Раціональний вибір палива для муніципальної котельні або за яких умов вугілля може стати
С.М. Назаров, Е.В. Калінін, Міністерство промисловості, енергетики та природних ресурсів Ростовської області; Р. Л. Ісьємін, Тамбовський регіональний навчально-інформаційний центр біоенергетики; С.М. Кузьмін, В. В. Коняхін, А. В. Михалєв, Тамбовський державний технічний
університет; М.Є. Ковалерчик, ЗАТ «СМНУ «Воскресенське», м. Воскресенськ Московської області
Проблема зростання тарифів у ЖКГ, у тому числі й на послуги комунальної енергетики, як і проблема високого ступеня зносу обладнання та комунікацій у системі ЖКГ України, є загальновідомою, також як загальновідомі й труднощі фінансування модернізації комунальної енергетики. Досвід комунальників багатьох областей України показує, що модернізація йде, як правило, шляхом переведення вугільних та мазутних котелень на спалювання природного газу (із заміною старого котельного обладнання). При цьому постулюється, що переведення котельні на спалювання природного газу різко знижує вартість теплової енергії, що виробляється, покращує екологічні показники роботи котельні, умови праці обслуговуючого персоналу. Однак висновок про економічну ефективність застосування газу як енергоносія робиться, як зазначалося раніше [1], без урахування можливості застосування
котлів, в яких можливе спалювання низькосортного та дешевшого вугілля. В останньому випадку, як буде показано нижче, висновок про ефективність використання як енергоносія природного газу не є таким очевидним.
Розглянемо результати техніко-економічного аналізу переведення вугільної котельні на спалювання природного газу.
Припустимо, що деяка котельня з приєднаноюнавантаженням 1 МВт було укомплектовано котлами «Універсал-6», які, як відомо [2], призначені для спалювання грохоченого антрациту (при спалюванні рядового антрациту або навіть кам'яного грохоченого вугілля теплопродуктивність котлів цього типу падає вдвічі). При переведенні котельні на спалювання природного газу в ній повинні встановити два котли КВа-0,63 Гн (виробництва ВАТ «Борисоглібський котельно-механічний завод»). При цьому витрати на реконструкцію подібної котельні, включаючи виконання проектних робіт, придбання обладнання, демонтаж старого, монтаж та пуско-налагодження нового обладнання в цінах 3-го кварталу 2005 р. повинні скласти 3199 тис. руб. (за даними 000 "Газтехпроект", м. Тамбов, який виконав проект газифікації подібної котельні).
Основні показники для такого розрахунку зведено до таблиці.
Тим часом, досвід використання розроблених Асоціацією КАРТЕК, Тамбовським державним технічним університетом (ТДТУ) та виготовлених ЗАТ СМНУ «Воскресенське» водогрійних котлів для спалювання низькосортного вугілля показує, що вартість 1 Гкал виробленого котельні тепла може бути ще більше знижена і без додаткових витрат. неминучі при газифікації котельні. Для цього необхідно використовувати низькосортні вугілля, такі як антрацитовий штиб або вугільні шлами. Наприклад, антрацитовий штиб має теплоту згоряння 4700 ккал/кг (19,7 МДж/кг), його зольність може сягати 33%, але ціна (з урахуванням транспортної складової) становить лише 996 крб./т.
Однак спалювання штибу у звичайних водогрійних котлах, обладнаних чавунними колосниковими ґратами для спалювання сортового вугілля в нерухомому шарі, неможливе, т.к. Штиб більш ніж на 90% складається з частинок розміром до 6 мм. Такі дрібнічастинки провалюватимуться через щілини колосників. Застосування так званих кутових водоохолоджуваних решіток, як показує наш досвід, при спалюванні антрацитового штибу також проблематично - через небезпеку швидкого прогоряння колосників при дуже високій (вище 1900 ОС) температурі палива, що горить.
У жаротрубно-димогарних котлах конструкції КАРТЕК-ТГТУ застосовується ступінчаста водоохолоджувальна решітка, що встановлюється в нижній частині жарової труби. Конструкція котла з такими ґратами захищена Євразійським патентом № 006130 та докладно описана у попередніх публікаціях [4, 5, 6].
Повертаючись до питання вибору раціонального енергоносія для аналізованого вище випадку модернізації котельні з приєднаним навантаженням 1 МВт, необхідно зазначити, що в такій котельні можуть бути встановлені два котли КВр-0,8 АК і КВр-0,5 АК. При цьому капітальні витрати на реконструкцію котельні становитимуть 1 млн 115 тис. руб. (У 2,7 рази менше, ніж при переведенні котельні на природний газ), а вартість 1 Гкал тепла, що виробляється, складе 631 руб. Основні техніко-економічні показники роботи котельні при спалюванні антрацитового штибу також дано в таблиці.
Слід зазначити, що у котлах КВр-АК можна спалювати як антрацитовий штиб, а й штиби кам'яного вугілля, відсіви, вугільні шлами.
Спільне спалювання вугілля та біомаси
Крім того, при спільному спалюванні гранул і штибу у зазначеній вище пропорції емісія двоокису сірки в атмосферу скорочується приблизно вдвічі порівняно зі спалюванням одного штиба (рис. б). При заміні частини вугілля на біопаливо відповідним чином знижується емісія в атмосферу двоокису вуглецю (біомаса вважається СО2-нейтральним паливом), що важливо у зв'язку зі вступом додія Кіотського протоколу.
Як біопаливо можна використовувати не тільки гранули з лушпиння соняшника, а й гранули з деревних відходів, а також гранули із зерновідходів та лушпиння проса (виробництво таких гранул налагоджується, наприклад, на ВАТ «Романівський комбінат хлібопродуктів»).
Насипна вага гранул становить 630-750 кг/м 3 вони поставляються навалом або в мішках підвищеної місткості («біг-бегах») і їх перевезення не викликає великих проблем. Враховуючи невелику продуктивність котлів, приготування суміші гранул та вугілля може здійснюватися вручну або за допомогою нескладних механізмів.
1. При проведенні порівняльного економічного аналізу для вибору оптимального енергоносія для котельні необхідно враховувати можливість застосування котлів, конструкція яких дозволяє спалювати низькосортне вугілля (штиби, шлами, відсіви), а також рядове вугілля.
2. При переведенні котельні на спалювання низькосортного вугілля та обладнання котельні котлами з топками киплячого шару, в яких можливе спалювання такого палива, вартість теплової енергії, що виробляється, виявляється нижчою, ніж при переведенні котельні на спалювання природного газу та встановлення в котельні газових котлів.
3. Для зниження викидів оксидів сірки в атмосферу при спалюванні низькосортного вугілля рекомендується спільне спалювання вугілля та біомаси, у тому числі і у вигляді біогранул.
1. Осипов А.Д., Ісьємін Р.Л., Акользін А.П. Методика вибору раціональної схеми енергопостачання об'єктів сільськогосподарського виробництва//Промислова енергетика. 1991. №5. С. 42-45.
2. Роддатіс К.Ф., Полтарецький О.М. Довідник з котельних установок малої продуктивності. - М: Енер-гоатоміздат. 1989. 488 с.
3. Ісьємін Р.Л., Кузьмін С.М., Коняхін В.В., МихалєвА.В., Будкова О.В. Екологічні та економічні переваги застосування жаротрубно-димогарних водогрійних котлів, обладнаних топками «напівкиплячого» шару// Вугілля. 2002. № 10. С. 57-61.
4. Ісьємін Р.Л., Коняхін В.В., Кузьмін С.М., Будкова Є.В., Кондуков Н.Б. Триходовий водогрійний жаротрубно-ди-могарний котел з топкою напівкиплячого шару для спалювання низькосортного вугілля. Результати чотирирічної експлуатації // Новини теплопостачання. 2002. № 11. С. 21-25.
5. Кузьмін С.М., Будкова Є.В., Ісьємін Р.Л., Кондуков Н.Б. Розробка котла для спалювання низькосортного твердого палива // Екотехнології та ресурсозбереження. 2004. № 5. С. 73-78.