О реконструкции котельных в ТЭЦ

В.Г. Семенов, главный редактор,
научно-технический журнал «Новости теплоснабжения»

История

Системы централизованного теплоснабжения во всем мире возникали для полезного использования теплоты, образующейся в процессе выработки электрической энергии либо при сжигании мусора. Первая в России система централизованного теплоснабжения - 13 корпусов детской больницы в Санкт-Петербурге - была создана на основе угольной ТЭЦ. Энергия пара, произведенного в котлах, использовалась для выработки электроэнергии, а отработанный пар использовался для теплоснабжения зданий, оборудованных двухтрубными гравитационными системами отопления и пароводяными бойлерами.

Зарубежные страны

В капиталистических странах системы централизованного теплоснабжения (ЦТ) в основном создаются для обеспечения когенерации - комбинированной выработки тепловой и электрической энергии. В Германии, Финляндии, Дании 75-80% тепловой энергии ЦТ вырабатывается в комбинированном цикле, а остальная часть - в основном на пиковых котельных и мусоросжига-ющих заводах. Доля электроэнергии, выработанной в цикле когенерации, в последние годы постоянно растет (в Германии 16%, Финляндии -37%, Дании 53%), это объясняется политикой государств и ЕС по снижению вредных выбросов в атмосферу. Действует три международных документа: Соглашение по рамочной конвенции ООН об изменении климата; Киотский протокол, принятый в пределах рамочной конвенции, и Директива ЕС по торговле выбросами.

В разных странах меры поддержки когенерации различны:

• Словакия и Польша ввели требование обязательной закупки тепловой энергии от ТЭЦ, отпускающей ее по низшей цене;

• В Германии за электроэнергию, выработанную в комбинированном цикле на аттестованных ТЭЦ, выплачивается премия от 0,0138 до 0,0511 евро за кВт/ч за счет перекрестного субсидирования от других производителей электрической энергии;

• Соединенные Штаты предоставляют ряд налоговых льгот, способствующих когенерации;

• Италия предоставляет льготы путем снижения налогов на использованный в когенерации природный газ, и т.д.

Внедрение когенерации во многих странах затруднено из-за жесткой конкуренции со стороны

избыточных электроэнергетических мощностей и трудностей в создании новых систем централизованного теплоснабжения (начиная с отвода земли под тепловые сети). По этим причинам, например, в Германии, рост когенерации практически остановился, хотя реконструкция ТЭЦ и систем ЦТ в бывшей Восточной Германии позволили получить выдающиеся результаты. Капиталовложения в размере 3,4 млрд евро (с правительственной поддержкой в 600 млн евро) позволили снизить выбросы от энергоисточников по СО₂ на 33%, SO₂ - 83%, СО - 49%, NO_x - 41 %, и пыли на 95%. Цена на централизованное тепло, в среднем, была снижена на 25%. Сегодня более 450 немецких городов снабжаются от ЦТ.

Учитывая трудности развития когенерации, Европейская Комиссия в 2004 г. издала новую директиву. Она требует гармонизации законодательства стран-членов ЕС и стимулов к развитию когенерации. В ней также дается определение станций когенерации, они могут считаться таковыми, если их общий уровень преобразования энергии топлива в электрическую и тепловую составляет не менее 75%.

Зарубежный опыт показывает, что именно благодаря когенерации и энергоэффективности системы централизованного теплоснабжения оказываются очень экологичны и рентабельны. Без когенерации система ЦТ оказывается не конкурентоспособной и проигрывает локальным системам теплоснабжения. В то же время, в странах с переходной экономикой менее половины систем ЦТ основаны на комбинированном производстве тепловой и электрической энергии. В странах бывшего СССР эта доля еще ниже, т.е. большая часть систем ЦТ использует тепло только от котельных. С другой стороны, в странах с переходной экономикой сети ЦТ и рынок сбыта тепловой энергии уже существуют, это создает значительный потенциал для развития когенерации. Таким образом, страны с переходной экономикой по сравнению с другими странами находятся в более завидном положении, т.к. могут обеспечить большие тепловые нагрузки, а это является основой для когенерации.

Несмотря на это, в обзоре мировой энергетики, издаваемом Международным энергетическим агентством, имеется прогноз, по которому когенерация будет быстрее развиваться в новых странах-членах ЕС, чем в бывшем Советском Союзе, что обусловлено отсутствием государственной политики в области ЦТ и когенерации, а также полным пренебрежением к энергетическому планированию.

Россия

Подавляющее большинство крупных городов с населением более 500 тыс. человек имеет мощные ТЭЦ, и большая часть тепловых потребителей обеспечивается ими. В некоторых городах значительную нагрузку обеспечивают заводские ТЭЦ. Также в большинстве этих городов имеется большое количество котельных различной собственности, причем часто они находятся в зоне действия ТЭЦ.

В городах с населением от 100 до 500 тыс. человек также обычно имеются ТЭЦ, но часто это ТЭЦ с небольшой электрической мощностью в 10-40 МВт и значительно большей тепловой мощностью за счет пиковых котлов, работающих в базовом режиме. Это, например, Вологда, Калуга, Белгород, Курск. Большая часть тепловых потребителей в таких городах обеспечивается от котельных. А в таких городах как Брянск, Сыктывкар теплоснабжение обеспечивают только котельные, работающие на систему ЦТ. Теплоснабжение подавляющего числа небольших поселений и малых городов осуществляется от котельных.

Сибирские города имеют гораздо более развитую когенерацию по сравнению с Европейской частью России.

При годовом объеме производства тепловой энергии в целом по стране в 2100 млн Гкал считается, что 710 млн Гкал (33%) производится в когенерационном цикле на ТЭЦ, хотя фактически эти цифры меньше, т.к. значительная часть тепла вырабатывается на котлах ТЭЦ, не участвующих в цикле выработки электроэнергии.

В котельных, работающих на тепловые сети общего пользования, вырабатывается 980 млн Гкал в год (47%), из них 720 млн Гкал (34%) на котельных мощностью более 20 Гкал/ч.

Электрокотельные и АЭС обеспечивают выработку 70 млн Гкал в год (4%), а автономные и индивидуальные теплогенераторы 340 млн Гкал в год (16%).

Общее количество котельных в стране превышает 200 тыс. ед., из них муниципальных более 73 тыс. Такое огромное количество котельных появилось в стране из-за ведомственной разобщенности, политики ложной экономии бюджетных средств, отсутствия долговременных экономических стимулов. Даже котельные, первоначально строившиеся как пиковые для будущего подключения к ТЭЦ, повсеместно работают в базовом режиме, т.к. находятся в разной с ТЭЦ собственности.

61 % тепловой энергии в стране производится за счет сжигания природного газа, 24% - угля, 13% - мазута и 2% - это в основном дрова, сжиганием которых обогревают себя 5 млн человек.

Относительная дешевизна газа по сравнению с другими видами топлива предопределила постепенное разрушение систем ЦТ с комбинированной выработкой тепловой и электрической энергией на ТЭЦ. Из-за мизерности экономической выгоды от когенерации на газе и не конкурентоспособности тарифов, а также из-за нарушений в качестве теплоснабжения, большинство промышленных потребителей перешли на теплообеспечение от собственных котельных. Администрации крупных городов тратят значительные средства на строительство новых котельных в зоне действия ТЭЦ, либо привлекают для этого частных инвесторов. В таких городах как Смоленск, Омск растет количество жилых домов с поквартирными автономными теплогенераторами, для которых природный газ продается по низким тарифам, как для бытового потребления.

Учитывая эти тенденции, Международное энергетическое агентство рассматривает как базовый вариант для России (без внедрения новой политики) постепенное снижение спроса на тепловую энергию от централизованных систем на 10% до 2030 г. Прогнозом также учтены возможности энергосбережения. Но даже при таком прогнозе выработка для централизованных систем теплоснабжения, работающих от котельных мощностью более 20 Гкал и водогрейных котлов ТЭЦ, составляет около 900 млн Гкал в год, при пиковой мощности около 400 тыс. Гкал/ч (это в несколько раз больше, чем во всех остальных европейских странах вместе взятых).

Перспективы

После 15 лет стагнации в России появился большой интерес к строительству новых ТЭЦ. Опыт реализации Постановления Правительства Москвы № 3-ПП от 13.01.2004 г. «О развитии генерирующих мощностей в г. Москве» показывает, что даже при минимальном уровне планирования развития можно организовать конкуренцию инвесторов за право строительства новых ТЭЦ. Это определяется несколькими факторами:

• постепенной либерализацией рынка электроэнергии;
• ростом стоимости природного газа;
• дефицитом электроэнергии в некоторых регионах;
• повышением стоимости подключения к централизованным системам тепло- и электроснабжения, возможностью введения платы за подключение и инвестиционной надбавки в тарифах.

Строительство ТЭЦ на основе существующих котельных представляет наибольший интерес по следующим причинам:

• наличие площадки (инфраструктуры);
• оформленность источника вредных выбросов;
• наличие системы ЦТ с конфигурацией сетей от существующих котельных;
• возможность использования части котлов котельной в качестве пиковых для ТЭЦ;
• близость потребителей электрической энергии;
• меньшие первоначальные затраты и срок окупаемости.

Полное замещение котельных и водогрейных котлов ТЭЦ, работающих в базовом режиме на комбинированную выработку, позволит ввести около 200 тыс. МВт электрической мощности.

При современном уровне развития отопительной техники централизация выработки только тепловой энергии не имеет экономического смысла. КПД современных котлов достаточно высок и не зависит от их единичной мощности. Вместе с тем, увеличение уровня централизации приводит к удорожанию систем транспорта тепла и росту тепловых потерь. Поэтому крупные котельные оказались неконкурентоспособными по сравнению с автономными источниками. С новыми ТЭЦ старые котельные пока конкурентоспособны из-за отсутствия платы за капитал, но увеличение затрат на ремонт и повышение стоимости топлива постепенно изменяют ситуацию.

Cтраницы: 1 | 2 | следующая >>

скачать архив.zip(13 кБт)
Обсудить на форуме
Другие Статьи

Эта статья была опубликована в журнале "Новости теплоснабжения"

Один номер - 643,50 р
(бесплатная доставка почтой) заказать

Журнал «Новости теплоснабжения» - это практические рекомендации для оказания конкретной помощи теплоснабжающим организациям, промышленным предприятиям с самостоятельным тепловым хозяйством и соответствующим подразделениям административных органов, отвечающим за качество теплоснабжения. подробнее...