Д. В. Крылов – ЗАО «Теплогазинжиниринг»

На Гайском заводе по обработке цветных металлов (ООО «ГЗОЦМ») в Оренбургской области введена в эксплуатацию ТЭС общей электрической мощностью 7,6 МВт и тепловой – 7,8 МВт. Проект на базе пяти газопоршневых установок QSV91G Cummins электрической мощностью по 1520 кВт осуществила компания «Теплогазинжиниринг».

Проектирование и строительство ТЭС под ключ компания «Теплогазинжиниринг» (ТГИ) выполнила в течение 9 месяцев с момента подписания контракта. Станция встроена в существующий цех и предназначена для обеспечения электроэнергией и теплом собственных нужд завода, а также сторонних потребителей. Режим работы – в параллель с существующей энергосистемой. Энергоблоки синхронизированы с внешней сетью, что дает возможность заводу избыточную электроэнергию передавать в городскую энергосистему, одновременно используя внешнюю сеть в качестве резервного источника питания. Система утилизации тепла ТЭС предусматривает отпуск тепловой энергии потребителям. Существующие модульные котельные будут использоваться для обеспечения пиковой нагрузки.
Ввод собственной теплоэлектростанции открывает для ГЗОЦМ новые перспективы. Здесь планируется увеличить мощности и расширить ассортимент изготавливаемой продукции. Ежегодная экономия на энергоносителях будет измеряться десятками миллионов рублей.
В порядке экономической поддержки Минэкономразвития России предоставило предприятию субсидию на возмещение части затрат, связанных с уплатой процентов по полученному кредиту. В текущем году в рамках целевой программы по энергосбережению и повышению энергоэффективности в Оренбургской области на 2010–2015 гг. завод вновь получит финансовую поддержку. Окупаемость объекта, с учетом банковских процентов, составит около пяти лет, себестоимость электроэнергии – 1,56 р./кВт•ч.
При реализации проекта перед ЗАО «ТГИ» стояла достаточно сложная задача: необходимо было «привязать» ТЭС к сетям и встроить ее в существующий цех. Было демонтировано существующее неиспользуемое технологическое оборудование, вместо которого на вновь возводимые фундаменты установлены газопоршневые агрегаты.
Подготовительную работу компания «ТГИ» начала задолго до реализации проекта на Гайском заводе. В ближайшем Подмосковье была уже построена, но не введена в эксплуатацию ТЭС «Павловское подворье». Нужно было разработать проект демонтажа, демонтировать огромное количество оборудования, не повредив при этом существующее здание и не портя инфраструктуру элитного коттеджного поселка, изготовить транспортировочные контейнеры и вывезти все это в Оренбургскую область. Демонтаж был выполнен за два месяца, на транспортировку оборудования (2000 км) и его страхование было потрачено 7 млн рублей. Параллельно с этими работами велась подготовка помещения на Гайском заводе.
Нужно отметить, что при реализации проекта пришлось решать далеко не ординарные задачи. Поскольку объект ТЭС «Павловское подворье» построен в 2006 г. и с тех пор находился в состоянии консервации, была проведена ревизия всех узлов и агрегатов на наличие технических дефектов. По результатам ревизии был составлен список всех элементов, которые требовалось заменить. Необходимая замена осуществлялась уже на Гайском заводе.
На энергоблоках заменили подшипники генераторов, термостаты, фильтры, прокладки, проведена полная замена масел и охлаждающих жидкостей. Для временного съема генераторов при замене подшипников, специалистами ЗАО «ТГИ» совместно с компанией Cummins было разработано устройство, позволяющее снимать генераторы в стесненных условиях.
С момента подписания контракта в Подмосковье работала демонтажная бригада ТГИ в количестве 30 человек, которая затем вместе с оборудованием переехала в г. Гай для его монтажа. Параллельно с демонтажом оборудования велась разработка проекта, проводилось согласование режимов эксплуатации с местными органами власти, электроснабжающими организациями.
На смонтированной станции установлены пять энергоблоков QSV91G производства Cummins. Каждый агрегат состоит из газопоршневого двигателя и генератора марки HV824С производства Stamford.
Газопоршневой привод QSV91G представляет собой V-образный 18-цилиндровый двигатель с рабочим объемом 91,6 л. Генератор HV824С – четырехполюсный, двухподшипниковый, бесщеточный, напряжением 6,3 кВ, с разомкнутой системой воздушного охлаждения.
Электрооборудование собственных нужд ГПЭС подключается от распределительного устройства РУ-10 кВ. В электрощитовой собственных нужд установлена комплектная понижающая подстанция КТП 10/0,4 кВ с двумя сухими трансформаторами типа ТСЗ-630 кВА. От КТП с разных систем шин 0,4 кВ получают питание главный распределительный щит собственных нужд (ЩСН) и распределительный пункт систем вентиляции (РП-В). В ЩСН установлены вводные автоматические выключатели, секционный выключатель, приборы контроля электроэнергии, главная заземляющая шина (PEN), силовые шины и выключатели отходящих линий. Для всех потребителей реализована радиальная схема электроснабжения. Она обеспечивает удобство эксплуатации разнородных потребителей и полное резервирование каждого из них в аварийном режиме работы.
Для утилизации тепла системы жидкостного охлаждения двигателя установлены пластинчатые теплообменники антифриз/вода марки М6-FМ. Температура воды на входе/выходе из теплообменника 70/82 °С. Температура сетевой воды на выходе из теплообменника регулируется с помощью трехходового клапана, установленного на трубопроводе подачи антифриза в теплообменник. При недостаточном охлаждении в теплообменнике, антифриз направляется на аппараты воздушного охлаждения (сухие градирни) Fincoil, установленные снаружи помещения ГПЭС, где охлаждается за счет наружного воздуха.
Для компенсации температурных расширений антифриза предусмотрен двухзонный расширительный бак, подключенный к высокои низкотемпературному контурам системы охлаждения двигателя.
Выхлопные газы от двигателя по трубопроводу проходят до котла-утилизатора ХПС500-6х200 (производства ЗАО «НОЭМИ»), где охлаждаются, нагревая сетевую воду от 82 °С до 95 °С. Температура воды на выходе из КУ регулируется путем перевода части выхлопных газов в байпас котла с помощью заслонки. При отсутствии теплового съема в КУ заслонка на трубопроводе отвода выхлопных газов переводит весь поток газов по байпасной линии в выхлопную трубу в обход котла.
Выхлопные трубы Ду350 высотой 15,4 м установлены индивидуально для каждого энергоблока. На выходе трубы имеется заслонка, предотвращающая попадание атмосферных осадков в выхлопную трубу при неработающем двигателе. Компенсацию температурных расширений выхлопных трубопроводов обеспечивают волнистые осевые компенсаторы (трехлинзовые, односекционные, с кожухом). Компенсаторы марки КВО смонтированы на выхлопной трубе, вне помещения ТЭС; двухволновые – перед котлами-утилизаторами и на байпасной линии котлов. Для снижения шума работающей станции на выхлопных трубах устанавливаются глушители. Утилизация тепла от системы смазки энергоблоков не предусмотрена.
Сетевая вода от ГПЭС в существующие тепловые сети завода подается сдвоенными сетевыми насосами Wilo DL-80/220-30/2. Для компенсации температурных расширений сетевой воды установлены два мембранных расширительных бака G1500 (производства Reflex) объемом по 1500 л.
Цеховая система маслоснабжения предназначена для подачи масла к газопоршневым агрегатам. Она включает склад масла с установленными внутри насосами подачи масла, трубопроводы подачи и слива отработанного масла, емкость для отработанного масла, трубопроводы отвода картерных газов. Для сбора отработанного масла предусмотрена подземная емкость объемом 5 м³.
Смазка частей двигателей QSV91G производится от единого масляного контура, использующегося как для смазки движущихся деталей, так и для охлаждения поршней. Встроенный масляный модуль обеспечивает температурную регуляцию при помощи теплообменника и термостатического клапана, работающего в режиме подмешивания. Далее масло поступает в полнопоточный фильтр, установленный непосредственно перед входом в двигатель, где осуществляется его очистка при прокачивании через бумажные картриджи.
Источником газоснабжения ГПЭС является существующий газорегуляторный пункт ГСГО-50/35, расположенный на территории завода. В ГРП давление газа понижается с 1,2 МПа до 0,6 МПа при помощи регулятора РДБК-1П-50/35. Расчетное давление в точке подключения газопровода-отвода до станции – 0,6 МПа. Максимальный часовой расход природного газа составляет 2140 м³/ч при работе пяти газопоршневых установок.
Снижение давления газа с высокого – 0,6 МПа до среднего – 0,3 МПа осуществляется с помощью установки ГРУ-2М-25Н/50В-01К-650 (производства Камбарского завода газового оборудования), которая находится в помещении машинного зала.
Управление газопоршневыми агрегатами выполняется с помощью машинного пульта управления и со станционного пульта диспетчера. Количество работающих агрегатов определяется оператором ГПЭС в зависимости от задаваемой заводской нагрузки.
Работа энергоблоков, сетевых насосов, оборудования газоснабжения и вентиляции автоматизирована. Предусмотрен контроль температуры и давления сетевой воды, контроль вырабатываемой электроэнергии.
Комплект средств автоматизации ГПУ и ГПЭС обеспечивает:
•    автоматический пуск и останов ГПУ;
•    управление сетевыми насосами;
•    управление системой утилизации тепла от антифриза и выхлопных газов;
•    контроль температуры, максимального и минимального давления сетевой воды;
•    управление системой вентиляции.
Защита обеспечивает отсекание подачи газа к ГПУ в аварийных ситуациях: выключение установки; понижение или повышение давления газа перед ГПУ; отключение электроэнергии.
На сетевые насосы установлены блоки управления, позволяющие переключаться с основного насоса (при выходе его из строя) на резервный и управлять насосами в зависимости от температуры воды. Станция рассчитана на работу с постоянным обслуживающим персоналом. Все необходимые аварийные сигналы выводятся на диспетчерский пульт.
Электростанция размещается внутри здания цеха №3 ГЗОЦМ. Энергоблоки установлены в помещении машинного зала. Согласно проекту построено здание для размещения электрооборудования, операторной и склада масла. Оно представляет собой металлический каркас, обшитый перегородками несгораемого типа.
На первом этаже здания располагается подстанция ТП 6,3/10 кВ и трансформаторная подстанция собственных нужд, склад масла; на втором – РУ 6,3/10кВ и операторная. Для обеспечения постоянного контроля за машинным залом в стене операторной предусмотрено окно размером 1,8х3,0 м. В помещении ТП 6,3/10 кВ установлены пять трансформаторов, размещенных в отдельных ячейках. В каждой ячейке имеются ворота для выкатывания трансформатора.
В результате реализованного проекта Гайский завод по обработке цветных металлов полностью обеспечен электрической и тепловой энергией. Благодаря экспорту излишков электроэнергии, энергоблоки работают в базовом режиме, и заказчик получил максимальную рентабельность проекта. Характеристики ГПЭС представлены в табл.
При строительстве станции решены не только сложные вопросы, связанные с монтажом оборудования на существующих площадях, но и реализована важнейшая задача по организации параллельной работы ГПЭС с энергосистемой. Кроме экономической выгоды, обеспечено резервирование потребителей за счет внешней сети. Таким образом, существующие заводские потребители, в том числе потребители первой категории, надежно обеспечены энергией.