Энергетический комплекс торгового центра «Эссен»: электричество, тепло, холод

15 Июня 2009

На территории Республики Татарстан существует значительный дефицит электроэнергии. Получить необходимую мощность часто бывает невозможно или очень дорого. Компания «Эссен продакшн АГ» при строительстве нового торгово-развлекательного центра в г. Набережные Челны, рассмотрев различные варианты энергоснабжения, приняла решение о строительстве собственной мини-ТЭС. С этой целью  ЗАО «КРОК Инкорпорейтед» создало энергетический комплекс, полностью обеспечивающий потребителя качественной электроэнергией, теплом и холодом.

Компания «Эссен продакшн АГ» — динамично развивающаяся группа предприятий по производству масложировой и другой продукции - входит в первую пятерку производителей, занимая 70 % данного рынка в Татарстане. Холдинг также включает в себя сеть гипермаркетов в крупных городах Республики.

Реализация проекта по созданию собственной ТЭС началась осенью 2007 года, а уже через год энергокомплекс выдавал необходимую мощность, и торгово-развлекательный центр «Эссен» (общая площадь 21520 м2, торговая – 12560 м2) принимал посетителей. В настоящее время ведутся работы по установке системы диспетчеризации мини-ТЭС.

Специалисты компании «КРОК» осуществили проектирование, поставку, монтаж, пусконаладку и ввод в эксплуатацию всех систем электро-, тепло- и  холодоснабжения, дистанционного мониторинга торгово-развлекательного центра.

Цель проекта – получение качественной и недорогой энергии

Компания «Эссен продакшн» планировала создать энергетический комплекс, который позволил бы предприятию экономить на стоимости энергии и в дальнейшем снизить постоянные затраты как на производственные, так и на коммерческие нужды. Заказчику нужно было получить качественное и надежное электроснабжение. Кроме того, строительство автономной мини-ТЭС обеспечивает независимость от централизованных сетей, что дает возможность планомерно снижать себестоимость продукции, а это, в свою очередь, повышает конкурентоспособность компании.

Заказчиком была поставлена задача в кратчайшие сроки и качественно реализовать проект по строительству энергетического комплекса. Специалисты ЗАО «КРОК» планировали создать автоматическую систему оперативного дистанционного управления всеми инженерными системами мини-ТЭС.

Описание проекта

Основное и вспомогательное оборудование энергокомплекса имеет модульное исполнение в виде функционально взаимосвязанных энергетических блоков, что существенно уменьшило сроки монтажа оборудования.

В качестве основного оборудования применены два газопоршневых агрегата G3516LE компании Caterpillar общей электрической мощностью 2,06 МВт. Максимальная тепловая мощность установок - 2,74 МВт.

Для гарантированного электроснабжения систем жизнеобеспечения 1-й категории (пожаротушение, безопасность, вентиляция) используется автоматизированный дизель-генератор С900D5 фирмы Cummins мощностью 720 кВт.

Покрытие пиковых тепловых нагрузок при максимальном теплопотреблении обеспечивает котельная на базе двух котлов фирмы Buderus. Она также используется для теплоснабжения торгового центра в режиме минимальной электрической нагрузки агрегатов. Максимальная тепловая мощность котельной - 2,14 МВт. Тепловая схема позволяет совместно использовать водогрейные котлы и систему утилизации тепла  электроагрегатов, что существенно повысило эксплуатационную надежность оборудования.

В состав энергокомплекса входит также холодильная установка производительностью 1,2 МВт, созданная  на базе чиллера фирмы Carrier.

Система диспетчеризации и управления реализована на основе программируемых контроллеров, установленных на каждом объекте управления (ГПУ, котельная, холодильный центр, НКУ, аварийная ДЭС) и соединенных между собой промышленным интерфейсом связи.

Табл. 1.  Основные характеристики энергокомплекса

Номинальная электрическая мощность, МВт 

2,06

Напряжение сети, кВ

0,4

Номинальная тепловая мощность, МВт 

4,82

Номинальная тепловая мощность котельной, МВт 

2,14

Температуры прямой/обратной воды, ˚С

100/70

Номинальная мощность холодильного центра (при t греющей среды 95/70 ˚С),МВт

1,2

Температуры прямой / обратной воды холодоснабжения, ˚С

7/12

Примечаниe.  Данные согласно  ISO3046/1

Оборудование энергоцентра

Газопоршневые генераторные установки

Установки, созданные на базе двигателей Caterpillar модели G3515, поставлены в комплектации для параллельной работы нескольких энергоблоков на общую нагрузку. Топливо – природный газ давлением 10…20 кПа после регулятора.

В качестве привода генератора использован двигатель внутреннего сгорания G3516. Его характеристики приведены в табл. 2.

Табл. 2. Характеристики двигателя G 3516

Количество и расположение  цилиндров цилиндровцилиндров

16V

Диаметр / ход поршня, мм

170 / 190

Объем цилиндра рабочий, л

69

Степень сжатия

11

Номинальная мощность, механическая, кВт

1070

Расход топлива при 100%-й нагрузке, м³/ч

320,5

Частота вращения, об/мин

1500

Уровень выбросов NOx/СО (5% О², 100%-я нагрузка), мг/м³

250/1231

Примечание.  Мощность и расход топлива согласно  ISO3046/1

Двигатель G 3516 - четырехтактный, с электронной системой зажигания EIS, работает по циклу Миллера. Для его запуска используется двойной электрический стартер с напряжением 24 В. Регулятор оборотов - ProAct II компании Woodward. Привод имеет систему защиты по детонации. Контур охлаждения рубашки двигателя и масляной системы – общий, контур охлаждения топливной смеси - отдельный. Воздухозаборное устройство с одноступенчатым воздухоочистителем имеет индикатор загрязнения.

В двигателе применен бесщеточный генератор SR4B с возбуждением от постоянных магнитов. Цифровой регулятор напряжения - CDVR. Класс изоляции - H, класс нагрева обмоток - F (при температуре окружающего воздуха 40 оC). Энергоблок установлен на 8 виброизоляторах пружинного типа.

Система утилизации тепла

Для увеличения общего КПД станции газопоршневые установки оснащены системой утилизации тепла (СУТ). Кроме того, для сброса избыточного количества теплоты (при отсутствии необходимости утилизации тепла и т.д.), а также отвода теплоты из контура охлаждения турбонаддува двигателя, установки комплектуются выносными радиаторами с вентиляторами.

СУТ представляет собой модуль, в котором тепло, отводимое от двигателя системой охлаждения, и тепло отработавших газов (500…600 ˚С) преобразуется в тепловую энергию для нагрева циркулирующей воды. Температура прямой/обратной воды для системы утилизации составляет 100/70 ºС.

Утилизация тепла осуществляется от высокотемпературных контуров охлаждения двигателей, для чего возле каждого из них устанавливается теплообменник – утилизатор тепла антифриза (УТА). Для утилизации отработавших газов используются УТГ – утилизаторы  тепла выхлопных газов. Теплообменные аппараты каждой установки включены последовательно по нагреваемой воде: первая ступень нагрева происходит в УТА, вторая ступень – в УТГ.

Регулирование теплопроизводительности осуществляется байпасированием выхлопных газов в УТГ. Системы утилизации тепла подключены параллельно и отдают нагретую воду в общий коллектор. В нормальном режиме эксплуатации антифриз системы охлаждения двигателя поступает в утилизатор тепла, в котором охлаждается, нагревая теплофикационную воду. При отключении воды (аварийном или при отсутствии потребности внешней сети в теплофикационной воде) температура антифриза на входе в двигатель поднимается. При этом открывается переключающий кран (регулирующий, трехходовой), и антифриз поступает в радиатор привода (с вентилятором воздушного охлаждения), в котором охлаждается до требуемой температуры.

Всепогодный шумозащитный контейнер

Для размещения газопоршневой установки используется специальный контейнер. Благодаря жесткой конструкции его можно устанавливать на блочный фундамент. Габариты контейнера (3х3х12,2 м) позволяют проводить техническое обслуживание и ремонт генераторной установки. При его изготовлении использовались комплектующие, электрооборудование и материалы ведущих мировых производителей.

Контейнер обеспечивает работу когенерационной установки в диапазоне температур -35…+30 ˚С. Он оснащен системами системой обнаружения утечки газа, приточно-вытяжной вентиляции с сервоприводными жалюзи, автоматического пожаротушения для электрических распределителей; охранно-пожарной сигнализацией; оборудованием для подключения к газовой магистрали. Контейнер обеспечивает минимальные теплопотери и низкий уровень шума, высокую степень огнестойкости.

Электрооборудование размещено в отдельном отсеке контейнера: управляющий распределитель для питания электроприборов установки, силовой распределитель 0,4 кВ, включая автоматический выключатель генератора 2000 А.

Аварийный дизель-генератор С900D5 электрической номинальной мощностью в режиме ожидания 720 кВт размещен в контейнере ДГУ.

Система низковольтного комплектного устройства(НКУ) включает РУ-0,4 кВ, распределительные панели 0,4 кВ для выдачи электроэнергии потребителям и панели собственных нужд энергокомплекса. В контейнере НКУ, кроме общих систем, находятся ИБП мощностью 120 кВА.

Модульная водогрейная котельная

Для обеспечения потребителей теплом в зимний период предусмотрена пиковая котельная на базе котлов Buderus серии Logano SK725 общей мощностью 2,14 МВт. Максимальная тепловая мощность ТЭС – 4, 82 МВт, включая тепло от СУТ энергоблоков и собственно котельной. Производительность ГВС составляет 30 % от номинальной мощности котельной (642 кВт). Расчетная температура горячего водоснабжения - 55 °С.

Котлы SK725 имеют КПД не менее 92,5 %. Двухтопливные горелки Weishaupt могут использовать природный газ и дизельное топливо. Рабочее давление воды до 0,6 МПа, температурный диапазон  95…105/70 °С.

Котельная, оснащенная системой автоматизации с выносным блоком аварийной сигнализации и встроенным блоком модемной связи, работает без постоянного присутствия персонала.

Теплоизолированная дымовая труба котельной выполнена из нержавеющей стали, ее высота составляет 8 метров

Холодильная установка

Потребности торгового центра «Эссен» в холоде обеспечивает холодильная установка на базе теплового одноконтурного абсорбционного чиллера 16JLR024 фирмы Carrier. Установка использует энергию горячей воды с параметрами 95/70 оС, мощность по холоду – 1, 2 МВт. В качестве абсорбента используется бромистый литий (BrLi).

Режим работы холодильной установки – сезонный, с апреля по октябрь. Вспомогательное оборудование для чиллера включает насосы охлаждающей и охлажденной воды, запорно-регулирующую арматуру, расширительный бак, приборы учета и КИП, силовой шкаф, управляющую автоматику вспомогательного оборудования.

Абсорбционный чиллер и вспомогательное оборудование размещается в отдельном модуле. Блок оснащен всеми необходимыми инженерными системами: внутренней электрической разводки, рабочего освещения, приточно-вытяжной вентиляции, электрического отопления.

Благодаря применению воды и бромида лития в качестве холодильного агента (без озоноразрушающих веществ), установка не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Наличие незначительного количества движущихся деталей обеспечивает работу оборудования без шума и вибрации.

За счет применения системы регулирования расхода холодильного агента (без использования перепускной градирни) чиллеры 16JLR могут работать при неполной загрузке и низкой температуре охлаждающей воды (15 оС).

Эффективность проекта

В результате реализации проекта заказчик получил энергетический центр, отвечающий требованиям безопасности, энергоэффективности и ресурсосбережения.

Эксплуатационную надежность и экологическую безопасность обеспечивают электронные системы управления, позволяющие в непрерывном режиме контролировать параметры работы оборудования, оптимизировать выработку энергии, а также предотвращать и устранять последствия нештатных ситуаций.

Применение современного высокотехнологичного энергетического оборудования практически полностью исключает аварии и загрязнение окружающей среды. Рациональное использование природного газа на всех режимах в результате комплексного производства электрической и тепловой энергии существенно снижает эксплуатационные затраты и гарантирует общий КПД на уровне 80-85 %. Кроме того, в летний период утилизируемое тепло используется для охлаждения энергооносителя системы вентиляции торгового центра.

Требуемый уровень эксплуатационной надежности обеспечивается за счет резервирования основного энергетического оборудования дизель-генератором и водогрейными котлами.

Мини-ТЭС располагается в городской черте с прилегающей жилой зоной - все соответствующие санитарные требования были учтены специалистами компании «КРОК» при создании станции. Организационно-технические мероприятия в ходе реализации проекта позволили довести экологические характеристики работающего оборудования до необходимого уровня.

Создание собственного энергокомплекса позволило снизить стоимость используемых энергоресурсов. Себестоимость вырабатываемой электрической и тепловой энергии, включающая в себя эксплуатационные расходы и затраты на амортизацию, в два раза ниже, чем цены на энергоресурсы местной энергосети. Кроме того, применение тригенерации значительно повышает эффективность ТЭС в летний период.

Информационный блок о компании

ЗАО «КРОК Инкорпорейтед» выполняет полный комплекс работ, связанный с разработкой технического задания, проектированием, поставкой, монтажом, ремонтом и обслуживанием систем основного и резервного электроснабжения.

С 1994 года компания успешно реализует проекты по созданию инженерных, телекоммуникационных и ИТ-инфраструктур для коммерческих предприятий и госучреждений: среди них ООО «Связь ВСД», ЗАО «Соник Дуо МегаФон» и многие другие. В настоящее время компания строит газопоршневую ТЭС в г. Наро-Фоминске (Московская обл.) на базе энергоблоков MTU Onsite Energy.

КРОК является динамично развивающимся участником российской экономики – в 2008 г. объем бизнеса компании составил почти $800 млн. Она обладает достаточными ресурсами для реализации самых сложных проектов по созданию энергоцентров в различных регионах РФ. В своих решениях КРОК использует оборудование лидеров рынка: GE, Cummins, FG Wilson, Caterpillar, Liebert-Hiross, Schneider Electric, Legrand, Thorsman, ABB и других.

Кроме полного комплекса работ по созданию систем энергоснабжения, компания оказывает содействие в получении финансирования проектов ведущими российскими банками и лизинговыми компаниями, а также в организации текущей эксплуатации и технического обслуживания построенных энергоцентров.

Источник:
Турбины и дизели

Все публикации

Видео


Интеллектуальное здание: от строительства до эксплуатации

Калькулятор по мини-ТЭС
Своя энергия —
— свои тарифы!
Рассчитать