Методы и установки для снижения расхода топлива в коммунальной теплоэнергетике А.И.Сигал Институт промышленной экологии Тел.: ( ) Тел/факс: ( )

По информации ООН: В Украине самая низкая в мире эффективность использования энергоресурсов : 25-40% тепловой энергии теряется в процессе транспортировки 40-60% воды сливается в землю в коммунальных теплосетях

Показатели удельного энергопотребления

Удельное потребление природного газа на доллар ВВП в мире и в Украине

Топливный баланс Украины Общее энергопотребление – 167,1 млн.т.у.т.

Потребление энергоресурсов СТВОРЕННЯ КОМФОРТНИХ УМОВ У МІСЦЯХ 40% ТРИВАЛОГО ПЕРЕБУВАННЯ ЛЮДЕЙ (будівлі) ВИРОБНИЦТВО ТОВАРІВ ДЛЯ СПОЖИВАННЯ 27% (харчові продукти, житло, одежа, засоби транспорту) ПЕРЕМІЩЕННЯ ОСІБ І ТОВАРІВ У ПРОСТОРІ 30% (залізничний, автомобільний, авіаційний транспорт) КОМУНІКАЦІЯ, НАУКА, ІНШЕ 3% (Інтернет, телефон, телебачення, наука, медицина )

Короткотермінові маловитратні технологічні заходи з енергозбереження (до років) Житлово-комунальний сектор6,3 млн. т у.п. Електроенергетичний комплекс 6,1 млн. т у.п. Нафтогазовий комплекс 2,8 млн. т у.п. Міжгалузеві заходи (освітлення, лічильники, регульований привід, силова електроніка і ін.) 2,7 млн. т у.п. Вугільна промисловість 1,6 млн. т у.п. Металургія 1,2 млн. т у.п. Інші галузі та джерела 3,1 млн. т у.п. РАЗОМ 23,8 млн. т у.п. Загальні капіталовкладення 5,3 ÷ 5,5 млрд.грн. Питомі капіталовкладення 222,5 ÷ 230,9 грн/т у.п.

Рівень енергетичних витрат за областями, грн на рік на 1 особу коефіцієнт кореляції між рівнем витрат і рівнем урбанізації – 68,5%

9 Частка енергетичних витрат у сукупних доходах населення за областями, % коефіцієнт кореляції із середньою зарплатою = -16,9%

Сравнительный расход топлива для производства тепла в Украине (г. Артёмовск) и в Литве (г. Нов. Акмяне), кг у. т/Гкал

Цена на природный газ в Украине и Литве в 2011 г.

Цена на тепловую энергию в Украине и Литве в 2011 г

Стоимость отопления разными видами топлива дома площадью 200 м 2 (за год )

При расчете диаграммы приняты следующие исходные условия: - дом хорошо утеплен (расчетное пиковое теплопотребление составляет 15 кВт); - цена электричества составляет 0,25 грн/кВт*ч; - цена газа составляет 0,48 грн/м3; - цена дизтоплива составляет 5680 грн/т. * При расходе газа свыше 6000 м3, когда теплопотери дома составляют более 20 кВт, стоимость газа составит 0,98 грн/м3 (пересчитано с сохранением пропорции для 15 кВт).

Коэффициент использования энергии топлива Электронагревание0,27 - 0,34 Сжигание топлива0,75 - 0,93 Парокомпрессионный тепловой насос с электроприводом 0,6 - 1,7 Парокомпрессионный тепловой насос с тепловим двигателем 1,3 - 2,1 Абсорбционный термотрансформатор 1,44 - 2,25

Удельные эксплуатационные расходы энергоресурсов в отрасли на производство 1 Гкал теплоты в Украине: кг у.т. Удельные эксплуатационные расходы энергоресурсов в отрасли на производство 1 Гкал теплоты в странах ЕС: кг у.т. Перерасход энергоресурсов приводит к выбросам в атмосферу соответственно около 45 г/MДж СО 2, и около 25 г/MДж СО 2 Потенциал снижения удельных вибросов СО 2 в коммунальной теплоэнергетике достигает: 20 г/MДж

ПОТЕРИ В ТОПЛИВНОМ ЦИКЛЕ на добычу и подготовку топлива %; с химическим недожогом - 1,5-2%; с механическим недожогом - до 5%; с дымовыми газами %; ИТОГО на выходе из котельной - до 50% в сетях – 8-25%; у потребителя %. ПОЛЕЗНО ИСПОЛЬЗУЕТСЯ – 10-20%

Стоимость мероприятий по экономии 1 тыс. м3 природного газа Модернизация котельного оборудования – 200 тыс. грн. Замена теплотрасс – 600 тыс. грн. Утепление зданий – 2 млн. грн.

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ МАЛОЗАТРАТНОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ КОММУНАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (за базовый принят удельный расход кг/МВт ч) Реконструкция устаревших котлов небольшой производительности – 5-7% экономии: замена горелок интенсификация топочного теплообмена перевод котлов на газ развитие хвостовых поверхностей применение облегченной обмуровки

Сокращение потребления природного газа за счёт замены котлов мощностью до 1 МВт КПД устаревших котлов 80% КПД современных котлов 92% Количество котлов малой мощности шт. Из них подлежащих первоочередной замене 5000 шт. Сокращение потребления природного газа 230 млн. м 3 /год Экономия средств на газ 840 млн. грн./год Полные капитальные затраты (включая проектные работы, де монтаж старого оборудования, монтажные и пуско-наладочные работы нового оборудования, закупку основного и вспомогательного оборудования для котельных) 1680 млн. грн. Предполагаемый срок окупаемости 2-3 года

Сокращение потребления природного газа за счёт реконструкции котлов мощностью от 7 до 116 МВт (в котельных ЖКХ Украины) КПД большинства установленных котлов = 85…90 % КПД современных котлов = 92…94 % Количество котлов в котельных ЖКХ = 1327 Сокращение потребления природного газа = 250 млн. м 3 /год Экономия средств на газ = 601 млн. грн./год Реконструкция оборудования в зависимости от типа котла включает: а) замену горелочных устройств на современные на всех котлах; б) модернизацию автоматики на большей части котлов; в) замену конвективных поверхностей нагрева на новые из трубы Ø32 мм в котлах типа ТВГ и КВГ, которых 59% (783) от общего количества. Полные капитальные затраты на реконструкцию (включая проектные работы, демонтаж оборудования, монтажные и пуско-наладочные работы реконструированных котлов) = млн. грн. Предполагаемый срок окупаемости = 1,8 года

(продолжение) Повышение эффективности использования топлива в крупных котлах – 7-9% экономии: замена горелок установка теплоутилизаторов: - мазутоподогревателей - воздухоподогревателей - экономайзеров ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ МАЛОЗАТРАТНОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ КОММУНАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Мероприятия 8 тыс. котлов (малые – до 10 МВт) - замена на новые: на электрические – экономия 0,15 млрд. м 3 /год природного газа – 1,5% на угольные котлы 6-10 МВт – экономия 0,6 млрд. м 3 /год природного газа – 6%* на мазутные котлы (там, где сохранилось мазутное хозяйство) – экономия 0,13 млрд. м 3 /год природного газа – 1,3%* на котлы на биомассе (солома, дрова, торф) – экономия 0,6 млрд. м 3 /год природного газа – 6% ИТОГО: возможная экономия природного газа 23,3% *не может рассматриваться как мероприятие согласно Киотского протокола, так как приводит к росту выбросов СО 2

Мероприятия 180крупных котлоагрегатов ( Гкал/час) заменяются на тепловые насосы и когенерационные ТЭЦ – экономия 1 млрд. м 3 /год природного газа (10%) Использование котлов на биогазе, шахтном метане, свалочном газе, бытовых отходах – экономия 0,5 млрд. м 3 /год природного газа (5%) Ремонт теплотрасс и установка индивидуальных тепловых пунктов – экономия 0,7 млрд. м 3 /год природного газа (7%)

Мероприятия могут обеспечить экономию: 5,1 млрд. м 3 /год (51,3%) в том числе по быстро внедряемым мероприятиям 20,5% а также - снижение выбросов парниковых газов на 10 млн. т СО 2 -экв.

Необходимые вложения: -в замену и реконструкцию котлов – 1 млрд. грн. (окупаемость 2,5 года) -в утилизаторы теплоты – 0,5 млрд. грн. (окупаемость 2 года) -в тепловые насосы – 4 млрд. грн. (окупаемость 20 лет)

Пріоритетне біоенергетичне обладнання, яке може бути встановлене в Україні до 2015 р. Тип обладнання Ємність ринку України, шт Встановлена потужність Зниження викидів СО 2, млн. т/ рік Заван тажен ня, год/рі к Заміще ння ПГ, млрд. м 3 / рік Інвест иції, млн. грн МВт т МВт е Деревноспалюючі котли для теплопостачання, 1-10 МВт Деревноспалюючі котли для промисловості, МВт Побутові деревноспалюючі котли, кВт Соломоспалюючі котли, МВт , , Соломоспалюючі котли, 1-10 МВт , , Котли для спалювання торфу, МВт , Біогаз з полігонів ТПВ , Всього Заміщення ПГ: 700 грн/1000 м 3 *5.57 млрд. м 3 /рік = 3900 млн. грн/рік 28

ЗахідЕкономія природного газу, млрд. м 3 Заміщення природного газу, млрд. м 3 Зменшення викидів парникових газів (СО 2, СН 4 ), млн.. т/рік Комунальна теплоенергетика 1Модернізація котлів (27,6 тис. шт..)0,340,65 СО 2 2Встановлення теплоутилізаторів (14 тис. шт.)0,20,38 СО 2 3Використання електроенергії для теплопостачання, 400 МВт електро 0,20,12 СО 2 4Використання вугілля (100 котлів)0,6-0,28 СО 2, -0,012 SO 2 5Використання мазуту0,125-0,15 СО 2 6Використання соломи, деревини, торфу (1750 котлів)0,84парниково нейтрально 7Заміна 4750 зношений газових котлів на сучасні газові0,591,12 СО 2 8Встановлення в 32 котельних потужних теплових насосів1,14парниково нейтрально 9Використання низькокалорійних горючих газів0,5парниково нейтрально 10Впровадження індивідуальних теплових пунктів в 5 тис. 16- поверхових будинків 0,240,45 СО 2 11Заміна теплових мереж на попередньо ізольовані труби ()0,30,57 СО 2 Всього1,673,4052,86 СО 2 Соціально-бюджетна сфера Використання соломи, деревини, торфу (600 котлів)0,18парниково нейтрально Індивідуально-побутовий сектор (населення сільської місцевості) Використання деревини, торфу брикету (1500 котлів)0,05парниково нейтрально Обсяги економії та заміщення використання природного газу і зменшення викидів парникових газів на період рр. в сфері теплозабезпечення України

РАЗРАБОТАНЫ НОВЫЕ КОТЛЫ ВОДОГРЕЙНЫЙ ВОДОТРУБНЫЙ КОТЕЛ 0,63 МВт ТЕПЛОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ 0,63 МВт ПРОИЗВОДИТЕЛЬ ВАТ «КИЕВЭНЕРГОРЕМОНТ» ТОПКА СОСТОИТ ИЗ 12-ТИ ТРЕХХОДОВЫХ ПАКЕТОВ ИЗ ТРУБЫ 32Х3,5 КПД не ниже 92% ЭМИССИЯ NO X мг/м 3 ЭМИССИЯ СO - 60 мг/м 3

КОТЕЛ ВОДОГРЕЙНЫЙ ВОДОТРУБНЫЙ КВВ-2,0 Гн ТЕПЛОПРОДУКТИВНІСТЮ 2,0 МВт Внедрение котла позволит заменить устаревшие котлы типа НИИСТУ-5, Минск- 1, Универсал, Энергия и др. Это увеличит тепловую мощность котельной в 3-5 раз без изменения ее размеров, что резко увеличит экономичность и надежность источников теплоснабжения Котел находится на уровне лучших отечественных и зарубежных аналогов

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КОТЛА КВВ-2,0 Гн (по результатам приемочных испытаний г.) Найменування параметру Позначенн я Розмір- ність Фактичне значення Навантаження% 31,773,6102,6110,1 ТеплопродуктивністьQМВт 0,6341,4722,0522,202 Вода Витрата водиG м з /год Тиск води на вході в котел Р вх кгс/см 2 5,6 5,8 Тиск води на виході із котла Р вих кгc/см 2 5,2 5,4 Газ Тиск газу перед пальником РпРп кПа0,150,751,301,60 Витрата газу розрахункова Gнм з /год64,4150,4211,6226,0 Теплова потужність пальника Q пал.МВт0,6811,5882,2352,387 Продукти згоряння Температура відхідних газівt оСоС Тиск у камері згорянняР к.з.. Па Розрідження за котлом SкSк Па Вміст в сухих продуктах згоряння: -кисню -двоокису вуглецю О 2 СО 2 %% 5,3 8,8 3,8 9,7 4 9,6 2,1 10,6 Вміст в сухих продуктах згоряння: приведений до = 1: -оксиду вуглецю -оксидів азоту, приведених до NО 2 СО NО х мг/м Коефіцієнт надлишку повітря 1,301,201,211,10 ККД за зворотним балансом % зв 95,294,492,992,6

СТРУКТУРА ФАКЕЛА В ТОПКЕ КОТЛА ά СОСО2NOx η% η% На выхо де из топки 1,213013, На выхо де из котла 1,26439,1101,894,6 ά СОСО2 NOx η% η% На выхо де из топки 1, На выхо де из котла 1,26579,88895 Без излучателя С излучателем

Методика расчета граничных удельных норм расхода топлива К3 = 1 + (0,29 t1 - 0,4) 10-2 – ДКВР. ДКВ, ДЕ, ГМ-50-1, ТП, ТС-20, ШБА, Шухова, КРШ; К3 = 1 + (0,36 t1 - 0,2) 10-2 – сталеві секційні котли; К3 = 1 + (0,306 t1 -0,27) 10-2 – чавунні секційні котли; К3 = 1 + (0,19 t1 - 1,05) 10-2 – КЕ, ВВД, Ланкаширський, КВ, ММ3, Е-0,4/9, У-1/9; К3 = 1 + (0,06 t1 - 1,85) 10-2 – ТВГ;

Методика расчета граничных удельных норм расхода топлива

Территориальные границы проекта: Автономная Республика Крым Город Симферополь Районы – Алуштинский, Джанкойский, Евпаторийский, Керченский, Раздольнинский, Феодосиевский, Ялтинский.

График снижения выбросов СО 2

Благодарю за внимание Институт промышленной экологии Тел.: ( ) Тел/факс: ( )