А.А. Никитин – корпорация Wartsila, Москва

Сегодня по всему миру установлены 4302 электростанции производства Wartsila на базе 8939 двигателей общей электрической мощностью около 38000 МВт. В России работает 51 электростанция (на базе 137 двигателей) общей мощностью 605550 кВт – из них на долю объектов в северном исполнении приходится 23 площадки (всего 66 двигателей Wartsila общей мощностью 222660 кВт).

Активная деятельность корпорации Wartsila в России началась со строительства в 1993 году на условиях «под ключ» 13-мегаваттной дизельной когенерационной электростанции для ОАО «Салехардэнерго» (г. Салехард, Ямало-Ненецкий автономный округ). Ранее поставки оборудования Wartsila осуществлялись централизованно, через внешнеторговые организации СССР. В частности, с 1975 по 1989 годы было закуплено 37 агрегатов общей мощностью 237 МВт, использующихся в качестве резервных дизельных энергоцентров для 9 атомных станций на территории России и Украины.
В состав станции в Салехарде входят два среднеоборотных (750 об/мин) двигателя Wartsila 18V32, вспомогательное оборудование и система утилизации тепла для нагрева сетевой воды. Здание энергообъекта было спроектировано с учетом его эксплуатации в условиях экстремально низких температур (до –55 °С) и несения большой снеговой нагрузки.
В начале 1990-х гг., когда тарифы на электрическую и тепловую энергию оставались чрезвычайно низкими, строительство когенерационных станций в России было нерентабельно. Исключением были случаи, когда требовалась гарантированная и качественная энергия для определенных технологических нужд или когда заказчик не имел возможности подключиться к энергосистеме. Исторически энергетика ЯНАО, расположенного далеко от основных электрических сетей, основана на автономных источниках энергии – дизельных электростанциях и котельных. Поэтому решение заказчика об использовании поршневой технологии с целью покрытия растущих потребностей в энергии было вполне закономерным.
Для корпорации Wartsila, имеющей к тому времени уже весьма солидный опыт строительства энергетических объектов на Севере (в т. ч. в Канаде и Финляндии), этот первый, сравнительно большой российский проект в арктических условиях был не самым легким. Это связано с тем, что строительство объекта велось в условиях вечной мерзлоты, что требовало дополнительных усилий. Тем не менее, в тесном сотрудничестве с конечным заказчиком электростанция была успешно введена в эксплуатацию согласно графику.
С целью расширения станции администрация г. Салехарда подписала контракт с корпорацией Wartsila на поставку двух дизельных агрегатов Wartsila 18V32GD (750 об/мин) общей мощностью 13 МВт, работающих в двухтопливном режиме. Один энергоблок был установлен на существующей площадке, другой – в расположенном рядом здании, предназначенном под энергоцентр. Оборудование было выбрано заказчиком с учетом программы газификации г. Салехарда, что давало возможность перевести двигатели с дорогого дизельного топлива на природный газ, который добывается непосредственно в регионе. Это снижало эксплуатационные затраты, кроме того, в условиях длительных низких температур очень важно иметь два вида топлива, одно из которых остается резервным.
Первая очередь станции введена в эксплуатацию уже в начале 1997 года, в следующем году был заключен третий контракт на расширение электростанции, с последующей поставкой энергоблока на базе среднеоборотного двигателя Wartsila 18V32DF (750 об/мин) мощностью 6080 кВт.
Территория Западной Сибири, рядом с Полярным кругом, – один из наиболее богатых газом регионов в мире. Газовые месторождения, расположенные в районах г.г. Новый Уренгой и Надым, являются основными источниками поставок природного газа для стран Европы, покрывая около 20 % ее потребностей. Все месторождения принадлежат ОАО «Газпром». Магистральные трубопроводы оборудованы мощными компрессорными станциями, каждая из которых имеет собственный автономный энергоисточник.
В 1996 году корпорация Wartsila представила ОАО «Газпром» информацию по своим двигателям нового поколения (34SG) для технико-экономического обоснования выбора электростанций собственных нужд компрессорных станций газопровода Заполярное-Уренгой. Газопоршневое оборудование было выбрано как оптимальный вариант.
В 2000 году ОАО «ЯмалГазИнвест» объявило тендер на поставку 22-мегаваттной когенерационной электростанции для КС «Пуртазовская» (Заполярное-Уренгой), расположенной в зоне частичной вечной мерзлоты. В целом, условия окружающей среды не отличались от арктических: зимние температуры доходили до –63 °С (максимальная температура летом +40 °С), круглогодичные сильные штормовые ветры, глубокий снежный покров. Условия тендера были очень жесткими, так как дополнительно к стандартам Газпрома, являющимися типовыми для газовой отрасли, включали требования по надежности, запасу мощности и безопасности. Кроме того, при поставке должны были соблюдаться все российские нормы и стандарты. В 2001 году корпорация заключила контракт на поставку четырех среднеоборотных двигателей Wartsila 18V34SG. Электростанция была построена в два этапа, полностью энергокомплекс введен в эксплуатацию в октябре 2003 г.
На реализацию этого проекта потребовалось более семи лет – от первых проработок до ввода в эксплуатацию. Wartsila предоставила проектные решения и поставила все оборудование и здание самой электростанции на площадку. Монтажные работы были проведены дочерней компанией ОАО «Газпром» при непосредственном шефмонтаже специалистов корпорации. При проектировании использовался как российский, так и финский опыт строительства в арктических условиях. Предусмотрены: снегозащита; предварительный подогрев наддувочного воздуха; полностью закрытые помещения под размещение всего оборудования, включая трансформаторы; защитные фильтры от насекомых; избыточная мощность аварийной дизельной установки; системы аварийного отопления; сопровождающий подогрев и др.
В 2003 году крупнейший российский поставщик алмазов – компания «Алроса» начала промышленную эксплуатацию нового алмазного месторождения в отдаленном районе Республики Саха. Расположенная в 340 км к северу от г. Мирный в Якутии, кимберлитовая трубка «Нюрбинская» и все обслуживающие ее подразделения не были подключены к системе электроснабжения. Для обеспечения месторождения электрической и тепловой энергией корпорация Wartsila поставила дизельную когенерационную электростанцию.
Энергоцентр состоит из двух взаимосвязанных объектов – дизельной теплоэлектростанции и котельной, предназначенной для производства горячей воды. Электростанция состоит из шести дизель-генераторных установок Wartsila 9R32LN (750 об/мин) с системой утилизации тепла для централизованного теплоснабжения. Станция эксплуатируется в базовом режиме: пять энергоблоков работают постоянно, шестой – резервный. Двигатель 9R32LN имеет мощность 3240 кВт. Общая электрическая мощность станции составляет 19,44 МВт, тепловая – 15,64 МВт. Энергоустановка спроектирована для надежной эксплуатации при температурах от –55 °С до +34 °С. В качестве топлива используется дизельное топливо, что отвечает условиям экстремальной сибирской зимы.
Котельная состоит из пяти водогрейных котлов Wartsila S3V мощностью по 5 МВт. Один из котлов спроектирован так, что отработанное масло электростанции используется в качестве топлива котельной установки. Для условий нового месторождения это является очень важным фактором. Возможность сжигать использованное масло на месте экологически безопасным способом способствует значительной экономии средств, так как в противном случае его пришлось бы вывозить самолетом для переработки. Для обеспечения бесперебойной работы электростанции, после истечения гарантийного периода, компания «Алроса» заключила соглашение на обслуживание станции с российским сервисным центром корпорации Wartsila. Оно предусматривает проведение всех основных мероприятий согласно регламенту, профилактические работы и незапланированное техническое обслуживание, а также поставку запасных частей на площадку. При эксплуатации электростанций на удаленных площадках такое решение является оптимальным для гарантированной работы объекта.
В октябре 2005 года Wartsila заключила контракт на поставку энергооборудования для Варандейского нефтяного отгрузочного терминала (Архангельская обл.). Он принадлежит компании «Лукойл», владеющей 18% добычи нефти в России и 18,3% ее переработки. Терминал начал действовать в 2000 году. Он позволяет осуществлять круглогодичную отгрузку нефти из Тимано-Печерской нефтегазоносной провинции и поставлять ее на международный рынок. В настоящее время выполняются работы по расширению мощности терминала до 12 млн тонн нефти в год, которые должны завершиться к 2008 г.
Корпорация Wartsila поставила для данного проекта когенерационную электростанцию мощностью 32 МВт на базе 4 двигателей Wartsila 18V32 и котельную установку, в состав которой входит пять водогрейных трехходовых жаротрубно-дымогарных котлов мощностью по 15 МВт, температура теплоносителя 150 °С. Основным топливом является сырая нефть, резервным – дизельное топливо. Дополнительно можно использовать в качестве топлива отработанное смазочное масло, что снизит затраты заказчика на мероприятия по охране окружающей среды. Энергогенерирующее оборудование оснащено системой утилизации тепла. Здание электростанции также входило в объем поставки.
Оборудование прибыло летом 2006 года в порт г. Архангельска и после перегрузки на баржи доставлено на площадку. В настоящее время двигатели установлены на фундаменты, заканчивается монтаж здания. Котельная установка поставлена в виде модулей заводской готовности, оборудование внутри модулей размещается очень компактно. Установка прошла предварительную сборку и испытания на заводе в Финляндии, что является гарантией ее надежной работы при эксплуатации на месте. Система автоматизированного управления котельной не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала. Для перекачки и фильтрации топлива для котельной предусмотрена специальная насосная станция в отдельно стоящем контейнере. Установка имеет северное исполнение, толщина теплоизоляции панелей составляет 150 мм. В объем поставки входят две трубы высотой по 30 м (одна труба имеет три внутренних дымохода, другая – два дымохода). Весь энергокомплекс, состоящий из электростанции и котельной, полностью вступит в эксплуатацию в августе текущего года.
В 2005 года был подписан контракт на поставку 20-мегаваттной когенерационной электростанции для проекта «Купол» – богатого золотом и серебром рудника компании Bema Gold Corporation в Чукотском автономном округе. Энергообъект будет построен на базе 4 дизельных двигателей Wartsila 12V32 (750 об/мин). Площадка находится в условиях континентального субарктического климата со среднегодовой температурой –13 °С. Средняя температура зимой составляет –33 °С. Суровые условия предполагают использование материалов, стойких к низким температурам, и систем, спроектированных для Арктики. Во избежание замерзания, в качестве топлива будет использоваться специальная солярка для арктических условий. Оборудование электростанции было отгружено из Финляндии летом 2006 года в порт Певек и зимой переправлено по зимнику на рудник. Полностью станция будет введена в эксплуатацию в середине 2008 г. Одними из решающих факторов в пользу выбора оборудования Wartsila стали арктические референции компании и наличие собственного сервисного центра в г. Владивостоке.
Первый контракт на поставку электростанции Wartsila мощностью свыше 50 МВт для российского рынка был заключен в ноябре 2006 г. с ООО «Энерготех» – генеральным подрядчиком строительства. Корпорация поставит ТЭС мощностью 52 МВт на базе шести двигателей Wartsila 20V34SG (750 об/мин) для Тарасовского нефтяного месторождения, которое разрабатывается НК «Роснефть» (ЯНАО). Кроме энергогенерирующего оборудования, будет поставлено и здание самой электростанции.
В качестве топлива будет использоваться попутный нефтяной газ, добываемый на месторождении, без предварительной подготовки. Это позволит заказчику снизить уровень вредных выбросов в атмосферу и повысить экономичность проекта. Поставка оборудования будет осуществлена в период с октября по декабрь 2007 года, ввод станции в эксплуатацию планируется весной 2008-го. Разработка Тарасовского месторождения началась в 1986 году. Средняя производительность скважины (по данным на 2005 г.) составляла 27,5 тонн в день. Высокие технические характеристики оборудования, невосприимчивость к частичным и изменению качества топлива на площадке, а также опыт строительства электростанций в северных условиях обусловили выбор заказчика в пользу газопоршневой техники Wartsila.
В марте текущего года вступил с силу контракт на поставку 42-мегаваттной когенерационной электростанции на базе четырех среднеоборотных двигателей Wartsila 20V34SG и двух – Wartsila 9L34SG (750 об/мин) для НК «Роснефть». Работая в островном режиме на попутном газе, электростанция будет покрывать собственные нужды насосной станции № 2 (около п. Пурпе) на строящемся участке нефтепровода от Ванкорского месторождения (ЯНАО) до магистрального нефтепровода (Транснефть). Контракт подписан с ООО «Энерготех» – генеральным подрядчиком на условиях «под ключ». Генпроектировщиком и подрядчиком насосной станции является компания Veco (Канада). Оборудование для электростанции собственных нужд доставят по зимнику в следующем году.
В качестве топлива будет использоваться предварительно очищенный попутный газ. Ванкорское месторождение, расположенное в Западной Сибири, является одним из самых крупных новых нефтяных месторождений в России – промышленная добыча нефти начнется в середине 2008 года.
Строительство электростанций в суровых условиях Севера имеет общие особенности. В первую очередь, это касается климатических условий: при выполнении компанией некоторых проектов температура самой холодной пятидневки достигала минус 65 °С. Соответственно, это требует определенных изменений в конструкции здания (дополнительное утепление панелей, усиление несущих конструкции в связи с повышенной снеговой нагрузкой и т.д.). Кроме того, необходима установка подогревателей наддувочного воздуха, поступающего напрямую в двигатели извне или из машинного зала, – это связано с технологией сжигания топливовоздушной смеси.
При работе на жидком топливе важно обеспечить изоляцию и подогрев цистерн топливохранилища и трубопроводов. Радиаторы аварийного воздушного охлаждения должны располагаться значительно выше нулевого уровня, в отличие от условий европейской части России. Наступление же теплого сезона несет проблемы, которые связаны с «забиванием» мошкарой фильтров наддувочного воздуха, поступающего в камеры сгорания двигателей.
Фундаментные работы требуют особого внимания и часто бывают весьма дорогостоящими: на многих площадках из-за структуры почвы необходим свайный фундамент. Кроме того, в некоторых случаях велика вероятность попадания сваи в линзу (ледяной фрагмент в почве). Являясь проводником тепла, свая помогает растопить лед и, как следствие, меняет свое положение относительно первоначального, т.е. фундамент «ведет».
Транспортировка оборудования также является сложным и дорогим мероприятием (не только в денежном, но и «временном» эквиваленте). Существуют ограничения на вес, а это связано с единичной мощностью двигателей, из которых «собирается» электростанция. Приходится разбивать энергообъект на большее, чем требуется по нагрузкам, количество агрегатов, что делает проект более дорогим. Наиболее распространенным и дешевым способом является транспортировка оборудования по зимнику. В практике Wartsila были случаи, когда заказчик вынужден был задействовать вертолеты и самолеты.
Вопрос обеспечения электростанции топливом непосредственно влияет на эксплуатационные затраты. Там, где есть нефть и газ (месторождения), – вопрос решен. Однако это не относится к случаям, когда на площадке имеется только попутный нефтяной газ. Это связано с тем, что требования к топливному газу однотопливных газопоршневых двигателей любого производителя – схожи. При низком метановом числе стоимость системы очистки газа может доходить до 30% от стоимости самой электростанции.
Модельный ряд энергооборудования корпорации Wartsila включает и двухтопливные двигатели – работающие как на низком давлении газа (32DF и 50DF), так и на высоком (32GD и 46GD). Требования к топливному газу двухтопливных двигателей, работающих на низком давлении, и однотопливных газовых двигателей – аналогичны. Двигатели, работающие на высоком давлении топливного газа, практически без проблем могут работать на попутном нефтяном газе с низким метановым числом (т.е. без системы очистки газа). Однако капитальные затраты на строительство такой электростанции сравнимы с затратами на станцию на базе однотопливных двигателей, укомплектованных системой очистки газа.
При использовании в качестве топлива сырой нефти, добываемой на месторождении, заказчик несет дополнительные затраты: поставляемое оборудование будет иметь более высокую стоимость, так как должно соответствовать определенному классу взрыво- и пожаробезопасности. При отсутствии топлива на площадке к эксплуатационным расходам прибавляется транспортная составляющая доставки солярки.
В настоящее время Россия активно осваивает северные территории, богатые газом, нефтью и другими полезными ископаемыми. Часто на площадках отсутствует не только тепло и электричество, но и сама возможность подключения к сети из-за удаленности энергоисточников. В этих случаях, несмотря на сложности строительства и большие капитальные затраты, установка собственных генерирующих мощностей в непосредственной близости к потребителю является единственным решением. И даже если есть возможность подключения к энергосистеме, собственная электростанция является более привлекательным вариантом, чем прокладка линий электропередачи на большое расстояние в сложнейших условиях. Именно поэтому в последнее время наблюдается активный спрос на когенерационные дизельные и газопоршневые электростанции Wartsila. Так, только за два последних года были заключены контракты на поставку энергогенерирующего оборудования общей мощностью 147 МВт.