Когенерационные установки Viessmann для совместного производства тепловой и электрической энергии

О. Ю. Шевцов, М. М. Мурашко – ООО «Виссманн»

Предприятие Viessmann выпускает широкий спектр теплогенерирующего оборудования и когенерационных установок. Хорошие экологические характеристики и компактность позволяют размещать оборудование в непосредственной близости к потребителю. Инжиниринговые услуги и развитый сервис обеспечивают максимум возможностей для клиентов.

Немецкая компания Viessmann, основанная в 1917 году, владеет 22 заводами в 10 странах. Общее количество сотрудников в настоящее время – около 9,5 тыс. Годовой оборот компании составляет 1,7 млрд евро, и 56 % всего оборота приходится на экспорт. Создана разветвленная сеть крупных центров сбыта, которые расположены в 74 странах. Таким образом, компания Viessmann является крупным игроком на мировом рынке отопительной техники.
Производственная программа компании включает в себя широкий диапазон отопительного оборудования мощностью от 1,5 кВт до 20 МВт:
•    отопительные котлы на газе и на жидком топливе;
•    тепловые насосы мощностью до 2 МВт;
•    солнечные коллекторы плоского и вакуумного типа;
•    котлы для работы на древесном топливе;
•    оборудование для производства биогаза;
•    оборудование для паровых котлов, водонагревателей, теплообменников, горелок для паровых и водогрейных котельных;
•    когенерационные установки серии Vitobloc 200 для производства тепловой и электрической энергии.
Сегодня Viessmann Group состоит из нескольких компаний, каждая из которых занимается выпуском продукции определенной номенклатуры. Когенерационные установки производит компания ESS Energie Systeme & Service GmbH, с 2008 года принадлежащая Viessmann Group. Производственные площади, составляющие 2250 м2, расположены в г. Ландсберг-на-Лехе в Баварии.
Компания Viessmann предлагает обширную программу поставок теплоэнергетического оборудования и услуг. Это надежный и своевременный сервис, в том числе горячая линия, технические консультации, обеспечение программными продуктами, oн-лайн сервис и др.
Для обучения и переподготовки специалистов в области теплоснабжения, проектировщиков, архитекторов, а также собственных сотрудников создана Академия Viessmann. Более 90 тыс. специалистов со всего мира каждый год повышают квалификацию по программе Академии.
ООО «Виссманн» – российское отделение компании, центральный офис которого находится в Москве. Региональные центры имеются практически во всех крупных городах европейской части России – в С.-Петербурге, Екатеринбурге, Казани и др., а также в Новосибирске. Они обеспечивают продажу оборудования и логистику, инженерную и техническую поддержку. Компания имеет более 50 авторизованных сервисных партнеров на всей территории РФ для проведения ремонтных работ и обслуживания установок Viessmann.
Когенерационные установки выпускаются в диапазоне электрической мощности от 18 кВт до 401 кВт, тепловой – от 36 до 549 кВт. Они применяются в системах распределенного производства энергии. Это и частные, и муниципальные объекты, тепличные хозяйства, спортивные комплексы, коммерческие и производственные предприятия, торговые центры, санатории, офисные здания и т.д. Высокие экологические характеристики позволяют максимально приблизить энергоблоки к потребителю, минимизируя потери на передачу и распределение энергии.
Когенерационные установки Viessmann серии Vitobloc 200 представляют собой полностью укомплектованные, готовые к подключению компактные модули. Они предназначены для выработки трехфазного тока напряжением 400 В, частотой 50 Гц и горячей воды с температурным графиком 70/90 °С при полной нагрузке. Любой модуль может работать в диапазоне электрической мощности 50-100 % (что соответствует 60-100 % тепловой мощности). Модельный ряд установок Vitobloc 200 представлен в табл.
Каждый модуль включает газовый двигатель , трехфазный синхронный генератор, насос системы охлаждения, расширительный бак охлаждающей жидкости, теплообменники, шумоглушитель и систему очистки выхлопных газов, систему маслоснабжения, электрораспределительное оборудование. Все элементы расположены на общей опорной раме в шумопоглощающем кожухе, исключение составляет шкаф управления, который снаружи прикреплен к модулю. В установках используются надежные индустриальные двигатели производства MAN и Volkswagen.
Картер и блок цилиндров двигателя представляют собой единый литой узел. На картере со стороны маховика расположен редуктор. В нем находятся уплотнения коленчатого вала, приводные шестерни распределительного вала и масляного насоса. Коленчатый вал, изготовленный из хромомолибденовой стали, имеет опоры на конце и между цилиндрами. Шатуны (также из хромомолибденовой стали) установлены на шатунных шейках коленчатого вала. Подшипниковые вкладыши изготовлены из свинца/бронзы со свинцово-индиевым покрытием и стальной спинкой.
Поршни двигателя выполнены из алюминиевого сплава, имеющего незначительное тепловое расширение. За счет формы головки поршня образуется открытая камера сгорания. Распределительный вал, изготовленный из легированного хромом чугуна, расположен горизонтально в картере кривошипного механизма. Головки цилиндров из чугуна крепятся к картеру. Они имеют каналы для охлаждения, отверстия для свечей зажигания и по одному впускному и выпускному клапану для каждого цилиндра.
Двигатель имеет циркуляционную систему смазки под давлением. Масло подается из масляной ванны насосом с шестеренчатым приводом сначала в масляно-водяной охладитель. Очистка смазочного масла происходит на главной магистрали в масляном фильтре.
Система охлаждения двигателя – замкнутая. Она состоит из насоса с электроприводом, предохранительного клапана и мембранного расширительного бака.
Воздушный фильтр – двухступенчатый, с бумажным патроном для очистки сухого воздуха, встроенным в выходной воздуховод. Фильтр изготовлен из пластмассы. Максимальное разряжение перед газовоздушной смесительной камерой не должно превышать 3 кПа.
Подача газа осуществляется по газовой рампе с предохранительной арматурой (допуск по DVGW) в модульном исполнении. Газовоздушная смесительная камера с установленным на фланце дроссель-клапаном работает по принципу Вентури. Рабочее давление газа в точке подключения участка регулирования должно составлять 2,5…5,0 кПа.
Система зажигания выполнена как бесконтактная электронная система с разрядным конденсатором на основе кулачкового вала. Она состоит из катушек зажигания (одна катушка на цилиндр), электронного распределителя, датчика числа оборотов, силиконового кабеля, штекеров для свечей и самих свечей зажигания для стационарных газовых двигателей.
Трехфазный синхронный генератор может осуществлять автоматическое регулирование коэффициента мощности в диапазоне 0,8…1,0 и регулирование напряжения с защитой от пониженных оборотов. Генератор оснащен статическим устройством, дополнительным возбудителем с постоянным магнитом и термодатчиком температуры обмотки, а также успокоительной (демпферной) обмоткой для параллельной работы с другими генераторами.
Встроенная в модуль система теплообменников предназначена для выработки тепловой энергии. Она состоит из теплообменника выхлопных газов и пластинчатого теплообменника охлаждающей жидкости.
Теплообменник выхлопных газов является составной частью контура охлаждения двигателя (внутренний контур). Таким образом, он защищен от тепловых напряжений в связи с невысоким качеством воды во внешней системе отопления. Перед теплообменником выхлопные газы проходят каталитическую очистку через регулируемый трехкомпонентный катализатор, что позволяет снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.
Пластинчатый теплообменник состоит из пакета пластин, запаянного в вакууме припоем с 99,99 %-м содержанием меди. Каждая вторая пластина повернута в плоскости на 180°, за счет чего образуются два независимых пространства, в которых противотоком циркулируют среды (охлаждающая жидкость двигателя, вода системы отопления). Пластины изготавливаются методом штамповки, что обеспечивает высокую турбулентность потока и эффективную теплопередачу даже при малых объемах потока.
Обшивка модуля состоит из шумопоглощающего кожуха, звукоизолированных элементов блока «двигатель-генератор» и обшивки теплообменника. Звукопоглощающая способность изоляции кожуха составляет около 20 дБ. При проведении монтажных работ обшивку можно легко демонтировать.
Компания реализовала ряд проектов с применением когенерационных установок в различных секторах рынка. Так, в 2006 г. для энергоснабжения производственно-складского комплекса фирмы «Деллер НФ БИ» (г. Лобня Московской обл.) была введена мини-ТЭС, состоящая из трех энергоблоков Vitobloc 200 EM-363/498 электрической мощностью по 363 кВт с двигателями MAN E2842 LE 312. Энергоблоки установлены в закрытом помещении.
В 2008 г. в городе Химки Московской обл. введены в строй три когенерационные установки Vitobloc 200 EM-363/498 для крупного логистического комплекса класса А общей площадью 18 000 м2, принадлежащего компании «Авто 49». Их суммарная электрическая мощность составляет 1150 кВт.
В 2009 г. введена в эксплуатацию мини-ТЭС для санатория «Филипповский» (Борский р-н, Нижегородская обл.). Электрическая мощность ТЭС составляет 711 кВт, тепловая – 4200 кВт. Электрическую энергию вырабатывают три энергоблока Vitobloc 200 EM-238/363 мощностью по 237 кВт на базе двигателей E2842 E 312 (MAN). Оборудование смонтировано в легкосборном здании. Станция работает в составе локальной сети. Тепловую энергию вырабатывают три котла Vitoplex 100 мощностью по 1400 кВт. В качестве топлива для энергоблоков и котлов используется природный газ. Заказчиком оборудования является собственник санатория – ООО «ТрансМагистраль».
Для ОАО «Иртышское пароходство» согласно программе технического перевооружения поставлена когенерационная установка Vitobloc 200 EM-401/549 мощностью 400 кВт, которая работает с 2010 г. на Омском судоремонтном заводе.
В текущем году в Тюменской обл. (ХМАО) планируется ввести в эксплуатацию четыре установки Vitobloc 200 EM-401/549 мощностью по 400 кВт для муниципальных инженерных сетей Управления капитального строительства Сургутского р-на. В разной степени готовности находится еще несколько объектов.
Группой Viessmann разработана программа, направленная на сохранение невозобновляемых источников энергии и улучшение экологических характеристик производимого оборудования. Она является основной составной частью философии развития предприятия.
В основе программы – проект «Эффективность плюс», который базируется на комплексной охране окружающей среды, эффективности потребления ресурсов и обеспечении экологической безопасности. Принятие этой программы подтверждает, что энергетические и экологические задачи могут быть достигнуты к 2020 г. с использованием существующего уровня развития технологий (сокращение потребления энергии на 20 %, увеличение использования возобновляемых источников на 20 %, а также уменьшение выбросов CO2 на 40 % по отношению к 1990 г.). Проект «Эффективность плюс» был отмечен Международной премией Energy Efficiency Award. Турбины и Дизели