View
44
Download
7
Category
Preview:
DESCRIPTION
Институт промышленной экологии. Тел.: (+38 044) 453 2862 Тел/факс: (+38 044) 456 9262. e-mail: engeco@kw.ua www.engecology.com. Методы и установки для снижения расхода топлива в коммунальной теплоэнергетике А.И. Сигал. По информации ООН: - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Методы и установки для снижения расхода топлива в коммунальной
теплоэнергетике
А.И.Сигал
Институт промышленной экологии
Тел.: (+38 044) 453 2862 Тел/факс: (+38 044) 456 9262
e-mail: engeco@kw.ua www.engecology.com
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
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1 2 3 4 5 6 7
Украина
Сев.Африка
США
Германия
Великобритания
ЕС
Япония
Удельное потребление природного газа на доллар ВВП в мире и в Украине
Топливный баланс УкраиныТопливный баланс Украины
50,7%
32,1%
17,1%
Natural gas - 72,4 billion m3 (8200 kcal/m3)
Coal - 80 million ton (4700 kcal/kg)
Oil - 20 million ton (10000 kcal/kg)
Общее энергопотребление Общее энергопотребление – 167– 167,1 млн.т.у.т.,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 заходиз 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%
0
100
200
300
400
500АР Крим
ВінницькаВолинська
ДніпропетровськаДонецька
Житомирська
Закарпатська
Запорізька
Івано-Франківська
Київська
КіровоградськаЛуганська
ЛьвівськаМиколаївськаОдеськаПолтавськаРівненська
Сумська
Тернопільська
Харківська
Херсонська
Хмельницька
Черкаська
ЧернівецькаЧернігівська
КиївСевастополь
9
Частка енергетичних витрат у сукупних доходах населення за областями, %
коефіцієнт кореляції із середньою зарплатою = -16,9%
0123456
АР КримВінницька
ВолинськаДніпропетровська
Донецька
Житомирська
Закарпатська
Запорізька
Івано-Франківська
Київська
КіровоградськаЛуганська
ЛьвівськаМиколаївськаОдеськаПолтавськаРівненська
Сумська
Тернопільська
Харківська
Херсонська
Хмельницька
Черкаська
ЧернівецькаЧернігівська
КиївСевастополь
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 м2 (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
Электронагревание 0,27 - 0,34
Сжигание топлива 0,75 - 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:
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 СО2, и около 25 г/MДж СО2
Потенциал снижения удельных вибросов СО2 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. 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 0.149 кг/МВтч)
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 ≈ 41000 шт.Из них подлежащих первоочередной замене ≈ 5000 шт.Сокращение потребления природного газа ≈ 230 млн. м3/годЭкономия средств на газ ≈ 840 млн. грн./годПолные 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. м3/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) = 1 057 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
Мероприятия8 тыс. котлов (малые – до 10 МВт) - замена на новые: - 1600 на электрические –
экономия 0,15 млрд. м3/год природного газа – 1,5% - 500 на угольные котлы 6-10 МВт – экономия 0,6 млрд. м3/год природного газа – 6%*
- 500 на мазутные котлы (там, где сохранилось мазутное хозяйство) –
экономия 0,13 млрд. м3/год природного газа – 1,3%*
- 1800 на котлы на биомассе (солома, дрова, торф) – экономия 0,6 млрд. м3/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 СО2
Мероприятия
180 крупных котлоагрегатов (20-100 Гкал/час) заменяются на
тепловые насосы и когенерационные ТЭЦ – экономия 1 млрд. м3/год природного газа (10%)
Использование котлов на биогазе, шахтном метане, свалочном газе, бытовых отходах –
экономия 0,5 млрд. м3/год природного газа (5%)
Ремонт теплотрасс и установка индивидуальных тепловых пунктов – экономия 0,7 млрд. м3/год природного газа (7%)
Мероприятия могут обеспечить экономию:
5,1 млрд. м3/год (51,3%)
в том числе по быстро внедряемым мероприятиям
20,5%а также - снижение выбросов
парниковых газов на 10 млн. т СО2-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 СО2, млн. т/ рік
Завантаження, год/рік
Заміщення ПГ, млрд. м3/ рік
Інвестиції, млн.грн
МВтт МВте
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 кВт
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
Біогаз з полігонів ТПВ 60 90 60 2,4 8000 0.13 300
Всього 9280 60 13.06 5.57 5400Заміщення ПГ: 700 грн/1000 м3*5.57 млрд. м3/рік = 3900 млн. грн/рік
28
Захід Економія природного газу, млрд. м3
Заміщення природного газу, млрд. м3
Зменшення викидів парникових газів (СО2, СН4), млн.. т/рік
Комунальна теплоенергетика
1 Модернізація котлів (27,6 тис. шт..) 0,34 0,65 СО2
2 Встановлення теплоутилізаторів (14 тис. шт.) 0,2 0,38 СО2
3 Використання електроенергії для теплопостачання, 400 МВтелектро
0,2 0,12 СО2
4 Використання вугілля (100 котлів) 0,6 -0,28 СО2, -0,012 SO2
5 Використання мазуту 0,125 -0,15 СО2
6 Використання соломи, деревини, торфу (1750 котлів) 0,84 парниково нейтрально
7 Заміна 4750 зношений газових котлів на сучасні газові 0,59 1,12 СО2
8 Встановлення в 32 котельних потужних теплових насосів 1,14 парниково нейтрально
9 Використання низькокалорійних горючих газів 0,5 парниково нейтрально
10 Впровадження індивідуальних теплових пунктів в 5 тис. 16-поверхових будинків
0,24 0,45 СО2
11 Заміна теплових мереж на попередньо ізольовані труби () 0,3 0,57 СО2
Всього 1,67 3,405 2,86 СО2
Соціально-бюджетна сфера
Використання соломи, деревини, торфу (600 котлів) 0,18 парниково нейтрально
Індивідуально-побутовий сектор (населення сільської місцевості)
Використання деревини, торфу брикету (1500 котлів) 0,05 парниково нейтрально
Обсяги економії та заміщення використання природного газу і зменшення викидів парникових газів на період 2010-2011 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 NOX - 100 мг/м3
ЭМИССИЯ СO - 60 мг/м3
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 Позначення
Розмір-ність
Фактичне значення
Навантаження % 31,7 73,6 102,6 110,1
Теплопродуктивність Q МВт 0,634 1,472 2,052 2,202
Вода
Витрата води G мз/год 54 60 72 72
Тиск води на вході в котел Рвх кгс/см2 5,6 5,6 5,8 5,8
Тиск води на виході із котла Рвих кгc/см2 5,2 5,2 5,4 5,4
Газ
Тиск газу перед пальником Рп кПа 0,15 0,75 1,30 1,60
Витрата газу розрахункова G нмз/год 64,4 150,4 211,6 226,0
Теплова потужність пальника Qпал. МВт 0,681 1,588 2,235 2,387
Продукти згоряння
Температура відхідних газів t оС 91 152 178 184
Тиск у камері згоряння Рк.з..Па 30 40 120 120
Розрідження за котлом SкПа 70 60 60 80
Вміст в сухих продуктах згоряння:-кисню-двоокису вуглецю
О2
СО2
%%
5,38,8
3,89,7
49,6
2,110,6
Вміст в сухих продуктах згоряння:приведений до = 1:-оксиду вуглецю-оксидів азоту, приведених до NО2
СОNОх
мг/м3
мг/м3
62134
5132
096
18102
Коефіцієнт надлишку повітря 1,30 1,20 1,21 1,10
ККД за зворотним балансом % зв 95,2 94,4 92,9 92,6
СТРУКТУРА ФАКЕЛА В ТОПКЕ КОТЛА
ά СО СО2 NOx η%
На выходе из топки
1,2 130 13,3 102 63
На выходе из котла
1,26 43 9,1 101,8 94,6
CO2CO xNO
ά СО СО2 NOx η%На
выходе из топки
1,3 169 12 59 72
На выходе из котла
1,26 57 9,8 88 95
Без излучателяБез излучателя С излучателемС 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;
грокгр Квв 3
а
асввК гр
2
42
3
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 СО2
0
100
200
300
400
500
600
700
800
10
03
20
04
20
05
20
06
20
07
20
08
20
09
20
10
20
11
20
12
year
CO
2 e
mis
sio
ns
, th
s. t
Baseline Project
Стоимость мероприятий по реконструкции, тыс. Евро
5465; 38%
4050; 28%
1500; 10%3485;
24%
Реконструкция котельных Внедрение когенерации
Реконструкция тепловых сетей Утилизация полигонного газа
Снижение потребления топлива, т.у.т.
18166; 39%
28945; 61%
Снижение потребления природного газа
Снижение потребления жидкого топлива
Благодарю за внимание
Институт промышленной экологииТел.: (+38 044) 453 2862 Тел/факс: (+38 044) 456 9262
e-mail: engeco@kw.ua www.engecology.com
Recommended