Институт промышленной экологии Тел 38 044 453

Институт промышленной экологии Тел. : (+38 044) 453 2862 e-mail: engeco@kw. ua Тел/факс: (+38 044) 456 9262 www. engecology. com Методы и установки для снижения расхода топлива в коммунальной теплоэнергетике А. И. Сигал

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

Короткотермінові маловитратні технологічні заходи з енергозбереження (до 1 - 2 років) Житлово-комунальний сектор 6, 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%

Частка енергетичних витрат у сукупних доходах населення за областями, % коефіцієнт кореляції із середньою зарплатою = -16, 9% 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 к. Вт); - цена электричества составляет 0, 25 грн/к. Вт*ч; - цена газа составляет 0, 48 грн/м 3; - цена дизтоплива составляет 5680 грн/т. • * При расходе газа свыше 6000 м 3, когда теплопотери дома составляют более 20 к. Вт, стоимость газа составит 0, 98 грн/м 3 (пересчитано с сохранением пропорции для 15 к. Вт).

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

Удельные эксплуатационные расходы энергоресурсов в отрасли на производство 1 Гкал теплоты в Украине: 185 - 190 кг у. т. Удельные эксплуатационные расходы энергоресурсов в отрасли на производство 1 Гкал теплоты в странах ЕС: 130 - 140 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 - 22 -32%; с химическим недожогом - 1, 5 -2%; с механическим недожогом - до 5%; с дымовыми газами - 10 -25%; ИТОГО на выходе из котельной - до 50% в сетях – 8 -25%; у потребителя - 25 -30%. ПОЛЕЗНО ИСПОЛЬЗУЕТСЯ – 10 -20%

Стоимость мероприятий по экономии 1 тыс. м 3 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 0. 149 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 l. КПД устаревших котлов ≤ 80% l. КПД современных котлов ≥ 92% l. Количество котлов малой мощности ≈ 41000 шт. l. Из них подлежащих первоочередной замене ≈ 5000 шт. l. Сокращение потребления природного газа ≈ 230 млн. м 3/год l. Экономия средств на газ ≈ 840 млн. грн. /год l. Полные капитальные затраты (включая проектные работы, демонтаж 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 Ø 32 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) = 1 057 млн. грн. Предполагаемый срок окупаемости = 1, 8 года

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

Мероприятия 8 тыс. котлов (малые – до 10 МВт) - замена на новые: - 1600 на электрические – экономия 0, 15 млрд. м 3/год природного газа – 1, 5% - 500 на угольные котлы 6 -10 МВт – экономия 0, 6 млрд. м 3/год природного газа – 6%* - 500 на мазутные котлы (там, где сохранилось мазутное хозяйство) – экономия 0, 13 млрд. м 3/год природного газа – 1, 3%* - 1800 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 180 крупных котлоагрегатов (20 -100 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 28 встановлене в Україні до 2015 р. Тип обладнання Ємність Встановлена ринку потужність України, МВтт МВте шт Зниження викидів СО 2, млн. т/ рік Завант аженн я, год/рі к Заміще ння ПГ, млрд. м 3/ рік Інвест иції, млн. грн Деревноспалюючі котли для теплопостачання, 1 -10 МВт 1000 500 --- 0. 56 4400 0. 29 225 Деревноспалюючі котли для промисловості, 0. 1 -5 МВт 500 350 --- 0. 53 6000 0. 27 158 Побутові деревноспалюючі котли, 10 -50 к. Вт 53000 1590 --- 1. 78 4400 0. 91 557 Соломоспалюючі котли, 0. 1 -1 МВт 16000 3200 --- 3, 71 4400 1, 89 2240 Соломоспалюючі котли, 1 -10 МВт 1400 2800 --- 3, 25 4400 1, 66 1680 Котли для спалювання торфу, 0. 5 -1 МВт 1000 750 --- 0, 84 4400 0. 43 263 60 90 60 2, 4 8000 0. 13 300 9280 60 13. 06 5. 57 5400 Біогаз з полігонів ТПВ Всього Заміщення ПГ: 700 грн/1000 м 3*5. 57 млрд. м 3/рік = 3900 млн. грн/рік

Обсяги економії та заміщення використання природного газу і зменшення викидів парникових газів на період 2010 -2011 рр. в сфері теплозабезпечення України Захід Економія природного Заміщення природного Зменшення викидів газу, млрд. м 3 парникових газів (СО 2, СН 4), млн. . т/рік Комунальна теплоенергетика 0, 34 1 Модернізація котлів (27, 6 тис. шт. . ) 0, 65 СО 2 2 Встановлення теплоутилізаторів (14 тис. шт. ) 3 Використання електроенергії для теплопостачання, 400 МВтелектро 0, 2 0, 12 СО 2 4 Використання вугілля (100 котлів) 0, 6 -0, 28 СО 2, -0, 012 SO 2 5 6 Використання мазуту Використання соломи, деревини, торфу (1750 котлів) 0, 125 0, 84 -0, 15 СО 2 парниково нейтрально 7 Заміна 4750 зношений газових котлів на сучасні газові 8 Встановлення в 32 котельних потужних теплових насосів 1, 14 парниково нейтрально 9 Використання низькокалорійних горючих газів 0, 5 парниково нейтрально 0, 2 0, 38 СО 2 0, 59 1, 12 СО 2 10 Впровадження індивідуальних теплових пунктів в 5 тис. 16 - 0, 24 поверхових будинків 0, 45 СО 2 11 Заміна теплових мереж на попередньо ізольовані труби () 0, 57 СО 2 Всього 0, 3 1, 67 Соціально-бюджетна сфера Використання соломи, деревини, торфу (600 котлів) 3, 405 2, 86 СО 2 0, 18 парниково нейтрально Індивідуально-побутовий сектор (населення сільської місцевості) Використання деревини, торфу брикету (1500 котлів) 0, 05 парниково нейтрально

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 32 Х 3, 5 КПД не ниже 92% ЭМИССИЯ NOX - 100 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 25. 11. 2002 г. ) Найменування параметру Позначенн я Навантаження Розмірність Фактичне значення % 31, 7 73, 6 102, 6 110, 1 0, 634 1, 472 2, 052 2, 202 Теплопродуктивність Q МВт Витрата води G Рвх мз/год 54 60 72 72 кгс/см 2 5, 6 5, 8 Рвих кгc/см 2 5, 4 Вода Тиск води на вході в котел Тиск води на виході із котла Газ Тиск газу перед пальником Рп к. Па 0, 15 0, 75 1, 30 1, 60 Витрата газу розрахункова G нмз/год 64, 4 150, 4 211, 6 226, 0 Qпал. МВт 0, 681 1, 588 2, 235 2, 387 152 178 184 Теплова потужність пальника Температура відхідних газів Тиск у камері згоряння Розрідження за котлом Вміст в сухих продуктах згоряння: -кисню -двоокису вуглецю Вміст в сухих продуктах згоряння: приведений до = 1: -оксиду вуглецю -оксидів азоту, приведених до NО 2 Коефіцієнт надлишку повітря ККД за зворотним балансом t Рк. з. . Sк Продукти згоряння о. С 91 Па 30 40 120 Па 70 60 60 80 5, 3 8, 8 3, 8 9, 7 4 9, 6 2, 1 10, 6 62 134 5 132 0 96 18 102 1, 30 1, 21 1, 10 95, 2 94, 4 92, 9 92, 6 О 2 СО NОх % % % мг/м 3 зв

СТРУКТУРА ФАКЕЛА В ТОПКЕ КОТЛА Без излучателя ά На выход е из топки 1, 2 На выход е из котла 1, 26 СО 130 43 СО 2 13, 3 9, 1 NOx 102 101, 8 С излучателем η% ά СО СО 2 NOx 1, 3 169 12 59 72 63 На выхо де из топки 1, 26 57 9, 8 88 95 94, 6 На выхо де из котла η%

Методика расчета граничных удельных норм расхода топлива К 3 = 1 + (0, 29 t 1 - 0, 4) 10 -2 – ДКВР. ДКВ, ДЕ, ГМ-50 -1, ТП, ТС-20, • ШБА, Шухова, КРШ; • К 3 = 1 + (0, 36 t 1 - 0, 2) 10 -2 – сталеві секційні котли; • К 3 = 1 + (0, 306 t 1 -0, 27) 10 -2 – чавунні секційні котли; • К 3 = 1 + (0, 19 t 1 - 1, 05) 10 -2 – КЕ, ВВД, Ланкаширський, КВ, ММ 3, Е-0, 4/9, У-1/9; • К 3 = 1 + (0, 06 t 1 - 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

Институт промышленной экологии Тел. : (+38 044) 453 2862 e-mail: engeco@kw. ua Тел/факс: (+38 044) 456 9262 www. engecology. com Благодарю за внимание