Применение теплообменного оборудования ООО НПО Спецнефтехиммаш в электроэнергетике

Александр НИКОЛЬСКИЙ,

технический директор ЗАО
«Геотерм-ЭМ»

Электроэнергетика – основа экономического развития страны. Это утверждение вдвойне верно для удаленных регионов, труднодоступных в силу своего географического положения и климатических осо-
бенностей. Камчатский край в этом смысле является показательным примером.

Первая электростанция – ВерхнеМутновская ГеоЭС мощностью 12 МВт, блочно-модульного типа с тремя турбогенераторами по 4 МВт была построена в крайне сложных условиях при полном отсутствии инфраструктуры и введена в эксплуатацию в 1999 г.

Успешный опыт создания ВМГеоЭС, позволил получить поддержку государства, краевой Администрации и Европейского Банка Реконструкции и Развития, выделившего кредит в 99,9 млн. долл. на строительство первой очереди Мутновской ГеоЭС. Эта современная, полностью автоматизированная геотермальная электростанция мощностью 50 (2х25) МВт создана на базе отечественного оборудования благодаря объединению усилий и научно-технического потенциала ведущих российских предприятий
и организаций. По энергетической эффективности МГеоЭС-1, введенная в промышленную эксплуатацию в 2003 г., соответствует лучшим мировым показателям.

Создание геотермального комплекса на Мутновском месторождении парогидротерм радикально изменило ситуацию с энергообеспечением потребителей в центральном районе Камчатки. Сегодня около 30% потребностей полуострова в электроэнергии обеспечивается за счет тепла Земли. Однако возможности этого богатейшего природными ресурсами края используются далеко не полностью, например, Мутновское месторождение может давать не менее 300 МВт электроэнергии, и сегодня есть все возможности для строительства второй очереди МГеЭС.

В настоящее время ОАО «Рус-Гидро» реализует пилотный проект строительства опытно промышленного экспериментального энергоблока с бинарным циклом мощностью 2,5 МВт на площадке Паужетской ГеоЭС. Создание энергоблоков с органическим циклом Ренкина, т.е. использующих в закрытом контуре низкокипящие органические рабочие тела, – это развитие отечественной энергоэффективной инновационной технологии, которая позволит использовать отходы тепла на геотермальных электростанциях и в промышленном производстве, создавать автономные системы тепло- и электроснабжения с использованием геотермальных ресурсов, биомассы и других возобновляемых источников энергии.

Установленная мощность Паужетской ГеоЭС составляет сегодня 12 МВт, однако в связи со снижением добываемых на месторождении объемов пароводяной смеси ее располагаемая мощность не более половины установленной – всего 6,0 МВт. Для выработки электроэнергии энергоблоками ПГеоЭС используется только пар, а отделенная в сепараторах горячая вода (сепарат) с температурой 120 градусов С в технологическом цикле не используется и в количестве около 200 л/с сбрасывается на рельеф. Такое использование геотермального ресурса не только не эффективно, оно еще и наносит ущерб окружающей среде, т.к. приводит к тепловому загрязнению и к эрозии почвы.

Ввод в эксплуатацию на Паужетском месторождении нового энергоблока с бинарным циклом позволит не только выработать дополнительно 2,5 МВт электроэнергии без бурения дополнительных геотермальных скважин, но также и улучшить экологическую обстановку.

Строительство бинарной электростанции ведется дочерним обществом ОАО «РусГидро» — ОАО «Инженерный центр возобновляемой энергетики». В 2011 г. на объекте практически завершили строительно-монтажные работы и приступили к пуско-наладочным операциям. Пуск энергоблока планируется в III кв. 2012 г.

Сутью инновационной технологии, используемой в проекте, является закрытый абсолютно герметичный контур органического рабочего тела. В качестве рабочего тела, выбор которого определялся, наряду с другими факторами, прежде всего требованиями его нетоксичности и взрывопожаробезопасности, используется озонобезопасный хладон R-134а.

Сепарат, поступающий в бинарный энергоблок с месторождения, в специально разработанном парогенераторе (испарителе-пароперегревателе) нагревает и испаряет рабочее тело (хладон), которое имеет низкую температуру кипения. Так, при температуре
кипения 70 градусов С давление в испарителе-пароперегревателе превышает 2 МПа. Полученный пар подается в турбину, расширяется в ней до давления 0,76 МПа и производит механическую работу, а затем поступает в охлаждаемый водой конденсатор, где переходит в жидкое состояние, после чего жидкий хладон специальными герметичными питательными насосами вновь подается в испаритель-пароперегреватель. Как отмечено выше, контур рабочего тела абсолютно герметичен, что
позволяет минимизировать воздействие бинарного блока на окружающую среду.

Технический проект бинарного энергоблока разработан ЗАО «ГЕОИНКОМ». Рабочее проектирование ведет ОАО «НИИЭС». Все основное технологическое оборудование бинарного блока является уникальным, разработано и изготовлено в России. Теплообменники изготовлены НПО «Спецнефтехиммаш», радиально-осевая хладоновая турбина — на Калужском турбинном заводе. Все оборудование располагается в отдельно стоящем здании вблизи самой Паужетской ГеоЭС. Энергоблок полностью автоматизирован. Распределенная система управления выполнена на базе Simatic S7 и контролирует наряду с технологическими процессами также и вспомогательные инженерные системы.

Цель проекта – отработать инновационную технологию утилизации низкопотенциального сбросного тепла, что позволит в дальнейшем тиражировать подобные энергоблоки не только на Камчатке, но и в других регионах страны, особенно на Северном Кавказе, Калининградской области и других районах, обладающих средне- и низкотемпературными геотермальными ресурсами. ОАО «РусГидро» рассматривает подобные бинарные энергоблоки в качестве перспективной разработки для обеспечения электроэнергией изолированных территорий — поселков и небольших городов

В планах ОАО «РусГидро» использование бинарной технологии в другом инновационном энергоэффективном проекте «Увеличение установленной мощности Мутновской ГеоЭС за счет использования тепла сбросного сепарата». Здесь, наряду с турбинами, работающими на геотермальном паре вторичного вскипания, предусмотрена также установка двух бинарных установок мощностью по 2,5 МВт каждая. Проект позволит получить на МГеоЭС-1 не менее 13 МВт дополнительной электрической мощности без бурения дополнительных геотермальных скважин и повысить эффективность использования геотермального теплоносителя на ме-
сторождении как минимум на 26 %.

Таким образом, развитие новых экологически чистых геотермальных технологий получения электроэнергии, проводимое ОАО «РусГидро», позволит в результате ввода бинарного энергоблока в эксплуатацию отказаться от использования в Паужетском энергоузле дизельных электростанций и обеспечить жителей п. Озерновский на юге Камчатки чистой и дешевой электроэнергией, сократить вредные выбросы вокружающую среду.