Общие эксплуатационные затраты на топливное хозяйство могут быть
определены как
где ΣЗт.х. – общие
эксплуатационные затраты на топливное хозяйство, руб.; ЗТПБ – затраты на закупку ТПБ, руб.
Топливо печное бытовое не намного дороже мазута, а теплота сгорания его
выше, поэтому затраты на закупку ТПБ ЗТПБ,
руб., и мазута Зм, руб.,
сопоставимы.
Затраты на выработку теплоты для топливного хозяйства с ТПБ пойдут лишь
на компенсацию тепловых потерь через наружные ограждения резервуаров. Однако
они будут в несколько раз ниже, поскольку в местах отбора ТПБ из резервуаров
топливохранилища температура должна быть не менее 10 °С. Причем в змеевиковые
подогреватели, установленные в нижней части резервуаров, вместо пара можно
подавать горячую воду от водогрейных котлов районной котельной.
Топливо печное бытовое может подаваться в котлы по тупиковой схеме, в
этом случае затраты электроэнергии на циркуляцию топлива отсутствуют, также
отсутствуют все затраты, связанные с эксплуатацией паровой котельной, т. е.
затраты на электроэнергию Зэ,
руб., также будут существенно ниже.
При использовании ТПБ практически отсутствуют сбросы загрязненных стоков
в производственно-дождевую канализацию и затраты на их очистку.
Общие годовые затраты на эксплуатацию топливного хозяйства ΣЗт.х., руб., с использованием
ТПБ в качестве резервного топлива на 10-15% меньше, чем мазутного хозяйства,
при гораздо большей надежности топливоснабжения [19].
Сжиженный углеводородный газ, состоящий из смеси пропана и бутана,
является альтернативой природному газу и может использоваться в качестве
резервного топлива. Эксплуатационные затраты для топливного хозяйства со
сжиженным газом сопоставимы с затратами на эксплуатацию хозяйства с ТПБ. Однако
из-за невысокой нормы заполнения (0,425 кг/дм3) для хранения 1670 т сжиженного
газа потребуется примерно 40 резервуаров по 100 м3 общей
стоимостью 68 млн. рублей, что в 15 раз больше капитальных затрат, необходимых
для замены двух жидкотопливных резервуаров объемом по 1000 м3 каждый.
Такие единовременные капиталовложения делают топливное хозяйство со сжиженным
газом неконкурентоспособным, поэтому предпочтительным является использование топлива
печного бытового [19].
В одной из котельных Ульяновской
области также имелись проблемы с резервным топливоснабжением, поскольку
мазутное хозяйство полностью пришло в упадок. Положение усугублялось еще и тем,
что возвращение к предусмотренному проектом резервному мазутному хозяйству в
современных условиях практически невозможно, так как оно потребовало бы больших
капитальных затрат на его восстановление и эксплуатационных затрат,
определяемых по формуле (2), на его поддержание в рабочем состоянии.
Отличительной особенностью этой котельной является то, что
доставка резервного топлива предусмотрена не железнодорожным, а автомобильным
транспортом. Согласно СНиП II–35–76* «Котельные установки» в этом случае
на котельной должен быть обеспечен пятисуточный запас резервного топлива или
трехсуточный запас аварийного топлива.
Поскольку топливные баки на территории котельной отсутствуют,
предложено создать запас резервного жидкого топлива на базе находящейся в
непосредственной близости крупной моторно-тракторной станции с его последующей
доставкой автоцистернами к котельной.
В качестве
наиболее простого и малозатратного мероприятия по повышению надежности
топливоснабжения руководству котельной нами рекомендована установка в котельной
насосов 1 (один основной, другой резервный) для подачи в горелки 2 котлов 3
жидкого топлива, не требующего предварительного подогрева (дизельного или
печного бытового топлива) с устройством приемного трубопровода 4, выходящего
за пределы помещения котельной и заканчивающийся гибким шлангом 5 для
присоединения к автоцистерне (рис. 12).
Обследование показало, что этот вариант осуществим с
минимальными капитальными затратами: топливные насосы могут быть установлены на
фундаменте от демонтированного насоса, расположенного рядом с каналом,
выходящим за стену котельной, к месту, где возможен подъезд автоцистерны с
жидким топливом. В канале необходимо проложить трубопровод с возможностью
подключения через гибкий шланг к автоцистерне.
При реализации этого решения в качестве топливного насоса
установлен прежний топливный насос с мазутного хозяйства, который был
отремонтирован, опробован на подаче дизельного топлива и показал хорошую
работоспособность.
Рис 12. Схема подачи резервного топлива в котельную: 1
– автоцистерна; 2 – наружный трубопровод с гибким шлангом; 3 – трубопровод
подачи резервного топлива; 4 – топливные насосы; 5 – паровой котел; 6 – горелки
котла
Произведенные
технико-экономические расчеты показывают, что экономия при внедрении новой
схемы резервного топливоснабжения котельной достигает 30% от эксплуатационных
затрат на традиционное мазутное хозяйство [19].
В результате обобщения
накопленного в НИЛ ТЭСУ УлГТУ практического опыта можно сформулировать
современные требования к резервным системам топливоснабжения и топливным
хозяйствам котельных:
- резервное топливное хозяйство должно обеспечивать надежное топливоснабжение котельной в соответствии с действующими нормативами;
- капитальные и эксплуатационные затраты на поддержание резервного топливного хозяйства в рабочем состоянии должны быть минимальными;
- должен обеспечиваться быстрый переход котельных агрегатов на резервное топливо без ухудшения работы горелочного оборудования и образования сажестых отложений на поверхностях нагрева;
- при использовании и хранении резервного топлива должны отсутствовать загрязненные стоки и выбросы вредных веществ в окружающую среду;
- при длительном хранении резервное топливо не должно ухудшать своих теплотехнических свойств.
Рассмотренные
варианты решения проблемы резервного или аварийного топливоснабжения могут быть
рекомендованы к широкому использованию на промышленных и отопительных котельных
страны.
Повышение
надежности систем теплоснабжения. Надежность оборудования и трубопроводов
систем теплоснабжения в значительной мере определяется интенсивностью
внутренней коррозии, вызванной присутствием в теплоносителе, сетевой воде, коррозионно-активных
газов. В НИЛ ТЭСУ выполнен комплекс разработок, обеспечивающих надежную
противокоррозионную обработку подпиточной воды теплосети и защиту подпиточной и
сетевой воды от повторного насыщения газами при ее хранении и транспорте к
потребителю. Подробнее эти технологии описаны в докладе проф. В.И. Шарапова.
Выводы
1. Доля теплофикации в общей выработке тепловой энергии в
России неуклонно снижается, что обусловлено моральным и физическим износом
оборудования, использованием устаревших и
малоэффективных технологий, прежде всего технологий регулирования отпуска
теплоты и обеспечения пиковой мощности, введением лимитов на природный газ для ТЭЦ
и постоянный рост цен на топливо. Все это приводит к тому, что тепловая и
электрическая энергия, поставляемые от ТЭЦ, нередко стоят дороже, чем энергоресурсы,
предлагаемые раздельными энергоисточниками.
2. Структурные изменения в системах теплоснабжения являются
назревшей необходимостью, но они не должны происходить стихийно, в угоду только
коммерческих интересов отдельных топливных, генерирующих или коммунальных
компаний. А должны подчиняться единой государственной стратегии развития систем
тепло-, энергоснабжения, соответствовать сегодняшнему уровню развития техники,
полностью использовать преимущества теплофикации, повышать надежность и
экономичность теплоснабжения. По нашему мнению, только такой подход сможет
обеспечить энергетическую безопасность государства.
3. В отечественной теплоэнергетике в настоящее время
можно выделить следующие перспективные направления развития систем
теплоснабжения:
- изменение структуры покрытия пиковых тепловых нагрузок систем теплоснабжения путем комбинированного использования централизованных и децентрализованных теплоисточников;
- совершенствование технологий регулирования нагрузки на базе перехода к количественному регулированию и низкотемпературному теплоснабжению;
- рациональное использование избытков пара производственных отборов турбин для обеспечения пиковой тепловой мощности;
- повышение энергетической и экономической эффективности теплоисточников, в том числе источников пиковой тепловой мощности;
- повышение надежности систем теплоснабжения путем совершенствования технологий противокоррозионной обработки теплоносителя и защиты его от вторичного насыщения коррозионно-активными газами.
4. Перспективным направлением развития систем
теплоснабжения является переход на комбинированные системы с использованием
централизованных основных и местных пиковых теплоисточников, расположенных
непосредственно у потребителя, при высокоэкономичной работе ТЭЦ в базовой части
графика тепловых нагрузок. Общими преимуществами
всех технологий комбинированного теплоснабжения является пониженный температурный
график работы теплосети, повышение надежности теплоснабжения за счет резервирования
централизованных теплоисточников, при аварийных ситуациях на ТЭЦ и в
магистральных тепловых сетях в работе остаются местные источники теплоты,
которые будут работать в качестве основных, что позволяет защитить систему
теплоснабжения от замерзания на время проведения ремонтных работ.
5. В централизованных системах теплоснабжения от ТЭЦ необходимо
применять технологии, повышающие преимущества теплофикации и обеспечивающие
рациональное использование отборов турбин при покрытии пиковой тепловой
нагрузки, например, за счет использования количественного регулирования
нагрузки и низкотемпературного теплоснабжения или передачи части пиковой
нагрузки с пиковых водогрейных котлов на другие более эффективные
теплоисточники (пиковые сетевые подогреватели, теплонасосные установки и др.).
6. Одним из основных
направлений совершенствования технологий теплоснабжения является повышение энергетической и экономической эффективности
базовых и пиковых теплоисточников. Для повышения экономичности пиковых водогрейных
котельных возможно использование теплоты уходящих продуктов сгорания для
подогрева потоков подпиточной воды в одном или двух поверхностных теплоутилизаторах,
последовательно установленных в газоходах котлов, при этом коэффициент
использования топлива может быть повышен на 17%.
7. Снижению
эксплуатационных затрат на теплоисточниках и повышению их надежности
способствует также перевод резервных мазутных хозяйств на использование топлива
печного бытового в качестве резервного, при этом экономия эксплуатационных
затрат составляет 10-30 %.
Список литературы
1. Шарапов В.И.
Особенности теплоснабжения городов при дефиците топлива на электростанциях //
Электрические станции. 1999. №10. С. 63-66.
2. Козин В.А.
Организация, состояние и режим теплоснабжения г. Иваново в 1998 г. В кн. Энергетический
ежегодник: Вып. 2. Иваново: РЭК – ИГЭУ, 1999. 256 с.
3. Шарапов В.И. О причинах
неудовлетворительного теплоснабжения города Набережные Челны// Материалы 2-го
международного симпозиума по энергетике, окружающей среде и экономике. Том 2.
Казань: КФ МЭИ. 1998. С. 33-36.
4. Андрющенко А.И. Комбинированные системы
энергоснабжения // Теплоэнергетика. 1997. №5. С. 2-6.
5. Шарапов В.И., Ротов П.В. О зарубежном опыте
экономии топливно-энергетических ресурсов в системах теплоснабжения //
Энергосбережение. 1999. №1. С. 60-62.
8. Пат.
2235249 (RU). Способ теплоснабжения/ В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов, И.Н.
Шепелев// Б. И. 2004. № 24.
9. Пат. 2235250 (RU). Система теплоснабжения/ В.И.
Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов, И.Н. Шепелев// Б. И. 2004. № 24.
10. Новые
технологии в составе энергоблоков ТЭС / П.А. Щинников, Г.В. Ноздренко, П.Ю.
Коваленко и др. // Вестник СГТУ. 2004. № 3(4). С. 139-149.
11.
Бородихин И.В. Комбинированная система теплоснабжения с внутриквартальными ДВС
как энергосберегающая технология // Энергосбережение в городском хозяйстве,
энергетике, промышленности: Материалы V
Российской научно-технической конференции. Ульяновск: УлГТУ. 2006. С. 34-37.
12. Шарапов В.И., Ротов П.В. О
регулировании нагрузки открытых систем теплоснабжения // Промышленная
энергетика. 2002. №4. С. 46-50.
13. Пат. 2159393 (RU). Способ работы системы
теплоснабжения / В.И. Шарапов, П.В. Ротов, М.Е. Орлов // Бюллетень изобретений.
2000. № 32.
14. Пат. 2174610 (RU). Способ
работы тепловой электрической станции / В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов //
Бюллетень изобретений. 2001. № 28.
15. Пат. 2184309 (RU). Пиковая водогрейная котельная / В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов
// Б. И. 2002. №18.
16. Пат. 2184312 (RU). Пиковая водогрейная котельная / В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов
// Б. И. 2002. №18.
17. Пат.
2189525 (RU).
Пиковая водогрейная котельная / В.И. Шарапов, М.Е. Орлов, П.В. Ротов // Б. И.
2002. №26.
18. Орлов
М.Е., Шарапов В.И. Об эффективности снабжения промышленных и отопительных
котельных резервным топливом. В кн.: Теплоэнергетика и теплоснабжение: Сборник
научных трудов НИЛ ТЭСУ УлГТУ. Вып. 4. – Ульяновск: УлГТУ, 2007.
19. Орлов
М.Е., Шарапов В.И. Проблемы обеспечения котельных резервным топливом в
современных условиях // Промышленная энергетика. 2007. № 9.
8-13.