ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Строительство мини-ТЭЦ на базе котельных

Рекомендуемая область пременения

Энергетические компании, ЖКХ.

Назначение, цели и задачи проекта

В проекте предусмотрено применение передовой технологии выработки тепловой и электрической энергии методом когенерации, действительно одним из ведущих в мире. Он прекрасно сочетает такие положительные характеристики, которые недавно считались практически несовместимыми:

 - высочайшая эффективность использования топлива;

 - огромный выигрыш в энергетическом КПД при утилизации тепла выхлопных газов, в водяной рубашке охлаждения, в теплообменнике охлаждения масла и в промежуточном охладителе топливной смеси;

 - удовлетворительные экологические параметры;

 - уменьшение доли затрат на электроэнергию при выработке тепла;

 - снижение себестоимости электроэнергии для конечных потребителей за счет сведения до минимума расходов на транспорт;

 - повышение надежности в электроснабжении - потребитель застрахован от перебоев, возникающих либо вследствие крайнего износа основных фондов в электроэнергетике, либо природных катаклизмов или других непредвиденных причин.

Проектом предусматривается использование заемных средств, для реализации инвестиционного проекта по текущим ставкам, предлагаемым Российскими банками, под 15% годовых. Срок кредитования, включая год строительства шесть лет.

Расчеты показывают реальную возможность осуществления проекта в установленные сроки.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Продолжается значительный рост тарифов на электроэнергию из-за отсутствия реальной рыночной конкуренции, которая может возникнуть лишь при массовом развитии малой и средней энергетики.

 Решение этой задачи – выход на рынок электроэнергетики независимых субъектов розничного рынка, в роли которых могут выступить мини-ТЭЦ, созданные на базе действующих котельных районных центров. Создание генерирующих мощностей с технологией, позволяющей получить дешевую электроэнергию на существующем тепловом потреблении, создаст конкуренцию среди поставщиков электроэнергии и будет служить сдерживающим фактором для роста тарифов. При этом существующие промышленные и отопительные котельные становятся мини – ТЭЦ  с глубокой утилизацией выхлопных газов. Это возможно путем применения газопоршневых и газотурбинных электроагрегатов.

Модернизация и надстройка промышленных и отопительных котельных, а также строительство мини – ТЭЦ  с конвертируемыми газопоршневыми двигателями малой и средней мощности (0,2-7 МВт) и газотурбинными средней мощности (2,5-25МВт) позволяют получить коэффициент использования топлива 70-92%. Удельные расходы топлива при этом существенно снижаются и дают в целом большую экономию топлива на выработку электроэнергии.      

Их преимуществами, кроме комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, является низкий уровень эмиссии вредных выбросов.

Сокращение сроков ввода энергетических объектов в эксплуатацию с использованием мини-ТЭЦ, а также небольшие сроки окупаемости капитальных вложений (3-4 года) позволяют использовать для реализации  проектов средства внешних инвесторов: путем привлечения прямого кредита, выпуска долговых обязательств, либо с использованием лизинговых схем.

В настоящее время основным направлением тарифной политики в сфере энергетики является сокращение перекрестного субсидирования до незначительных величин, что в свою очередь повлечет увеличение тарифа на электроэнергию для населения в полтора-два раза по отношению к промышленным потребителям уже в 2008-2009гг. По состоянию на 2005г. тарифы для населения выросли на 19%, для промышленности - на 5%. В 2006г. сохранилось примерно такое же соотношение темпов роста тарифов: тарифы для населения выросли на 18-19%, для промышленности - на 4-5%, что в конечном итоге отразилось на благосостоянии населения.

Строительство независимых энергоисточников в непосредственной близости к потребителям электроэнергии (в райцентрах на базе крупных котельных)  позволит сократить расходы на транспорт до 30% от экономически обоснованного тарифа для конечных потребителей. Что

позволит после реализации проекта сократить до минимума социальную напряженность в отдельно рассматриваемом районе. Решение данной задачи удовлетворяет не только корпоративным интересам заказчика, но и дает соответствующий экономический эффект для области или ее отдельных районов. При этом необходим комплексный подход к проблеме с учетом конкретных климатических, географических, экономических и социальных условий района.

Модернизация существующих котельных, а также строительство и внедрение новых мини-ТЭЦ в сфере жилищно-коммунального хозяйства  доказывает их неоспоримую перспективность на рынке малой энергетики,   при этом решается вопрос об обеспечении теплоснабжающего оборудования электроэнергией от собственных генераторов с дополнительной выдачей электрической мощности в энергосистему.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Предлагаемый технологический процесс рассмотрен на примере котельной, установленной мощностью 20Гкал/ч, при подключенной 10,13Гкал/ч.

Режим работы котельной:

- среднемесячный отпуск тепла находится в диапазоне от 1 до 10 Гкал/ч в зависимости от времени года;

 - потребление электроэнергии на собственные нужды котельной колеблется от 20 Гкал/ч  в летний,  до 320 кВт  в отопительный сезон.

В технологической части рассмотрен наиболее эффективный по результатам сравнительного технико-экономического анализа состав оборудования мини-ТЭЦ:

·  3 газопоршневых электростанции производства завода SIA«RIGASDIZELDG» г. Рига электрической мощностью 1942 кВт каждая, выполненных на базе двигателей «Deuts»;

· 3 системы утилизации тепла;

· два водогрейных котлоагрегата установленной мощностью по   4 Гкал/ч для покрытия пиков тепловой нагрузки.

Тепломеханические решения

Основные тепломеханические решения по ТЭЦ приняты с учетом глубокой утилизации отходящих тепловых потоков ГПА (приложение № 1).

Каждый агрегат состоит из газопоршневого двигателя  с системой охлаждения выхлопа отработанных газов и системы охлаждения двигателя, позволяющей передавать производимое тепло в систему утилизации. Поток водяной рубашки выделен в отдельный контур и является контуром высокой температуры. Контуры маслоохладителя и промежуточного охлаждения являются контуром низкой температуры. Балансирующий (резервный)

охладитель обеспечивает возможность использования утилизации тепла от 0-100% при работе агрегата при номинальной загрузке.

Данная система поддерживает температурный график 93-70°С.

ГПА позволяет получить с системы утилизации тепла дополнительно 2200 кВт тепловой энергии, направляемой в существующую систему теплоснабжения котельной.

При работе агрегатов в номинальном режиме избыток электрической энергии в количестве 5,83 МВт будет направлен на подстанцию.  В работе будут находиться все три газопоршневых агрегата.

  Мини-ТЭЦ оснащается современными средствами автоматического регулирования, контроля, сигнализации, защиты и блокировок, позволяющими обеспечить надёж­ную работу технологического оборудования без вмешательства в управление электростанции. Обслуживающий персонал требуется для проведения визуального контроля и проведения  плановых ТО.

Тепловая схема мини-ТЭЦ

Установленная мощность теплового хозяйства после проведения реконструкции составит 13,68 Гкал/ч  в том числе:

- два существующих водогрейных котлоагрегата (КВГМ-4) установленной мощностью 4х2=8 Гкал/ч;

- три системы утилизации ГПА 3х1,89=5,68 Гкал/ч.

Основное оборудование ГПА рассчитано на работу с температурным графиком по сетевой воде 93 – 70°С. Для покрытия пиковых нагрузок в отопительный сезон проектом предусмотрено введение в работу водогрейных котлоагрегатов, что позволит увеличить температуру сетевой воды в подающем трубопроводе до 95°С.

В летний период в работе находится тепломеханическое оборудование газопоршневых агрегатов (котлы выведены в резерв). При отсутствии теплопотребления часть установок работает без утилизации тепла, в этом случае охлаждение двигателей обеспечивает резервный охладитель. Данный режим работы позволяет работать электростанции без сокращения количества  вырабатываемой электроэнергии.

Тепловой схемой предусматривается автоматическое регулирование темпера­турного режима в сети отопления и вентиляции, зависящее от погодных условий.

Заполнение и подпитка тепловой сети осуществляется из хозяйственно-питьевого водопровода, после предвари­тельной   химводоподготовки   или из обратной тепловой сети.

Система замены и подпитки масла

 Работа двигателя и его долговечность в значительной степени зависит от качества применяемого масла. Основное масло, используемое в установке, минеральное. Допускается применение масел российского производства, согласно перечню, указанному в технической документации на агрегат.

 Масло полностью меняется через 1000 часов работы двигателя независимо от нагрузки. Анализ масла поводится не реже чем через 250 часов (содержание воды, нерастворимых в бензине осадков, температуры вспышки и т.д.).

 Для замены и подпитки расходных ёмкостей с маслом двигателей газопоршневых электрогенераторов предусматри­вается отдельное помещение маслохозяйства, в котором размещаются:

- бак чистого масла емкостью 5м³;

- бак отработанного масла емкостью 3,3м³;

- шестерёнчатый насос для заполнения ёмкости чистого масла (прием);

- шестерёнчатый насос для откачки отработанного масла из расходных баков двигателей.

 Подпитка маслом на один электрогенератор (на угар) составляет до 0,6кг/час.

 Объемы баков чистого и отработанного масла определены из условия заполне­ния и опорожнения всех расходных баков двигателей и запаса чистого масла на 1000 часов работы всех агрегатов. Заполнение и подпитка расходных баков двигателей произ­водится по самотечному трубопроводу, для чего бак чистого масла V = 5м³ устанав­ливается на высоту 1м от уровня пола.

Для аварийного слива масла из бака чистого и отработанного масла предусмат­ривается подземный резервуар емкостью 5м³.

Схема удаления выхлопных газов

 Отвод отработанных газов от трех газопоршневых агрегатов планируется осуществить через индивидуальные дымовые трубы.

Газоснабжение

 Основным видом топлива для мини-ТЭЦ является природный газ с теплотворной спо­собностью 7500-8600 ккал/м³. Подачу газа осуществить от газопровода высокого давления с монтажом дополнительной  газорегуляторной установки (ГРУ) в котельном отделении. После ГРУ газ с давлением 0,35 МПа подается на газопоршневые агрегаты, где газ с давлением 0,003-0,01 МПа поступает непосредственно в двигатель.

На вводе газопровода предусматривается установка быстродействующего за­порного электромагнитного клапана, фильтра для очистки от механических приме­сей и пыли и узла учёта расхода газа.

Газорегуляторная установка монтируется после узла учёта и комплектуется двумя параллельными линиями регулирования. Линии рассчитаны на максимальный и минимальный расходы газа. Каждая линия состоит из запорного устройства на входе и выходе, предохранительного запорного клапана, регулятора давления, предохра­нительного сбросного клапана и байпаса с установкой двух отключающих уст­ройств.

На отводе к каждому газопотребляющему агрегату последовательно устанавли­ваются отключающая арматура, фланцевое соединение для установки листовой за­глушки и фильтр.

Перед газопоршневыми двигателями устанавливается по два электромагнитных клапана и гибкое соединение для гашения вибраций при работе агрегатов.

В системе газопроводов предусмотрены необходимые продувочные трубопро­воды с отключающими устройствами и штуцерами для отбора проб.

Система газоснабжения мини-ТЭЦ оснащается современными средствами автомати­ческого регулирования, контроля, сигнализации, защиты и блокировок

Мероприятия по безопасной эксплуатации

Для безопасной работы мини- ТЭЦ предусмотрено:

- автоматическое отключение подачи топлива при загазованности в контейнерах и котельном цехе, возникновении неисправности в работе газопотребляющего оборудования, ис­чезновении электропитания, срабатывании пожарной сигнализации;

- наличие естественного, искусственного и аварийного освещения и эффектив­ной вентиляции;

- наличие молниезащиты, заземления газопроводов и оборудования;

- наличие пожарной сигнализации;

- наличие достаточных площадей легкосбрасываемых конструкций.

Обслуживание мини-ТЭЦ

Техническое обслуживание выполняется периодически, а объем операций определяется наработкой двигателя. Операции технического обслуживания должны выполняться в установленные сроки независимо от состояния деталей и узлов двигателя. Если же при эксплуатации двигателя будет выявлена ненормальность в его работе, то, независимо от наработки, при первой же возможности двигатель должен быть осмотрен, дефект устранен. Неисправности, которые могут привести к поломке или аварии двигателя, должны быть устранены немедленно. После капитального ремонта, в зависимости от его качества и состояния двигателя, периодичность и объем технического обслуживания могут быть изменены. Операции технического обслуживания и ремонта должны выполняться квалифицированным персоналом, имеющим опыт эксплуатации и ремонта двигателей.

Общая численность обслуживающего персонала существующей котельной 32 человека. Непосредственно на эксплуатации ГПА  дополнительно будет занято 7 человек.

 Режим работы - трёхсменный, круглогодичный.

 Выполнение работ по планово-предупредительному ремонту, ведению бухгал­терского учёта, снабжению предусмотрено силами служб предприятия, в состав ко­торого войдёт  мини-ТЭЦ.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Тарифы на энергоресурсы в 2006 году (без учета НДС):

природный газ – 1241 руб./1000 нм³ (прогноз);

тепловая энергия – 455 руб./Гкал;

электроэнергия – 1,82 руб./кВтч (прогноз).

При этих условиях выполнены расчеты технико-экономических показателей двух вариантов ТЭЦ в следующем составе основного оборудования:

1. Пять газопоршневых агрегатов производства ОАО «РУМО» электрической мощностью 1000 кВт каждый, 5 котлов-утилизаторов тепловой мощностью 700 кВт каждый и 5 систем утилизации тепла рубашки охлаждения двигателя тепловой мощностью 300-360 кВт каждая с установкой мини-градирен (для работы в период отсутствия теплового потребления).

2. Три газопоршневых агрегата производства SIA«RIGASDIZELDG» электрической мощностью 1942 кВт каждый, с системой утилизации тепловой  энергии мощностью 2 200 кВт каждая.

Существующее теплогенерирующее оборудование в летний период полностью выводится в резерв - тепловую нагрузку будет нести установленное оборудование мини-ТЭЦ. Для покрытия отопительной нагрузки в качестве основных источников тепловой энергии выступят котлы утилизаторы, а покрытие пиковых нагрузок обеспечат два существующих водогрейных котлоагрегата (оставшееся теплогенерирующее оборудование вывести на консервацию, либо по желанию Заказчика демонтировать).

Основные технико-экономические показатели сведены в таблицу.

Капитальные затраты на строительство мини-ТЭЦ с применением ГПА производства ОАО «РУМО» ниже на 19%.

Себестоимость электроэнергии  установок производства ОАО «РУМО» выше на 24%, при этом суммарный годовой экономический эффект у ГПА производства SIA«RIGASDIZELDG» выше на 8,4  млн. руб., что в свою очередь позволяет сократить сроки окупаемости до 3,5 лет при более высоких капитальных затратах. Коэффициент использования топлива у Рижских машин значительно выше, при более высокой выработке тепловой и электрической энергии расход газа ниже на 2,6 млн. м³/год.   Агрегаты SIA«RDDG» имеют высокую степень заводской готовности, выполнены в контейнерном исполнении с комплектацией программным обеспечением для контроля и управления электростанцией,   автоматической работой в параллель с сетью и возможностью работать в режиме «эскспорт-импорт».

Сервисный центр по обслуживанию ГПА ООО «RD-Электросила» находится в г.Уфа и располагает расходными материалами и запасными частями.

Исходя из представленных технико-экономических показателей наиболее привлекательным оборудованием к установке в качестве генерирующих мощностей  являются ГПА производства завода SIA«RIGASDIZELDG» г. Рига.

Показатели эффективности проекта

Срок окупаемости капитальных вложений:

 - финансирование за счет собственных средств  -  44 мес.

- финансирование за счет заемных средств  -  57 мес.

Простая норма прибыли (средняя величина)  -  21,2%

Чистый дисконтированный доход  -  117220 тыс. руб.

Внутренняя норма доходности  -  16,08%

Индекс доходности -  1,95

Проводя оценку эффективности инвестиций, следует четко обозначить то обстоятельство, что показатели привлекательности инвестиционных проектов и, прежде всего, основной показатель – чистый дисконтированный доход – представляют только один подход к ожидаемым итогам реализации проекта, а именно финансовый или бухгалтерский подход.

Для данного проекта можно выделить положительную сторону: основные показатели эффективности соответствуют нормативам.

Отрицательными моментами являются достаточно длительный срок кредитования и низкий уровень внутренней нормы доходности проекта.

Если подходить с позиций общественной эффективности, учитывающей социально-экономические последствия осуществления проекта для общества в целом, то решение по отбору проекта для финансирования, вероятнее всего, будет положительным.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Энергосбережение.Газовые электростанциивыгодно отличаются от большинства других типов тем, что, производя электроэнергию с тем же КПД, они обеспечивают утилизацию тепла с выдачей тепловой энергии, делая потери крайне низкими. Система утилизации тепла газовой электростанции предусматривает производство горячей воды или пара для отопления (когенерация). При использовании системы утилизации тепла суммарный КПД может достигать 95%.

  Экономия природных ресурсов. Экономия топлива при децентрализованном производстве энергии электростанцией составляет 50%. Кроме того, занимая небольшие площадки, газовые электростанции имеют минимальные уровни вибрации и шума, что дает возможность оптимального размещения в непосредственной близости к конечному потребителю энергии, что исключает потери в ЛЭП и тепловой сети.

Экологическая безопасность.

Согласно СанПиН 221/21 1 567-96 размер санитарно-защитной зоны диф­ференцируется в зависимости от высоты дымовой трубы и подтверждается резуль­татами расчетов рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере с учетом привязки к конкретному месту размещения метеорологических условий и фоновых концен­траций в рассматриваемом районе.

При расчете рассеивания загрязняющих веществ, в приземном слое атмо­сферы, величины приземных концентраций корректируются высотами дымовых труб из условия, что максимальная приземная концентрация обратно пропорцио­нальна квадрату высоты трубы. Двигатели ГПА работают на обедненной смеси газа, гарантируя низкий уровень вредных выбросов и стабильность сгорания в широком диапазоне мощности. В результате двигатели соответствуют международным экологическим стандартам.

Для снижения шума, проникающего в окружающую среду, а также обеспече­ния нормативных уровней в помещениях мини-ТЭЦ в соответствии со сле­дующими нормативными документами, система выхлопа оборудована двумя типами глушителей реактивным и абсорбционным, выполненных из нержавеющей стали:

- СН.2.2 4/2 1 8 562-96 "Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, обще­ственных здании и на территории жилой застройки";

- СН 2 2 4/2 1 8.566-96 "Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий".

Для снижения структурной составляющей двигатели устанавливают­ся на отдельные виброизолированные фундаменты.

Контейнера ГПА изготавливаются с шумопоглощением до 65Дб на расстоянии 7 метров в открытом месте без отражений на усиленной раме.

Воздуховоды корпуса глушителей дополни­тельно звукоизолируются материалами.

Новые потребительские свойства продукции

Мини-ТЭЦ, созданные на базе действующих котельных районных центров, позволяют:
- создавать генерирующие мощности с технологией, позволяющей получить дешевую электроэнергию на существующем тепловом потреблении;
- получить коэффициент использования топлива 70-92%. Удельные расходы топлива при этом существенно снижаются и дают в целом большую экономию топлива на выработку электроэнергии;
- кроме комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, является низкий уровень эмиссии вредных выбросов;
- сократить расходы на транспорт до 30% от экономически обоснованного тарифа для конечных потребителей;
- обеспечить теплоснабжающее оборудование электроэнергией от собственных генераторов с дополнительной выдачей электрической мощности в энергосистему;
- электростанции имеют минимальные уровни вибрации и шума, что дает возможность оптимального размещения в непосредственной близости к конечному потребителю энергии, что исключает потери в ЛЭП и тепловой сети;
- повышение надежности в электроснабжении.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Основным видом топлива для мини-ТЭЦ является природный газ с теплотворной спо¬собностью 7500-8600 ккал/м3.

Стадия и уровень разработки

Приступили к монтированию установки.

Предлагаемые инвестиции

148,071 млн. руб.
Для финансирования проекта предполагается привлечение банковского кредита. Общий срок кредитования проекта должен составлять не менее 6,5 лет. Льготный период 1 год (срок строительства).
Стоимость кредитных ресурсов принята на уровне 15% годовых (исходя из предложений российских банков по инвестиционному кредитованию).

Рынки сбыта

Российская Федерация и ближнее зарубежье.

Возможность и эффективность импортозамещения

Мини-ТЭЦ предназначено для выполнения задач, ранее не ставившихся, ориентировано на выпуск продукции, ранее не производившейся.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

48

Дата поступления материала

22.11.2007