Развитие коммунальной электротеплоэнергетики. 
Источники тепловой энергии

Наряду с развитыми мощными теплоснабжающими источниками на базе ТЭЦ, районных и квартальных котельных, теплоснабжение населения и других потребителей обеспечивается свыше 10 тысячами котельных малой мощности, коэффициент полезного действия (КПД) которых не превышает 70−80%.

Общее техническое состояние котельных предприятий коммунальной теплоэнергетики неудовлетворительное. Срок эксплуатации 57% котельных превышает 30 лет, в 38% котельных эксплуатируются малоэффективные устаревшие котлы типа НИИСТУ-5, Универсал, Энергия, КЧМ, МГ, Минск, Тула, Ревокатова, НР-18, Тютюнника и т. п. с низким КПД, устаревшей автоматикой и горелочными устройствами, которые обуславливают значительные затраты топлива.

В нынешних условиях необходимо начинать с соответствия оборудования сегодняшним и перспективным требованиям. Действующие нормативы требуют, чтобы котлы имели КПД не ниже 90%. Только замена или реконструкция этих котлов на современные заметно уменьшит затраты энергоносителей на стадии производства тепловой энергии, но для этого необходимы большие средства, которые не предусмотрены бюджетом.

На среднесрочную перспективу предполагается техническое переоснащение котельных с заменой малоэффективных котлов на современные типа КВ-ГМ, ВК, Ксва, НІКА и других производительностью до 3 Гкал/ч с КПД 90−92%. Альтернативным мероприятием является дальнейшая реконструкция действующих малоэффективных котлов, в частности типа НИИСТУ-5, которые находится в эксплуатации около 10 тыс. единиц, или 30% количества установленных котлов подотрасли, с повышением КПД до 90−92% и увеличением их мощности. Общая стоимость капиталовложений в реконструкцию одного котла составляет 6 тысяч гривен, которые в несколько раз меньше, чем замена на новый котел типа ВК. Экономия газа только от одного реконструированного котла данного типа составляет 44 тыс. куб, метров за отопительный сезон.

Продолжить работы по выводу из эксплуатации нерентабельных котельных и центральных тепловых пунктов с переключением их тепловых нагрузок на квартальные и районные котельные.

Внедрение автономных источников теплоснабжения может осуществляться в тех районах городов и населенных пунктов, где отсутствуют системы централизованного теплоснабжения при наличии технико-экономического обоснования. Воплощение программы децентрализации теплоснабжения (крышные, встроенные и пристроенные котельные) будет осуществляться для отдельных потребителей, которые расположены на большом удалении от централизованных источников. Как правило, такие котельные используют природный газ и работают в автоматизированном режиме. Практически отсутствуют потери тепла в тепловых сетях, вследствие чего значительно снижается стоимость тепловой энергии, по сравнению с централизованными источниками.

Целесообразным мероприятием является отказ от использования паровых котлов, переведение их работы в водогрейный режим, который будет оказывать содействие повышению КПД котельных и сбережению топлива.

Перспективным направлением в техническом перевооружении тепловых источников есть переведение действующих крупных котельных в режим комбинированного производства тепловой и электрической энергии за счет их надстройки газотурбинными установками и использование турбогенераторных и турбодетандерных установок которые вырабатывают электроэнергию при перепадах давления пара и газа, который приводит к дополнительному получению тепла и конденсационного производства электроенергии (мини-ТЭЦ), дает возможность усовершенствовать системы учета отпуска теплоэнергии регулирование тепловых режимов.

Это направление известно давно, но не было отечественных турбин малой мощности от 250 кВт до 3 МВт. Разработку и выпуск соответствующего оборудования осуществляет НПО «Турбоатом» г. Харьков, предприятия военно-промышленного комплекса, а также возможная поставка турбоустановок: Российской Федерации. В частности, предприятие «Турбокон» РФ с 1993 г. разрабатывает и изготовляет турбины малой мощности вместе с Калужским турбинным заводом (г. Калуга РФ). На сегодняшний день выпущен свыше 40 турбогенераторов, работающих в России, Белоруссии, Казахстане, Дании и других стран.

Для каждой конкретной котельной выполняется технико-экономическое обоснование целесообразности установки турбины. Сейчас турбины устанавливаются в промышленных котельных, в основном с паровыми котлами ДКВР и где работают в схеме котельной вместо РОК, на перепаде давления пара от котла производственного отбора пара или теплообменника.

Предприятиями коммунальной электротеплоэнергетики приняты на баланс, от промышленных предприятий, котельные с паровыми котлами, мощность которых оказалась невостребованной на производственные нужды. В связи с этим в таких котельных необходимо размещать турбогенераторы малой мощности для производства электроэнергии как для собственных нужд, так и для коммерческой реализации другим потребителям.

Актуальным есть внедрение когенерационных технологий на базе научных разработок Института теплофизики НАН Украины. Пристройка к существующим котлам дизель-генераторов мощностью до 30 МВт на газовом топливе производства Харьковского завода им. Малышева для городов Украины дает возможность при уже сформированном рынке услуг на тепловую энергию решить вопрос локального обеспечения и электрической энергией с высоким коэффициентом использования первичных энергоносителей. Экономический эффект составляет 3,5 млн. гривен от одной котельной мощностью 40 Гкал/час. Срок окупаемости около 3-х лет. В Украине, Российской Федерации и Белоруссии разработаны проекты установки и опытные образцы турбин в отопительных котельных коммунальной электротеплоенергетики, которые будут работать системах горячего водоснабжения, мощностью турбин 100−150 квт.

Переоборудование котельных в мини-ТЭЦ дает возможность обеспечивать собственные нужды предприятия в электрической энергии. Себестоимость электроэнергии, произведенной таким способом, как показывают расчеты, затраты условного топлива на производство 1 квт. час электроэнергии ориентировочно составляют 150−160 грамм вместо 370−372 грамм в среднем по тепловым электростанциям Минтопенерго Украины.

Переоборудование котельных в мини-ТЭЦ обеспечит сокращение суммарных затрат топлива на производство тепловой и электрической энергии не меньше как на 20 процентов, уменьшение в 2−3 раза затраты средств в сравнении со строительством новых конденсационных электростанций, сокращение в 2−5 раз сроков окупаемости в сравнении с ТЭС, сокращение потерь электроэнергии в линиях электропередач, а также улучшит состояние естественной окружающей среды в первую очередь, уменьшение выбросов токсичных веществ в атмосферу.

В перспективе в области коммунальной электротеплоенергетики предполагаются также следующие мероприятия, которые касаются развития источников теплоснабжения:

• -применение современных горелок котельных с низкой эмиссией оксидов серы и азота;
• -организация выпуска и применение более эффективной и надежной автоматики регулирования и защиты котлоагрегатов и в целом котельных;
• -внедрение микроконтролерной системы управления технологическим процессом работы котлов;
• -кольцевание действующих источников тепла и создание возможности их параллельной работы;
• -диспетчеризация системы учета и контроля технологического процесса распределения тепловой энергии;
• -компьютеризация, автоматизация систем управления и контроля за процессами производства тепловой энергии;
• -корректирование управления процессов горения газа за содержимым СО в выходящих газах с регулированием тягодутьевыми машинами с помощью теристорных преобразователей;
• -оборудование котельных эффективными утилизаторами тепла отводящих газов от котлов, которое дает возможность экономить природный газ;
• -внедрение новой технологии химической подготовки воды котельных и ТЭЦ с использованием катионита «Пьюролайт С-100» ;
• -внедрение высокоэффективной технологии приготавливания и сжигание в топках котлов жидкого топлива — топливных эмульсий и оборудование для ее реализации. Эта технология дает возможность сжигать высоковязкие и некондиционные мазуты. Экономия топлива составляет до 7 процентов;
• -внедрение стационарных газоанализаторов оптимизации процесса горения;
• -внедрение электронасосных агрегатов с широким диапазоном рабочих характеристик, которые разрешают оптимизировать затраты энергии на приводах насосов.