Мини-ТЭЦ: назначение, преимущества, проектирование и виды

Повышение требований к энергоснабжению жилых домов, предприятий и сооружений заставляет управляющие компании и непосредственно собственников пересматривать схемы поставки энергии. Концепция автономных источников тепла и электричества пользуется немалой популярностью, однако в показателях мощности такие генераторы не всегда оказываются достаточно производительными. Альтернативным или промежуточным решением между автономными источниками и магистральными каналами поставки энергии выступают мини-ТЭЦ, использование которых доступно и предприятиям, и владельцам частных жилых домов.

Что такое ТЭЦ?

Теплоэлектроцентрали представляют собой теплосиловые установки, которые служат для производства, преобразования и распределения энергии. Соответственно, мини-установки располагают небольшими мощностными показателями. Данная особенность является как минусом, так и плюсом, поскольку небольшие размеры станции дают возможность ее устанавливать в непосредственной близости относительно целевого объекта. В состав станции обычно вводятся двигатели, генераторы тока, катализаторы, а также управляющие комплексы. В зависимости от типа топлива могут предусматриваться и котлы-утилизаторы. И напротив, мини-ТЭЦ на древесных отходах могут работать по принципу двойного сгорания, в результате которого вовсе не остается вторичного продукта. Что касается выпускаемого продукта, то в большинстве своем ТЭЦ являются когенерационными установками. Это значит, что они производят несколько видов энергии. Обычно это тепло, электричество, холод и пар.

Назначение

Целесообразность применения небольших ТЭЦ обусловлена стремлением к экономии энергии и затрат на обустройство инфраструктуры с энергоносителями. Такие станции выполняют те же задачи, что и традиционные станции – как правило, производство тепла и электричества. Далее следует распределение и снабжение уже выработанной энергии по точкам потребления. Нередко станции находятся непосредственно в составе предприятия, что позволяет экономить на транспортировке того же электричества. Причем это необязательно должны быть задачи базового энергообеспечения для поддержания работоспособности объекта. В зависимости от типа мини-ТЭЦ может выполнять второстепенные функции инженерного обслуживания, к примеру, обеспечивая холодными воздушными потоками вентиляционные дымоходы. Не обязательно для таких станций и постоянное снабжение энергией. Их нередко подключают только в качестве аварийного резервного источника, когда центральная магистраль по тем или иным причинам не справляется со своими функциями.

Разновидности

Принципиальные различия в мини-теплоэлектроцентралях заключаются в исполнении силовой установки. В ее качестве могут использоваться газопоршневые, газотурбинные и микротурбинные агрегаты, определяющие принцип работы станции. Например, традиционные газопоршневые установки ориентируются на выработку дешевой электроэнергии и тепла. Они работают на средних мощностях и вполне могут обслуживать небольшие предприятия. Для высоких требований энергетического обеспечения в промышленности используют газовые турбины. Такие установки характеризуются возможностью работы по когенерационному принципу на высоком уровне производительности. Что касается микротурбин, то их чаще задействуют в мини-ТЭЦ для дома, когда на первый план выходят критерии экологической безопасности, малошумности и надежности. То есть это автономные станции, которые отличаются скромными показателями отдачи энергии, удобством управления и современной эргономикой.

Используемое топливо

На текущий момент основными источниками топлива для ТЭЦ можно назвать уголь, газ и мазут. Причем газовые установки составляют более 30% от всех станций такого типа. Это связано с тем, что голубое топливо обходится дешевле и в добыче, и в транспортировке. Более того, станции зачастую обслуживают непосредственно газоперерабатывающие предприятия, поэтому затраты на топливную часть и вовсе минимальны. Дешево обходится содержание и мини-ТЭЦ на газе, который был получен из органических отходов. Данный сегмент продуктов топливного обеспечения связан со сферой переработки биологического сырья. Сегодня также развиваются методы получения топливных ресурсов в результате термохимической конверсии. Иными словами, биологическая масса подвергается прямому сжиганию, газификации или пиролизу, после чего образуется пригодный для использования в малых установках ТЭЦ продукт.

Проектирование

Проектировочные работы применительно к объектам теплоэлектроцентралей осуществляются по нескольким моделям после выполнения базовых расчетов мощности. Наиболее распространенная стратегия проектирования предполагает разработку станции так называемого открытого типа. Специалисты проектируют основной блок-модуль в виде контейнера, в которые может помещаться оборудование с нужными эксплуатационными характеристиками. Установка в дальнейшем производится на открытой площадке – начинка контейнера может меняться в ходе использования в зависимости от требований предприятия. Второй способ проектирования предполагает, что мини-ТЭЦ будет реализована в закрытом корпусе без возможности кардинальных изменений конструкции. Такой вариант проектирования является оптимальным, если планируется использовать энергетический комплекс в долгосрочной перспективе при заранее известных пиковых нагрузках.

Строительство

На место установки доставляется оборудование. Турбины или поршневые установки, блоки управления, коммуникационные узлы, камеры сгорания и другие компоненты вместе с контейнером или модульными панелями доставляются на строительную площадку в разборном виде. Далее выполняется устройство фундаментной платформы, на которой будут закреплены несущие элементы – металлические стержни, рельсы или столбы. На них закрепляются стены контейнера или цельный модульный блок. Если осуществляется строительство мини-ТЭЦ в здании предприятия, то без специального укрепления можно обойтись. Несущая основа может быть реализована в самом корпусе, если дело касается станции закрытого типа. На заключительных этапах выполняется интеграция оборудования в рабочий блок, проводятся пусконаладочные работы и подключение к местным инженерным сетям.

Преимущества станции

Хотя небольшие теплоэлектроцентрали не способны обеспечивать энергией крупные предприятия и обслуживать целые районы населенных пунктов, у них есть немало преимуществ. В первую очередь это возможность быстрого строительства, а в некоторых случаях и перемещения станций непосредственно к объекту потребления. То есть отпадает потребность в организации многокилометровых линий с дорогостоящими энергоносителями только лишь для доставки энергии. Само производство энергии на таких станциях характеризуется экономностью и нередко экологической чистотой. К примеру, средние по мощности котельные мини-ТЭЦ при потреблении газа 0,3 м³ в час способны выдавать 1 кВт электричества и порядка 2 кВт тепла. И это касается только традиционного топлива, но в последние годы разрабатываются проекты станций на альтернативных установках, которые в части затрат на содержание могут оказаться еще экономнее.

Заключение

Плюсы и минусы энергетических станций отчетливо проявляются при сравнении с конкурентными объектами. В данном случае это касается независимых автономных источников энергии, к которым можно отнести генераторы на том же газовом и жидком топливе. У такого рода установок теплоэлектроцентрали могут выиграть за счет оптимизированного подхода к производству энергии. Те же мини-ТЭЦ на отходах эффективнее перерабатывают сырье, в итоге позволяя получить эффект когенерации с выдачей нескольких видов энергии. С другой стороны, есть и недостатки у подобных ТЭЦ. К ним можно отнести более жесткие требования к управлению и обслуживанию. Хотя в современных проектах все чаще делается ставка на автоматизированный контроль технологических процессов.