Выбор технического оборудования

Рассматривались варианты газотурбинных установок и котлов-утилизаторов различных производителей, как Российской Федерации, так и иностранных. Были предложены варианты производителями из г. Москвы, Перми, Николаева, Рыбинска, Самары и Белгорода. Некоторые производители предлагали несколько вариантов строительства газотурбинных установок. Под ГТУ-ТЭЦ следует понимать единый комплекс, включающий энергосиловые агрегаты, водогрейные котлы-утилизаторы и все необходимые системы: топливоснабжения, автоматики, контроля и управления, распределения электроэнергии и т.д. Основной режим работы ГТУ-ТЭЦ предусматривает параллельную работу с сетью энергосистемы. При необходимости (при ручном или автоматическом переключении) ГТУ-ТЭЦ может работать в автономном режиме без связи с сетью энергосистемы. Автоматизированная система управления (АСУ ТП) ГТУ-ТЭЦ обеспечивает следующие задаваемые оператором режимы работы:

· контроль готовности к пуску;

· контроль готовности к холодной прокрутке;

· пуск;

· работа на эксплуатационных режимах;

· холодная прокрутка;

· нормальный останов;

· аварийный останов.

В качестве топлива ГТУ-ТЭЦ используется природный газ, подготовленный по ГОСТ 5542-87. Газотурбинный энергоблок предназначен для обеспечения электрической и тепловой энергией и может использоваться в качестве основного и резервного источника электроэнергии. Рассмотрев и проанализировав характеристики газотурбинных энергетических установок и отзывы эксплуатирующих организаций, были рекомендованы к рассмотрению энергетические установки производства:

· НГ НПКГШ «Зоря-Машпроект» (г. Николаев, Украина),

· ОАО «Пермский моторный завод»,

· ОАО «Искра»,

· ОАО «Авиадвигатель» (г. Пермь),

· ФГУП ММПП «Салют» (г. Москва),

· ОАО «Рыбинские моторы» НПО «Сатурн» (г. Рыбинск).

Таблица 5

Варианты оборудования, предлагаемые к установке

Производитель	Комплектность оборудования	Номинальная мощность	КПД
ГП НПКГ «Зоря»- «Машпроект» Николаев (Украина)	газотурбинная установка типа UGT 16000	16,3 МВт	31%
водогрейный котел-утилизатор производства ОАО «ЧМЗ» ГП НПКГ «Зоря» - «Машпроект»	производительность – 24,2 т/ч; давление – 1,57МПа; температура – 313ºС
Продолжение таблицы 5
Производитель	Комплектность оборудования	Номинальная мощность	КПД
General Electric	газотурбинная установка типа STIG «General Electric»	32 МВт	38%
водогрейный котел-утилизатор производства ООО «Энергомаш (Белгород)»	производительность – 2200 т/ч; давление – 1,4 МПа; температура – 115ºС
Siemens	газотурбинная установка типа SGT-500 «Siemens»	17 МВт	32%
паровой котел-утилизатор производства ООО «Энергомаш (Белгород)»	производительность – 22 т/ч; давление – 1,4 МПа; температура – 332ºС
Пермский моторный завод	Газотурбинная установка типа ЭГЭС-16	16 МВт	30%
водогрейный котел-утилизатор производства ООО «Энергомаш (Белгород)»	производительность – 22 т/ч; давление – 1,4 МПа; температура – 332ºС
ТЭС ММДЦ «Москва-Сити»	Газотурбинная установка ГТУ FT8 TWINPAC	29,23 МВт	38%
водогрейный котел-утилизатор КУ HSRC типа SV – 2 шт.	Производительность - 1400 т/ч; Давление - 1,4 МПа; Температура - 65/150^0С
ОАО НПО «Сатурн» (г. Рыбинск)	ГТА-8РМ	8,56 МВт	23%
Котел – утилизатор водогрейный (КУВ)	производительность - 420 т/ч давление - 1,2 МПа температура - 550^0С
ТЭС ММДЦ «Москва-Сити»	SGT-800 (GTX-100)	42,7МВт	37%
Pratt & Whitney Power Systems	FT8 Powerpack	25,6МВт	38%

 

При определении наиболее оптимального варианта ГТУ для ОАО «НПК «Уралвагонзавод» руководство проекта опиралось на приоритеты развития газотурбинной техники.

Основу теплоснабжения Дзержинского района г. Нижний Тагил должна составлять ТЭЦ, состав оборудования и выработка которой должны быть согласованы с графиком потребления города.

Наиболее эффективны мероприятия по модернизации ТЭЦ путем замены оборудования крупных котельных. Дефицит инвестиций и природного газа вынуждает ориентироваться не на строительство новых станций, а на повышение эффективности существующих, т.е. их реконструкцию с максимальным использованием их инфраструктуры и ростом выработки электроэнергии без или с небольшим увеличением потребления газа.

Дефицит строительно–монтажных мощностей вынуждает действовать постепенно и рационально, тем более что ТЭЦ и сети требуют капитальной реконструкции. В РФ и за рубежом сложился рынок поставщиков блоков ГТУ высокой заводской готовности, которые вводятся в строй с минимальными объемами строительно–монтажных работ. Рассмотрим два принципиальных варианта решения: парогазовая установка и газотурбинная установка. При сравнении характеристик газотурбинных энергетических установок с электрической мощностью более 30,0МВт можно выделить следующее (Таблица 6).

Таблица 6

Сравнительная таблица ГТУ и ПГУ

	ГТУ	ПГУ
Оборудование	состоит из газовой турбины, котла утилизатора, 2 дожимных компрессоров (воздушный и газовый)	состоит из газовой турбины, котла утилизатора, парового котла, системы водоподготовки, паровой турбины, дожимные компрессоры (воздушный и газовый).
Мощность	32 МВт (потери на собственные нужды: дожимные компрессоры - 2 МВт)	32МВт (потери на собственные нужды: компрессоры, паровой котел и водоподготовку - 6 МВт).
Площадь		В 2 раза больше
Срок окупаемости	5 лет	6-8 лет
Себестоимость электроэнергии	Ниже в 2 раза	Выше за счет паровой турбины и забора энергии на собственные нужды
Дополнительные возможности	Возможен режим когенерации	Режим когенерации невозможен
КПД турбины	38%	26% за счет конденсационного цикла, в котором она работает

 

Необходимо учитывать коэффициент полезного использования теплоты сгорания топлива (КИТТ). Здесь преимущество за парогенераторными установками, но ориентация на бинарные ПГУ-ТЭЦ неадекватна климатическим условиям РФ. В то же время спрос на рынке РФ на ГТУ невысок. В то же время ГТУ-STIG по технико–экономическим и экологическим характеристикам уже превосходят распространенные в развитых странах ГТУ-КУ, в частности, при использовании в теплофикации и переменной части графика электрических нагрузок. Специалисты рекомендуют сосредоточить усилия на развитии усложненной схемы ПГУ-STIG как еще мало исследованном и многообещающем направлении развития ПГУ.

Таким образом, наиболее предпочтительной для ОАО «НПК «Уралвагонзавод» является ГТУ.

Руководство ОАО «НПК «Уралвагонзавод» исходило из различных вариантов комплектации газотурбинных установок (Рис. 5).

 

ВАРИАНТЫ КОМПЛЕКТАЦИИ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

I вариант

II вариант

III вариант

ГТУ(2х32)+2КУ с давлением 1,3 МПа

ГТУ(2х32)+2 ПТВМ-100 (на уходящих газах)

ГТУ(2х32)+регенератор уходящих газов

достоинства:

достоинства:

достоинства:

Круглогодичная эксплуатация

Использование существующего оборудов.

Круглогодичная эксплуатация

Резервное пароснабжение завода

Питание п/с Светлая

Отсутствие теплового цикла

Пар на горячее водоснабжение

Использование уходящих газов ГТУ в ВК

Автономность работы

Питание п/с Светлая

Использование дымовой трубы ВК-2

Установка на любой промплощадке

Здание строить не надо

Здание строить не надо

недостатки:

Меньшие затраты на оборудование

Большие затраты на оборудование

Водоподготовка не требуется

недостатки:

Изменение схемы ВК-2

Схема ВК-2 не меняется

Более низкий КПД

Водоподготовка для КУ

Стр-во дымовой трубы

Строительство дымовой трубы

недостатки:

Отведение санитарной зоны

Отведение санитарной зоны

Отведение санитарной зоны

Подвод охл. воды для ВК и ГК

Подвод охл. воды для КВ и КГ

Подвод охл. воды для ВК и ГК

Подвод газа высокого давления (ВД)

Строительство здания для КУ и ХВО

Подвод газа высокого давления (ВД)

Подвод газа по одной нитке

Подвод газа высокого давления (ВД)

Подвод газа по одной нитке

Резервное топливо – керосин Т6

Подвод газа по одной нитке

Резервное топливо – керосин Т6

Резервное топливо – керосин Т6

Условные обозначения:

ГТУ	-	Газотурбинная установка	КПД	-	Коэффициент полезного действия
КВ	-	Компрессор воздушный	ГВС	-	Горячее водоснабжение
КГ	-	Компрессор газовый (дожимной)	КУ	-	Котёл - утилизатор
ВК	-	Водогрейная котельная	ХВО	-	Химводоочистка

Рис. 5. Схема вариантов комплектации газотурбинных установок для ТЭЦ

Таким образом, второй вариант комплектации ГТУ является наиболее предпочтительным, поскольку имеет большие достоинства:

1) Использование существующего оборудования.

2) Питание п/с Светлая

3) Использование уходящих газов ГТУ в водогрейном котле

4) Использование дымовой трубы ВК-2

5) Здание строить не надо

6) Меньшие затраты на оборудование

7) Водоподготовка не требуется

8) Схема ВК-2 не меняется

Кроме этого, данный вариант комплектации имеет гораздо меньше недостатков по сравнению с другими вариантами комплектации:

1) Отведение санитарной зоны

2) Подвод охлажденной воды для КВ и КГ

3) Подвод газа высокого давления (ВД)

4) Подвод газа по одной нитке

5) Резервное топливо – керосин Т6