Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов Тверской области

Ю.В. Малиновский, зам. председателя областного КС НТТ, ген. директор МК «Технология-ХХI век», секретарь Тверского ТЭК

            Принято считать, что энергетическим ресурсом является носитель энергии, который используется в настоящее время или может быть использован в перспективе.
            Следовательно, энергетические ресурсы можно классифицировать как:
• традиционные — природные ископаемые: уголь, нефть и продукты её переработки, природный газ, сланцы и торф, а также электроэнергия;
• вторичные — получаемые в виде побочного продукта основного производства;
• возобновляемые и нетрадиционные — энергия солнца, ветра, тепла земли, естественного движения водных потоков, гидродинамических теплогенераторов, тепловых насосов, а также энергия существующих в природе градиентов температур.
• альтернативные — сжатый и сжиженный газ, биогаз, генераторный газ, продукты переработки биомассы, водо-угольное топливо, вода и воздух как топливо.
            Подавляющее большинство топливно-энергетических ресурсов используемых в Тверском регионе являются ввозимыми или поставляемыми из других регионов России. С учетом постоянного роста цен на услуги всех видов транспорта, а также в связи с большой удалённостью от нас поставщиков угля, нефти и газа, в последние годы значительно увеличились расходы на провозную плату этих видов топлива и как следствие, наметилась тенденция повышения внимания к собственным, региональным топливно-энергетическим ресурсам.
            Применительно к торфу, основному полезному ископаемому в Тверском регионе, и к огромному опыту, накопленному в этой области ТГТУ (в прошлом — Торфяной институт) мало, что можно добавить. Кроме только того, что ряд учёных нашего региона ведут исследования, целью которых определено получение жидкого топлива непосредственно из торфа. Пока опыты проводятся на лабораторной установке, и говорить об успехах ещё рано, тем не менее, полученные результаты обнадёживают экспериментаторов и дают основание полагать, что ими выбрано правильное направление поиска.
            С затоплением последней «Нелидовской» угольной шахты, закрыта тема добычи и использования в Тверской области собственного каменного угля.
           На этом перечень собственных полезных ископаемых, способных стать для Тверской области значимыми топливно-энергетическими ресурсам заканчивается. Следовательно, необходимо рациональное и экономное использование ввозимых в регион дорогостоящих топливно-энергетических ресурсов. Об этом много говорится, только вот, к сожалению мало пока что делается. Тем не менее, накоплен большой научный и практический опыт в направлении создания технологий и оборудования, позволяющих эффективнее использовать основные виды топливно-энергетических ресурсов, а также привлечь вторичные, возобновляемые, нетрадиционные и альтернативные энергетические ресурсы с высокой степенью эффективности.
            Например, в Твери создан и успешно внедряется в производство вихревой теплогенератор серии «МУСТ». Патент РФ №2132517. Автор и разработчик его конструкции, директор фирмы НВП «АНГСТРЕМ», к.т.н Р.И. Мустафаев. Особенностью вихревого теплогенератора «МУСТ» является его способность преобразовывать электрическую энергию в тепловую с коэффициентом превышающим единицу. Причём изобретатель в своей установке использовал только отечественные узлы и детали.
            Установка предназначена для обеспечения теплом жилых, а также производственных помещений имеющих стандартные системы водяного отопления. На фланцах, всасывающей и нагнетающей магистралей моноблочного электрического центробежного насоса, закреплён теплогенератор состоящий из нескольких вертикально расположенных стальных труб соединённых верхним и нижним коллекторами. Габариты установки «МУСТ» не превышают по длине 1305 мм по ширине 500 мм, а по высоте 1480 мм. Масса такой установки, в зависимости от её типа и мощности, колеблется от 120 до 450 кг. Установка снабжена фланцевыми выводами для подключения к системам водяного отопления. Практика длительной эксплуатации вихревых теплогенераторов «МУСТ» на объектах Тверской области, показала их надёжность в работе и высокую эффективность.
            Некоторые работы, уже нашли практическое применение в РФ:
    • тепловые насосы типа 1НТ80-1-1, применяющиеся для отопления зданий, ГВС и различных технологических нужд. Используют теплоту, которая выделяется в компрессорах при выработке сжатого воздуха и нагрева охлаждающей оборотной воды.
            Схема теплового насоса содержит: компрессор, испаритель, дроссельный клапан, конденсатор. Теплопроизводительность — 87 кВт. Установленная мощность э/д — 45 кВт. Диапазон применения по температуре источника тепла — 6-15° С.
            Применяется в пансионате «Дружба» (г. Ялта). Позволяет экономить 700 т у. топ. в год. Разработчик — «ВНИИХОЛОДМАШ». Изготовитель — завод «Красный факел» г. Москва;
    • малые и микроГЭС фирмы «ИНСЭТ», предназначенные для производства электроэнергии в местах, удалённых от линий электропередачи. Они являются надёжными, экологически чистыми, компактными и быстро окупаемыми источниками электроэнергии. Диапазон мощности от 10 до 50 кВт. Малые ГЭС — до 5000 кВт. Изготовитель — АО «ИНСЭТ» г. Санкт-Петербург;
    • гидроэнергетические агрегаты мощностью 30, 60, 100 и 250 кВт для малых и МикроГЭС, работающие в диапазоне напоров воды от 2 до 20 м с пропеллерной турбиной, а от 15 до 60 м — с поперечно-струйной двукратной турбиной.
            В сравнении с дизельной электростанцией дают годовую экономию дизтоплива из расчёта 287 г/кВтч не менее 60 т для малой ГЭС мощностью 30 кВт. Разработчик и изготовитель — АО «Энергетические комплексы» г. Москва.
          Применение малых и микроГЭС в Тверском регионе целесообразно по причине большого количества рек и водоёмов где их можно установить, а также серьёзных сбоев в поставке электроэнергии, особенно в отдаленные районы области.
          По расчётам, произведённым ОАО «НОКОСТ» (г. Тверь) в 1999 г., строительство только 30 малых ГЭС на существующих водохранилищах с земляными плотинами может дать региону до 48 тысяч мВт электроэнергии, а главное помочь в решении энергетических проблем глубинным районам;
    • блочные паровые турбогенераторные установки с противодавлением пара типа «КУБАНЬ...A3», выпускаемые ОАО «Калужский турбинный завод» г. Калуга. Они отличаются простотой обслуживания и обладают целым рядом достоинств: срок службы — 25 лет; ресурс —100000 часов; межремонтный период — 5 лет или 20000 часов; минимальный объём монтажных и пуско-наладочных работ; малые эксплуатационные затраты; окупаемость — 1,5-2 года; система послепродажного обслуживания.
         По расчетам, произведённым ОАО «НОКОСТ», в Тверской области возможна установка 131 ТГУ, при экономии энергетических ресурсов в руб. — 90691 тыс., при окупаемости — 3 года.
         Информация о подобных разработках накапливается и систематизируется Тверским теплоэнергетическим клубом с целью дальнейшего практического применения, прежде всего у нас в регионе.
        Необходимо, используя современные научные методики, изучить топливно-энергетические ресурсы Тверского региона (включая ввозимые и поставляемые). Разработать точный и объективный топливно-энергетический баланс. И разработать комплексные программы модернизации и развития энергетики региона, уделив при этом, максимум внимания энергосбережению.
 

Энергосберегающие технологии

С.В. Арсеньев, ген. директор ООО МПФ «Кредо-Терм»

            Из всего многообразия проблем энергосбережения я позволю себе остановиться на трех: применение нового теплообменного оборудования, применение тепловых насосов, использование местных возобновляемых источников тепла, в частности, торфа.
            В течение пяти лет наша фирма занималась поставками пластинчатых теплообменников «Альфа Лаваль» в Тверской регион. На базе этих теплообменников нами созданы и успешно работают в течение 3-х отопительных сезонов 5 автоматизированных пунктов приготовления воды для горячего водоснабжения в Заволжском р-не г. Твери; автоматизированные тепловые пункты для отопления и ГВС в Пролетарском р-не и Центробанке; в м. «Южный» и на Зеленом проезде установили 12 теплообменников для приготовления горячей воды. К сожалению, несмотря, на положительный опыт применения пластинчатых теплообменников «Альфа Лаваль» на предприятиях ЖКХ в Тверском регионе они не находят широкого применения, отчасти из-за инертности мышления руководителей, отчасти из-за непрерывных слухах о дороговизне импортных теплообменников, но теплообменники «Альфа Лаваль» изготавливаются в г. Королеве Московской области, по ценам могут конкурировать даже с кожухотрубными российскими теплообменниками, а при мощности свыше 1 Гкал/час, просто дешевле. Весовые характеристики, габариты, трудоемкость при монтаже у пластинчатых теплообменников значительно ниже, чем у применяемых в настоящее время кожухотрубных.
           Само по себе применение пластинчатых теплообменников значительно улучшает условия теплообмена, но только в сочетании с современными программируемыми регуляторами температуры достигается эффект энергосбережения. Нами испытаны на объектах различные регуляторы, как отечественного, так и зарубежного производства. Наилучшие результаты показала автоматика «Тур Андерсон» Швеция, надо сказать, что ТА находится на российском рынке с 60-х годов, поэтому автоматика полностью адаптирована к нашим условиям. По цене указанные регуляторы вполне конкурентоспособны, по сравнению с российскими, а по возможностям их превосходят.
            К технологиям, которые практически не применяются в Тверском регионе, относятся тепловые насосы. Эта технология широко применяется за рубежом, в частности Япония производит в год до 3 млн. тепловых насосов, США свыше 1 млн., при этом более половины частного сектора используют эту технологию для отопления и горячего водоснабжения своего жилья.
            В промышленных масштабах тепловые насосы используются в Скандинавских странах, наиболее близких к нам по климатическим условиям. Свыше трети потребителей в тепле Стокгольма покрывается за счет использования тепла вод Балтийского моря — охлаждая воду с 4° С до 2° С, мощность этой тепловой станции 10 МВт.
            Широкое применение тепловых насосов в России стало возможным после разработки отечественными учеными теплоносителей позволяющих получать температуру воды для отопления до 85 С, т.е. работать в диапазоне привычных нам температур, для которых рассчитаны наши системы отопления. Применение тепловых насосов позволяет экономить до 2500 тонн угля в год на 1 Гкал тепла, при этом совершенно не нарушается экология, полностью отсутствуют отходы (шлак, зола, выбросы), практически не требуется обслуживающий персонал, система может быть полностью автоматизирована.
            В Твери тепловые насосы могут быть использованы для охлаждения стоков ТЭЦ-3 (с большой положительной температурой), которые в настоящее время сбрасываются в р. Тверцу, а затем в р. Волгу. Можно использовать тепло обратной воды тепловых сетей для отопления тепличного хозяйства ЗАО «Калининский».
            Использование тепловых насосов в концевых точках города при низкой температуре теплоносителя позволит решить проблемы отопления и горячего водоснабжения жилых домов, традиционно испытывающих недостаток тепла. Особенно эффективно ТН могут быть применены при отоплении очистных сооружений, т.к. температура сточных вод колеблется от +40° С до +20° С, т.е. коэффициент преобразования теплоты в данном случае составит 6-7, т.е. затратив 1 кВт электроэнергии можно получить 6-7 кВт тепла. Стоимость затрат на устройство ТН составляет 100 у. е. за 1 кВт, против 300-500 в зарубежных аналогах. Однако пока не удалось решить вопрос о приобретении хотя бы одного теплового насоса и установки его на объектах ЖКХ или других хозяйственных объектах.
            Выгода от применения ТН настолько очевидны, что следует ожидать их широкого внедрения, жаль только, что это случится, видимо, извне т.к. на пропаганду этой передовой технологии сил нашей фирмы не хватит. В настоящее время в большинстве потребности в тепле реализуются за счет мелких водогрейных котельных отапливающих, зачастую, один, два или группу домов. Поселковые котельные в основном построены с большими паровыми котлами типа ДКВР, ДБ, значительно реже водогрейные котельные с котлами КВГМ, ПТВМ и т.д. в основном использующие топливо газ или мазут. Ряд больших котельных использующих в виде топлива фрезерный торф или уголь работают крайне неэффективно, т.к. имеют паровой цикл.
            В настоящее время завершен перевод котельной пос. Новая Орша на водогрейный режим. Пока результаты работы котельной на фрезерном торфе положительные, но впереди еще отопительный период и как говорится, время покажет.
            Поскольку область обладает запасами торфа, практически неограниченными, т.к. торф ресурс возобновляемый, необходимо уделить самое серьезное внимание использованию торфа в качестве топлива. «Тверьторф» производит торфяной кусок, но в количествах просто мизерных, поэтому цена этого топлива очень высока, а калорийность по сравнению с углем ниже почти в 2 раза, поэтому сжигать кусок экономически невыгодно. Кроме того, хранить кусок на открытом воздухе нельзя. Атмосферные осадки быстро превратят «кусок» в «кашу». Поэтому первое, что надо сделать это соорудить навес для хранения торфяного топлива.
            Сжигать кусковой торф в существующих котельных тоже проблематично, расходе торфа на 1 Гкал тепла составит до 400 кг/час. При мощности котельной 3-4 Гкал/час, а это, в основном, мощность поселковых котельных, забросить в топки 1,5-2 т топлива в час (вручную) и в то же время почистить топки от продуктов сгорания (золы и шлака) задача практически неосуществимая. Скорее всего, это вызовет снижение температуры сетевой воды до недопустимых пределов. Поэтому для того чтобы эффективно сжигать торф в котлах, необходимы котлы с большой колосниковой решеткой, механической топливоподачей и механическим золоудалением. Такие котлы в России выпускаются в очень ограниченном количестве, и качество их оставляет желать лучшего. Вместе с тем ряд предприятий Тверской области, имеющих опыт в производстве котлов, могли бы взяться за решение этой проблемы. Весь вопрос в финансировании, т.к. создание котла дело хлопотное и многотрудное, а опытный образец как правило стоит в 3-4 раза дороже серийного т.е. в пределах 600-800 тыс. руб. в текущих ценах.
            Вторая проблема стоит в том, что кусок перед сжиганием в механизированной топке должен дробиться на фракции 30-50мм, а пока оборудования для дробления и дальнейшей сортировки куска не выпускается. Правда кусок обладает значительно меньшей механической прочностью, чем каменный уголь и можно приспособить для транспортировки и размола существующее сельскохозяйственное оборудование, но этот вопрос требует изучения. Решить проблему с калибровкой куска может технология созданная учеными ТГТУ, по производству «гранул» и «таблеток» размером 30-50мм, что наиболее приемлемо для сжигания. Надеюсь, что работа ученых ТГТУ и ряда предприятий Тверской области успешно завершится созданием единого комплекса по производству и сжиганию торфа.
 

Забытые резервы

В.В. Земляная, директор ООО НПИЦ Геоэкология

            Нелидовский угольный бассейн находится во владении бывшего треста «Тулауголь» и по этой причине запасы угля в отчетной документации администрации Тверской области не фигурировали. В 1997 г. Нелидовские шахты закрыли по постановлению Правительства РФ. Уволены 700 шахтеров, некоторые шахты затоплены (отключены подземные насосы), а часть оборудования уничтожена и распродана.
            Вместе с тем, у Нелидовского бассейна и в частности у 4-ой шахты есть достаточные запасы ценного топлива и химического сырья (бурый уголь). Обосновано закрывая последнюю действующую шахту № 4, необоснованно закрыли все Большое Нелидовское месторождение бурого угля, разведка которого была закончена в 1952 г. В 1953 г. начала действовать первая Нелидовская шахта.
            Все месторождение состоит из 5 обособленных участков: Восточно-Кривоносовский — 90 896 тыс. т, Белогорский — 8714 тыс. т, Галановский — 34 318 тыс. т, Высоцкий —72 853 тыс. т, Березовский — 55 504 тыс. т. Всего по месторождению — 216 927 тыс. т.
            Наиболее детально был изучен Восточно-Кривоносовский участок.
            За 44 года добычи семью шахтами на Нелидовском месторождении было добыто 27 450 тыс. т угля, что составляет 1/8 часть разведанных запасов (12,5 %). Вся добыча велась в основном на Восточно-Кривоносовском участке (выработано на 30 %).
            ЗАО ПО Тулауголь, которая относится к корпорации «Уголь России» РФ, и по предложению которой по программе реструктуризации закрыты 21 шахта. Первоначально в этом списке Нелидовских шахт не было.
            При проектной мощности добычи на начало эксплуатации (1953 г.) в 300 тыс. т в год ориентировочная себестоимость существования Нелидовских шахт только по Восточно-Кривоносовскому участку составит 200 лет. За 44 года эксплуатации при средней производительности равной 624 тыс. т в год оставшиеся запасы Восточно-Кривоносовского участка обеспечат работу шахты в течение 150 лет. По балансовым запасам на 1.01.93 г. — 10 млн. т, при потреблении 140 т — 72 года.
            Основные причины закрытия Нелидовских шахт:
    1. Высокая обводненность, требующая постоянного осушения шахт;
    2. Старение оборудования и отсутствие средств на его обновление;
    3. Низкое качество угля (однако, это уголь имел устойчивый рынок сбыта в соседних районах и областях как топливо и как химическое сырье).
           Следуя постановлению Правительства РФ (№986 от 17.12.92 г.) «О развитии топливно-энергетического комплекса Тульской области на период 1993-2005 г», в котором сведения о Нелидовских шахтах уже отсутствовали. На этом основании можно предположить, что их закрытие было запланировано заранее и мнение администрации Тверской области, вероятно, не учитывалось, либо администрации не проявила достаточно дальновидности и комплексности будущих проблем, например, проблемы трудоустройства шахтеров.
          С экономической точки зрения Нелидовские шахты могут быть рентабельными, особенно, в сложившихся условиях. Кроме того, параллельно вместе с углем могут добываться высококачественные бентонитовые глины и каменная соль — дефицит для форфоро-фаянсовой промышленности, а межпластовые воды, подлежащие откачке, могут использоваться как питьевые.
            По-видимому, в настоящее время следует вновь вернуться к проблеме Нелидовских шахт вместо того, чтобы тратить средства на достаточно умозрительные проекты поисков труднодоступных полезных ископаемых.
 

К вопросу об использовании торфа как топлива на электростанциях Тверской области

Г.Н. Ламакин, нач. отдела энергосбережения ГУ «Тверьгосэнергонадзор», доц. кафедры электротехники и электроснабжения промышленных предприятий ТГТУ

            В соответствии с основными положениями энергетической стратегии России на период до 2020 года региональная энергетическая стратегия исходит из стремления регионов к самообеспечению конечными энергоносителями (электрической и тепловой энергией, моторным и бытовым топливом) с сохранением органического единства топливно-энергетического комплекса России. За снабжение регионов топливом и энергией отвечают региональные органы исполнительной власти.
            В решении этой задачи важнейшее значение имеет максимально возможное использование местных топливно-энергетических ресурсов. Одним из местных энергетических ресурсов Тверской области является торф. Использование торфа как топлива возможно на электростанциях ОАО «Тверьэнерго», в котельных промышленных предприятий и коммунального хозяйства, в бытовом секторе.
            Определяя стратегию развития торфяной промышленности области, необходимо установить спрос на торф в указанных секторах народного хозяйства. Рассмотрим возможный спрос на топливный торф электростанциями ОАО «Тверьэнерго». Для этого приведем краткую характеристику энергетических объектов ОАО «Тверьэнерго» (таблица).

Таблица

           После реконструкции Каменская промышленная котельная будет переведена на сжигание природного газа с резервным топливом мазут.
           Таким образом, единственной электростанцией в области, потребляющей фрезерный торф, будет ТЗЦ-4.
           Динамика сжигания торфа на ТЭЦ-4 представлена на рисунке.

           На 2005 г. ОАО «Тверьэнерго» планирует закупку 120 тыс. тонн фрезерного торфа.
           Установленное оборудование на ТЭЦ 4 позволяет сжигать до 700 тыс. т фрезерного и только фрезерного торфа.
            Оборудование для торфяных электростанций в настоящее время в России не производится.
           Таким образом, можно говорить о реальной возможности сжигания на ТЭЦ-4 400-500 тыс. тонн фрезерного торфа.
           Исходя из различия затрат электростанции на сжигание разных видов топлива необходимо, чтобы стоимость одной тонны условного топлива в виде фрезерного торфа составляла примерно 90 % от стоимости мазута в условных тоннах.
           При разработке стратегии развития торфяной промышленности области должны быть учтены и вышеизложенные соображения по использованию торфа как энергетического топлива на электростанциях Тверской области.