Что такое мини-ТЭЦ

Проблемы, возникающие перед локализованными или изолированными от центрального энергоснабжения потребителями, как правило, решаются путём организации иных способов поставки необходимых энергоносителей. В качестве одного из источника их может выступать мини-ТЭЦ.

Мини-ТЭЦ или малая теплоэлектроцентраль представляет собой энергетическую теплосиловую установку, предназначенную для электроснабжения и теплоснабжения потребителей. Фактически – это та же тепловая электростанция, но малой мощности, не превышающей 25 МВт, принцип работы которой основан на сжигании разнообразных видов топлива.

В силу чего она обладает автономностью, компактностью, независимостью, возможностью выступать в роли дублирующего (резервного) источника любых необходимых энергетических ресурсов: электричества, горячей воды и пара, а иногда ещё и холода, сжатого воздуха и продуктов его разделения.

Всё это превращает мини станцию в весьма востребованный агрегат, способный не только обеспечить всеми потребляемыми видами энергоресурсов собственника установки, но и предоставить ему способ реализовать её потенциальные возможности путём продажи энергоресурсов сторонним потребителям. Последнее может даже предусматривать предоставление ряда льгот, предусмотренных решениями федеральных или региональных органов власти.

1. Устройство мини-ТЭЦ

Как и обычные стационарные тепловые электростанции, мини-ТЭЦ включают в себя устройство ряда обязательных элементов:

• Силового агрегата – газопоршневого, газотурбинного или дизельного двигателя. Предназначенного для получения механической энергии вращения посредством использования внутренней тепловой энергии топлива, извлекаемой вследствие сгорания топлива.
• Электрогенератора, приводимого в действие двигателем, обычно находящегося с ним на одном валу.
• Теплообменника, выполняющего роль утилизатора тепла, забираемого от охлаждающей двигатель воды, машинного масла, выхлопных газов.
• Ряда вспомогательных устройств, предназначенных для хранения и подачи воды, топлива, масла; отвода уходящих газов; приёма и распределения электрической энергии; устранения пиковых нагрузок тепловой энергии – водогрейного котла; обеспечения безопасности и контроля.

Структура в общих чертах отражает типовую конструкцию маломощных ТЭЦ на углеводородных видах топлива, которые широко используются в практике общемировой теплоэнергетики (рис. 1).

Рис. 1. Структурная схема мини-ТЭЦ

2. Принцип работы мини-ТЭЦ

Принцип действия установки в малых масштабах повторяет техническую схему работы ТЭЦ, где вращение лопастей турбины под воздействием перегретого пара преобразуется генератором в электрическую энергию. С той лишь разницей, что иногда вместо паровой турбины находят применение газовые и дизельные агрегаты.

Принцип работы их не требует выработки пара, заменяемого топливно-воздушной смесью, приводящей в движение механизм, преобразующий энергию движения поршней во вращение двигателя. Что вызывает работу электрогенератора (рис. 2).

Рис. 2. Типовая схема Мини-ТЭЦ

Во время осуществления процесса происходит значительное выделение тепла, используемого для отопления, горячего водоснабжения, обеспечения паром. Одновременное получение тепловой и электрической энергии носит название когенерации (рис. 3) (комбинированной выработки – генерации двух энергетических компонентов на одной установке).

Рис. 3. Схема работы когенерационной установки

3. Топливо для мини-ТЭЦ

В качестве топлива для работы мини-ТЭЦ могут выступать: горючие газы, жидкости и твёрдые вещества. Значительное количество отечественных станций функционирует благодаря природному газу, являющемуся весьма недорогим и эффективным энергоресурсом на территории нашей страны. Однако в качестве альтернативы, приведшей к распространению ТЭЦ на газообразных видах топлива, могут выступать:

• попутный нефтяной газ;
• шахтный газ;
• жидкий газ (сжиженные углеводороды);
• очистной газ;
• биогаз;
• рудничный газ;
• свалочный газ;
• коксовый газ.

Среди жидких видов используемых топлив можно отметить:

• биодизель;
• мазут;
• нефть;
• дизельное топливо.

Наиболее употребляемыми видами твёрдых топлив выступают:

• уголь;
• древесина;
• торф;
• биотопливо.

4. Преимущества мини-ТЭЦ

Факторами, оказавшими существенное влияние на повсеместное распространение объектов малой энергетики, стали:

• существенный износ основных энергетических фондов;
• конструктивные недостатки, объектов энергетики значительной мощности;
• конструктивные недостатки, присущие объектов энергетики значительной мощности;
• достаточно низкий кпд ТЭЦ, ГЭС, АЭС, разнообразных котельных;
• комплекс обостряющихся экологических проблем.

В то время как повсеместно использующие природный газ и иные широко распространённые виды топлива, устройства не только лишены значительного количества проблем, создаваемых традиционными производителями энергии, но и имеют по сравнению с ними значительные преимущества:

• близость к потребителям, что существенно снижает издержки на транспортировку тепловой и электрической энергии и потери в сетях;
• низкая стоимость вырабатываемых энергоносителей (уменьшенная в 3-4 раза), приводящая к малым срокам окупаемости вложений (вследствие невысокой цены на сам агрегат и отпускаемые им энергоресурсы к настоящему времени они составляют 3–5 лет);
• надёжность и независимость энергоснабжения;
• легко улавливаемые и утилизируемые отходы;
• компактность, автономность и малый уровень зависимости установок от присутствия значительных объёмов топлива, дающая возможность при необходимости перевезти мини-ТЭЦ для проведения капитального ремонта, реконструкции или обеспечения энергетическими ресурсами новых потребителей.

Современные маломощные теплоэнергетические установки имеют существенные плюсы и минусы, последние из которых: недостаточный уровень мощности (актуально на энергоёмких крупных предприятиях) и необходимость постоянного контроля состояния оборудования, что подчас весьма затруднительно в локализованных условиях эксплуатации, компенсируются наличием нескольких станций и обеспечением должного обслуживания специализированными компаниями.