|
| |
|
Главная -> Экология
Новая страница 1. Переработка и вывоз строительного мусораВопросы к участникам заседания круглого стола: 1. Что такое когенерационная технология производства тепловой и электрической энергии? 2. Области применения когенерационных технологий. 3. Возможности применения когенерационных технологий в коммунальной теплоэнергетике. 4. Энергоэкономические преимущества когенерационных технологий в коммунальной теплоэнергетике. 5. Обеспеченность когенерационных технологий основным оборудованием (реально ли когенерациорнные энергоблоки комплектовать отечественным оборудованием). Гершкович Виктор Федорович Руководитель Центра энергосбережения, кандидат технических наук Украинский научно-исследовательский и проектный институт по гражданскому строительству — КиевЗНИИЭП 1 Если бы в свое время переводчики английских текстов потрудились найти русский эквивалент слову “когенерация” вместо того, чтобы просто переписывать “cogeneration” кириллицей, то и вопроса бы не было. На самом деле когенерация — это совместное производство тепловой и электрической энергии, которое реализуется в теплоэлектроцентралях. Вот уже более 80 лет аббревиатура “ТЭЦ” у нас хорошо знакома каждому. Несмотря на то, что вполне идентичные понятия “когенерационная установка” и “ТЭЦ” никак не привязаны к мощности оборудования, принято считать, что ТЭЦ – это крупные тепловые электростанции городского масштаба, а когенерационные установки чаще применяются к отдельным городским зданиям или комплексам. Поэтому их называют иногда “мини-ТЭЦ”. Коротко и понятно. 2 На нынешнем уровне развития техники ничего более экономичного в области теплоснабжения чем ТЭЦ в мире не создано. На Западе слишком поздно (лишь после нефтяного кризиса 1973 года) начали активно развивать эту технику. Ни Западная Европа, ни Америка практически не знают столь крупных ТЭЦ, как киевские ТЭЦ-5 и ТЭЦ-6. Когенерация, которую предлагают теперь западные компании для внедрения в Украине, — это попытка реализовать на микромоделях те совершенные макроэнергетические системы, которые создавались несколькими поколениями отечественных ученых и инженеров и теперь эффективно работают. Если говорить о мини-ТЭЦ, то выявить область их эффективного применения достаточно сложно. Можно тем не менее обозначить сферу, где мини-ТЭЦ применяться определенно не должны. Речь идет о территориях, которые снабжаются теплом от крупных ТЭЦ, потому что каждая установка, сжигающая газ в зоне действия ТЭЦ, способствует выбросу в атмосферу дополнительного тепла через градирню электростанции. С уверенностью можно предположить, что мини-ТЭЦ будет выгодна на том объекте, который не присоединен к единой энергосистеме, и его электрические и тепловые мощности сбалансированы хотя бы приблизительно. Если же мини-ТЭЦ рассчитана на продажу электроэнергии в энергосистему, то эффективность когенерации более зависит от возможности энергосистемы принять дополнительную электроэнергию, чем от совершенства самой мини-ТЭЦ. Например, ночью, когда электрическая энергия потребляется в небольших количествах, энергосистема вынуждена отключать крупные энергоблоки, что сопряжено с большими потерями топлива. Если мини-ТЭЦ будет в эти часы подавать в энергосистему свою электроэнергию, то потери, связанные с отключением энергоблоков, возрастут еще больше. Область эффективного использования мини-ТЭЦ должна выявляться в каждом конкретном случае на основе тщательного технико-экономического обоснования. При этом важно, чтобы ТЭО выполнялось независимыми экспертами, а не специалистами, представляющими производителя оборудования, готовыми в любой ситуации доказывать преимущества продаваемой ими техники. 3 Для начала следовало бы уточнить само понятие “коммунальная энергетика”. Если речь идет о внедрении мини-ТЭЦ в жилые районы, обслуживаемые ЖЭКами или эксплуатационными организациями типа “Теплокоммунэнерго”, то следует признать это начинание, по меньшей мере, преждевременным. Технический уровень этих организаций всегда был невысоким, и за последние годы он, к сожалению, изменился мало, несмотря на то, что в их распоряжение теперь поступает много новой техники, которой оснащаются современные тепловые пункты и системы отопления. Опыт показывает, что в большинстве случаев техника, предназначенная для энергосбережения, в сфере коммунальной энергетики практически не используется, а иногда вообще демонтируется и выбрасывается. Отдавать нынешним ЖЕКам сложную технику мини-ТЭЦ нет никаких оснований. Другое дело, если “коммунальная энергетика” — это просто энергетика локальная, не входящая в сферу Минэнерго. В этом случае вполне возможно представить себе современную автоматизированную мини-ТЭЦ в составе, например, крупного гостиничного комплекса где-нибудь в курортной зоне, где постоянное тепловое потребление обеспечивается круглогодичным горячим водоснабжением и подогревом воды в плавательных бассейнах, а также и холодоснабжением кондиционеров от абсорбционной холодильной машины. Там и высокие технологии уместны, и персонал нужной квалификации подобрать можно. 4 Преимущества каждой конкретной мини-ТЭЦ, так же, как и ее недостатки, не должны рассматриваться вне той энергосистемы, в которую предполагается эту мини-ТЭЦ внедрить. Поэтому однозначно ответить на поставленный вопрос невозможно. Дать вполне определенный ответ можно, оценивая эффективность крупных когенерационных систем, то есть теплоэлектроцентралей. Киевские ТЭЦ ежегодно экономят около 600 млн. тонн условного топлива — это примерно треть топлива, расходуемого на теплоснабжение столицы. Такой экономический эффект практически не может быть достигнут никакими другими технологиями. Крупные ТЭЦ имеют два очень важных преимущества по сравнению с мини-ТЭЦ. Во-первых, они являются частью существующей энергосистемы, в то время как несовместимость мини-ТЭЦ с энергосистемой во многих случаях может стать камнем преткновения на пути их внедрения. Во-вторых, крупные ТЭЦ имеют возможность работать на резервном топливе, в то время как мини-ТЭЦ способны работать исключительно на природном газе — топливе, поступающем к нам из неумолимо истощающихся месторождений, расположенных за тридевять земель, и, между прочим, в тридесятом царстве. Главным преимуществом наших ТЭЦ является то, что они есть, их не надо строить, они уже сегодня реально работают на энергосбережение. Проблема состоит в том, что экономическая эффективность теплофикации за последние годы заметно снизилась в результате строительства в зоне действия ТЭЦ котельных, установленных в зданиях, владельцы которых убеждены в том, что, отключившись от тепловой сети, они обеспечили “автономное” теплоснабжение. На самом деле, обретя независимость от системы теплоснабжения, они стали зависимыми от газоснабжения — системы куда более сложной, трудно управляемой и менее прогнозируемой. В конечном итоге проблем с газоснабжением будет намного больше, чем с тепловыми сетями, и хорошо, если эти проблемы нагрянут не слишком скоро. Уменьшение тепловой нагрузки ТЭЦ ведет к прямым тепловым потерям через ее градирни, поэтому тепловые сети должны бороться за потребителей с упорством, свойственным представителям западных компаний, предлагающих каждому заказчику современные котлы на любой вкус. Если тепловые сети без борьбы отдадут наш рынок теплопотребления производителям котлов, как отдан им Бессарабский квартал в самом центре Киева, где котельная с четырьмя дымящими трубами вознесена невзыскательными архитекторами на самый высокий пьедестал, то очень скоро от эффективной киевской теплофикации останутся одни воспоминания. Эффективность киевской когенерационной системы может существенно возрасти, если Трипольскую тепловую электростанцию, расположенную всего в 25 км от южных окраин города, преобразовать в ТЭЦ. Вот уже несколько десятилетий эта конденсационная станция, работающая на украинском угле, сбрасывает в Днепр тепловую энергию, которой не хватает в Киеве. За это время стоимость топлива увеличилась многократно, технологии дальнего теплоснабжения заметно усовершенствовались, требования к охране природы неизмеримо ожесточились, а тепло от Трипольской станции как и прежде греет днепровскую воду. Если бы удалось подключить к киевской системе теплоснабжения Трипольскую электростанцию, это был бы поистине выдающийся вклад в развитие когенерационных технологий! 5 На одном из заводов Николаевской области была изготовлена и установлена весьма эффективная мини-ТЭЦ еще несколько лет назад. В свое время харьковские энергоблоки шли на экспорт. Нет никаких оснований относить когенерационные энергоблоки к оборудованию, которое непременно нужно импортировать. К сожалению, возможности наши часто остаются нереализованными из-за того, что продавать чужое оборудование, как говорил поэт, “доходней и прелестней”, чем производить свое. Не удивительно, что молодые и предприимчивые люди, обладающие научными знаниями и творческим потенциалом, сосредоточили пока свои усилия на пропаганде импортных технологий когенерации. Впрочем, возможно, это только начало. Сумели же харьковские специалисты, работая в жестком конкурентном поле, создать на развалинах завода кондиционеров новое производство отечественных установок искусственного климата! Плачков Иван Васильевич Председатель правления — генеральный директор Акционерной энергоснабжающей компании “Киевэнерго” 1 Классическим определением когенерационной технологии производства нескольких видов энергии является следующее: “Когенерацией называется производство в едином термодинамическом процессе двух и более полезно используемых форм энергии, получаемых от одного первичного источника энергии”. В принятом Верховной Радой Законе Украины “Про комбiноване виробництво теплової та електричної енергiї (когенерацiю) та використання скидного енергопотенцiалу” этому термину дано более узкое определение: “Комбинированное производство электрической и тепловой энергии (когенерация) – способ одновременного производства электрической и тепловой энергии в рамках одного технологического процесса в результате сжигания топлива”. В большинстве случаев оно целиком определяет суть процессов одновременной выработки тепловой и электрической энергии, однако при таком подходе не учитываются такие технологии как, например, когенерация на атомных электростанциях, когенеративные топливные элементы, солнечные электростанции и др. Понятие когенерационных технологий также существует в коммунальной и малой энергетике — здесь считаются когенерационными теплосиловые надстройки на теплопроизводящем оборудовании (обычно газовая турбина со сбросом выхлопных газов в котел-утилизатор), а теплоэлектроцентрали, эти классические когенерационные установки, специально спроектированные для работы в режимах комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, даже не попадают под определение когенерации. С моей точки зрения, наилучшим является наиболее часто встречающееся в литературе определение: “Когенерацией называется совместное производство электрической и полезной тепловой энергии, получаемой от одного и того же первичного источника энергии”, которое ближе всего учитывает особенности данного технологического процесса. 2 Областями применения когенерационных технологий может быть любая область деятельности человека, которая требует одновременного использования электрической и тепловой энергии. В первую очередь, это относится к энергообеспечению жилых домов. В крупных городах с плотной городской застройкой целесообразно применение централизованного способа энергоснабжения. При этом передача и распределение энергопотоков осуществляется через электросеть разных классов напряжения и систему магистральных и распределительных теплопроводов, а в качестве источников используются теплоэлектроцентрали или достаточно мощные когенерационные установки другого типа. При уменьшении плотности застройки в малых населенных пунктах или отдельно расположенных хозяйствах предпочтительнее использовать индивидуальные когенерационные установки модульного типа малой мощности (от 10 кВт до 2 МВт). Такие устройства сейчас массово производятся за рубежом, чего, к сожалению, не скажешь о нашей стране. Для малых мощностей тепловым двигателем в них служат как турбинные установки, так и двигатели внутреннего сгорания — карбюраторные, дизельные. Очень интересны передовые разработки в этом направлении с использованием топливных элементов — гибридные когенерационные установки на трубчатых твердооксидных топливных элементах, когенерационные установки на полимерных топливных элементах и др. Термический к.п.д. этих установок, по данным зарубежных источников, составляет 90-95% при весьма низких шумовых характеристиках. Когенерационные технологии широко используются в различных отраслях промышленности. Базовыми отраслями их применения являются производство продуктов питания и напитков, текстильная промышленность, деревообработка, целлюлозно-бумажая промышленность, перегонка нефти, производство кирпича и цемента, металлургия, производство стекла и керамики. В городах с развитой промышленной инфраструктурой целесообразно использовать централизованное электро- и теплоснабжение производств от крупных ТЭЦ, а для вынесенных далеко за черту города экономичнее устанавливать индивидуальные когенерационные установки, мини-ТЭЦ. Особо эффективны когенерационные установки на газоперекачивающих станциях, удаленных от линий электропередач и систем теплоснабжения, на морских платформах по добыче нефти, полезных ископаемых и т.п. В большинстве случаев в Украине способ получения тепловой и электрической энергии может быть двояким — централизованная поставка от электрической сети и теплосети или использование индивидуальных когенерационных установок. В связи с этим вопросы централизованного энергоснабжения или установка локальных агрегатов большей частью должны решаться с точки зрения минимизации внедренческих затрат (капитальных и эксплуатационных), в том числе неявных (предочистка воды, экологические платежи, компенсация шумовых воздействий и т.п.), которые часто не учитывают сторонники индивидуальных средств энергоснабжения. В некоторых случаях применение индивидуальных установок оправдано условиями обеспечения дополнительной надежности тепло- и электроснабжения, но при этом они обычно используются в качестве резервного источника энергии. Примером могут служить отели высокого класса, больничные комплексы, аэропорты и т.п. 3 Возможности применения когенерационных технологий в коммунальной тепло- энергетике весьма обширны, однако применять их необходимо только после проведения глубокого экономического анализа и сопоставления всех возможных способов энергоснабжения объектов. Так проведенный нами анализ оптимального соотношения локальных и централизованных энергоисточников для г. Киева в зависимости от плотности тепловой нагрузки показывает экономическую нецелесообразность применения малых когенерационных установок в черте города. Более оправданным представляется применение мини-ТЭЦ в малых городах страны. Традиционно коммунальная энергетика страны развивалась в направлении строительства малых котельных, которые обеспечивали теплом несколько жилых домов и не присоединялись к централизованной системе теплоснабжения. На сегодняшний день подавляющее большинство оборудования этих котелен морально и физически устарело, имеет низкий к.п.д. и требует модернизации. Эти объекты и становятся основой применения когенерационных надстроек, в основном газовых турбин со сбросом выхлопных газов в топки существующих водогрейных котлов. Ограничения в применении таких установок очевидны: * повышенные шумовые характеристики, сравнимые с ве- личинами звукового давления, создаваемого авиационными двигателями; * потеря тепловой мощности из-за нештатных режимов работы стандартных водогрейных котлов в качестве утилизаторов тепла выхлопа газовых турбин и несоответствие конструкции котлов таким режимам работы; * отсутствие устройств синхронизации турбогенераторов с энергосистемой и распределительного устройства для выдачи электрической мощности потребителям и в энергосистему. Косвенными ограничениями при внедрении когенерационных технологий в коммунальной энергетике могут быть: * невозможность выполнения дополнительных требований безопасности при переходе к эксплуатации газовых турбин; * необходимость подготовки более квалифицированного обслуживающего персонала; * создание или поиск ремонтной базы для газовых турбин, дополнительные ремонтные, наладочные затраты и т.п. 4 Теоретически применение когенерационных установок в коммунальной энергетике должно привести к значительному повышению эффективности сжигания топлива, однако на практике это не всегда так. Максимальная эффективность когенерационных установок достигается при их работе на сбалансированной тепловой и электрической нагрузке, но часто такие агрегаты устанавливаются из соображений коммерческого сбыта электроэнергии и эксплуатируются без утилизации тепла выхлопа газовых турбин. При этом к.п.д. установки падает гораздо ниже величин паротурбинных ТЭЦ или конденсационных электростанций, что приводит к нерациональному расходованию топлива. Следует отметить, что стоимостные показатели установки газотурбинной надстройки экономически очень привлекательны и варьируются в пределах 300-400 $/кВт, что на 100-200 $/кВт ниже капитальных затрат для паротурбинной технологии. Однако эти затраты не учитывают расходы на строительство распределительного устройства выдачи электрической мощности, которых коммунальные котельные не имеют. В части эксплуатационных затрат обычно не учитываются расходы: * на увеличение штатов и дополнительную подготовку персонала для эксплуатации и ремонта газовых турбин; * на ремонт и замену элементов турбин, работающих в диапазоне высоких температур; * на наладку и балансировку турбин после ремонта; * на ремонт электротехнической части установки; * дополнительные экологические платежи, затраты на шумоподавление и др. Полный экономико-технический анализ показывает приблизительно одинаковую стоимость тепловой и электрической энергии коммунальных когенерационных установок и паротурбинных ТЭЦ, поэтому энергоэкономические преимущества когенерационных технологий можно рассматривать только для отдельно взятых, конкретных проектов, а не для всей технологии в целом. 5 Если говорить о классическом теплофикационном блоке, работающем по паросиловому циклу, то в принципе его комплектация отечественным оборудованием возможна. К примеру сейчас на Киевской ТЭЦ-6 идет строительство крупного теплофикационного энергоблока № 3 мощностью 250/300 МВт. Для его оснащения Харьковским НПО “Электротяжмаш” был создан уникальный генератор ТГВ 320-2 ПУ3 массой 310 тонн. Генератор оснащен развитой системой диагностики, которая имеет унифицированные выходы для подключения автоматизированной системы управления и вывода многих эксплуатационных параметров для оперативного управления. Опыт изготовления паровых турбин различной мощности имеет Харьковское НПО “Турбоатом”, а производство котлов может осуществляться ООО “Котлотурбопром”. Если говорить о газотурбинных надстройках к водогрейным котлам, то в Украине их производит ГП НПКГ “Заря”-”Машпроект”, г. Николаев, а котлы-утилизаторы изготавливает НПО “Южмаш”. Проекты отечественных когенерационных установок на базе двигателей внутреннего сгорания и с использованием топливных элементов мне неизвестны. Клименко Виктор Николаевич, член-кореспондент НАН Украины, директор Института прикладных исследований в энергетике ЗАО ХК “Рассвет-Энерго” 1 Производство тепловой и электрической энергии существенно отличаются по эффективности полезного использования теплоты топлива: если тепловую энергию, как полезный продукт, можно производить с эффективностью до 92-95%, то электрическую энергию с КПД не выше 42-45% в простых установках и до 55-58% в парогазовых. Объединив производство тепловой и электрической энергии в одном технологическом процессе можно генерировать обезличенную энергию (т.е. тепловую и электрическую) с эффективностью полезного использования топлива до 90-92% или с удельными затратами топлива около 135 гут.. кВт час. Это достигается за счет того, что в установке комбинированного производства тепловой и электрической энергии (когенерационной установке) сбросная теплота электрогенерирующего теплового двигателя (газовой турбины, газопоршневого двигателя) используется для производства другого полезного продукта — теплоты. Поэтому тепловые потери (выбросы теплоты) в когенерационной установке не превышают 8-10%, а при комбинированном производстве тепловой и электрической энергии достигается экономия до 40-50% топлива по сравнению с раздельным производством того же количества теплоты и электричества. 2 Традиционный подход в применении когенерационных технологий заключается в том, что требуемая по мощности электрогенерирующая установка надстраивается котлом-утилизатором, производящим горячую воду или пар для обогрева, горячего водоснабжения, технологических целей. Здесь базовым (основным) продуктом является электроэнергия, а теплота — вторичным, и поэтому часто возникают сложности с ее использованием, органиченное использование приводит к снижению экономичности когенерационной установки в целом. Нами предложен обратный подход в применении когенерации, когда базовым продуктом установки является теплота, а электроэнергия — вторичным. В этом случае электрическая мощность установки рассчитывается соответственно имеющейся тепловой нагрузке, и поэтому может быть обеспечена максимально возможная экономичность всей установки как за счет сбалансированности тепловых и электрических нагрузок, так и за счет применения дополнительного сжигания топлива в тракте утилизации. При указанном подходе применения когенерации дополнительный дожиг топлива необходим, как правило, для того, чтобы обеспечить номинальные характеристики базового теплогенерирующего агрегата. Кроме повышения эффективности когенерационной установки дополнительный дожиг позволяет также уменьшить выбросы токсичных продуктов сгорания топлива (СО, NОх), а также применить в когенерационной схеме технологию глубокой утилизации теплоты уходящих газов, что дополнительно повысит экономию топлива на 10-12%. При указанном подходе когенерационные надстройки можна осуществлять практически на любом объекте, на котором природный газ сжигается для генерирования теплоты с любым теплоносителем и для любих целей, т.е. в коммунальной энергетике, в промышленных теплотехнологиях, при использовании сбросной теплоты всевозможных энергетических установок, например, газотурбинных агрегатов привода нагнетателей природного газа на газоперерабативающих станциях и т.п. 3 Первостепенный интерес для применения когенерационных технологий представляет область коммунальной энергетики. Здесь в мини-ТЭЦ может быть превращена практически любая котельная путем надстройки существующего котла газовой турбиной или газопоршневым двигателем, сбрасывающим отработавшие газы в топку. В этом случае летняя (минимальная) тепловая нагрузка котла обеспечивается за счет простой утилизации теплоты сбросных газов двигателя. Зимняя нагрузка обеспечивается за счет дополнительного сжигания топлива в потоке сбросных газов двигателя. Эффективность работы когенерационной установки при летней нагрузке составляет 75-80%, а при зимней достигает 90-92%. При этом электрогенерирующий агрегат работает при номинальной нагрузке круглогодично. 4 На сегодняшний день при существующем оборудовании экономически целесообразным является создание когенерационных установок на базе котлов мощностью свыше 3 ГКал.. час. Имеющийся парк таких котлов позволяет создать в Украине до 6 тыс. МВт электрогенерирующих когенерационных мощностей. В промышленной теплоэнергетике эта цифра может достигать 8 тыс. МВт, в газотранспортной системе — 2 тыс. МВт. Возможность существенно экономить топливо и снижать выбросы парниковых газов обуславливает интенсивное внедрение когенерационных технологий в теплоэнергетику практически всех промышленно развитых стран. Правительства этих стран на законодательном уровне стимулируют внедрение когенерационных технологий и рассматривают этот путь развития энергетики как приоритетный. В программах развития энергетики многих стран предусматривается примерно удвоение когенерационных мощностей за ближайшие 10 лет. В США, например, планируется ввести до 2010 года около 50 тыс. МВт таких мощностей и довести их в 2020 году до 200 тыс. Мвт. Для Украины применение когенерационных технологий, особенно в коммунальной энергетике, важно еще и по ряду других причин. Во-первых, когенерация является базовой технологией при модернизации коммунальной энергетики на новом уровне эффективности. При комплексной модернизации появляется возможность вывести нашу коммунальную энергетику на мировой уровень удельных затрат топлива при производстве тепловой энергии. Во-вторых, благодаря производству высокоприбыльного и ликвидного продукта — электрической энергии, появляется возможность вывести коммунальную энергетику в число высокорентабельных производств и решить существующие проблемы с платежами, точнее — с неплатежами. И, наконец, в-третьих когенерационные технологии благодаря такому их качеству, как малые сроки окупаемости (от 2 до 3,5 лет) являются весьма привлекательными для инвесторов, что при соответствующей государственной поддержке может создать весьма благоприятные условия для развития и модернизации коммунальной и других отраслей теплоэнергетики. 5 Для широкомасштабного внедрения технологий Украина обладает необходимым промышленным потенциалом. Газовые турбины когенерационных установок могут производить предприятия: “Мотор-Сич” и ЗМКБ “Прогресс” (г.Запорожье) , “Заря-Машпроект” (г.Николаев), “Энергия” (г.Кривой Рог), “Турбоатом” (г.Харьков). Газопоршневые двигатели могут производить “Завод им.Малышева” (г.Харьков), “Первомайскдизельмаш”), “Юждизельмаш”. Паровые турбины — “Турбоатом” и “Машпроект”, “Электромашиностроительный завод”, “Запорожтрансформатор”. Топливные компресоры – “Завод им.Фрунзе” (г.Сумы), “Турбомеханический завод” (г.Полтава), котельное оборудованние — “Южтрансэнерго”, “ТЭКОМ”, Черноморский завод и др., турбодетандеры — з-д “Энергия”, “Холодмаш”, “Машпроект”. Следует, однако, отметить, что выпускаемое в Украине энергетическое оборудование не полностью удовлетворяет потребности и по номенклатуре, и по качеству и по сервису обслуживания. Поэтому требуется государственная поддержка и стимулирование развития указанных производств. Билека Борис Дмитриевич заведующий лабораторией ИТТФ НАН Украины 1 Классическое (принятое в Европе) определение “когенерационная технология” или более верное терминологическое определение — технология комбинированной выработки энергии (КВЭ) — выработка тепловой энергии на базе производства электрической энергии. 2 Можно следующим образом систематизировать (классифицировать) установки по области применения, видам и мощности КВЭ: 1. Установки ТЭЦ 1.1. Комбинация: котел — конденсационная или противодавленческая паротурбинная установка (ПТУ) с теплофикационными отборами пара из промежуточных ступеней или за турбиной. 1.2. Парогазовые установки. Комбинация: газотурбинная установка — котел-утилизатор — паровая турбина. Отбор теплоты осуществляется либо за счет теплофикационного отбора пара из турбины, либо введением водогрейного контура в котел. 1.3. Газопаровые установки с впрыском энергетического пара в газовую турбину из котла-утилизатора и отбором теплоты из теплофикационной части котла-утилизатора. Единичные мощности установок — 4ѕ250 мВт. 2. Установки на базе коммунальных котельных. 2.1. Комбинация: газотурбинная установка — котел паровой или водогрейный. Единичные мощности — 0.5ѕ6 мВт. 2.2. Комбинация: газопоршневой двигатель — котел-утилизатор водогрейный или паровой. Единичные мощности — 0.5ѕ6 мВт. 3. Установки на базе металлургических, химических, строительных промышленных установок и печей. Комбинация: газотурбинная или газопоршневая установка — технологическая печь или технологический аппарат. Единичная мощность — 0.5ѕ25 мВт. 3 Возможности и перспективы применения технологий комбинированной выработки энергии в коммунальной теплоэнергетике Украины можно характеризовать как весьма значительные, хотя реализация этих возможностей на сегодняшний день более чем скромная. Из реализованных проектов создания когенерационных установок в системе коммунтеплоэнерго практически можно выделить Демзону “Южная” г. Запорожье (когенерационная установка на базе ГТУ мощностью 2,5 мВт с водогрейными котлами) и котельную в г. Ровно (когенерационная установка типа паровой котел — паровая противодавленческая турбина мощностью 4 мВт с отбором пара на теплофикацию после турбины). В то же время, например, в странах Европы в коммунальной и промышленной теплоэнергетике доли комбинированного производства электрической и тепловой энергии составляют от 3ѕ10% (Франция, Греция, Бельгия, Англия, Швеция, Польша, Германия) до 25ѕ50% (Австрия, Финляндия, Голландия, Дания) от полного производства энергии в этих странах. Перспективы развития КВЭ в этих странах впечатляющи и предполагают к 2010 г. практическое удвоение этих соотношений. Сравнение ситуации с КВЭ в европейских странах и Украине в комментариях не нуждается. Наиболее существенными причинами, тормозящими развитие когенерационных технологий, являются отсутствие до последнего времени закона о комбинированной выработке тепловой и электрической энергии и использовании сбросного энергопотенциала (принят в июне 2004 г.). Немаловажную роль в этом играют неразвитость в стране системы лизинговых компаний и слишком высокий уровень их услуг и, наконец, в подавляющем большинстве случаев — бедность предприятий коммунтеплоэнерго, в результате чего капитальные затраты на создание когенерационных установок (которые надо признать весьма существенными) становятся неподъемными для предприятий. 4 Основным источником экономического эффекта от применения когенерационных технологий в коммунальной теплоэнергетике является прежде всего использование сбросной теплоты энергетической установки, производящей электроэнергию, для выработки необходимой тепловой энергии в полном либо частичном объеме. Составляющими экономического эффекта являются произведенная электроэнергия, проданная во внешние сети или использованная на собственные нужды, снижение расхода газа на производство теплоты, а также снижение расхода электроэнергии на привод воздушных вентиляторов вследствие снижения необходимого расхода воздуха на котлы. Экономическую эффективность рассматриваемых технологий можно характеризовать как достаточно высокую. Несмотря на относительно высокий уровень капитальных затрат (для установок с электрической мощностью 2,5-16 мВт порядка 8-25 млн. грн.) сроки окупаемости их не превышают 2-4 года и имеют существенную зависимость от тарифов на отпускаемую электроэнергию. 5 Отечественная промышленность производит практически всю гамму надежных и эффективных газотурбинных установок, необходимых для создания когенерационных установок мощностью ряда 2,5-25 мВт, а также паровых турбин. Хуже ситуация с газопоршневыми двигателями. Мощностной ряд освоенных выпускаемых двигателей составляет 250ѕ1000 кВт, а их параметры и характеристики уступают зарубежным. Ощутимо также практическое отсутствие выпуска котлов-утилизаторов, необходимость в которых проявляется в целом ряде случаев.
Ю. Захаренко-Березянская 25 мая ОАО «КиевЗНИИЭП» провел семинар для представителей прессы, на котором были рассмотрены проблемы коммунальной теплоэнергетики Украины, связанные с газовым кризисом, и обозначены реальные пути выхода из кризисной ситуации. Суть проблемы мы решили детально изложить в рамках этой статьи, так как считаем, что некоторые положения могут заинтересовать читателей и привлечь их внимание к тем энергосберегающим технологиям, которые действительно способны оздоровить экономику Украины и показать, что энергосбережение — это реальные проекты и технологии, которые доступны финансово, эффективны экономически, безопасны экологически, а оборудование, необходимое для реализации этих проектов, надежно в эксплуатации. Существующее положение дел Газовый кризис в Украине приобретает катастрофический характер. 1 января 2006 г., когда давление во всех газопроводах в Украине резко упало, и люди начали мерзнуть при достаточно еще теплой погоде, метановая зависимость стала ощутима для всех. Наша страна, как никакая другая страна в мире зависит от потребления газа. Даже в России, где находится более половины всех разведанных в мире запасов газа, он расходуется для отопления только около 60 % зданий, в то время как примерно 40 % зданий отапливаются углем или другими видами топлива. У нас газом обогреваются почти все, и, если во время стояния сильных морозов подача газа будет ограничена, то это приведет к катастрофе, в результате которой вся страна превратится в один «большой Алчевск» образца января 2006 года. В то же время, сокращение импорта газа неизбежно. Сокращение экспортного потенциала России Ниже приведены данные из российского журнала «Новости теплоснабжения», который оценивает возможности российского экспорта следующим образом (рис. 1). Синей кривой обозначены возможности российского экспорта газа при медленном, оранжевой — при ускоренном, и красным — при быстром развитии экономики России. Малиновая кривая — это минимальные поставки газа по контрактным обязательствам за рубеж. Как видно из графика, максимум экспорта газа в России приходился на 2004 г., в 2005 г. экспорт газа упал. И дальнейшее падение экспорта зависит от того, как интенсивно будет развиваться экономика России. Если экономика России будет развиваться медленно (что маловероятно), то на уровне 2010 г. происходит совпадение синей и малиновой кривых. Ускоренное и быстрое развитие российской экономики приведет к увеличению потребления газа внутри страны, и, как следствие, уже к 2010 г. возможности российского экспорта вообще могут быть сведены к нулю. Такое положение дел заставляет задуматься о целесообразности реализации программы дальнейшей газификации Украины. Рост мировой цены на газ 24 мая около 10 тысяч человек приняли участие в митинге на Майдане Незалежности в Киеве, организованном Федерацией профсоюзов Украины. Протестующие требовали отмены постановления Кабинета Министров о повышении тарифов на газ и электроэнергию для населения, а также усовершенствования механизмов социальной защиты граждан. Однако совершенно очевидно, что тарифы увеличиваться будут, и этот факт связан не с политикой нашего государства, а с реальной ситуацией на мировом рынке энергоносителей. В принципе надо ставить вопрос по иному. Расходы жителей должны уменьшаться не вследствие понижения тарифов на энергоносители, а в результате более эффективного использования энергии. На рис. 2 представлен график, иллюстрирующий (по данным журнала «Новости теплоснабжения») динамику экспортных цен на нефть (синяя кривая) и природный газ (оранжевая). График иллюстрирует практически двукратный рост цен на энергоносители за пятилетний период, начиная с 2000 года. И если в начале года мы говорили о цене $ 230 за 1000 м3, то сегодня на мировом рынке это цена доходит до $ 260. Это реальные мировые цены. Ценовая ситуация с газом в Украине представлена на рис. 3, где указаны цены в долларах за 1000 м3. Цены для населения и коммунальных котельных представлены на том уровне, на каком они были утверждены Кабинетом министров для ввода в действие с 1 июля 2006 г. Возникает вопрос, почему цены установлены так, что жители квартир с централизованным теплоснабжением должны платить за того «парня», который сжигает газ непосредственно в своей квартире? Разве коммунальные котельные подают тепло не для населения? Очевидно, что такая политика направлена на развитие систем газоснабжения и на разрушение систем централизованного теплоснабжения. Государственная политика: шаг вперед или назад? Сегодня на самом высоком государственном уровне разрабатываются программы исключения зданий и районов из системы централизованного теплоснабжения и перевод их на местное отопление от квартирных газовых котлов. Первый зам. министра топлива и энергетики в своем письме (№ КМ/2-32-0481 от 01.03.06) информирует о поручении Кабинета министров (протокол № 10 заседания КМУ от 22.02.06) «рассмотреть вопрос обеспечения внедрения программы перевода жилищного фонда и объектов социальной инфраструктуры с централизированного на децентрализированное теплоснабжение». Министр строительства, архитектуры и жилищно-коммунального хозяйства призвал местные органы власти «прекратить ремонтировать старые котельные и отдать предназначенные для ремонта средства гражданам на установку автономных газовых котлов». (газета «Property Times» № 14 от 17-23 апреля 2006 г.). Ранее (например, в газете «Нація і держава» № 8 от 28 февраля 2006 г.) в компании «Нафтогаз Украина» заявляли о намерении уже в текущем году установить 1,5 миллиона квартирных газовых котлов, а полная программа должна охватывать, как было сказано, «несколько миллионов квартир». На рынке Украины представлены множество фирм, предлагающих газовые котлы по очень выгодным ценам, с последующей их установкой и сервисным обслуживанием. Однако массовый переход населения на «автономное» отопление, предполагающее установку квартирных или чердачных газовых котлов для отопления, исключает возможность перевода этих теплогенераторов на другие виды топлива в случае частичного или полного прекращения подачи газа. В этих котлах нельзя сжигать ничего кроме газа, а по газопроводным трубам невозможно подать никакого другого топлива. В то же время, существует реальная для центральных газовых котельных возможность перевода их на другой вид топлива, и это нужно делать как можно быстрее. Существующие системы централизованного теплоснабжения недостаточно совершенны, однако их эффективность может быть кардинально улучшена достаточно простыми средствами. Для этого нужно модернизировать тепловые пункты зданий с использованием эффективного отечественного оборудования. Такая модернизация была выполнена 6 лет назад ОАО «КиевЗНИИЭП» в собственном здании, в результате чего достигнута значительная экономия тепловой энергии, а средства, затраченные на реконструкцию теплового пункта, были возвращены в течение 2,5 месяцев (рис. 4). Газ электричеством не заменить! Если мы хотим использовать газ и дальше, то у нас есть две возможности. Первая — поднять тарифы на газ до уровня мировых цен, а вторая — сохранить для населения более низкие цены. По мировым ценам население просто не сможет, да и не станет платить за газ, потому что гораздо выгоднее и проще купить электрический радиатор и включить его в розетку. Сегодня стоимость электрической энергии для населения в Украине практически равна стоимости тепловой энергии, которую можно получить при сжигании газа, если покупать его по мировой цене (см. таблицу). Массовый и стихийный переход на электрическое отопление потребует увеличения мощности электростанций Украины на 120 млн кВт. Для этого понадобилось бы 120 Чернобыльских блоков, и задача эта совершенно нереальная. Даже, если эти атомные электростанции будут построены, они не смогли бы уменьшать свою мощность в 2 раза от морозов до оттепели, а летом вообще прекращать работу. Для этого подошли бы угольные электростанции, однако КПД самой совершенной тепловой электростанции в 2,5 раза хуже КПД котельной, и отопительные электростанции потребовали бы 90 млн тонн условного топлива в год, в то время как для отопительных котельных хватило бы 35 млн тонн (рис. 5). Если поднять тарифы на газ и не увеличить втрое мощность электростанций, то энергосистема будет разрушена. Чтобы избежать разрушения энергосистемы, придется поднять тарифы на электроэнергию, но повышать эти тарифы на уровень свыше 0,25 грн за кВт/ч вряд ли целесообразно. Если электроэнергия в Украине станет более дорогой, чем в большинстве развитых стран, конкурентоспособность наших товаров на мировом рынке упадет, инфляционные процессы активизируются, и по уровню экономического развития мы будем отброшены далеко назад. Если тарифы на газ для населения сохранить на относительно невысоком, по сравнению с мировыми ценами, уровне, то придется примерно треть доходнойчасти бюджета Украины израсходовать на оплату экспорта газа, что приведет к еще более тяжелым экономическим последствиям. Реальные шаги к энергосбережению Итак, складывается парадоксальная ситуация, с одной стороны, поднимешь тарифы на газ — разрушишь энергосистему, если не поднимешь, то разрушится экономика. Следовательно, напрашивается один вывод — от газа нужно уходить. Ниже приведем программу, разработанную центром энергосбережения ОАО «КиевЗНИИЭП» так называемую «Пять шагов на пути к избавлению от метановой зависимости» (более детально читайте в статье «Газовый кризис — предвестник беды или начало выздоровления?», «С.О.К», № 5, 2006 г., стр. 28-38). 1. Ликвидировать газопроводы, проложенные по фасадам зданий, заменив в этих домах бытовые газовые плиты электрическими. Большинство из этих газопроводов лежат уже более 30 лет, и через них происходят утечки газа, которые никем не регистрируются. В Украине несколько десятков тысяч километров таких газопроводов, и можно предположить, что через них вытекает около 10 % газа, импортируемого Украиной. Поэтому, первое, что нужно было бы сделать, это электрифицировать процесс приготовления пищи. Срок окупаемости* — около 2 лет. 2. Решительно уменьшить потребление тепловой энергии зданиями, присоединенными к системам централизованного теплоснабжения, путем автоматизации тепловых пунктов по отработанной эффективной отечественной технологии, исключающей использование избыточного по своим функциям оборудования. Срок окупаемости — до 1 года. 3. Начать реализацию программы поэтапного утепления существующих зданий, не отвечающих современным требованиям по теплозащите. Однако решать эту проблему нужно комплексно. Если утеплить дома и не оборудовать систему отопления автоматикой, то сэкономленное тепло просто вылетит в «форточку». Срок окупаемости — 15-20 лет. 4. Перевести котельные централизованного теплоснабжения на сжигание угля, торфа, мусора, сухостоя лесов. Использовать тепловые отходы угольных электростанций для теплоснабжения близлежащих городов и селений. В Украине работают 11 крупных тепловых электростанций. Работая на полнуюмощность, эти электростанции выбрасывают в атмосферу или в реки тепловые отходы, эквивалентные 45 млрд м3 природного газа в год. Это тепло не нужно вырабатывать, оно есть и просто выбрасывается на ветер. В результате переоборудования этих электростанций, превращения их в ТЭЦ и прокладки с использованием современных технологий новых теплопроводов, можно обеспечить теплоснабжение большинства городов и поселков. Срок окупаемости прокладывания новых теплопроводов — 2,5-3 года. 5. Отработать на показательных объектах во всех регионах технические решения превращения существующих зданий, прежде всего тех, которые обогреваются природным газом, в объекты автономного теплоснабжения от тепловых насосов, использующих низкопотенциальную энергию окружающей среды или выбрасываемую теплоту техногенного происхождения. Срок окупаемости — до 15 лет. Результатом реализации всех пяти шагов будет уменьшение потребности населения Украины, предприятий коммунальной теплоэнергетики и ТЭЦ в природном газе на 31 млрд м3 в год. Это приблизительно столько, сколько сожгли все эти потребители в минувшем году. Программа может быть реально выполнена до 2030 г. Общий объем инвестиций оценивается в 200 млрд грн. или около 8 млрд грн. в год, в то время как расходы на покупку природного газа по нынешней мировой цене ($260 за 1000 м3) для нужд теплоснабжения оцениваются в 8,5 млрд долл. в год. История:
Минтопэнерго. Программы по росту энергоэффекти. Технология энергосбережения в на. Американская пресса увидела в. 2. Главная -> Экология 
|