Основание:
Техническое задание по титулу «Проработка варианта строительства ТЭС (тепло-электро-станции) с комбинированным производством тепловой и электрической энергии».
Описание объекта концептуальной проработки:
Компания «Заказчика» - агрохимическая компания, ведущая добычу и переработку калийной руды, в том числе на одном из четырех крупнейших месторождений в России, с богатым 10-метровым слоем калийных отложений, с содержанием хлористого калия около 39,5%. В настоящее время, помимо наращивания горнодобывающих мощностей, продолжается строительство объектов поверхностной инфраструктуры, в т.ч. обогатительной фабрики (включая цеха измельчения, очистки, флотации и сушки), складов готовой продукции и руды, а также дробильного цеха. Для концептуальной проработки проекта энергоснабжениия горно-обогатительного комбината (далее ГОК), принимались исходные данные значений объема пара, используемого в технологии и электрические нагрузки при производстве соответственно 2,3 млн.тонн минеральных удобрений флотационным методом и 4,6 млн тонн при полном развитии ГОКа, с учетом галургии. Основной нагрузкой ТЭС по тепловой энергии, является Галургическая фабрика с годовым производством концентрата – 1,25 млн тонн и максимально возможным потреблением пара - около 200 тонн в час. Для обеспечения электроснабжения потребителей первой категории (таких как вентиляторы главного проветривания, клетьевые подъемные установки и иное оборудование, напрямую связанное с безопасностью находящегося в шахте персонала), необходимо иметь третий независимый источник питания порядка 34 МВт (при полном развитии ГОКа), что также соответствует требованиям диспетчерских служб (РДУ) и отраженно в "ТУ на технологическое присоединение", выданных ФСК.
Концепция энергоснабжения, разработанная специалистами компании «Заказчика».
На основании исходных данных, специалистами компании «Заказчика» прорабатыватеся собственная концепция строительства ТЭС, с паровыми котлами и противодавленческими паровыми турбинами. В данном варианте ТЭС, острый пар после котлов направляется как на производство, так и на паровую турбину, для вращения ротора генератора, вырабатывающего электрическую энергию напряжением 10кВ, частотой 50 Гц.
Тепломеханические решения и состав оборудования варианта котельного цеха, представляются специалистам «Заказчика», следующим образом:
- В главном корпусе ТЭС устанавливаются 5 (пять) котлоагрегатов (из них один резервный), номинальной производительностью каждого котла 55 т/ч пара, с давлением 40 кгс/см2.
- Исходя из наиболее полной загрузки паровых турбин и имеющейся номенклатуры отечественного турбинного оборудования, к установке приняты 2 противодавленческие паровые турбины типа Р-12 3,5/0,5 производства ОАО «Калужский турбинный завод» мощностью по 12 МВт (эл.) каждая.
- Исходная (сырая) вода подогревается до 25 °С в пароводяном теплообменнике и поступает на установку водоподготовки. После установки водоподготовки вода поступает на деаэраторы питания котлов.
- Пар от котлов поступает в коллектор пара 3,9 МПа и, далее, на паровые турбины. После турбин пар поступает в коллектор низкого давления 6-7 кгс/см2, из которого отпускается на производство и на собственные нужды.
- Конденсат из пароводяных теплообменников направляется в дренажный бак и из него насосами подается в деаэратор питательной воды котлов. В этот же деаэратор также поступает вода из баков сбора конденсата с производства.
Таким образом, в среднем режиме с учетом снижения противодавления до 6-7 кгс/см2, электрическая мощность турбин составляет 18-19 МВт, а для потребителя поставляются энергоносители, со следующими исходными данными:
| Наименование параметра | Размерность | Значение |
|---|---|---|
| Тепловая нагрузка у потребителя | Гкал/ч | 120,5 |
| Давление пара (абс) | кгс/см2 | 7 |
| Температура пара (у потребителя) | °С | 155-165 |
| Уд. энтальпия пара | ккал/кг | 679 |
| Доля возврата конденсата | % | 88 |
| Температура конденсата | °С | 90 |
| Температура исходной воды | °С | 10 |
| Температура хим. очищенной воды | °С | 30 |
| Температура питательной воды | °С | 104,5 |
| Расход питательной воды | т/ч | 232,8 |
| Расход пара у потребителя | т/ч | 201,2 |
| Потери конденсата на производстве | т/ч | 24,1 |
| Возврат конденсата | т/ч | 177,1 |
На основании исходных данных, специалистами нашей компании разработана собственная концепция строительства ТЭС, с газопоршневыми установками и котлами-утилизаторами (парогенераторами). В нашем варианте ТЭС, произведенная ГПУ тепловая энергия, может полностью направляться на подогрев питательной воды для стандартных паровых котлов или частично направляться на производство насыщенного пара, с помощью одно и двух ходовых котлов-утилизаторов (парогенераторов).
Тепломеханические решения и состав оборудования варианта котельного цеха, представляются нашим специалистам, следующим образом:
- В главном корпусе ТЭС устанавливаются когенерационные газопоршневые установки компании Tedom, типа Quanto D4000, на базе двигателя MWM TGG2032BV16, номинальной единичной электрической мощностью 4500кВт, 10.5кВ, 50Гц и тепловой мощностью 4679 кВт при 100% загрузке. Такие ГПУ, но в контейнерном исполнении, возможно установить и на открытой площадке, в любом удобном для заказчика месте.
- На первоначальном этапе предлагается установить и подключить по три ГПУ на каждую секцию сборных шин РП-10 Галургической фабрики, в режиме параллельной работы с сетью с регулируемым в автоматическом режиме импорте\экспорте эл.энергии (режим «нулевого перетока»). Таким образом, с учетом минимальной рекомендованной нагрузки единичной ГПУ, «Заказчик» может получать регулируемую генерируемую мощность на каждой секции, в диапазоне ≈ 2000…13500 кВт.
- Тепло от рубашки двигателя, с помощью соответствующих теплообменников, отбирается для подогрева питательной воды (для паровых котлов), а теплота выхлопных газов используется для производства насыщенного пара (165°С, 6 bar(g)) с помощью одно (для одной ГПУ) и двух (для двух ГПУ) ходовых котлов-утилизаторов (парогенераторов) компании Aprovis (см. тех.характеристики).
- Для производства необходимого количества пара для Галургической фабрики, в главном корпусе ТЭС устанавливается необходимое количество котлоагрегатов низкого! давления (до 7 кгс/см2), с необходимой производительностью.
Преимущества представленной концепции энергоснабжения потребителей горно обогатительного комбината:
— нет необходимости устанавливать паровые котлы высокого давления (как планировалось для паровых противодавлеченских турбогенераторов), а возможно использовать паровые котлы низкого давления!. К достоинствам таких котлов, можно отнести нетребовательность к качеству воды, высокую надежность и простоту конструкции при относительно невысокой цене;
— нет необходимости устанавливать электрогенераторы большой мощности сразу (планируемая мощность флотационной фабрики, рудника, других потребителей, до номинального значения вырастет через 1-2 года). В дальнейшем возможно наращивание генерируемой мощности, простым добавлением новой когенерационной газопоршневой установки. Причем в случае контейнерного исполнения, нет необходимости реконструкции здания котельного цеха;
— имеется возможность плавного регулирования генерируемой мощности на каждой секции, в диапазоне ≈ 2000…13500 кВт (максимальная мощность будет соответствовать суммарной мощности установленных электрогенераторов);
— техническое обслуживание газопоршневых установок, значительно проще и дешевле обслуживания противодавленческих паровых турбин.