XVII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2025

Использование когенерационных технологий в крупных городах дает возможность эффективно расширить рынок энергоснабжения. Это позволяет решить задачу обеспечения потребителей теплом и электроэнергией без необходимости строительства дополнительных линий электропередач и тепловых сетей.

Исследование существующих когенерационных систем показало, что наиболее подходящим решением для водогрейных котельных являются газопоршневые установки (ГПУ).

Рассмотрим модернизацию водогрейной котельной (рис. 1), в которой установлены три водогрейных котла «РЭМЭКС» ТУРБОТЕРМ-ГАРАНТ-1500 и один котел «РЭМЭКС»ТУРБОТЕРМ-СТАНДАРТ-250.

Рис. 1. План на отметке 0,000 водогрейной котельной до реконструкции:

К1 – водогрейны котел «РЭМЭКС» ТУРБОТЕРМ-ГАРАНТ-1500;
К2 – «РЭМЭКС»ТУРБОТЕРМ-СТАНДАРТ-250

Котельная обеспечивает тепловой энергией системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения промышленную площадку. Ее установленная тепловая мощность составляет 4,75 МВт. Для определения необходимой электрической мощности когенерационной установки был проведен расчет потребления электроэнергии как внутри котельной, так и внешними потребителями. В котельной используется следующее электрооборудование: сетевые насосы (30 кВт) – 4 единицы; рециркуляционные насосы котлов (3 кВт и 1,5кВт) – 4 единицы; насосы сырой воды (4 кВт) – 1 единица. На освещение требуется 0,5 кВт, а внешняя нагрузка составляет 490 кВт. Таким образом, общая потребность в электроэнергии составляет:

∑Э = 30∙4+3∙3+1,5+4+0,5+490 = 625кВт.

На основе выполненных расчетов к установке принят когенератор с поршневым двигателем CATERPILLAR G3512 TA электрической мощностью 749 кВт.

При расчете срока окупаемости внедрения газопоршневого агрегата в котельную и расчете экономии газа получаем, что:

1. Стоимость газопоршневой установки 21 424 614 руб.

2. Стоимость электротехнических устройств составляет ориентировочно 10-15% от стоимости турбоагрегата, т.е. 2 142 461,4 руб.

3. Стоимость тепломеханической части (дымоходы, трубопроводы и т.д.) составляет ориентировочно 15-20% от стоимости турбоагрегата, т.е. 3 213 692,1 руб.

4. Из п. 1-3 следует, что стоимость оборудования составит
26 780 767,5 руб.

5. Стоимость строительно-монтажных работ: размещение газопоршневого агрегата в котельной – 15-20% от стоимости оборудования, т.е. 4 017 115,125 руб.

6. Стоимость проектно-изыскательных работ – 5-10% от стоимости строительно-монтажных работ, т.е. 200 855,76 руб.

7.Стоимость пуско-наладочных работ – 3-5% от стоимости оборудования, т.е. 803 423,03 руб.

8. Из п. 4-7 следует, что капиталовложения в мероприятие будет стоить 31 802 161,415 руб.

9. Стоимости электроэнергии и газа на 2025 год составит:

С_эл.эн. = 4,87 руб – стоимость электроэнергии 1 кВт/час

с_{топлива} = 6,81 руб – стоимость 1 м³ газа.

_{Зная стоимость оборудования ГПУ и всех мероприятий по внедрению установки для модернизации водогрейной котельной мини-ТЭЦ следует, что срок окупаемости составит 2,84 года.}

10. Находим расходы газа до подогрева и после подогрева, расчеты экономии газа сводим в таблицу 1.

Таблица 1. Расчёт экономии газа.

Суммарная экономия по котельной: 255 184,49 р.

Выводы по исследованию:

Срок окупаемости газопоршневого агрегата составляет 2,84 года. Рентабельный срок окупаемости оборудования и мероприятий составляет до 7 лет (для промышленных предприятий). Исходя из полученных данных можно сделать вывод, что применение агрегата в котельной крайне рентабельно.

Внедрение газопоршневого агрегата сделает котельную установку автономной, работа котельной становится более надёжной в связи с бесперебойным электроснабжением.

Теплоту, вырабатываемую газопоршневым агрегатом можно использовать для других нужд котельной или производства. В данном проекте для нагрева сетевой воды и для нагрева природного газа, поступающего на горение к котлам и самой установке.

Библиографический список

1. СП 89.13330.2016 Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76.

2. СП 131.13330.2020 Строительная климатологи. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*.

3. Лебедев В. И.Расчет и проектирование теплогенерирующих установок системтеплоснабжения: Учеб. пособие для вузов / В. И. Лебедев, Б А. Пермяков, П. А. Хаванов. - М.: Стройиздат, 1992. — 360 с.: ил.

4. Роддатис, К. Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности / К, Ф. Роддатис, А. Н. Полтарецкий; под редакцией К.Ф. Роддатиса- М.: Эчергоатомиздат, 1989. -488 с.: ил.

5. Лебедева Е. А. Анализ эффективности использования когенерационных технологий в котельных установках // Приволжский научный журнал (Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет). 2019. № 1 (49). С. 63–69.

6. Электронный ресурс http://cogeneration.ru

7. Электронный ресурс https://www.caterpillar.com/