Главная > Статьи > Скрытые возможности водяного пара: электрогенерация
03 октября 2018

Скрытые возможности водяного пара: электрогенерация

Производств, где пар — основа технологического процесса, много: это нефтепереработка, химические комбинаты, предприятиятия деревообработки и бумажной отрасли, а также почти вся пищевая промышленность: молоко/маслозаводы, колбасные и мясоперерабатывающие производства, консервная промышленность, производство напитков и соков, кондитерские и хлебобулочные комбинаты. В таких отраслях хорошо знают цену пару, а потому активно и последовательно внедряют мероприятия, направленные на повышение эффективности его использования.

Правильная трассировка, изоляция и дренаж паропроводов, приведение параметров пара на входе в теплообменное оборудование к оптимальным, оснащение всех теплообменных аппаратов надежно работающими конденсатоотводчиками, возврат конденсата в котельную, установка узлов учёта — благодаря активной работе в области оптимизации систем теплоснабжения паропотребление снижается без потери производительности по продукту.

Однако до сих пор в этой «карте оптимизации» есть белые пятна — потери, которые считались неизбежными в силу особенностей технологии.

Так например, всем известно, что пар, поступающий в пластинчатые теплообменники, в силу их конструктивной особенности, не может быть давлением выше, чем 5-6 ати, давление пара на жаровне — 6-6,5 ати, пар в пастеризатор молока подаётся под давлением не выше 5,5 ати, варочно-жарочная камера на колбасном производстве потребляет пар с давлением 1,2–6,5 ати. И большинство технологических процессов потребляют пар схожих параметров. Котельные же спроектированы и устроены таким образом, что пар из котла выходит с давлением гораздо больше, где-то это 12-13, а где-то и 25 ати (в зависимости от марки котлоагрегата).

Для понижения параметров пара в котельной, либо непосредственно перед потребителем, устанавливаются редукционные, либо редукционно-охладительные установки, которые приводят давление пара к оптимальным для использования параметрам. Избавляясь о «избыточного» давления и температуры, РУ и РОУ избавляют своих владельцев и от «излишков энергии», весьма немалых.

Согласитесь, тем, кто уже прошел немалый путь в сторону энергосбережения и умеет считать каждый рубль, потраченный на выработку пара, такой подход видится весьма нерациональным. Тем более, когда наконец стала доступна альтернативная технология, позволяющая взять от пара 100 % энергии. А именно — производство электроэнергии в процессе редуцирования водяного пара.

Как это работает?

Забудем ненадолго о том, что пар — теплоноситель, а обратим внимание на его способность приводить в движение, давшую в свое время толчок промышленной революции.

Установив в параллель с основным редукционным узлом, через который проходит пар, турбину, совмещенную с генератором, возможно вырабатывать электрическую энергию, одновременно снижая давление пара. Общая схема решения представлена на рисунке:

Энергию эту можно использовать для внутренних нужд предприятия. Разумеется, объем дополнительного источника определяется расходом пара на участке, где устанавливается система энергоэффективного редуцирования. В целом продуктовая линейка наших европейских коллег — поставщиков турбин, используемых в составе систем энергоэффективного редуцирования пара, позволяет реализовывать как проекты малой (до 1,5 МВт), так и средней генерации (до 20 МВт).

Первые будут актуальны в производствах, где потенциал выработки пара невысок (8–30 т/час), вторые — на производствах с большим потреблением пара, к которым можно отнести, например, практически все предприятия нефтехимической промышленности.

Почему это выгодно?

Для наглядности, приведем пример, основанный на данных ТЭО проекта системы энергоэффективного редуцирования пара для производителя картона в ЮФО РФ:

  • Расход пара — 20 тонн пара в час
  • Давление пара на входе в РУ — 13 ати
  • Давление на выходе и требуемое на производстве — 4,5 ати
  • Действующий тариф на электроэнергию — 4,8 руб. без НДС
  • Мощность, которую можно снять с турбогенератора, подключив его в параллель с РУ — 450–600 кВт. Это позволит, например, обеспечить бесперебойную работу котельной, что снизит потребление электроэнергии в целом и обеспечит её автономность и независимость от внешних источников
  • Срок окупаемости составит от 2,3–2,8 лет.

Часто предприятия, уже имеющие мощные турбины с противодавлением, предназначенные на большую выработку и расход пара, в летний период их не используют из-за низкого потребления пара, снижая давление пара через РОУ. Разумный выход — установка микротурбины для снижения давления и выработки энергии. Насколько это выгодно? Посмотрим на примере расчете системы энергоэффективного редуцирования пара, используемой для снижения давления в «межсезонье»:

  • Расход пара — 15 тонн в час
  • Давление — 10/4 ати
  • Рабочая среда — перегретый пар
  • Планируемая мощность — 420 кВт
  • Расчетный срок окупаемости составит около 2,8–2,9 года.

Дополнительные возможности

На практике не всегда требуется преобразовывать механическую мощность на валу турбины в электрическую энергию. Дело в том, что каждое преобразование одного вида энергии в другой приводит к потерям, поскольку каждое преобразующее устройство имеет свой КПД и, он всегда (к сожалению) меньше единицы.

Зачастую, на предприятии используется мощное динамическое оборудование, приводимое в действия электродвигателями: сетевые насосы, компрессоры, измельчители и т.п. Проводя обследование производства, мы изучаем корреляцию циклограммы работы такого оборудования и загрузки котельной. Если мы видим сильную взаимосвязь, то рассматриваем возможность применения турбоприводов для динамического оборудования. Особенно такой прием хорош, если оборудование резервировано (насосы, компрессоры). В таком случае, часть оборудования приводится в действие электродвигателями, а часть турбоприводом.

При любой конфигурации системы энергоэффективного редуцирования пара результат для предприятия — снижение затрат на закупку электроэнергии у внешних поставщиков. А разработка по индивидуальному проекту позволит выбрать такое решение, которое будет идеально отвечать энергетическим потребностям вашего предприятия. Найти и реализовать его — наша работа.

Сергей Волков
Директор по работе с корпоративными заказчиками компании «Первый инженер»

Вернуться