Энергетические агрегаты на основе паровой винтовой турбины (ПВМ) позволяют использовать энергию пара для выработки электроэнергии, т.е. перейти на комбинированный режим работы в промышленных и отопительных котельных.

Энергетические агрегаты на основе паровой винтовой турбины (ПВМ) позволяют использовать энергию пара для выработки электроэнергии, т.е. перейти на комбинированный режим работы в промышленных и отопительных котельных.

Выработка электрической энергии происходит за счёт использования высокопотенциальной энергии пара, бесполезно дросселируемого на большинстве котельных. Такой вариант реконструкции котельных позволяет обеспечивать собственные нужды отопительных и производственных котельных в электрической энергии (себестоимость собственной выработанной электрической энергии составляет 30 коп. за 1 кВт*ч), сократить расходы на приобретение сетевой электроэнергии, снизить себестоимость произведенной тепловой энергии и получить дополнительную прибыль, что значительно повышает эффективность котельных и является энергосберегающим решением.

1) Описание предлагаемой технологии (метода) повышения энергоэффективности

Параметры производимого пара в разных котельных сильно различаются в зависимости от назначения использования пара на данном предприятии. Потребление пара сильно меняется по времени года (летний и зимний режимы) и от времени суток. Давление пара на выходе из котла зависит от потребностей технологии предприятия, а также от степени изношенности котлов.

Наиболее часто в котельных имеется неиспользуемый перепад давления пара 3-6 ат с расходом пара 6-50 т/ час. Из этого пара можно реально получить 200 - 1500 кВт электроэнергии.

Наиболее привлекательными по совокупности свойств в данном диапазоне мощности являются паровые винтовые машины (ПВМ). ПВМ по сути является новым типом парового двигателя. ПВМ создана именно для интеграции в промышленно-отопительных котельных. Эти установки востребованы для относительно малых предприятий, когда потребители энергии предпочитают использование более дешевого источника энергии малой мощности, позволяющего осуществлять синхронную работу с энергосистемой.

Устройство и принцип действия ПВМ

ПВМ является машиной объемного типа действия. В корпусе вращаются рабочие органы - винты роторов. Роторы выполнены из стали, на них нарезаны винты асимметричного профиля. Синхронизирующие шестерни, установленные на роторах, исключают возможность касания профилей винтов друг с другом. Выходной вал ведущего ротора соединен с электрогенератором. Принцип действия ПВМ показан на рис.

      Рис. Принцип действия ПВМ

Пар высокого давления из котла поступает в ПВМ через впускное окно в корпусе с одного торца роторов. После заполнения паром канавки между зубьями происходит отсечка пара, и при дальнейшем вращении роторов в канавке (парной полости) происходит объемное расширение порции пара. В конце расширения канавка сообщается с выпускными окнами в корпусе на другом торце роторов. Отработанный пар поступает в тепловую сеть для нужд технологии или для отопления.

2) Результат повышения энергоэффективности при массовом внедрении

Наиболее ощутимый экономический эффект от внедрения паровинтовых машин (ПВМ) на существуюших промышленно-отопительных котельных достигается при установленной паропроизводительности котлов от 10 т/ч и номинальном давлении 13 кГс/см2 (изб.). При более низких параметрах пара срок окупаемости оборудования увеличивается.
Единичные котлоагрегаты, способные выработать необходимое количество пара, в номенклатуре отечественных производителей котельного оборудования - ДКВР-10/13, ДЕ-10/14, КЕ-10/14 и др.
Например, котельная может иметь на балансе 2 котла ДКВР-6,5/13 или ДЕ-6,5/13. На минимально разрешённых рабочих значениях пара турбина может выработать до 300 кВт.

3) Прогноз эффективности технологии (метода) в перспективе с учетом роста цен на энергоресурсы

Срок окупаемости оборудования в первую очередь зависит от стоимости покупной электроэнерии. В среднем срок окупаемости составляет около 2-х лет.
Также для наиболее полной загрузки генерирующего оборудования желательна максимизация равномерности тепловых нагрузок. Такая ситуация складывается, в основном, при большой величине ГВС или технологии в общей структуре нагрузок котельной.

С ростом цен на энергоресурсы срок окупаемости оборудования сокращается.


4) Существует ли необходимость проведения дополнительных исследований для расширения перечня объектов для внедрения данной технологии?

Нет. Рынок данной технологии определён - это отопительные и производственно-отопительные котельные, металлургические комбинаты, производства, где существует выработка пара.

5) Причины, по которым предлагаемые энергоэффективные технологии не применяются в массовом масштабе

Низкая по сравнению с общемировыми ценами стоимость электроэнергии.

6) Существующие меры поощрения, принуждения, стимулирования для внедрения предлагаемой технологии (метода) и необходимость их совершенствования

В законе об энергосбережении должна быть глава о наказании за НЕ внедрение энегосберегающих технологий.

7) Наличие технических и других ограничений применения технологии (метода) на различных объектах

Изношенность оборудования на существующих котельных.

8) Необходимость проведения НИОКР и дополнительных испытаний

Для дальнейшего развития данной технологии проведение НИОКР желательно.

9) Наличие постановлений, правил, инструкций, нормативов, требований, запретительных мер и других документов, регламентирующих применение данной технологии (метода) и обязательных для исполнения; необходимость внесения в них изменений или необходимость изменения самих принципов формирования этих документов; наличие ранее существовавших нормативных документов, регламентов и потребность в их восстановлении

Действующий Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

10) Необходимость разработки новых или изменения существующих законов и нормативно-правовых актов

Введение поощрения за выполнение и наказания за не выполнение закона об энергосбережении.

11) Наличие внедренных пилотных проектов, анализ их реальной эффективности, выявленные недостатки и предложения по совершенствованию технологии с учетом накопленного опыта

----
12) Возможность влияния на другие процессы при массовом внедрении данной технологии (изменение экологической обстановки, возможное влияние на здоровье людей, повышение надежности энергоснабжения, изменение суточных или сезонных графиков загрузки энергетического оборудования, изменение экономических показателей выработки и передачи энергии и т.п.)

Внедрение данной технологии повышает надёжность энергоснабжения - это производство дешёвой электроэнергии (30-40 коп. кВт*ч) в котельной предприятия за счёт собственной тепловой мощности - утилизация энергии дросселируемого пара (энергосбережение).

Выработка дополнительной механической энергии для привода вспомогательных механизмов: насосов , дымососов , вентиляторов.

13) Наличие и достаточность производственных мощностей в России и других странах для массового внедрения технологии

Производитель имеет возможность в течении года произвести до 10 агрегатов ПВМ.

14) Необходимость специальной подготовки квалифицированных кадров для эксплуатации внедряемой технологии и развития производства

Специальной подготовки кадров для эксплуатации данного агрегата не требуется, а обучение персонала проходит в момент шеф-монтажа и пуско-наладки.

15) Предполагаемые способы внедрения:

коммерческое финансирование (при окупаемости затрат);
конкурс на осуществление инвестиционных проектов, разработанных в результате выполнения работ по энергетическому планированию развития региона, города, поселения.