Лекція 7.

План лекції:

1. Стан теплоджерел

2. Результативність виробництва теплової енергії

3. Фактори впливу на енергоеефктивність виробництва теплової енергії

В Україні частка централізованого теплопостачання складає більше 65% від загального теплопостачання в Україні, в містах - не менше ніж 90-95%. Поряд з розвинутими потужними джерелами теплової енергії на базі теплоелектроцентралей (ТЕЦ), теплопостачання населення та інших споживачів здійснюють близько 30 тис. котелень комунальної теплоенергетики (Теплокомуненерго). Відсутність інвестицій призвела до критичного технічного стану теплоджерел, підвищення рівня їх аварійності, збільшення питомих і непродуктивних витрат матеріальних та енергетичних ресурсів. На сьогодні централізоване теплопостачання – самий енергоємний і енерговитратний сектор вітчизняної економіки. Більшість ТЕЦ, що комбіновано виробляють електричну і теплову енергію, великі комунальні котельні - основні виробники теплової енергії, виключно або переважно працюють на природному газі. Витрати палива у цій сфері складають щорічно понад 8 млн т у. п., з яких майже 80% – природний газ, і тільки близько по 10% мазут та вугілля. Загалом на ТЕЦ і котельні припадає до 30% споживання всього газу в Україні. Частка ТЕЦ у загальному теплопостачанні країни на сьогодні становить 30%. Нині діє понад 250 ТЕЦ, з яких більше ніж 200 – дрібні відомчі промислові станції. Більшість ТЕЦ побудовані в 50-70 роках минулого століття, мають низьку паливну ефективність, застаріле, фізично і морально, обладнання. Аналіз стану понад 25 ТЕЦ, які обслуговують великі та середні міста, показав, що близько 70% теплогенеруючого обладнання на них вкрай зношене. Такий стан визначає актуальність глибокої модернізації обладнання або повної його заміни, що потребує чималих витрат, що призведе до значного зростання тарифів як на теплову, так і електричну енергію.

Величезних коштів потребує переведення котлоагрегатів ТЕЦ на використання мазута і вугілля замість коштовного природного газу. Різке скорочення споживання природного газу ТЕС (які вже практично перестали споживати газ і перейшли на інші органічні види палива (мазут, вугілля), пояснюється тим, що енергогенеруючі компанії, як і промислові підприємства, одержували газ за ринковою ціною - 2025,25 грн за 1 тис. куб. м (без урахування ПДВ, цільової надбавки, тарифу на транспортування), тоді як підприємства ТКЕ - по 593,45 грн за 1 тис. куб. м. Низька ціна на газ позбавляє ТКЕ стимулу переходити на альтернативне паливо, до того ж, за попередніми розрахунками Мінпаливенерго, щоб перевести більше 100 котлів на мазут, необхідно вкласти 756,5-776 млн грн, а для переходу, наприклад, Дніпродзержинської ТЕЦ на вугілля - 1 млрд грн. Зараз залучити такі кошти в теплову енергетику неможливо.

Теплова енергія потрібна споживачам тільки протягом обмеженої холодної пори року, в теплий період, при виробництві виключно електроенергії, ТЕЦ виявляються менш ефективними у порівнянні з традиційними станціями. В результаті ТЕЦ в європейських країнах зазнають жорсткої конкуренції з боку компаній, що експлуатують великі традиційні електростанції. У Німеччині вже оголошено про плани закриття кількох старих дрібних ТЕЦ, які не витримали конкуренції. Головна проблема полягає в тому, що транспортування теплової енергії пов’язане із значними витратами, тоді як вартість, наприклад, поквартирного опалення природним газом виявляється значно нижчою. Роздрібні поставщики газу стимулюють встановлення побутовими споживачами індивідуальних опалювальних систем, відбираючи тим самим ринок у ТЕЦ. Як показала практика, комбіноване виробництво електричної та теплової енергії на ТЕЦ загалом перестало бути конкурентним способом виробництва як електричної, так і теплової енергії. Вже починаючи з 2007 року середній тариф на виробництво електроенергії теплоелектроцентралями перевищував рівень тарифу на електроенергію теплових електростанцій. Це при тому, що переважна більшість ТЕЦ працюють в базовому режимі, тобто мають рівний графік навантаження, тоді як ТЕС генеруючих компаній працюють у складнішому режимі регулювання навантаження та виробляють більш цінну пікову та напівпікову електроенергію. В аварійному стан знаходяться більшість котельних комунальної теплоенергетики. Устаткування практично всіх котельних, а це більш ніж 100 тис. од. котлів, має знос понад 80%, а коефіцієнт корисної дії коливається на межі доцільності. Майже дві третини українських котельних мають ККД нижче 80%, третина – нижче 60%, а десята частина – нижче 40%. Термін експлуатації понад 57% котелень перевищує 20 років. Основне та допоміжне обладнання значної кількості комунальних котелень (близько 25%) вичерпало допустимі терміни експлуатації. В цих котельнях експлуатуються малоефективні, морально та фізично зношені котли типу НІІСТУ-5, Універсал, Енергія, КЧМ, МГ, Мінськ, Тула, НР-18, Тютюнника і т.п., з низьким ККР, застарілою автоматикою і пальниковими пристроями, що обумовлює значні витрати палива, неприпустимо високе забруднення оточуючого середовища і в цілому призводить до зниження надійності та якості теплопостачання. На більшості котелень автоматика, що регулює спалювання газу та забезпечує високий коефіцієнт корисної дії, не працює. Прилади забезпечення автоматичного регулювання відпуски теплової енергії в залежності від температури зовнішнього повітря відсутні взагалі. На більшості малоефективних котелень втрати теплової енергії складають близько 30%, і тільки для найкращих котлів комунального господарства ця величина становить 10-12%.

Крім витрат ПЕР, пов’язаних з виробництвом теплової енергії, котельним агрегатом додатково втрачається пальне на забезпечення власних потреб котельні. Ці витрати складають від 2,3% до 9,6% від номінального навантаження, але фактично вони майже вдвічі перевищують розрахункові значення. Це пояснюється низькою якістю розігріваємого мазуту, зношеністю обладнання та іншими об’єктивними факторами.

Різні види палива неоднаково впливають на сумарні показники виробничого циклу. Так, виробництво теплової енергії при спалюванні вугілля програє газовому вже в частині коштів, що інвестується. Енерговитрати на видобуток, транспортування, збагачування, гранулювання, розморожування вугілля майже вдвічі перевищують аналогічні інвестиції в газовому циклі. Спалювання палива в залежності від топочного пристрою, пальника, типу змішування і т.д. характеризується рівнем хімічного та механічного недопалу, топковим теплоз’ємом. З врахуванням втрат в котельному агрегаті за рахунок хімічної, механічної неповноти спалювання та з газами, що відходять, ця величина складає для найбільш ефективних котлів 10-12%, а для найменш ефективних - досягає 35%. Середній відсоток втрат в 20-25% фактично забезпечує те, що з теплоносієм із заданими параметрами із котельні виходить лише 45-50% теплової енергії. В гіршому стані|достатку| з точки зору|з погляду| економічності знаходяться|перебувають| котельні, що працюють на вугіллі, їх ККД не перевищує 60 %, а в окремих випадках і 20 %, що пояснюється|тлумачить| низькими технічними характеристиками котлів, відсутністю хімводопідготовки, поганою якістю вугілля і відсутністю попередньої його обробки.

Забруднення поверхні нагріву котлоагрегату з боку води підвищує температуру стінки водогрійної| або жарової труби, причому підвищення температури стінки буде тим більше, чим товще шар накипу і чим менше її коефіцієнт теплопровідності|. Підвищення температури стінки труби викликає|спричиняє| зниження як межі міцності металу, так і межі текучості. Внаслідок цього відбувається|походить| розрив труб або утворення свищів і розривів|, тобто таких явищ, які викликають|спричиняють| вихід котлоагрегату з ладу|ладів|. В оборотних і пролітних котлах при перегріві металу жарової труби із-за відкладення на ній твердого накипу (особливо у верхній її частці|частині|) може статися «посадка» труби (випучина| у бік топки). Деякі види твердих відкладень сприяють процесу корозії. Утворення |утворення| у водогрійних| котлах і теплообмінниках відкладень, що порушують їх нормальну роботу, приводить|наводить| до необхідності періодичного очищення поверхонь нагріву.

На сьогодні відсутня інформація про точність теплових навантажень по кожному виду теплоспоживання (опалення, вентиляція, ГВП). Практично скрізь оперують тепловими навантаженнями, які беруться з застарілих проектів систем теплопостачання, в той час як багато промислових майданчиків запланованих теплових навантажень вже давно не мають, через що фактичні теплові навантаження там значно менше. Існуючий контроль якості проходження опалювального сезону фактично зводиться до обліку аварій і претенцій на неякісне теплопостачання, що не свідчить про дійсну якість теплопостачання, достатність кількості спожитої теплової енергії і її якісні показники, ефективність використання температурного потенціалу теплоносія, оптимальність витрат на забезпечення теплоспоживачів тепловою енергією.

Немає практики аналізу і нормування питомих витрат і показників енергоефективності системи теплопостачання, тому важко оцінити, в якому стані вона знаходиться. Як показали дослідження, значення нормативного і фактичного питомого теплоспоживання при опаленні будинків в різних районах міста розрізняються більш ніж у два рази. Значними є розходження у співвідношеннях параметрів теплоносія в різних системах централізованого теплопостачання.

Характерною особливістю роботи систем централізованого теплопостачання є, як правило, систематична недовідпустка теплової енергії від теплоджерел, що приводить до порушення температурного режиму опалювальних приміщень, відсутність гарячого водопостачання в більшості міст України. Пов’язано це, в першу чергу, з наслідками економічної кризи: неплатежами за спожиту теплову енергію, подорожчанням паливно-енергетичних ресурсів, відсутністю коштів на модернізацію устаткування теплоджерел, систем транспортування і споживання теплової енергії.

Майже повсюдно прийняте тільки центральне якісне регулювання відпусткою теплової енергії (в залежності від температури зовнішнього повітря по єдиному графіку для всіх категорій теплоспоживачів) визначає неможливість забезпечення індивідуальних потреб людей у тепловому комфорті, обліку енергії сонячної радіації, побутових теплових виділень, швидкості вітру, програмного зниження температури внутрішнього повітря приміщень в нічні часи для житлового фонду, неробочі дні - для нежитлових будівель тощо. До того ж, кожній системі теплопостачання властиве транспортне запізнювання. Час руху теплоносія до найбільш віддаленого споживача і назад може досягати 6-10 годин, а при самому сприятливому розташуванні теплоджерела в центрі компактного району - близько 1,5-2 годин.

Системи опалення, що працюють при постійній витраті теплоносія і регулюванні якістю теплопостачання через зміну його температури (тобто при якісному регулюванні), мають недоліки|нестачі| в порівнянні з системою регулювання через зміну кількості теплоносія (при кількісному регулюванні). Така система інерційна, зміна температури води в системі затягується|зволікається| на декілька годин, вона не здатна відстежувати потреби в тепловій енергії на опалення при різких коливаннях зовнішньої температури повітря, яке може|іноді| перевищувати більше 10 град. за добу. Інколи температура інколи|іноді| регулюється тільки|лише| кілька разів в добу. Особливо велика проблема - в забезпеченні економічних режимів для великих міст, теплові мережі|сіті| яких характеризуються великою протяжністю і інерційністю.

Споживач компенсує недогрів збільшенням витрати інших енергоносіїв. Аналіз використання теплової енергії в містах свідчить про тісний взаємозв’язок використання ПЕР. При неякісному теплопостачанні для забезпечення теплового комфорту в приміщеннях населення самостійне компенсує недолік теплової енергії шляхом інтенсивного використання електронагрівальних приладів і газових плит. Недолік теплової енергії компенсується не тільки перевитратою проти норм споживання в побуті газу й електричної енергії, але і перевитратою паливних ресурсів, що направляються на покриття сукупного попиту в електричній енергії, газі, тепловій енергії. Аналіз залежностей обсягів споживання електроенергії і природного газу при зміні температури зовнішнього повітря показав різке зростання споживання обох видів енергії при зниженні температури нижче 11 град. С на фоні досить стабільного їх споживання при більш високій температурі. При зміні зовнішньої температури на 6 град. С споживання газу потроюється, електроенергії – зростає в півтора рази. Очевидно, що, управляючи відпусткою теплової енергії, можна управляти попитом на електричну енергію і природний газ, регулювати витрати на покриття сукупного попиту на всі види енергії, споживані в побуті.

На теплопостачання істотно впливають сезонні погодні умови. Системи, запроектовані на режим максимального навантаження, велику частину робочого часу працюють у режимі неповного завантаження. Значними є резервні потужності, запаси палива, що залежать від тривалості наднизьких температур і їхнього абсолютного значення. В результаті надлишкових потужностей збільшуються втрати ПЕР, знижується гнучкість управління режимами теплопостачання, що призводить до низької надійності, ускладнення експлуатації, росту вартості та падіння рівня задоволення споживача. Значну частину року має місце «перегрів» приміщень або робота котлів на режимах з надзвичайно низьким ККД. В той же час, для вирішення локальних проблем теплопостачання, продовжується будівництво нових котельних без врахування резервів, нових можливостей теплогенерації і перспектив розвитку системи теплопостачання міста.

Значні перевитрати ПЕР на стадії виробництва теплової енергії (природного газу - від 20 до 30%), спричинені як незадовільними технічними характеристиками теплоджерел, так і низьким рівнем експлуатації через брак кваліфікованого обслуговуючого персоналу і відсутність у нього стимулів до ефективної роботи, обумовлюють низьку енергетичну ефективність більшості теплогенеруючих систем. Не здатна забезпечити потрібну кількість теплової енергії централізована система теплопостачання приречена на перевитрату палива або на теплоджерелі (у випадку «перетопу»), або через використання електроенергії і побутового природного газу для «дотопу» при недовідпустці теплової енергії від теплоджерела. Залежність економіки Україні від країн-експортерів органічного палива, вичерпність (в перспективі) запасів цього палива, наближення внутрішніх цін на енергоресурси до світових, складна екологічна ситуація загострюють актуальність політики енергозбереження в теплопостачанні.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Високовитратні енергозберігаючі заходи	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.019 сек.