Технологии энергосбережения

Кислородное сжигание топлива

В качестве окислителя при сжигании вместо атмосферного воздуха используется кислород, производимый на самом предприятии или закупаемый у внешнего поставщика (последний вариант имеет место чаще).

Экологические преимущества

С данным методом связаны различные преимущества:

повышенное содержание кислорода приводит к увеличению температуры сгорания и количества тепла, передаваемого технологическому процессу, что способствует уменьшению доли несгоревшего (неполностью сгоревшего) топлива и повышению КПД с одновременным сокращением выбросов NOx;

поскольку атмосферный воздух на 80% состоит из азота, переход к кислородному сжиганию приводит к соответствующему сокращению массового расхода подаваемых и отходящих газов;

тот же фактор способствует сокращению выбросов NOx, поскольку количество азота в камере существенно снижается;

сокращение массового расхода дымовых газов может привести к снижению требуемой мощности газоочистных систем (например, пылеулавливающего оборудования или систем очистки дымовых газов от NOx, если необходимость в таких системах сохраняется) и соответствующего энергопотребления;

при производстве кислорода на самом предприятии образующийся азот может быть использован в производственном процессе, например, для перемешивания жидкостей или создания нейтральной атмосферы там, где окислительная атмосфера может привести к нежелательным реакциям (например, пирофорным реакциям в цветной металлургии);

в перспективе пониженный объем отходящих газов (и повышенная концентрация CO2) может создать более благоприятные условия для улавливания и хранения CO2, а также, возможно, снижения соответствующих энергозатрат.


Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Производство кислорода из атмосферного воздуха требует значительных энергозатрат, которые должны учитываться при любых энергетических расчетах.

В стекольной промышленности существует значительное разнообразие типов стекловаренных печей, видов стекла, а также уровней производительности. В некоторых условиях (например, по сравнению с регенеративными печами, в случае относительно небольших печей или при производстве специального стекла) переход к кислородному дутью может привести к повышению общего КПД процесса (с учетом энергозатрат на производство кислорода в пересчете на первичную энергию). Однако в других случаях энергозатраты на производство кислорода могут оказаться равными объемам энергосбережения за счет кислородного дутья или даже превысить их. Эта ситуация является типичной при сравнении общего КПД печей с кислородным дутьем с аналогичными характеристиками регенеративных печей с подковообразным пламенем (торцевыми горелками) при производстве больших объемов стеклянной тары. Ожидается, однако, что дальнейшее развитие технологии кислородного дутья в стекольной промышленности приведет к повышению КПД соответствующих печей. С финансовой точки зрения, затраты на закупку кислорода также не всегда окупаются за счет энергосбережения при эксплуатации печей.

Производственная информация

При использовании кислорода следует принимать во внимание дополнительные требования безопасности, поскольку с потоками чистого кислорода связан больший риск взрыва, чем с потоками обычного воздуха.

Необходимость дополнительных мер безопасности при использовании кислорода может быть связана и с тем, что кислородопроводы могут эксплуатироваться при очень низких температурах.


Применимость

Не является универсальным методом, широко применяемым во всех отраслях. В стекольной отрасли производители стремятся контролировать рабочую температуру в области горения стеклоплавильной печи, поддерживая ее на уровне, приемлемом для футеровки и одновременно обеспечивающем необходимое качество стекла. Как правило, переход на сжигание в кислородной атмосфере не означает повышения рабочей температуры печи (температуры футеровки или стекольной массы), но может способствовать улучшению условий теплопередачи. Кислородное сжигание требует более тщательного контроля рабочей температуры печи, но эта температура, как правило, не выше, чем в случае сжигания в атмосферном воздухе (лишь температура в сердцевине пламени может быть выше).

Экономические аспекты

Цены на кислород, закупаемый у внешних поставщиков, достаточно высоки, а собственное производство этого газа связано со значительным расходом электроэнергии. Капитальные затраты на установку воздухоразделительного оборудования также значительны и оказывают существенное влияние на экономическую эффективность сжигания в кислородной атмосфере.

Мотивы внедрения

Сокращение расхода дымовых газов позволяет устанавливать менее мощное газоочистное оборудование, в особенности установки по удалению оксидов азота. Однако эти соображения актуальны только для новых объектов, а также для тех существующих предприятий, где стоит вопрос об установке или замене газоочистного оборудования.


Когенерационные установки на основе двигателей внутреннего сгорания

При использовании двигателей внутреннего сгорания (поршневых двигателей) возможна утилизация тепла смазочного масла, охлаждающей воды, а также выхлопных газов, как показано на рис.

В двигателях внутреннего сгорания (ДВС) энергия химических связей топлива преобразуется в тепловую энергию в результате сжигания. Образующиеся при сгорании газы расширяются в цилиндре, приводя в движение поршень. Механическая энергия движения поршня передается маховику посредством коленчатого вала, а затем преобразуется в электроэнергию при помощи генератора переменного тока. Благодаря непосредственному преобразованию энергии высокотемпературного теплового расширения в механическую, а затем электрическую энергию двигатели внутреннего сгорания характеризуются наибольшим тепловым КПД (производством электроэнергии на единицу использованного топлива) среди одноступенчатых (первичных) двигателей. Как следствие, они отличаются и наименьшими удельными выбросами CO2 на единицу произведенной энергии.

Мощность существующих установок на основе двухтактных двигателей с низкими оборотами (<300 об./мин.) может достигать 80 МВтэ. Мощность существующих четырехтактных систем со средними оборотами (300 э. Такие установки, как правило, используются в качестве базовых систем для постоянного производства энергии. Четырехтактные системы с высокими оборотами (>1500 об./мин.) имеют мощность 3 МВтэ и обычно используются в качестве пиковых источников.

Наиболее распространенными типами двигателей внутреннего сгорания являются дизель, двигатель с искровым зажиганием и двухтопливный двигатель. Установки внутреннего сгорания могут использовать широкий диапазон видов газообразного и жидкого топлива, включая природный, попутный, и шахтный газы, газ, образующийся на полигонах ТБО, биогаз, продукты пиролиза, жидкое биотопливо, дизельное топливо, сырую нефть, тяжелый мазут, топливные эмульсии и отходы нефтепереработки.

clip_image002

Рисунок. Когенерационная установка на основе двигателя внутреннего сгорания


Как правило, стационарная ДВС-электростанция (т.е., станция, не являющаяся передвижным генератором) состоит из нескольких энергоблоков, работающих параллельно. Ряд независимо работающих установок в сочетании с высоким КПД в условиях неполной нагрузки обеспечивают надежность и гибкость энергоснабжения, позволяя наилучшим образом удовлетворять быстро меняющиеся потребности. Время запуска подобных систем из холодного состояния невелико по сравнению с аналогичной характеристикой парогазовых или паровых электростанций на угольном, нефтяном или газовом топливе. Запущенная система на основе ДВС способна оперативно реагировать на изменения нагрузки, при необходимости обеспечивая быструю стабилизацию параметров сети.

С двигателями внутреннего сгорания могут использоваться замкнутые системы водяного охлаждения, что делает водопотребление соответствующих электростанций крайне низким.

Компактная конструкция ДВС-систем делает их пригодными для организации распределенного производства тепла и электроэнергии в непосредственной близости от конечных потребителей в городских и промышленных районах. Это позволяет снизить связанные с распределением потери в трансформаторах, линиях электропередач и трубопроводах. Типичные потери в распределительных и передающих сетях при централизованном производстве электроэнергии составляют 5-8% произведенной энергии; потери тепла в муниципальных сетях централизованного теплоснабжения составляют менее 10%. Следует иметь в виду, что наибольшие потери имеют место в сетях низкого напряжения, а также в соединениях на уровне конечного потребителя. С другой стороны, производство электроэнергии на крупных централизованных электростанциях, как правило, является более эффективным.

Высокий КПД одноступенчатой генерации на основе ДВС в сочетании с относительно высокой температурой выхлопных газов и охлаждающей воды делает эту технологию идеальным решением для когенерации. Как правило, в выхлопных газах содержится около 30% энергии, выделяющейся при сжигании топлива, а в потоках охлаждающей воды - около 20%. Энергия выхлопных газов может быть утилизирована при помощи котла-утилизатора или теплобоменника, используемых для производства пара, горячей воды или горячего масла. Кроме того, горячие выхлопные газы могут быть непосредственно или косвенно (при помощи теплообменника) использованы в различных технологических процессах, например, для сушки. Потоки охлаждающей воды могут быть разделены на высокотемпературный и низкотемпературный контуры. Потенциал утилизации энергии воды зависит от минимальной температуры, отвечающей потребностям потребителя тепла. Потенциал охлаждающей воды может быть использован практически полностью в централизованной системе теплоснабжения с низкими температурами возврата. Утилизация тепла, отводимого при охлаждении двигателя, в сочетании с котлом-утилизатором энергии выхлопных газов и экономайзером, способна обеспечить использование (в форме электроэнергии и тепла) до 85% энергии жидкого топлива и до 90% энергии газообразного топлива.

Тепловая энергия может поставляться конечному потребителю, в зависимости от его потребностей, в форме пара (вплоть до перегретого пара с давлением до 20 бар), горячей воды или горячего масла. Тепло может также использоваться в абсорбционном процессе охлаждения для производства охлажденной воды.

Возможно также использование абсорбционных тепловых насосов для повышения температуры охлаждающей воды низкотемпературного контура до более высокого уровня, позволяющего использовать эту воду в системах централизованного теплоснабжения с высокой температурой возврата.

Для компенсации краткосрочных рассогласований между графиком потребностей в электроэнергии и тепле/холоде могут использоваться аккумуляторы горячей и холодной воды.

Типичный КПД (по отношению к энергии топлива) при использовании двигателей внутреннего сгорания для производства электроэнергии находится в диапазоне 40-48%; в схемах когенерации с эффективной утилизацией тепла КПД может достигать 85 - 90%. В схемах тригенерации необходимая гибкость может быть достигнута за счет поддержания запасов горячей и охлажденной воды, а также резервных (пиковых) мощностей - компрессорных холодильных установок и работающих за счет непосредственного сжигания топлива резервных водогрейных котлов.


Принципиальное решение об использовании когенерации и выбор конкретного метода определяются рядом факторов; даже предприятия с аналогичными потребностями в энергии не могут считаться абсолютно одинаковыми в этом отношении. Во многих случаях принципиальное решение о внедрении когенерации определяется следующими факторами:

принципиальным является наличие достаточных потребностей в тепле, отвечающих возможностям когенерации с точки зрения количества, температуры и т.п.;

наличие у предприятия базисной нагрузки, т.е. уровня, ниже которого потребление электроэнергии опускается редко;

сходный характер графиков потребностей в тепловой и электрической энергии;

соотношение цен на топливо и тарифов на электроэнергию, обеспечивающее экономическую эффективность когенерации;

высокий ожидаемый уровень загрузки (желательно более 4-5 тыс. час. работы при полной нагрузке в год).

В целом, применение когенерации оправдано на тех предприятиях, где имеются значительные потребности в тепле при температурах, соответствующих низкому или среднему давлению пара. При оценке потенциала производства с точки зрения когенерации важно убедиться в том, что нет оснований ожидать существенного сокращения потребностей в тепле. В противном случае эксплуатация системы, рассчитанной на производство избыточного тепла, окажется неэффективной.

Использование когенерационных систем на основе двигателей внутреннего сгорания может быть целесообразно на предприятиях, где выполняются следующие условия:

потребность в энергии носит циклический характер или не является постоянной;

существует потребность в паре низкого давления или горячей воде средней/низкой температуры;

требуется высокое значение соотношения электрической и тепловой энергии;

если доступен природный газ, предпочтительным является использование двигателей внутреннего сгорания на этом виде топлива;

если природный газ недоступен, могут использоваться дизельные двигатели на мазуте или сжиженном нефтяном газе;

при электрической нагрузке менее 1 МВтэ - искровое зажигание (доступны системы мощностью от 0,003 до 10 МВтэ);

при электрической нагрузке более 1 МВтэ - воспламенение от сжатия (доступны системы мощностью от 3 до 20 МВтэ).


Когенерационные установки на основе конденсационных систем с отбором пара

В отличие от традиционной конденсационной электростанции, производящей только электроэнергию, в конденсационной системе с отбором пара часть пара отбирается из турбины для использования в качестве источника тепла (рис.).

clip_image004

Рисунок. Когенерационная установка с отбором пара.

Использование когенерации связано со значительными экономическими и экологическими преимуществами. Когенерационные установки комбинированного цикла обеспечивают максимально эффективное использование энергии топлива за счет одновременного производства электрической и тепловой энергии с минимальными потерями.


Применимость

Принципиальное решение об использовании когенерации и выбор конкретного метода определяются рядом факторов; даже предприятия с аналогичными потребностями в энергии не могут считаться абсолютно одинаковыми в этом отношении. Во многих случаях принципиальное решение о внедрении когенерации определяется следующими факторами:

принципиальным является наличие достаточных потребностей в тепле, отвечающих возможностям когенерации с точки зрения количества, температуры и т.п.;

наличие у предприятия базисной нагрузки, т.е. уровня, ниже которого потребление электроэнергии опускается редко;

сходный характер графиков потребностей в тепловой и электрической энергии;

соотношение цен на топливо и тарифов на электроэнергию, обеспечивающее экономическую эффективность когенерации;

высокий ожидаемый уровень загрузки (желательно более 4-5 тыс. час. работы при полной нагрузке в год).

В целом, применение когенерации оправдано на тех предприятиях, где имеются значительные потребности в тепле при температурах, соответствующих низкому или среднему давлению пара. При оценке потенциала производства с точки зрения когенерации важно убедиться в том, что нет оснований ожидать существенного сокращения потребностей в тепле. В противном случае эксплуатация системы, рассчитанной на производство избыточного тепла, окажется неэффективной.

Выбор типа когенерационной системы

Паровые турбины могут быть адекватным вариантом при выполнении следующих условий:

базисная электрическая нагрузка превышает 3-5 МВтэ;

существует применение для низкопотенциального пара, и требуемое соотношение электрической и тепловой энергии превышает 1:4;

доступность недорогого топлива с невысокой торговой наценкой;

доступность адекватной площади для размещения системы;

наличие высокопотенциального тепла, отходящего от технологических процессов (например, от печей или мусоросжигательных установок);

необходимость замены существующей котельной;

необходимо сведение к минимуму соотношения электрической и тепловой энергии к минимуму. В когенерационных системах максимизация соотношения электрической и тепловой энергии требует минимизации уровня противодавления и максимизации уровня высокого давления.


Предварительный подогрев питательной воды в котельной

Общая характеристика

Как правило, вода, подаваемая в котел из деаэратора, имеет температуру 105 °C. Вода, находящаяся внутри котла, имеет более высокие давление и температуру. Поступающая в котел вода состоит из возвратного конденсата, а также подпиточной воды для восполнения потерь. Возможна утилизация тепла посредством предварительного подогрева питательной воды, что позволяет снизить затраты топлива.

Предварительный подогрев может быть организован четырьмя способами:

с использованием отходящего тепла (например, от какого-либо технологического процесса): питательная вода может подогреваться за счет имеющегося потока отходящего тепла, например, с использованием водо-водяного теплообменника;

с использованием экономайзера: экономайзер ((1) на рис.) представляет собой теплообменник, позволяющий снизить расход топлива за счет передачи тепла дымовых газов питательной воде, поступающей в котел;

с использованием деаэрированной питательной воды: в дополнение к перечисленным методам, возможен предварительный подогрев конденсата, поступающего в деаэратор((2) на рис.), за счет тепла деаэрированной воды. Питательная вода, поступающая из резервуара для сбора конденсата ((3) на рис.), имеет меньшую температуру, чем вода, уже прошедшая деаэрацию. С помощью теплообменника можно организовать передачу части тепла от деаэрированной питательной воды конденсату, поступающему в деаэратор. Как следствие, температура деаэрированной питательной воды, поступающей в экономайзер ((1) на рис.), оказывается ниже. Это способствует более эффективному использованию тепла дымовых газов и снижению их температуры, поскольку теплопередача происходит при большей разнице температур. Одновременно это позволяет снизить расход пара на деаэрацию, поскольку температура поступающего в деаэратор конденсата оказывается выше;посредством установки теплообменника на входе в деаэратор с целью предварительного подогрева поступающей питательной воды за счет конденсации пара, используемого для деаэрации.

clip_image006

Рис. Предварительный подогрев питательной воды

Перечисленные меры могут способствовать общему повышению энергоэффективности (КПД), т.е., снижению расхода топлива на получение определенного количества пара.


Экологические преимущества

Объемы энергосбережения, которые могут быть достигнуты за счет этих мер, зависят от температуры дымовых газов (или технологического процесса, тепло которого используется для подогрева), выбора теплообменных поверхностей и, в значительной степени, от давления пара.

Согласно широко распространенному представлению, использование экономайзера способно повысить КПД производства пара на 4 %. Для обеспечения непрерывной работы экономайзера следует регулировать подачу воды.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

К возможным недостаткам указанных четырех методов относится то, что их реализация требует дополнительного пространства для установки оборудования, а возможности для их использования сокращаются по мере увеличения сложности технологических процессов.

Производственная информация

Согласно данным производителей, широко применяются экономайзеры с номинальной мощностью 0,5 МВт. Экономайзеры с ребристыми трубами могут иметь номинальную мощность до 2 МВт и более. В случае номинальной мощности более 2 МВт, около 80 % поставляемых водотрубных котлов оборудованы экономайзерами, поскольку из применение окупается даже при односменной работе (при загрузке системы 60 - 70%).

Как правило, температура дымовых газов превышает температуру насыщенного пара примерно на 70 ºC. Для типичных промышленных паровых котлов температура дымовых газов составляет 180 °C. Нижний предел температуры этих газов определяется соответствующей кислотной точкой росы, которая зависит от используемого топлива и, в частности, от содержания в нем серы. Эта величина составляет примерно 160 °C для тяжелого мазута, 130 °C для легкого мазута, 100 °C для природного газа и 110 ºC для твердых отходов. В котлах, использующих в качестве теплоносителя термомасла, имеет место более интенсивная коррозия, и конструкция экономайзера должна предусматривать возможность замены соответствующих деталей. Коррозия деталей экономайзера усиливается, если температура дымовых газов падает существенно ниже кислотной точки росы, что может иметь место в случае значительного содержания серы в топливе.

Если температура газов в дымовой трубе оказывается ниже кислотной точки росы, в отсутствие специальных мер это приводит к образованию отложений сажи в трубе. Как следствие, экономайзеры часто оборудуют обводным газоходом, позволяющим пустить часть дымовых газов в обход экономайзера в случае недопустимого снижения температуры газов в трубе.

Как правило, каждые 20-40 ºC снижения температуры дымовых газов соответствуют повышению КПД системы примерно на 1%. Это означает, что, в зависимости от температуры газа и перепада температур на входе и выходе теплообменника, можно достичь повышения КПД на величину до 6-7%. Как правило, температура питательной воды, прошедшей через экономайзер, увеличивается со 103 до примерно 140 °C.


Применимость

На некоторых существующих предприятиях организация предварительного подогрева питательной воды сопряжена со значительными трудностями. Системы предварительного подогрева конденсата за счет тепла деаэрированной воды на практике применяются редко.

На предприятиях с высокой мощностью парогенерирующих систем подогрев питательной воды при помощи экономайзера является стандартной практикой. Однако и в этой ситуации возможно добиться повышения КПД на величину до 1% посредством увеличения разницы температур. Использование отходящего тепла других технологических процессов также является реалистичным вариантом для большинства предприятий. Потенциал для эффективного применения этого метода существует и на предприятиях с относительно невысокой мощностью парогенерирующих систем.

Экономические аспекты

Потенциал энергосбережения в результате организации предварительного подогрева питательной воды с помощью экономайзера зависит от ряда факторов, включая потребности конкретного производства, состояние дымовой трубы и характеристики дымовых газов. Окупаемость соответствующих инвестиций в условиях конкретной паровой системы зависит также от времени работы системы, фактических цен на топливо и географического положения предприятия.

На практике потенциал энергосбережения в результате предварительного подогрева питательной воды достигает нескольких процентов от общей энергии производимого пара. Поэтому даже для небольших котлов возможно достичь энергосбережения в объеме нескольких гигаватт-часов в год. Например, для котла мощностью 15 МВт можно достичь экономии в объеме примерно 5ГВт·ч/г, экономического эффекта в размере около 60 тыс. евро в год и сокращения выбросов CO2 примерно на 1 тыс. т/год. Поскольку результаты пропорциональны масштабам установки, крупные предприятия могут добиться большего эффекта.

Во многих случаях температура дымовых газов, поступающих их котла в трубу, превышает температуру производимого пара на 100-150 ºC. Как правило, снижение температуры дымовых газов на каждые 20-40 ºC позволяет повысить КПД котла на 1%. За счет утилизации отходящего тепла экономайзер во многих случаях может обеспечить сокращение расхода топлива на 5-10% и обеспечить собственную окупаемость менее чем за два года. Потенциал энергосбережения за счет снижения температуры дымовых газов продемонстрирован в табл.

clip_image008

В предположении использования природного газа в качестве топлива, 15% избытка воздуха и конечной температуры дымовых газов 120 °C


Применение антинакипных устройств на теплообменниках

При высоком содержании в воде накипеобразующих солей и продуктов коррозии расчетный режим работы теплообменников быстро нарушается. В наибольшей степени загрязнению подвержены теплообменники ГВС, в которых соли жесткости откладываются на поверхностях нагрева со стороны прохода водопроводной воды.

Циркуляция увеличенного расхода теплоносителя вызывает рост тепловых потерь. Тепловые потери в окружающую среду многосекционных кожухотрубных теплообменников с фланцевыми соединениями и участками неизолированных труб составляют 2% от количества энергии, транспортированного через теплообменник, которое прямо пропорционально дополнительному расходу теплоносителя. В результате расчета на основе приведенных цифр годовые потери тепла, вызванные накипью (при допустимом загрязнении), могут составить до 40 Гкал на 1 Гкал/час мощности теплообменника.

Для восстановления расчетного режима работы требуется вывод теплообменников из эксплуатации и чистка загрязненных поверхностей.

Для предотвращения загрязнения теплообменников применяются противонакипные устройства, в основу работы которых положены ультразвуковая или электромагнитная технологии.

Противонакипные устройства увеличивают период между чистками теплообменников, в результате чего уменьшаются эксплуатационные расходы на обслуживание тепловых пунктов, снижаются расход циркуляции сетевой воды в системе теплоснабжения и температура сетевой воды в обратном трубопроводе и повышается эффективность использования теплоносителя.

Основной причиной отсутствия массового внедрения противонакипных устройств на тепловых пунктах является недостаточная информированность о данном мероприятии энергоснабжающих компаний.

Профильные производственные мощности РФ в состоянии обеспечить массовое внедрение данного мероприятия, являющегося экономичным и недорогим. Кроме того, его реализация не требует какой-либо профильной подготовки специалистов.


1. Формулировка проблемы по рассматриваемому методу (технологии) повышения энергоэффективности; прогноз перерасхода энергоресурсов, или описание других возможных последствий в масштабах страны при сохранении существующего положения

Проблема: загрязнение теплообменников в тепловых пунктах.

При высоком содержании в воде накипеобразующих солей и продуктов коррозии расчетный режим работы теплообменников быстро нарушается. В наибольшей степени загрязнению подвержены теплообменники ГВС, в которых соли жесткости откладываются на поверхностях нагрева со стороны прохода водопроводной воды.

Толщина слоя накипи в 1 мм приводит к увеличению расхода теплоносителя в 3 раза. При загрязнении теплообменников снижается коэффициент теплопередачи, вследствие чего расчетная тепловая нагрузка обеспечивается только при повышенном расходе греющей сетевой воды. В результате загрязнение теплообменных поверхностей, считающееся допустимым (0,75 - 0,85), приводит к увеличению расхода теплоносителя на 25%.

Циркуляция увеличенного расхода теплоносителя вызывает рост тепловых потерь. Тепловые потери в окружающую среду многосекционных кожухотрубных теплообменников с фланцевыми соединениями и участками неизолированных труб составляют 2% от количества энергии, транспортированного через теплообменник, которое прямо пропорционально дополнительному расходу теплоносителя. В результате расчета на основе приведенных цифр годовые потери тепла, вызванные накипью, могут составить до 40 Гкал на 1 Гкал/час мощности теплообменника.

Для восстановления расчетного режима работы требуется вывод теплообменников из эксплуатации и чистка загрязненных поверхностей.

2. Наличие методов, способов, технологий и т.п. для решения обозначенной проблемы

Для предотвращения загрязнения теплообменников применяются противонакипные устройства.

3. Краткое описание предлагаемого метода, его новизна и информированность o нём, наличие программ развития; результат при массовом внедрении в масштабах страны

В основу работы противонакипных устройств положены ультразвуковая или электромагнитная технологии. Благодаря ультразвуку или электромагнитному полю происходят структурные изменения в растворенных солях жесткости, в результате которых твердые отложения не образуются на поверхностях оборудования.

Внедрение устройств для предотвращения образования отложений на теплообменном оборудовании начато в России после проведения значительного количества исследовательских работ по определению эффективности применения ультразвуковой и электромагнитной технологий в большой и малой энергетике в 80-х годах.


4. Прогноз эффективности метода в перспективе c учётом:

- роста цен на энергоресурсы;

- роста благосостояния населения;

- введением новых экологических требований;

- других факторов.

Противонакипные устройства увеличивают период между чистками теплообменников, в результате чего уменьшаются эксплуатационные расходы на обслуживание тепловых пунктов, снижаются расход циркуляции сетевой воды в системе теплоснабжения и температура сетевой воды в обратном трубопроводе и повышается эффективность использования теплоносителя.

5. Перечень групп абонентов и объектов, где возможно применение данной технологии c максимальной эффективностью; необходимость проведения дополнительных исследований для расширения перечня

Противонакипные устройства могут устанавливаться на теплообменниках систем отопления и ГВС. Наибольший экономический эффект получен на многосекционных кожухотрубных теплообменниках системы ГВС за счет поддержания на расчетном уровне эффективности их работы и предотвращения роста тепловых потерь. Противонакипные устройства могут устанавливаться как на кожухотрубных, так и на пластинчатых теплообменниках.

Противонакипные устройства нашли широкое применение на теплообменниках в системах ГВС, но повсеместного применения противонакипных устройств нет.

6. Обозначить причины, по которым предлагаемые энергоэффективные технологии не применяются в массовом масштабе; наметить план действий, для снятия существующих барьеров

Основной причиной отсутствия массового внедрения противонакипных устройств в тепловых пунктах является недостаточная информированность о данном мероприятии энергоснабжающих компаний.

7. Наличие технических и других ограничений применения метода на различных объектах; при отсутствии сведений по возможным ограничениям необходимо их определить проведением испытаний

Технических ограничений по применению противонакипных устройств в тепловых пунктах нет.

8. Необходимость проведения НИОКР и дополнительных испытаний; темы и цели работ

Необходимости проведения НИОКР и дополнительных испытаний в рамках рассматриваемого мероприятия нет.

9. Существующие меры поощрения, принуждения, стимулирования для внедрения предлагаемого метода и необходимость их совершенствования

Существующие меры поощрения и принуждения внедрения данного мероприятия отсутствуют.

10. Необходимость разработки новых или изменения существующих законов и нормативно-правовых актов

Для массового применения противонакипных устройств необходимо внести требования по их установке в нормативную документацию.

11. Наличие постановлений, правил, инструкций, нормативов, требований, запретительных мер и других документов, регламентирующих применение данного метода и обязательных для исполнения; необходимость внесения в них изменений или необходимость изменения самих принципов формирования этих документов; наличие ранее существовавших нормативных документов, регламентов и потребность в их восстановлении

На сегодняшний день вопросы применения данного мероприятия в существующей нормативно-правовой базе отсутствуют.


12. Наличие внедрённых пилотных проектов, анализ их реальной эффективности, выявленные недостатки и предложения по совершенствованию технологии с учётом накопленного опыта

Исследование эффективности работы паяных пластинчатых теплообменников системы ГВС при оснащении их акустическими противонакипными устройствами (АПУ) серии «Акустик-Т» производства ООО «Кольцо» проводилось в тепловых пунктах ГУП «Мосгортепло» начиная с апреля 2001 года. Противонакипными устройствами были оснащены три тепловых пункта.

Для оценки результатов работы противонакипных устройств был применен метод сравнения, в котором параметры теплообменников с установленными противонакипными устройствами сравнивались с параметрами не оснащенных АПУ теплообменников. Специалистами ГУП «Мосгортепло» выбраны дополнительно 6 контрольных тепловых пунктов и образованы три комплекса по три ТП, расположенных на трех различных теплотрассах, в каждом из которых один тепловой пункт оснащен противонакипным устройством.

Обработка зарегистрированных данных выявила следующие изменения параметров работы оснащенных противонакипными устройствами и контрольных теплообменников:

- в летний период разница температур сетевой воды (DТ) на входе/выходе каждого теплового пункта, оборудованного АПУ, выше DТ в контрольных ТП, расположенных на той же теплотрассе;

- темпы снижения удельного расхода сетевой воды, после отключения ЦО в тепловых пунктах, оборудованных АПУ, выше, чем в контрольных;

- относительно аналогичного периода прошлого года произошло уменьшение удельного расхода сетевой воды в оснащенных АПУ ТП и увеличение расхода сетевой воды в контрольных ТП;

- класс точности средств измерения давления воды не позволил обнаружить отличия в перепадах давления нагреваемой воды до и после установки противонакипных устройств;

- теплообменники, установленные в оборудованных АПУ тепловых пунктах, воспринимают большую часть тепла, содержащуюся в каждой тонне теплоносителя, чем контрольные.

Успешно применяются АПУ в ТП Предприятий №№ 1, 3 и 9 ГУП «Мостеплоэнерго» (в настоящее время объекты ГУП «Мосгортепло» и ГУП «Мостеплоэнерго» входят в состав ОАО «Московская объединенная энергетическая компания»). Там, начиная с 2002 г., противонакипными устройствами было оснащено более 140 ТП (более 250 теплообменников ГВС). На этих объектах ведется регулярная регистрация параметров работы теплообменников, оснащенных АПУ. Полученные начиная с 2002 года количественные данные свидетельствуют о том, что во многих ТП экономический эффект от применения АПУ был достигнут меньше, чем через год после их установки.

13. Возможность влияния на другие процессы при массовом внедрении данной технологии (изменение экологической обстановки, возможное влияние на здоровье людей, повышение надёжности энергоснабжения, изменение суточных или сезонных графиков загрузки энергетического оборудования, изменение экономических показателей выработки и передачи энергии и т.п.)

Установка противонакипных устройств является энергосберегающим мероприятием. В результате его реализации снижается не только потребление энергоресурсов, но и происходит снижение выбросов в атмосферу и повышается надежность системы теплоснабжения.

Применение противонакипных устройств также на пластинчатых теплообменниках позволяет получить экономию электроэнергии, потребляемой насосами для перекачки повышенных объемов теплоносителя, необходимых для поддержания температуры нагреваемой воды на выходе из загрязненных теплообменников на заданном уровне. А экономия средств на очистку теплообменных поверхностей дополняет экономический эффект применения противонакипных устройств на теплообменном оборудовании.

14. Наличие и достаточность производственных мощностей в России и других странах для массового внедрения метода

Профильные производственные мощности РФ в состоянии обеспечить массовое внедрение данного мероприятия, являющегося экономичным и недорогим.

15. Необходимость специальной подготовки квалифицированных кадров для эксплуатации внедряемой технологии и развития производства

Кроме того, его реализация не требует какой-либо профильной подготовки специалистов.