На любом производстве, использующем пар, есть потери, связанные с технологическим процессом. Паровая турбина малой мощности позволит превратить их в бесплатную электроэнергию для нужд производства. Как получить энергию, не затратив средств на ее покупку или топливо?
- Потери в процессе редуцирования параметров пара
- Как организовать систему электрогенерации?
- Насколько выгодно использовать паровую турбину?
- Дополнительные возможности паровых турбин
Потери в процессе редуцирования параметров пара
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 существует технология, позволяющая осуществить 100% использование энергии пара. А именно — производство электроэнергии в процессе редуцирования водяного пара.
Паровая турбина: ваша бесплатная энергия
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, паровую турбину, совмещенную с генератором, возможно вырабатывать электрическую энергию, одновременно снижая давление пара. Общая схема решения представлена на рисунке:
Паровая турбина. Схема технического решения
Использование энергии пара возможно 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.
Насколько выгодно использовать паровую турбину?
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 паровой турбины составит около 2,8–2,9 года.
Дополнительные возможности паровой турбины
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.
Нужна паровая турбина малой мощности? Обращайтесь в «Первый инженер»!