Размещено на http://www.allbest.ru/

д.т.н. В.А. Бутузов,

генеральный директор, ОАО "Южгеотепло", г. Краснодар;

д.т.н. Г.В. Томаров,

генеральный директор, ЗАО "Геотерм-ЭМ", г. Москва;

д.э.н. В.Х. Шетов,

директор, ГУ "Центр энергосбережения и новых технологий", г. Краснодар

Анализ котельного парка Краснодарского края

Краснодарский край является динамично развивающимся агропромышленным рекреационным регионом России. При собственном населении численностью 5 млн. чел. он ежегодно принимает на отдых до 15 млн. гостей. Регион имеет развитую городскую инфраструктуру. Теплоснабжение городов и населенных пунктов обеспечивают 1824 котельных и 2290 км тепловых сетей (в двухтрубном исчислении). Годовая выработка тепловой энергии этими котельными в стоимостном выражении превышает 6 млрд. руб.

Всего в крае в муниципальных котельных установлено 3920 котлов [1], из которых наибольшее количество составляют водогрейные, единичной тепловой мощностью менее 4 МВт, -3560 шт. (91 %). Паровых котлов в крае работает 185 шт. (5 %), а водогрейных, единичной тепловой мощностью от 4 до 50 МВт, - 175 шт. (4 %). Муниципальные котельные в основном работают на природном газе (73 %).

На рис. 1 приведено распределение наиболее массового вида котлов (водогрейные, мощностью менее 4 МВт) по типам. Чугунные секционные котлы со сроками службы 20-30 лет ("Универсал", "Минск", "Энергия", "Тула") составляют 37,8 % от общего количества этого вида, стальные котлы устаревшей конструкции КС-1 со сроками службы 15-20 лет - 27,2 %, а современные котлы - всего 23,4 %.

Программа модернизации

По инициативе ГУ "Центр энергосбережения и новых технологий" (г. Краснодар) разработана программа модернизации муниципальных котельных. В данной статье приведены результаты исследований по дооборудованию данных котельных когенерационными установками. Приоритетность данного подхода обусловлена следующими основными факторами: муниципальная котельная когенерационная водогрейный

* необходимость модернизации котельных при отсутствии финансовых ресурсов;

* наличие тепловых нагрузок, в т. ч. круглогодичного горячего водоснабжения (минимальная тепловая нагрузка когенерационных установок);

* возможность использования резервной пропускной способности подводящих газопроводов, емкостей мазутного хозяйства, сечений и высот дымовых труб.

Актуальность данной работы заключается в необходимости подключения новых городских потребителей тепловой и электрической энергии без существенного увеличения потребления топлива. Пропускная способность системы газоснабжения Краснодарского края исчерпана, ее модернизация потребует нескольких лет и больших средств.

На 2006-2010 гг. ГУ "Центр энергосбережения и новых технологий" разработана краевая программа энергосбережения [2], утвержденная региональным законодательным собранием. В результате реализации этой программы при общем объеме вложенных средств 16,6 млрд. руб. ожидается уменьшение потребления топлива на 35 %. Высвободившееся от внедрения энергосберегающих мероприятий и использования возобновляемых источников энергии топливо планируется направить на строительство когенерационных установок муниципальных котельных [3].

При анализе характеристик водогрейных котельных с котлами единичной тепловой мощностью от 4 до 50 МВт, в свою очередь, были выделены три группы котельных со следующими диапазонами установленной мощности: первая группа - 10-15 МВт, вторая группа - 15-20 МВт; третья группа - свыше 20 МВт (рис. 2).

Для каждой из указанных групп по известным методикам были подобраны газопоршневые установки (ГПУ) и газовые турбины (ГТ). Для котельных первой и второй групп определена целесообразность установки на их базе ГПУ общей электрической мощностью 60 МВт. Для третьей группы котельных обоснована установка ГТ общей электрической мощностью 188 МВт. Для паровых муниципальных котельных с котлами ДКВР, ДЕ (19 котельных; суммарная установленная тепловая мощность 521 МВт) высокоэффективным мероприятием является установка паровых противодавленческих турбин общей электрической мощностью 22 МВт.

Реализация программы модернизации муниципальных котельных Краснодарского края с их дооборудованием когенерационными установками обеспечит ввод в эксплуатацию 270 МВт электрических мощностей (рис. 3).

Для каждого из данных видов когенерационного оборудования выбраны котельные, для которых были разработаны бизнес-планы. Так, например, стоимость установки газовых турбин мощностью 12 МВт с котлами-утилизаторами в водогрейной котельной тепловой мощностью 60 МВт в г. Анапе составляет 230 млн. руб. (в ценах 2006 г.), а расчетный срок окупаемости модернизации не превышает 5,5 лет. Другим примером является водогрейная котельная тепловой мощностью 25 МВт в г. Тимашевске, в которой планируется размещение ГПУ установленной электрической мощностью 2 МВт. Стоимость модернизации составляет 30 млн. руб. и имеет расчетный срок окупаемости 4,5 года.

Наименьший расчетный срок окупаемости (2 года) получен при разработке бизнес-плана модернизации паровой котельной тепловой мощностью 29 МВт в г. Геленджике, в которой возможен монтаж паровых противодавленческих турбин мощностью 2 МВт. В этом случае стоимость модернизации составит 24 млн. руб.

Реализованные проекты

Газопоршневые установки. В г. Новороссийске на территории муниципальной котельной "Южная" установленной мощностью 95,6 Гкал/ч (три водогрейных котла ПТВМ-50, два паровых котла ДКВР-4/13) в 2006 г. построена когенерационная станция установленной электрической мощностью 8,1 МВт и тепловой мощностью 8,4 МВт. В здании с размерами в плане 22Ч23 м размещены три газопоршневые установки фирмы "Jenbacher" (Австрия) (рис. 4). Электрическая мощность каждого модуля - 2,7 МВт, тепловая - 2,8 МВт. Численность персонала станции составляет 15 чел. С вводом в эксплуатацию данной электростанции котельная получила резервный источник электроснабжения, а городские электрические сети подключили к ней 4 микрорайона (15 тыс. квартир).

Данный проект осуществлен фирмой "ТЕАМ" (г. Новороссийск) за счет собственных средств. Общая стоимость строительства составила 220 млн. руб. За время эксплуатации подтверждены все проектные характеристики, в т. ч. удельный расход топлива на производство единицы электрической и тепловой энергии. Региональной энергетической комиссией Краснодарского края утверждены тарифы на отпуск электрической энергии - 1 руб./кВт.ч, тепловой энергии - 688 руб./Гкал. При годовом потреблении природного газа 16 млн. м 3 по цене 2315 руб. за 1000 м 3 срок окупаемости станции превысит 10 лет.

Паровые турбины. В г. Сочи в котельной № 14 установленной тепловой мощностью 215 МВт (пять водогрейных котлов КВГМ-30, два паровых котла ДЕ-25/14ГМ) в 2002 г. введена в эксплуатацию паровая противодавленческая турбина "Кубань 0,75А/0,4Р 13/2" установленной электрической мощностью 750 кВт. Давление пара перед турбиной составляет 15 кгс/см 2 (рабочее давление котлов ДЕ-25/14ГМ), после турбины -2 кгс/см 2 (направляется в теплообменники и в деаэратор). Номинальный расход пара - 14,4 т/ч. Напряжение генератора турбины - 0,4 кВ.

Турбины типа "Кубань" разработаны совместно Калужским турбинным заводом и Южнорусской энергетической компанией [4]. Установка работает в автономном режиме для частичного покрытия собственных нужд, является резервным источником электроснабжения котельной. Среднегодовая наработка турбогенератора составляет 6235 ч, а выработка электрической энергии -2950 тыс. кВт.ч. При цене электроэнергии 2,1 руб./кВт.ч стоимость выработанной электроэнергии в год составляет 6,2 млн. руб., а за все время эксплуатации - 37,2 млн. руб. Срок окупаемости данной турбоустановки не превысил 1 года.

Литература

1. Бутузов В.А. Анализ котельного парка Краснодарского края // Промышленная энергетика. 2006. №5.

2. Шетов В.Х., Чепель В.В. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. Куб. ГТУ. Краснодар. 2006.

3. Томаров Г.В., Чепель В.В., Шетов В.Х., Бутузов В.А., Никольский А.И. Программа обеспечения 30 % энергопотребности Краснодарского края на основе использования ВИЭ / Материалы Международного геотермального семинара МГС-2004, Петропавловск-Камчатский, 9-14 августа 2004 г.

4. Бутузов В.А. Паровые противодавленческие турбины в котельных промышленных предприятий // Промышленная энергетика. 2002. № 10.

5. Журнал "Новости Теплоснабжения" № 6 (94) 2008 г., http://www.ntsn.ru/.

Размещено на Allbest.ru