Роль паропоршневых двигателей в реформировании коммунальной энергетики России

«РОЛЬ ПАРОПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В РЕФОРМИРОВАНИИ КОММУНАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ РОССИИ».

Дубинин В.С., Лаврухин К.М., Титов Д.П.

МАИ (ГТУ), Факультет довузовской подготовки (ФДП), Научная группа «Промтеплоэнергетика», Российская Федерация.

Как говорилось в [1] «Неэффективное теплоснабжение стало препятствием в реформировании ЖКХ». Примером этого может служить предполагаемое распределение затрат котельных на топливо и электроэнергию при реконструкции теплоснабжения микрорайона «Северный» города Городца Нижегородской области (перевод котельных на газ). В ценах 2002 года (газ 486,76 рублей за 1000 м³, электроэнергия 1,12 рублей за кВтчас), годовые затраты на тепло и электроэнергию приведены в таблице.

Название котельной	Мощность МВт	Затраты тыс. руб.
Название котельной	Мощность МВт	Топливо	Электроэнергия
Газовая котельная №3	5	712,55	381,34
Котельная по ул. Гастелло	7	990,44	590,96

Таким образом уже в 2002 году затраты на электроэнергию привода вспомогательного оборудования котельной составляли более половины от стоимости топлива. Теперь эти затраты вероятно уже сравнялись. Данные заимствованы из ТЭО по проекту «Реконструкция системы теплоснабжения микрорайона «Северный» города Городца» выполненного Нижегородоблкоммунэнерго. Котельные России убыточны, в среднем по России отрицательная рентабельность 21,6%, как сказано в докладе, тезисы которого опубликованы в [1].

Понятно, что в такой ситуации наиболее радикально снизить себестоимость тепловой энергии можно отказавшись от потребления сетевой электроэнергии в котельной. В [2] приводятся известные варианты решения этой проблемы на базе ГТУ, газовых поршневых двигателей и паросиловых установок. К сожалению, они не получили широкого распространения из-за сложности оформления новых газоиспользующих установок и высокой стоимости проекта и прокладки газопровода (для ГТУ и газовых двигателей).

Применение паросиловых установок для привода электрогенератора в котельных уже достаточно широко известно. Например, Калужский турбинный завод производит электрогенераторы с паротурбинным приводом мощностью 0,5-3,5 МВт [3, 4, 5, 6]. Паротурбинные винтовые машины ПВМ-200 мощностью 200 кВт готово поставить ЗАО «Независимая энергетика» [4, 7]. По данным [6] к 2000 г. внедрено более 25 турбогенераторов и это капля в море, учитывая, что в России к 2000 г. было 63900 котельных мощностью менее 20 Гкалл/час, около 3300 котельных мощностью 20-100 Гкалл/час и 628 котельных мощностью свыше 100 Гкалл/час, как указано в тексте доклада [1]. В [6] указывается, что основной сдерживающей причиной распространения паросиловых установок в котельных является то, что согласно [6] такие турбогенераторные установки работают параллельно с сетью, а вопрос подключения независимых производителей электроэнергии к центральной энергосистеме решается с помощью инициативных решений Минтопэнерго РФ и Госэнергонадзора РФ. Напомним, что согласно [8] электростанции мощностью до 1000 кВт могут работать только автономно от сети. На наш взгляд есть и другие не менее серьезные причины слабого внедрения таких паросиловых установок:

1. Уровень мощности гораздо выше потребной электрической мощности большинства котельных.

2. Потребное давление пара 11 кг/см² в то время как разрешенное органами госэнергонадзора в большинстве котельных 7-9 кг/см², а реальная величина 4-7 кг/см²

3. Достаточно высокая стоимость, согласно [6, 7] (300-450 $/кВт).

Научной группой «Промтеплоэнергетика» МАИ ведутся разработки паропоршневых двигателей на базе серийных двигателей внутреннего сгорания и изобретений и ноу-хау созданных сотрудниками научной группы ранее. Мощность паропоршневых двигателей примерно равна мощности исходных бензиновых и дизельных двигателей при давлении пара 5-7 кг/см². Мы умеем конверсировать любой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в паропоршневой двигатель. Это означает возможность получения паропоршневых двигателей в диапазоне мощностей серийных ДВС России, то есть от 1 до 22000 кВт. Все наши разработки ориентированны на автономную работу от электросетей. Благодаря использованию дешевых устаревших ДВС существует возможность проведения ОКР и НИР и поставки оборудования для конкретной котельной со сроком окупаемости, в ряде случаев, в течении менее одного отопительного сезона.

Применение паропоршневых машин возможно в нескольких вариантах.

1. Одна паропоршневая машина приводит электрогенератор, обеспечивающий электроэнергией всю котельную

2. Паропоршневые машины приводят наиболее мощные вспомогательное оборудование котельных вместо электродвигателей. Маломощный электрогенератор, приводимый паропоршневым двигателем, обеспечивает электроэнергией остальное оборудование котельной

3. Практически все вспомогательное оборудование котельной приводится паропоршневыми двигателями, совсем не большой электрогенератор с паропоршневым двигателем вырабатывает электроэнергию только для КИП и А.

4. Наиболее мощное вспомогательное оборудование котельной приводится от паропоршневых двигателей, остальное электродвигателями потребляющими сетевую электроэнергию. Этот вариант не дает автономности работы котельной от внешней электросети, но снижая потребление электроэнергии на порядок обладает наименьшим сроком окупаемости.

В докладе [9] приведён ориентировочный расчёт целесообразности замены в котельной 10 электродвигателей по 50 кВт на паровые машины. В ценах 2000 года срок окупаемости получился 2,63 месяца.

Таким образом, используя дешевые серийные ДВС как базу для создания паропоршневых двигателей, существует техническая возможность снижения себестоимости тепловой энергии почти в два раза во всех паровых котельных с давлением пара более 5 кг/см².

Литература:

1. Некрасов А.С., Воронина С.А., Экономические и социальные последствия неэффективного теплоснабжения в России: генезис и возможные решения. //Тезисы докладов международной научно-практической конференции «Малая энергетика 2003» 11-14 ноября 2003 г., г. Обнинск.

2. Песайхович В.Я., Проекты ОАО «Малой энергетики» для промышленных и коммунальных потребителей //Тезисы докладов международной научно-практической конференции «Малая энергетика 2003» 11-14 ноября 2003 г., г. Обнинск.

3. Новожилов И.А., Пряхин В.В., Федоров В.А. Конверсия производства АО «Калужский турбинный завод» и пути внедрения энергосберегающих технологий по выработке электроэнергии // Энергетик 1995 №5.

4. 4.Коренев Б.Е. Замена РОУ противодавленческой турбиной-эфективное энергосберегающее мероприятие для котельных и ТЭС. // Промышленная энергетика 1997 №12.

5. Мильман О.О. Технико-экономические показатели миниэлектростанций с противодавленческими турбинами. // Теплоэнергетика 2000 №1.

6. Федоров В.А. Опыт разработки, строительства и ввода в эксплуатацию малых электростанций // Теплоэнергетика 2000 №1.

7. 7.Проспект ЗАО «Независимая энергетика» Паровая энергетическая установка ПВМ-250-ЭГ.

8. Правила эксплуатации электроустановок потребителей. М.: Энергоатомиздат, 1992.

9. Дубинин В.С., Лаврухин К.М., Титов Д.П., Перспективы применения паропоршневых двигателей для привода вспомогательного оборудования котельных. //Тезисы докладов международной научно-практической конференции «Малая энергетика 2003» 11-14 ноября 2003 г., г. Обнинск.