Рис. 1. Распределение муниципальных котельных по теплоносителю и мощности
Рис. 2. Водогрейные котлы малой мощности
Рис. 3. Распределение водогрейных котельных по группам
Рис. 4. Распределение мощностей по группам котельных
Муниципальные котельные в основном работают на природном газе (73 %). На рис. 1 представлено распределение котлов всех муниципальных котельных края (3920 шт.) по видам теплоносителя и единой установленной мощности [1]. Наибольшее количество котлов — 3560 шт. (91 %) составляют водогрейные с единичной тепловой мощностью менее 4 МВт. Паровых котлов в крае работает 185 шт. (5 %), водогрейных единичной тепловой мощностью от 4 до 50 МВт — 175 шт. (4 %).
На рис. 2 приведено распределение наиболее массового вида котлов (водогрейные, мощностью менее 4 МВт) по типам. Чугунные секционные котлы со сроками службы 20–30 лет («Универсал», Минск, «Энергия», Тула) составляют 37,8 %, стальные котлы устаревшей конструкции КС1 со сроками службы 15–20 лет составляют 27,2 %. Современные котлы в общем количестве составляют всего 23,4 %.
В работе [1] даны рекомендации по модернизации данной группы котлов. По инициативе государственного учреждения ГУ «Центр энергосбережения и новых технологий» (Краснодар) разработана программа модернизации муниципальных котельных. В данной статье приведены результаты исследований по дооборудованию данных котельных когенерационными установками. Приоритетность данного подхода обусловлена следующими основными факторами:
- необходимость модернизации котельных при отсутствии финансовых ресурсов;
- наличие тепловых нагрузок, в т.ч. круглогодичного горячего водоснабжения;
- возможность использования резервной пропускной способности подводящих газопроводов, емкостей мазутного хозяйства, сечений и высот дымовых труб.
Актуальность этой работы заключается в необходимости подключения новых городских потребителей тепловой и электрической энергии без существенного увеличения потребления топлива. Пропускная способность системы газоснабжения Краснодарского края исчерпана, ее модернизация потребует нескольких лет и больших средств. ГУ «Центр энергосбережения и новых технологий» разработана краевая программа энергосбережения на 2006–2010 гг. [2], утвержденная региональным законодательным собранием.
В результате реализации программы при общем объеме вложенных средств 16,6 млрд руб. ожидается уменьшение потребления топлива на 35 %. Высвободившееся от внедрения энергосберегающих мероприятий и использования возобновляемых источников энергии топливо планируется направить на строящиеся когенерационные установки муниципальных котельных [3].
При анализе характеристик водогрейных котельных с котлами единичной тепловой мощностью от 4 до 50 МВт выделены три группы котельных со следующими диапазонами установленной мощности: I группа (10–15 МВт), II группа (15–20 МВт); III группа (свыше 20 МВт). На рис. 3 представлено распределение водогрейных котельных по группам. Для каждой из указанных групп по известным методикам были подобраны газопоршневые установки (ГПУ) и газовые турбины (ГТ).
Для I и II групп котельных определена целесообразность установки на них ГПУ общей электрической мощностью 60 МВт. Для III группы котельных обоснована установка ГТ общей электрической мощностью 188 МВт. В Краснодарском крае работают 19 паровых муниципальных котельных с котлами ДКВР, ДЕ суммарной установленной мощностью 521 МВт. Для таких котельных высокоэффективным мероприятием является установка паровых противодавленческих турбин, с увеличением установленной электрической мощности на 22 МВт.
Реализация программы модернизации муниципальных котельных Краснодарского края с их дооборудованием когенерационными установками обеспечит ввод в эксплуатацию 270 МВт электрических мощностей. На рис. 4 приведено распределение этих мощностей по группам котельных. Для каждого из данных видов когенерационного оборудования были выбраны котельные для которых разработаны бизнес-планы в ценах 2006 г.
Водогрейная котельная в Анапе установленной тепловой мощностью 60 МВт при установке газовых турбин мощностью 12 МВт с котлами-утилизаторами при стоимости модернизации 230 млн руб. имеет расчетную окупаемость 5,5 лет. Водогрейная котельная в г. Тимашевске установленной тепловой мощностью 25 МВт при установке газопоршневой установки мощностью 2 МВт при стоимости модернизации 30 млн руб. имеет расчетную окупаемость 4,5 года.
Паровая котельная в г. Геленджике установленной тепловой мощностью 29 МВт при монтаже паровых противодавленческих турбин мощностью 2 МВт при стоимости модернизации 24 млн руб. имеет расчетную окупаемость два года.
