ГПТЭС в г.Тихвин 110 МВт
Тихвинский вагоностроительный завод, в модернизацию которого группа «ИСТ» в 2008-2011 гг. инвестировала более 1 млрд. USD, по своим масштабам и применяемым технологиям уникален для российского машиностроения и сейчас является лидером вагоностроения в России. Высокотехнологичное машиностроительное производство весьма чувствительно к нарушениям электроснабжения, поэтому для обеспечения требуемого уровня надежности и качества электроснабжения Группа «ИСТ» приняла решение провести модернизацию существующей на производственной площадке котельной с сооружением ТЭС мощностью 220 МВт на базе нескольких газопоршневых установок (ГПУ) марки 18V50SG (электрическая мощность 18,32 МВт и тепловая – 18 МВт) производства Wärtsila.
Строительство газопоршневой электростанции такой мощности – уникальный для российской энергетики проект. В составе основного генерирующего оборудования ТЭС самые мощные газопоршневые двигатели Wärtsilä 50SG, обеспечивающие электрический КПД энергоблоков 48 % (а с учётом работы системы утилизации тепла энергоблоков общей мощностью 90 МВт КПД электростанции достигает до 90 %). Такие установки являются высокоманевренными и обеспечивают быстрый запуск, с набором полной мощности за 5-10 мин, быстрый сброс, работу на частичной нагрузке, хорошо приспособлены для систем с переменными нагрузками. Высокие экологические показатели по уровню эмиссии и шума позволяют устанавливать ГПУ в непосредственной близости к потребителю. Важно также то, что при сопоставимой с парогазовыми установками топливной эффективности, модульные энергоблоки Wärtsilä обеспечивают более короткие сроки строительства и ввода в эксплуатацию при более низких капитальных затратах.
Проект реализуется инжиниринговой компанией «ИСМ» – совместным предприятием группы «ИСТ» и холдинга Baran Group Ltd. (Израиль). Оператор проекта – ООО «Трансмашэнерго». ЗАО «Трест Севзапэнергомонтаж» в соответствии с обязательствами по двум контрактам, заключенным с ООО «Трансмашэнерго» в 2013-2014 годах, выполнил:
1. В рамках договора от 23.12.2013 г. на выполнение работ первого этапа строительства:
Новая газопоршневая теплоэлектростанция полностью обеспечит потребности Тихвинского вагоностроительного завода и промышленных предприятий Тихвинской промплощадки. С учётом того, что газопоршневых электростанций такой большой мощности в России еще никто не строил, для ЗАО «Трест Севзапэнергомонтаж» участие в данном проекте оказалось более чем интересным. Высока вероятность, что ГПТЭС с такими высокоэффективными технико-экономическими показателями будут и в дальнейшем востребованы не только в Ленинградской области, но и в других регионах. Успешное завершение работ по данному проекту, который для России стал «первой ласточкой», открывает ЗАО «Трест СЗЭМ» дорогу к дальнейшему участию в аналогичных проектах.
Тихвинский вагоностроительный завод: развитие промышленности – развитие региона
Одним из самых крупных инвестиционных проектов на территории Ленинградской области является строительство вагоностроительного завода в Тихвинском районе. Грандиозный проект, затраты на который оцениваются суммой, превышающей 30 млрд рублей, реализуется при поддержке одного из крупнейших инвестиционно-промышленных холдингов России – Группы компаний «ИСТ». Тихвинский вагоностроительный завод – самый масштабный из строящихся в Европе промышленных объектов в области машиностроения.
– С чем было связано решение создавать именно вагоностроительное производство?
– Рынок грузовых вагонов сегодня исключительно интересен. В первую очередь потому, что по железным дорогам России и СНГ курсирует порядка миллиона вагонов, 75% из которых уже выработали заложенный производителем ресурс и требуют замены. Кроме того, назрела необходимость использования в данной отрасли инновационных решений, которые повышают эффективность грузоперевозок и экономическую отдачу для собственников подвижного состава, а также снижают нагрузку на транспортную инфраструктуру. Кроме того, потребность рынка в новых вагонах стимулирует и увеличивающийся в условиях растущей экономики объем перевозок.
– Почему для реализации этого проекта была выбрана площадка в Тихвинском районе?
– Акционеры завода, группа компаний ИСТ, работают в Тихвине с начала 2000¬х, и реализация крупных проектов на данной территории уже была отработана на примере создания предприятий металлургии и транспортного машиностроения. Сегодня наш завод занимает порядка 50 гектаров территории и еще около 300 гектаров отведено под нужды дальнейшего развития. Удобство выбранной площадки для организации производства состоит в том, что в прошлом здесь располагалось тихвинское производственное объединение «Кировский завод», на котором работало порядка 20 000 человек. В наследство от столь крупного предприятия нашему заводу досталась, в том числе, и мощная энергетическая инфраструктура, необходимая для организации производства. Еще одним фактором стало удобное с точки зрения логистики расположение города Тихвин, который является крупным железнодорожным узлом. Значение этого обстоятельства сложно переоценить, учитывая тот факт, что 100% нашей продукции отгружается по железной дороге.
– На каком этапе сегодня находится строительство завода?
Сегодня предприятие находится в стадии подготовки к запуску полномасштабного производства.
Старт первой очереди предполагает начало работы основного вагоносборочного производства. Строительство и монтаж оборудования на этом участке уже завершены, ведутся пусконаладочные работы. Запуск производства запланирован на вторую половину 2011 года с постепенным выходом на проектную мощность. Второй очередью мы планируем запуск литейного производства, в цехах которого на данный момент активно ведутся работы по завершению строительства и монтажу оборудования.
– Чем будут отличаться вагоны, произведенные на вашем заводе, от тех, которые железная дорога использует в настоящее время?
– Конструкция новых вагонов отличается от отечественных аналогов большей вместительностью и грузоподъемностью, что в итоге позволит конечному пользователю перевозить дополнительные тонны груза бесплатно. Линейка наших вагонов, их кузова и ходовая часть разрабатывались совместно с американскими компаниями. Отличия начинаются прежде всего с технологии производства вагонов, при разработке которых использовались инновационные решения.
Предметом нашей особой гордости является тележка Barber S-2-R, полные интеллектуальные права на конструкцию которой принадлежат нам. Главный эффект от использования инновационной тележки – увеличенный межремонтный пробег вагона и высокая безопасность хода. Вагон в два раза реже придется ставить в депо для диагностики неполадок и ремонта. Экономический эффект налицо: вагон приносит прибыль, затраты на ремонт сокращаются. Кроме того, вагоны на тележке Barber оказывают меньшее воздействие на инфраструктуру железной дороги, сокращая ее износ и повышая пропускную способность сети за счет увеличения грузоподъёмности и скорости движения грузовых составов. Мы рассчитываем, что тележка Barber S-2-R в перспективе станет новым отраслевым стандартом, поскольку ее применение принесет значительные экономические преимущества всему российскому железнодорожному транспорту.
– Вы используете современную технологию производства и новое зарубежное оборудование. Как в этом контексте решается проблема кадров?
– Вопрос кадров, как управленческих, так и рабочих, стоит перед любой компанией, и для нашего завода это особенно актуально. У нас западные поставщики оборудования и технологий. Оборудование, которое используется на производстве, самое современное и достаточно сложное. Для его эксплуатации необходимы подготовленные, грамотные и мотивированные сотрудники. В их подборе мы ограничиваем себя только территорией Российской Федерации. В то же время с точки зрения экономики и социальных вопросов мы заинтересованы в работниках из Тихвинского района. Сегодня в коллективе завода более 900 человек, из которых 70% – тихвинцы и жители Бокситогорского района. Общая численность персонала составит 3500 человек, и по нашим подсчетам порядка половины этих работников будут привлечены из других регионов страны. Помимо заинтересованности в участии в столь грандиозном проекте, основным стимулом и необходимым условием при переезде специалиста является жилье. В связи с этим группа ИСТ построила для будущих сотрудников в трех микрорайонах города свыше 2000 квартир. Новое жилье отвечает самым современным требованиям домостроения и энергоэффективности. Совместно с банком нами была разработана льготная программа, позволяющая получить ипотечный кредит на льготных условиях. Второй способ получить жилье – программа «Переезд», которая реализуется совместно с государственным агентством ипотечного кредитования. Естественно, мы заинтересованы в том, чтобы привлечь и удержать персонал на предприятии. Исходя из этого мы оказываем серьезную поддержку иногородним сотрудникам в вопросах переезда, обустройства и компенсации оплаты временного жилья.
Строительство гтэс тихвинского вагоностроительного завода
А. А. Никитин, М. Б. Губашов – ООО «Вяртсиля Восток»
Якоб Климстра – Wartsila Corporation
Высокоманевренная газопоршневая ТЭС на базе современных энергоблоков Wartsila 18V50SG полностью обеспечит потребности в электрической и тепловой энергии Тихвинского вагоностроительного завода и близлежащих предприятий г. Тихвина (Ленинградская обл.). Применение технологии Smart Power Generation позволяет максимально эффективно использовать оборудование и значительно экономить топливо для энергетических установок. Станция будет базовым энергоисточником для промышленных предприятий Тихвинской промплощадки.
Интеллектуальное производство энергии – Smart Power Generation
Интеллектуальное производство энергии – это новая концепция, позволяющая эксплуатировать существующую энергосистему с максимальной эффективностью благодаря исключительно высокому компенсированию колебаний существующей и будущей нагрузки системы, обеспечивая таким образом значительную экономию средств.
Wartsila является лидером в интеллектуальном производстве энергии. Технологии поршневых двигателей и технические решения по ГПЭС Wartsila обеспечивают уникальное сочетание функций, которое открывает новые возможности для создания в будущем безопасных, надежных и рентабельных национальных энергосистем.
Существует целый ряд способов для обеспечения баланса энергосистем. Там, где это возможно, используются гидроэлектростанции. Аналогичным образом энергосети с использованием интеллектуальных систем позволяют переключать нагрузку в пиковые периоды, а существующие электростанции регулируют выдаваемую мощность. Но в большинстве случаев это только частично решает проблему.
При оснащении энергосистем установками SPG (Smart Power Generation) на базе поршневых двигателей Wartsila все проблемы с балансом нагрузок и компенсированием мощности можно решить. Причем это возможно даже при наличии в системе большого количества электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии. Установки SPG, обеспечивающие максимальную гибкость в эксплуатации, оперативно реагируют на изменение ситуации в энергосетях. Возможность эффективно работать в любых режимах – от базового до пикового, а также оперативно компенсировать недостаток мощности обеспечивает стабильный баланс энергосети.
Необходимое количество пусков и остановов выполняется нажатием одной кнопки, не влияя на регламент технического обслуживания и сроки службы до капитального ремонта и до списания. SPG начинают вырабатывать мегаватты электроэнергии в сеть в течение одной минуты с холодного пуска и выходят на номинальную мощность в течение 5 мин. Они обеспечивают постоянный горячий резерв, оптимальное следование нагрузке и быстрое покрытие пиковых нагрузок.
Стандартные установки SPG имеют готовность на уровне 95 %, надежность – 97 % и надежность пусков – 99 %. Они являются наиболее эффективными для обеспечения энергобаланса в сети. Кроме того, высокие экологические показатели по уровню эмиссии и шума позволяют устанавливать их в непосредственной близости к потребителю, а модульная конструкция SPG обеспечивает быстрый монтаж и ввод в эксплуатацию. Требования к необходимой инфраструктуре также минимальны: крайне низкий или нулевой расход технологической воды (применяется радиаторное охлаждение) и низкий уровень давления топливного газа – 0,5 МПа.
Двигатель Wartsila 50SG
Самый мощный газопоршневой двигатель Wartsila 50SG соответствует всем настоящим и будущим требованиям по эксплуатационным расходам и имеет высокий КПД как в простом, так и в комбинированном цикле. Его преимуществами являются простота технического обслуживания и длительные межремонтные интервалы. Максимальная электрическая мощность энергоблока составляет 18,3 МВт при частоте тока 50 Гц. Частота вращения силового вала двигателя – 500 об/мин, КПД на клеммах генератора достигает 48,6 %.
Wartsila 50SG был разработан с учетом возрастающей потребности на рынке в мощных газопоршневых двигателях для использования в составе электростанций мощностью до 500 МВт. Для такой электростанции простого цикла необходимо 28 энергоблоков, а при использовании в ее составе паросилового блока общая мощность станции возрастает до 560 МВт.
В дополнение к большой мощности и высокому уровню КПД данный энергоблок имеет еще одно преимущество: снижение и повышение нагрузки возможно без сокращения межремонтного ресурса. Двигатели Wartsila 50SG обеспечивают быстрый набор мощности. Электростанция простого цикла (500 МВт) или комбинированного цикла (580 МВт) обеспечивает набор и сброс нагрузки с шагом 67,2 МВт/мин. Все энергоблоки в составе электростанции набирают и сбрасывают нагрузку одновременно, интенсивность набора/ сброса каждого из них составляет 2,4 МВт/мин.
Wartsila 50SG может эксплуатироваться на природном газе различного качества. Номинальное значение метанового числа – 80. Двигатель работает на предварительно обедненном топливе: топливовоздушная смесь содержит больше воздуха, чем необходимо для полного сгорания. При этом снижаются необходимые рабочие температуры и, соответственно, уровень эмиссии NOx. КПД двигателя повышается, достигается более высокая мощность и предотвращается детонация.
Wartsila 50SG – четырехтактный двигатель, с турбонаддувом, промежуточным охладителем и прямым впрыском топлива. Компанией была специально разработана система контроля и управления двигателем, осуществляющая мониторинг параметров каждого цилиндра. Стабильные эксплуатационные параметры обеспечивают снижение механического и термического воздействия на детали двигателя, что увеличивает срок их службы.
Природный газ подается в двигатель через блок регулирования (GRU – gas regulating unit). Сначала газ проходит очистку, при этом его давление, которое зависит от нагрузки двигателя, контролируется с помощью клапана GRU. При полной нагрузке давление газа с низшей теплотворной способностью (LHV) 36 МДж/м 3 на входе в двигатель должно быть 0,39 МПа, при более низких значениях LHV оно должно быть увеличено. В состав GRU входят также отсечной и выпускной клапаны для обеспечения безопасной и надежной подачи топливного газа.
В двигателе топливный газ подается по трубной обвязке системы Common-Rail, расположенной вдоль двигателя. Каждый цилиндр имеет индивидуальный подвод газа к клапану, находящемуся на головке цилиндра. Топливо поступает в цилиндры перед воздушным впускным клапаном. Электронный контроль работы газовых форсунок выполняется системой управления двигателя, обеспечивая подачу необходимого количества газа в каждый цилиндр и контроль процесса горения в них. Поскольку каждая форсунка может быть отрегулирована отдельно от впускного клапана, любой цилиндр можно продуть без риска попадания газа в систему выхлопа.
Индивидуальная подача газа в каждый цилиндр обеспечивает необходимое соотношение компонентов топливовоздушной смеси,
а также оптимальный режим работы с целью достижения максимального КПД и низких уровней эмиссии. Газовые форсунки изготовлены из специальных материалов, что обеспечивает их износостойкость и продолжительный срок службы.
Новый двигатель Wartsila 50SG оснащен передовой системой охлаждения, которая обеспечивает эффективный отвод избыточного тепла от всех теплонагруженных деталей двигателя. Она состоит из двух отдельных систем – высокотемпературной (HT) и низкотемпературной (LT). Система НТ предназначена для охлаждения гильз и головок цилиндров, LT – для охлаждения смазочного масла. Обе системы связаны с двухступенчатым охладителем воздуха.
Двигатели с V-образным расположением цилиндров комплектуются также открытой системой охлаждения, при которой охлаждающие контуры подключаются отдельно. При этом реализуются максимально эффективные схемы отвода избыточного тепла и системы охлаждения. Система LT в стандартном исполнении всегда соединена со 2-й ступенью охладителя подаваемого в двигатель воздуха, в то время как HT соединена с системой охлаждения рубашки двигателя. Обе системы имеют привод от основного двигателя.
При создании модификации двигателя Wartsila 50SG значительное внимание уделялось также повышению эффективности турбонагнетателя. Был разработан нагнетатель Monospex, в конструкции которого учтены все преимущества импульсного и постоянного турбонаддува. Взаимодействие двигателя и турбонагнетателя организовано таким образом, чтобы минимизировать гидравлическое сопротивление потоков выхлопных газов и всасываемого воздуха.
В составе двигателя используются высокоэффективные турбонагнетатели с подшипниками скольжения. Система смазки турбонагнетателя – общая с двигателем. Перепускной клапан турбокомпрессора управляется электропневматически.