установках с движками внутреннего сгорания (ДВС). Преимуществами газификации по сопоставлению с классической паровой технологией являются:

— Высочайший электронный КПД — более 30%;

— Широкий спектр мощностей ? от нескольких единиц до нескольких сотен кВт;

— Возможность выработки термический, электронной энергии в режиме когенерации;

— Сравнимо низкая цена, модульность оборудования;

— Красивые экологические свойства: выхлопные газы движков содержат меньше выбросов, чем при работе на природном газе, побочные продукты представляют собой древесный уголь (употребляется как горючее) и древесную золу (употребляется как улучшитель земли).

3. Оборудование

Промышленная газогенераторная мини-ТЭЦ представляет собой комплекс оборудования, на сто процентов обеспечивающий реализацию вышеуказанной технологической схемы, а не просто газогенератор с движком на генераторном газе, как это обычно понимается в Рф.

На сегодня базисное оборудование в главном ввезенного производства на спектре мощностей от 11 до 950 кВт и поболее.

Комплектация большей части вспомогательного оборудования (участок подготовки горючего, система обратного водоснабжения, когенерационное оборудование) делается силами российских производителей.

При проектировании установленной мощности выше 1 МВт мини-ТЭЦ реализуется в виде нескольких параллельных блоков, синхронизированных меж собой и, если нужно, работающих наряду с сетью.

Основной составляющей оборудования мини-ТЭЦ является газогенератор с очищающей установкой, созданный для получения силового генераторного газа энергетического внедрения. Индийская компания, которую в Рф представляет компания Flex Technologies, Inc. и ЗАО ?ЭСТ?, является наикрупнейшим производителем малых и средних газогенераторов в мире. Базирована в 1986 г. Число работающих 140 человек.

Главные технические свойства газогенераторов показаны в Табл. 1.

Табл. 1

Горючее для газогенератора
Производительность по газу, Нм3/час
Калорийность газа, Ккал/Нм3
Пиролизные смолы, мг/Нм3
Твердые частички, мг/Нм3
Древесные отходы (щепа из кусковых отходов, опилки)
50 ? 4000
> 1100
< 5 < 5 С/хозяйственные отходы (лузга риса, подсолнечника, овса, гречихи т.п.) 100 ? 1250 > 1000
< 5 < 10

На 1 января 2008 года сделано и установлено более 900 газогенераторов. В последние 3 года производит более 100 газогенераторов в год производительностью от 10 до 4000 куб.м газа в час. Экспортирует приблизительно 20% газогенераторов в 15 государств мира, включая Россию, Белоруссию, США, Германию, Италию и т.д. На базе выпущенных газогенераторов, а именно, построены:

— Газогенераторные электростанции и мини-ТЭЦ на древесных отходах с газодизельными движками: 45 газодизельных электроагрегатов общей мощностью 6511 кВт;

— Газогенераторные электростанции и мини-ТЭЦ на древесных отходах с газопоршневыми движками: 21 газопоршневой электроагрегат общей мощностью 3530 кВт;

— Микро-газогенераторные электростанции на древесных отходах: 79 газопоршневых электроагрегата общей мощностью 652 кВт;

— Газогенераторные электростанции на сельскохозяйственных отходах с газодизельными движками: 36 газодизельных электроагрегатов общей мощностью 5285 кВт;

Электрогенераторные агрегаты, работающие на генераторном газе, предлагаются в широком спектре мощностей (от 11 до 1500 кВт), цен и происхождения. Установки на базе газодизельных (ГДЭА) и газопоршневых (ГПЭА) движков.

Главные технические свойства электрогенераторных агрегатов показаны в Табл. 2.

Горючее для газогенератораЕдиничная мощность, кВтРасход горючего, кг/кВт-часЗапальное дизельное горючее, г/кВт-часГДЭАГПЭАГДЭАГПЭАГДЭАГПЭАДревесные отходы (щепа, опилки)20 ? 300 4 ? 670 0,8 ? 1,0 < 1,435 ? 65 --С/х отходы (лузга риса, подсолнечника, овса, гречихи т.п.)20 ? 25022 ? 450 1,0 ? 1,2 < 1,635 ? 65 --

Тепло работающих движков употребляется в 2-ух направлениях: для сушки горючего перед газификацией и/либо для выдачи тепла потребителям. В последнем случае движки доукомплектовываются газоводяными теплообменниками для утилизации тепла выхлопных газов и/либо пластинчатыми теплообменниками для утилизации тепла от системы остывания движков. Для выработки технологического пара инсталлируются котлы-утилизаторы выхлопных газов. В случае достаточного количества пара можно установить паровую турбину и тем мини-ТЭЦ будет работать по парогазовому циклу.

Вспомогательное оборудование включает оборудование для топливоподготовки и механизированной топливоподачи в газогенераторы, оборудование для остывания и чистки обратной воды и, при получении достаточного количества древесного угля из газогенераторов, оборудования для его брикетирования. Выпуск всего вспомогательного оборудования по техническим требованиям компании Flex Technologies, Inc. на сто процентов локализован в Рф.

4. Внедрение на примере Индии

Примеры неких действующих в Индии газогенераторных электрических станций показаны на фото.

Газогенераторная электрическая станция 500 кВт (5 х 100 кВт) введена в действие в июне 1997г на полуострове Госаба в шт. Зап.Бенгалия в 80км от Калькутты. С того времени электрическая станция работает ежегодно по 16 часов в день.Ранее электроэнергия на полуострове отсутствовала, но после пуска газогенераторной электростанции на полуострове началось бурное разви-тие туризма. Выстроено 10 гостиниц и несколько больших гипермаркетов, открыто отделение банка Индии, появился доступ в Веб и т.д.

Газогенераторная электрическая станция мощностью 250 кВт введена в действие в 2005г в Мед исследовательском центре в Адичинчингири шт. Карнатака, имеющем в собственном составе мед институт. Электроэнергия от этой электростанции питает этот институт.

Газогенераторная электрическая станция мощностью 1 МВт (4 х 250 кВт) введена в действие в августе 2002г в селе Кшетричера, шт. Трипура. Электро-станция снабжает электроэнергией окрестные населенные пункты с населеним 20 тыс. человек, водопроводную станцию, лазарет, станцию связи, механические мастерские и сельскохозяй-ственные конторы. Обладателем и оператором электростанции является особый коопера-тив, образованный этими населенными пт. Древесное горючее для работы электростанции поставляется со специальной плантации деревьев площадью 200га.

В целом, согласно данным Глобального Банка Индия занимает 1-е место в мире по использованию газогенераторных электрических станций для выработки электронной энергии, используя в качестве горючего древесные и сельскохозяйственные отходы. Такового результата Индия достигнула благодаря целенаправленной гос политике, которую с 1987 года производит Министерство по нестандартным источникам энергии (МНИЭН) Индии. Исходя из полного количества древесных и сельскохозяйственных отходов в целом по Индии, МНИЭН оценивает общий потенциал газогенераторных электрических станций более чем в 16000 МВт суммарной мощности.

Достигнутые результаты наглядно показаны на последующей диаграмме.

Перспективы внедрения в Рф

В Рф имеются большие перспективы внедрения газогенераторных электрических станций и мини-ТЭЦ на древесных отходах. В качестве примера можно разглядеть проект, разработанный для поселка Нея Костромской области. Препядствия поселка Нея являются довольно обычными для многих поселений и малых городов Рф, а конкретно:

— Огромные издержки на приобретение угля для неэффективной (изношенной и устаревшей) котельной с КПД не превосходящим 50%;

— Утраты термический энергии до 70% на теплотрассе, связывающей котельную с удаленным жилым микрорайоном;

— Издержки на дизельное горючее для аварийной дизельной электростанции для электроснабжения городских объектов 1 категории;

— Высочайшая эмиссия вредных выбросов в связи с внедрением угля в котельной.

Предлагаемая газогенераторная мини-ТЭЦ позволяет:

1. Отрешиться от дизельной электростанции;

2. Закрыть неэффективную угольную котельную;

3. Организовать отопление удаленного микрорайона с внедрением электронных водогрейных котлов, получающих электроэнергию от мини-ТЭЦ;

4. Продавать излишки электроэнергии нуждающимся компаниям;

5. Пичкать теплом от работающих движков объект общественного предназначения — баню, расположенных поблизости места строительства мини-ТЭЦ;

6. Сделать лучше экологическую обстановку в поселке Нея за счет сокращения выбросов от товаров сгорания угля;

7. На сто процентов утилизировать древесные отходы, образующиеся на лесной делянке, которую администрация района сдаст в аренду местным бизнесменам;

8. Сделать новые рабочие места и прирастить сбор налогов от бизнесменов.

Общая цена строительства мини-ТЭЦ была оценена в 400 тыс. баксов США. Исходя из цены и требуемых режимов работы мини-ТЭЦ, разработаны два варианта ТЭО с применением:

— 2-ух газодизельных электроагрегатов по 240 кВт каждый;

— 1-го газопоршневого электроагрегата 240 кВт.

В таблице показаны результаты технико-экономических расчетов для 2-ух вариантов мини-ТЭЦ.

? п/пПоказательГазодизельный вариантГазопоршневой вариант
1. Выручка
руб/год
руб/год
1.1.
Оплата популяцией тепла для отопления и жаркой воды
461280
230640
1.2
Отпуск электроэнергии потребителям
4 182 000
1 573 600
1.3.
Экономия на горючем (угле)
3 402 100
1 644300
1.4.
Отпуск тепла потребителям в режиме когенерации
2 060 000
650 000
1.5.
Реализация органического удобрения (золы) популяции
945 000
672 000
1.6.
Оплата популяцией удаленного микрорайона получаемого тепла для отопления и ГВС.
461 300
230 640
1.7.
Оплата использования услугами бани.
153 000
153 00
1.8.
Платежи от сдачи лесной делянки в аренду.
Требуется оценить
1.9
Экономия на издержек по содержанию теплотрассы.
Требуется оценить
Итого выручка:
11 203 400
5 154 180
2.
Издержки
руб/год
руб/год
Цена ввезенного оборудования
7 064 572
6 231 555
Цена русского оборудования
1 236 704
763 800
Проектирование и СМР
1 662 255
1 399 070
Итого Оборудование:
9 963 531
8 394 426
2.1.
Сервис кредитана 3 года под 15% годичных
4 815 700
4 057 306
2.2.
Цена древесного горючего
945 000
672 000
2.3.
Цена дизельного горючего
3 878 800
—
Итого издержки:
9 639 600
4 729 306
3.
Итоговые результаты ТЭО
3.1.
Всего выручка
11 203 400
5 154 180
3.2.
Всего издержки
9 639 600
4 729 306
3.3.
Ожидаемая прибыль
1 563 800
424 874
4.
Срок окупаемости проекта составляет
2,5-3,0 года
2,5-3,0 года

Примечание:

1. Цены на оборудование и горючее приведены по данным на 1 января 2007 года.

2. Эксплуатационные издержки на содержание замещаемой угольной котельной и газогенераторной мини-ТЭЦ соизмеримы, и поэтому в расчетах издержек не находятся.

Возвратиться вспять
Возвратиться на «Главную»