Портал по тригенерации, когенерации и мини-ТЭЦ

Сбережение энергии и энергия сбережения


Судиловский В.К., к.т.н., доцент, заведующий сектором технологических энергогенерирующих установок ОАО "Белгорхимпром"

Судиловская В.В., аспирантка, менеджер-экономист отдела когенерационных энерготехнологических установок, НПЦ ПЭА БГУИР.


Одиннадцатый международный симпозиум «ТЕХНОЛОГИИ - ОБОРУДОВАНИЕ- КАЧЕСТВО»

Семинар «Внедрение современных энергоэффективных технологий когенерации на объектах народного хозяйства республики


Характерной особенностью экономики Беларуси является большое технологическое потребление тепловой энергии средне- и низкопотенциальных параметров в виде водяного пара и горячей воды, а также в виде дымовых газов в качестве сушильного (нагревательного) агента. Последний получается за счет прямого сжигания природного газа с последующим разбавлением атмосферным воздухом до температур, главным образом, 200-500 ºС, реже 600-900 ºС (для термических процессов закалки отпуска и др.). К этому следует добавить сравнительно большие расходы тепла на отопление и вентиляцию с продолжительностью отопительного сезона 4800-4960 часов.

Именно здесь кроется одна из основных причин большой энергоемкости нашей продукции, ее высокой себестоимости, хромающей конкурентоспособности, низкого уровня ВВП на душу населения.

На такое теплоснабжение экономики, созданное в годы чрезвычайно низких внутренних цен на топливо, ежегодно тратится более 18 млн. тут с бесполезной и безвозвратной потерей высокого термодинамического потенциала природного газа (его теоретическая температура горения 2000-2100 ºС).

В нынешних условиях высоких и перманентно растущих мировых цен на топливно-энергетические ресурсы такая потеря термодинамического потенциала (около 1700-1500ºС) ведет не просто к значительному повышению топливно-энергетической составляющей в себестоимости многих видов продукции, но в силу своей масштабности тормозит развитие экономики страны, ее экспортный потенциал.

Всего в республике производится 107,4 млн Гкал тепла в год, в том числе в виде пара и горячей воды 74,4 млн Гкал., в виде дымовых газов прямого сжигания топлива для технологических целей (сушка, термическая обработка и др.) - 33 млн Гкал.

На ТЭЦ вырабатывается 29,3 млн Гкал тепла, при этом только 23 млн Гкал в наиболее экономичном теплофикационном цикле с одновременной выработкой 10,8 млрд кВт часов электрической энергии.

Таким образом, свыше 80 млн Гкал тепла в год в республике вырабатывается в низкоэффективном режиме прямого сжигания топлива на тысячах котельных и печей.

В то же время на значительное повышение цен в 1973 г. на нефть (4,5 раза) промышленно развитые страны ответили, прежде всего, развитием когенерации (теплофикации) на базе современных тепловых двигателей – газотурбинных установок (ГТУ) и газопоршневых агрегатов (ГПА) – достигших высоких технико-экономических показателей, соизмеримых, а иногда превышающих по экономичности и надежности традиционные паротурбинные установки. Так, электрический КПД ГТУ сравнительно небольшой мощности равен 31-35%, КПД крупных ГТУ достиг 40,6% в простом газотурбинном цикле, в парогазовом – до 58-60%, КПД ГПА сравнительно небольшой мощности (160-800 кВт) – 35-38%, при мощности 1МВт и выше – от 41 до 46%. Они вводились и окупались в короткие сроки не взамен оборудования «большой» энергетики, а наряду с ним.

Согласно данным Европейской ассоциации когенерации доля когенерации в производстве электроэнергии в ЕС достигла свыше 50% в Дании и Нидерландах, свыше 35% в Финляндии, около 30% в Австрии, 20% в Германии и Италии. Во всех странах ЕС запланировано ее увеличение. В США в 2001 г. принята и активно реализуется государственная программа развития «распределенной» энергетики с применением тригенерации в связи с жарким климатом.

Учитывая собственный успешный опыт теплофикации (в структуре энергетики страны ТЭЦ составляет более 50% мощности) и опыт когенерации на Западе, у нас на базе потребляемой теплоэнергии в народном хозяйстве в когенерационном цикле с коэффициентом теплофикации 0,45-0,50 может быть выработано 36-40 млн Гкал тепла в год. При этом возможна генерация электроэнергии (удельная выработка электроэнергии в когенерационном цикле составляет от 1300 кВт·ч в ГПА до 570 кВт·ч в ГТУ на 1 Гкал тепла) при среднем значении удельной выработки 780-820 кВт·ч  – 28-33 млрд кВт·ч.

При этом экономия топлива составит 

(28-33)х109 кВт·ч х (336-158)гут/кВт·ч =(5,0-5,9) млн тут

что соответствует возможности уменьшения закупки природного газа на 4,4-5,2 млрд м3 в год.

Рубль, вложенный в когенерацию, обращается в 4-5 раз быстрее, чем в объекты большой энергетики, поэтому перераспределение инвестиционных средства в пользу когенерации экономически выгодно и значимо для народа и государства.

Подтверждением вышеизложенному являются результаты успешной многолетней работы когенерационных установок в нашей республике как на базе ГТУ, так и ГПА.

Так, на Мозырском НПЗ с 1996 г. эксплуатируется ГТУ 15 МВт (изготовитель «Машпроект», Украина) с паровым котлом-утилизатором (изготовитель Николаевский судостроительный завод, Украина) с тяжелым видом топлива для газовых турбин – газойлем.

На Белорусском цементном заводе с декабря 2004 г. работает ГТУ 16 МВт (изготовитель «Машпроект», Украина), в которой уходящие газы после турбины в полном объеме используются для сушки цементно-сырьевой муки (наработка без отказов составила более 26 тыс. часов).

На ОАО «Гродно Химволокно» введены в действие 4 ГПА по 2,74 МВт (1-ая очередь) в 2004 г. и 4 ГПА по 3,03 МВт (2-ая очередь) и две абсорбционно-холодильные машины, работающие на горячей воде, мощностью по 5 МВт холода.

Это коренным образом изменило финансовое положение предприятий, снизило энергоемкость продукции и позволило закрепить свои позиции на внешних рынках.

Имеется и целый ряд других предприятий, где реализованы когенерационные установки с меньшими мощностями (ГПА 1 х 1 МВт в Белыничском ЖКХ, ГПА 1 МВт на РУП «Витязь», РУП «Горизонт» и др.).

Для них стало характерным короткие сроки строительства (до 1 года), небольшие сроки окупаемости (от 1,5 до 3-х лет) при удельных расходах топлива на электрическую энергию 140-160 гут/кВт·ч и на тепловую энергию 158-168 кг ут/Гкал, себестоимость электрической энергии примерно в 4 раза, а себестоимость тепловой энергии на 15-18% ниже действующих тарифов.

Для ряда предприятий, находящихся в тяжелом финансовом положении, производящих импортозамещающую продукцию, например, Новополоцкий БВК и др., строительство когенерационных установок на базе их технологического теплопотребления может стать путём превращения их в предприятия-лидеры с высокой рентабельностью без использования государственных льгот и субсидий.