В. В. Маркин, руководитель группы компаний «Энергоэффективные технологии» ООО «СУ 25», г. Санкт-Петербург (Доклад на второй ежегодной научно-практической конференции «Системы теплоснабжения. Современные решения», 16-18 мая 2006 г.)

Постепенно наступает то долгожданное время, когда уже не требуется никого убеждать, что энергосбережение жизненно необходимо и выгодно всем. Рынок с разных сторон подталкивает промышленные предприятия к внедрению энергоэффективных систем и технологий. Рост цен на энергоносители, борьба за снижение себестоимости продукции и услуг заставили многих руководителей и владельцев предприятий обратить внимание на проблему снижения затрат, повышения надежности и качества энергоснабжения. Однако вне зоны пристального внимания компаний, внедряющих энергоэффективные проекты, остается вопрос резервного топлива. На наш взгляд, при правильном подходе к решению этой проблемы открываются немалые резервы энергосбережения для промышленных предприятий, имеющих собственные энергетические установки.

Как же сегодня выглядит ситуация с резервным топливом для типичного промышленного предприятия? Почти как в известной логической цепочке: или резервное топливное хозяйство отсутствует, или оно есть. Если есть, то или оно практически не рабочее, или находится в рабочем состоянии. Далее, если оно в рабочем состоянии, то опять существует два варианта, от которых зависит его работа: или топливо не завезли, или завезли. Если завезли, то можно будет «перетерпеть» в случае перебоев с природным газом (ПГ).

Почему речь идет именно о ПГ? Потому что, с одной стороны, основной вид топлива в Северо-Западном регионе - это ПГ (более 80% сжигаемого топлива), а с другой стороны, ПГ - единственный вид топлива, поставляемый централизованно по единой системе трубопроводов, не представлен в свободной рыночной продаже, и его наличие или отсутствие не зависит от усилий потребителей. Можно заранее запастись мазутом или дизельным топливом, дровами или углем - ПГ впрок на котельной не запасешься.

За долгие годы система газоснабжения нас приучила к мысли о постоянном присутствии газа в «трубе». Несмотря на то, что при получении разрешения на использование газа в качестве топлива всем потребителям рекомендуют создать систему резервного или аварийного топлива, заказчики при строительстве энергетических объектов стараются избежать вложения средств в резервирование топлива, считая подобные рекомендации прихотью контрольных и надзорных органов.

Проблема резервного топлива делится на несколько основных вопросов:

■ почему резервное топливо все-таки необходимо;

■ как сейчас решается проблема резервного топлива;

■ каким должно быть эффективное резервное топливо;

■ какова стоимость решения проблемы.

В данной статье рассматриваются варианты эффективного решения проблемы резервного топлива для промышленных предприятий, имеющих ПГ в качестве основного топлива. За рамками данной работы остаются крупные ТЭЦ и газопотребляющие установки у населения. Например, в Москве и Московской области (по отзывам коллег) невозможно сдать новый объект без системы резервного или аварийного топлива, в то время как в Северо-Западном регионе можно отписаться обязательством сделать это позже или принять ответственность на себя за последствия в случае отключения газа.

Почему резервное топливо все-таки необходимо?

Если проанализировать ситуацию с поставкой ПГ, то у его потребителей действительно на памяти не много было примеров, когда падало давление газа в распределительных сетях или подачу газа отключали вообще. Если и случалось ЧП на крупном газопроводе, то его устранение по негласным нормативам занимало не более трех дней.

Сложился четкий стереотип: газ в «трубе» всегда есть и так будет продолжаться долго. Но, если просмотреть статистику аварий на газопроводах, трудно не увидеть, что износ и магистральных газопроводов, и распределительных сетей крайне высок, а нагрузки по транспортировке газа постоянно возрастают. О высокой вероятности возможных аварий на газовых сетях сегодня говорят уже публично. К сожалению, обычно это происходит в связи с очередной аварией.

Так, в конце сентября 2003 г. из-за аварии на газопроводе «Урал - Бухара» без газа остался третий по величине город Свердловской области Каменск-Уральский. При этом промышленные предприятия потребовали возместить понесенный ущерб, а «Госгортехнадзор» (в настоящее время «Ростехнадзор» - прим. ред.) рекомендовал подать в суд на газовиков. Дирекция

000 «Уралтрансгаза» в свою очередь заявила, что кроме населения все потребители должны иметь резервное топливо.

Стало общеизвестно, что аварийный газопровод эксплуатируется фактически 37 лет (при сроке службы подобных газопроводов 20-25 лет). Оказалось, что на этом участке еще до 5 тыс. км трубопровода находится в аварийном состоянии и средств на скорейший восстановительный ремонт нет, как нет и возможности его осуществить, т.к. такой крупный город как Каменск-Уральский не имеет резервной ветки. Вскрылся целый комплекс проблем и не нужно считать, что подобная ситуация существует только на одном газопроводе или в одном конкретном городе. Это скорее типичная картина для многих регионов России, ставшая следствием скудных инвестиций последнего десятилетия в поддержание газотранспортной системы страны.

Наш опыт показывает, что заказчики бывают крайне удивлены простейшим обоснованиям эффективности вложений в резервирование топлива. Наиболее наглядно это демонстрируется при расчете убытков и упущенной выгоды в случае отключения газа. Например, на крупных пищевых предприятиях, где потребление пара на технологию составляет 7-10 т/ч, подобные издержки только вследствие простоя могут до-

ходить до 40-50 тыс. долл. США/сут., не считая сырья, испорченного в производственном цикле. Расчеты, выполненные для металлургических предприятий, показывают, что убытки будут в несколько раз больше.

Из анализа расчетов затрат на создание системы резервирования топлива следует, что стартовые затраты на нее не превышают величины убытков от 3-5 дней простоя без газа.

При этом необходимо предложить заказчику не только известный десятилетиями мазут с отечественными газомазутными горелками, но и современное топливо, близкое по потребительским свойствам к ПГ.

Как решается проблема резервного топлива?

В силу сложившихся стереотипов решение вопросов резервного и аварийного топлива чаще всего и ложится на плечи проектировщиков. Заказчик обычно не вникает в проработку подобных решений, считая это второстепенным, малозначимым и обычно его пожелания к проектной организации сводятся к минимизации затрат по этой статье. Проектировщики добросовестно исполняют волю заказчика и закладывают в проект самые дешевые, с точки зрения стартовых затрат, варианты резервного топливного хозяйства

Мазут или дизельное топливо. Эти решения уже много десятков лет являются шаблонными, прямо указаны в устаревших СНиП.

Когда наступает время эксплуатации энергетического объекта и выясняется, что текущие затраты, например, на разогрев мазута, составляют не 7-10% (теоретически), а до 20% (фактически) от общей выработанной тепловой энергии, то уже поздно и дорого заниматься перепроектированием системы резервного топлива. Дизельное же топливо оказывается достаточно дорогим, да и цены на него скачут вслед за моторными видами топлива.

Это очевидные факты. Но для заказчика они становятся очевидными после первого опыта эксплуатации, а для проектировщиков эти факты удобнее не видеть - не осложнять себе жизнь. Кроме названных, есть еще ряд минусов подобных решений, например, у двухтопливных горелок: разная эффективность при переходе с одного вида топлива на другой (если одно топливо - газ, а второе - тяжелые нефтепродукты), низкий уровень автоматизации процесса, особенно для отечественного оборудования.

Каким должно быть эффективное резервное топливо?

Сегодня, имея опыт строительства энергетических объектов с автономным газоснабжением, где газ используется как основное и как резервное топливо, можно говорить о насущной необходимости ломать стереотипы в обсуждаемом вопросе. Следует учитывать, что по потребительским свойствам газообразное резервное топливо имеет много положительных сторон, и прежде всего, это экономическая эффективность и экологическая чистота.

Вероятно, есть необходимость рассмотреть эти доводы более подробно.

Почему газ? Потому, что его потребительские свойства неизмеримо выше, чем у других видов топлива. Благодаря применению газа в качестве резервного топлива обеспечивается полная автоматизация работы энергоустановок. Ряд технологических процессов в различных видах производств не позволяет использовать иные виды топлива. Например, газовая сушка в скоростных печатных машинах для глянцевой печати или процесс переработки лома цветного

металла, при котором газ используется в качестве резервного топлива, и др.

Другой характерный пример резервирования топлива - газотурбинная электростанция (ГТЭС). Никакое другое топливо в качестве резервного не обеспечивает настолько высокую надежность и экономическую эффективность, кроме сжиженного углеводородного газа или сжиженного ПГ. В г. Екатеринбурге проектируется строительство ГТЭС, на которой два газотурбинных агрегата по 9 МВт каждый будут использовать в качестве резервного топлива пропан-бутан. Такое решение по применению газа в качестве резервного топлива вероятно станет типичным и для других регионов страны.

Если на предприятии для отопления промышленных помещений большой высоты применяются прогрессивные газовые инфракрасные отопительные системы или газовоздушные завесы прямого действия, то единственно правильный выход с точки зрения выбора резервного топлива - сжиженный газ.

Уровень потребительского и технологического комфорта при использовании газообразных видов топлива сегодня является одним из важнейших аргументов при разговоре с заказчиками. Потенциал этого рынка топлива достаточно велик.

О каких видах газового топлива для использования в качестве резервного может идти речь? Прежде всего, сжиженный углеводородный газ (СУГ), известный всем как пропан-бутан, возможно применение и сжиженного природного газа (СПГ) - сжиженного метана (из-за низкой температуры хранения (-164 ОС) применение его в качестве резервного топлива весьма ограничено). Для одного из проектов выполнены проработки по эффективному использованию СПГ в качестве демпфера-накопителя при установке оборудования для сжижения газа на ГРС на территории предприятия, хранения и ре-газификации для покрытия пиковых и аварийных нагрузок. Для данного проекта характерны недельный цикл колебаний в потреблении газа с «переборами» в рабочее время и возможностью эффективного накопления сжиженного газа в ночное время и выходные дни. Для повышения эффективности функционирования всей системы в целом предлагается использовать сжиженный метан для нужд газификации жилых домов в близлежащих населенных пунктах. Рынок СПГ в нашей стране еще только формируется, поэтому это редкий и еще не очень типичный проект.

С применением СУГ все обстоит наоборот. Это сжиженный газ, состоящий из двух третей пропана и одной трети бутана, как и метан, относящихся к парафиновым углеводородам. Он в отличие от СПГ транспортируется и длительно хранится при естественных температурах, поэтому хорошо подходит для резервирования. Он больше знаком как бытовой газ для населения. Рынок СУГ достаточно развит и динамичен. Он, в некоторой степени, ориентирован на цены рынка моторных видов топлива и нефтепродуктов и мало зависим от динамики цен на ПГ.

Для сжигания пропан-бутана не требуется замены горелок, достаточно простой регулировки в газовой линейке или отдельной собственной газовой линейки на горелку. Обусловлено это тем фактором, что калорийность 1 м 3 паровой фазы данного газа в 2,8 раза выше, чем калорийность метана, и если для сжигания 1 м 3 метана требуется 9,5 м 3 воздуха, то для сжигания 1 м 3 пропан-бутановой смеси необходимо 25,9 м 3 .

Экономическая эффективность

Как уже отмечалось, рынок цен на пропан-бутан достаточно стабилен и в большей степени страдает от фактического ограничения поставок на внутренний рынок, чем от роста цен. Необходимо отметить, что региональные рынки привязаны к «своим» поставщикам. Например, остановка на профилактику нефтехимического комбината в Киришах (Ленинградской обл.) -основного поставщика пропан-бутана на Северо-Западе - заставила цены подняться на 20-25% (на месяц-два). Это явление временное, не имеющее прямого отношения к экономике именно резервного топлива.

Стоимость 1 Гкал для различных видов топлива, рассматриваемого как резервное по отношению к ПГ, приведена в таблице. Из таблицы хорошо видна конкурентоспособность пропан-бутана по отношению к мазуту и дизельному топливу. Что же касается более низкой цены на топочный мазут, то с учетом разницы КПД горелочных устройств и затрат «на себя» мазут находится практически в ценовом паритете с СУГ, существенно уступая ему по потребительским свойствам.

Экологическая чистота

Экологическая чистота газообразного топлива по сравнению с тяжелыми фракциями нефтяного топлива очевидна. Это, прежде всего, отсутствие загрязнения при транспортировке и разгрузке, а также существенно меньший выброс вредных веществ при сжигании в качестве

топлива в котельных. При сжигании СУГ процентное содержание СО в выбросах лишь на 10Ι 5% выше, чем при сжигании самого чистого топлива - ПГ, а количество сероводорода минимально, чего нельзя сказать о сжигаемых тяжелых нефтяных видах топлива.

Каковы пути и стоимость решения проблемы?

Проблема резервирования ПГ как основного вида топлива и, как следствие, проблема надежности, бесперебойности теплоэлектроснабжения, как и проблема энергоэффективного использования топлива не могут быть проблемой только потребителя.

В настоящее время в Комитете экономики, промышленной политики и торговли Администрации Санкт-Петербурга активно обсуждается вопрос разработки концепции энергосбережения для промышленных предприятий. Очевидна необходимость формирования энергоэффективной политики для промышленных предприятий, в т.ч. формирование и развитие рынка основных и резервных видов топлива. Энергетика такого мегаполиса, как Санкт-Петербург, более чем на 90% использует в качестве топлива ПГ. На ТЭЦ и крупных энергообъектах вопрос с резервным топливом как-то решен, а для большинства промышленных предприятий, суммарно потребляющих не менее 35% ПГ, поставляемого в город, проблема резервного топлива не решена или решена неэффективно. Какова стоимость регионального решения данной проблемы, зависит от предлагаемых мер и числа участников.

Какова же цена решения данного вопроса для конкретного предприятия - рассчитать не сложно.

Например, для котельной мощностью 1 МВт (два резервуара СУГ по 8 м 3 каждый -16 м 3 ; испарители и регуляторы на резервуарах; запас резервного топлива - 3,5 сут.) суммарные затраты составят около 30 тыс. долл. США (без учета строительных и земляных работ при подземном варианте расположения).

Напомним, что в среднем затраты на строительство резервного топливного хозяйства для предприятий, использующих тепловую энергию или непосредственно топливо на технологические процессы, сопоставимы с убытками от 3-5 дней простоя. Срок службы резервного топливного хозяйства не один десяток лет. Высока вероятность, что за это время правильно принятое решение о резервировании топлива окупится не один раз.

Виды топлива основного, резервного и аварийного, а также необходимость резервного или аварийного вида топлива для котельных устанавливаются с учетом категории котельной, исходя из местных условий эксплуатации, по согласованию с топливоснабжающими организациями.

При переводе котельных с котлами, оборудованными камерными топками, для сжигания твердого топлива на сжигание газообразного, в качестве резервного, как правило, должно сохраняться твердое топливо, если технико-экономическими и экологическими расчетами не обоснован другой вид топлива.

Резервирование подачи жидкого топлива

Для разогрева мазута до температуры, требуемой по условиям сжигания в топках котлов, следует предусматривать не менее двух подогревателей, в том числе один резервный.

Подача мазута в котельные должна предусматриваться по циркуляционной схеме, легкого нефтяного топлива-по тупиковой схеме.

Количество насосов для подачи топлива к котлам должно приниматься для котельных первой категории не менее трех, в том числе один - резервный, для котельных второй категории - не менее двух, без резервного.

Для очистки топлива от механических примесей следует предусматривать фильтры грубой очистки (до насосов) и тонкой очистки (за подогревателями мазута). Устанавливается не менее двух фильтров каждого назначения, о том числе один резервный.

В котельных, предназначенных для работы только на жидком топливе, подача топлива от топливных насосов до котлов должна предусматриваться по двум магистралям для котельных первой категории и по одной магистрали для котельных второй категории.

В случаях, когда жидкое топливо применяется в качестве резервного, аварийного или растопочного, подача его к котлам предусматривается по одинарным трубопроводам независимо от категории котельной.

Резервирование питательных насосов

Для питания котлов с давлением пара не более 1,7 кгс/см 2 следует предусматривать не менее двух питательных насосов, в том числе один резервный.

Для питания котлов единичной производительностью не более 500 кг/ч допускается применение ручного насоса в качестве резервного.

Резервный питательный насос не предусматривается, если питание котлов может осуществляться от водопровода; при этом давление воды перед котлами должно превышать рабочее давление пара в котле не менее чем на 1 кгс/см 2 . В этом случае на водопроводе перед котлом должны быть предусмотрены запорный вентиль и обратный клапан.

Для питания котлов с давлением пара более 1,7 кгс/см 2 следует, как правило, предусматривать насосы с паровым приводом (поршневые бессмазочные или турбонасосы) с использованием отработанного пара; при этом следует предусматривать резервный насос с электроприводом.

Аварийное включение резервных насосов

Автоматическое включение резервных (АВР) насосов питательных, сетевых, подпиточных, горячего водоснабжения, подачи жидкого топлива должно предусматриваться в случаях аварийного отключения работающего насоса или при падении давления. Для котельных второй категории с паровыми котлами с давлением пара до 1,7 кгс/см 2 и водогрейными котлами с температурой воды до 115°С при наличии в котельной постоянного обслуживающего персонала АВР насосов предусматривать не следует, при этом необходимо предусматривать сигнализацию аварийного отключения насосов.

Резервирование освещения

В котельных должно предусматриваться рабочее освещение, а также аварийное освещение для продолжения работы.

Резервирование подачи воды

Для котельных в зависимости от схемы водоснабжения района следует проектировать объединенный водопровод для подачи воды на хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные нужды или раздельный водопровод - производственный, хозяйственно-питьевой и противопожарный. Противопожарный водопровод может быть объединен с хозяйственно-питьевым или производственным.

Для котельных первой категории следует предусматривать не менее двух вводов для объединенного или производственного водопровода.

При присоединении к тупиковым сетям водопровода следует предусматривать резервуар запаса воды на время ликвидации аварии в соответствии со строительными нормами и правилами по проектированию наружных сетей и сооружений водоснабжения.

Есть очень серьезный вопрос относительно надежности отопления фабричной территории. Если вдруг что то случится со старой котельной без тепла останутся производственные мощности, не говоря уже об административно бытовом секторе.

Не все так просто.
Для этого должны быть составлены "Графики перевода" на резервное топливо, в которые включаются все организации, обязанные иметь резервные топливные хозяйства согласно их топливным режимам. Количество емкостей обычно должно быть не менее двух для хранения резервного топлива. В некоторых случаях допускается хранение в одной емкости. Продолжительность работы на резервном топливе регламентируется.
Кроме этого, порядок перехода на резервное топливо должен быть указан в ТУ компании, обеспечивающей подключение и подачу газа.
И это только начало...

Резервное топливо для котельных установок

С мазутом и дизелем обычно проблем нет, а вот с газом их множество. Во-первых нужно будет организовать место для хранения этого самого газа, а объемы то огого! Нужен газгольдер не меньше. Помещение должно быть подземное или полуподземное с защитой от статических разрядов и т.п. Рекомендую почитать что говорится в нормах по обеспечению аварийного теплоснабжения.

Резервное топливо для котельных установок

Гость писал(а): Что делать, если перекроют газ? Где можно держать его запас хотя бы на первые сутки, пока не устранят аварию?

Да уж, действительно, тут как раз и речь идет о емкостях для газа, а не об альтернативном виде топлива...
Но всегда, когда рассматриваются ситуации, связанные с отключением котельных установок от поставок газа по тем или иным причинам, то возникает вопрос не об использовании дополнительных запасов газа, а о переходе котельных установок на резервное топливо, которое представляет собой запас жидкого топлива, хранящихся в специальных резервуарах.
В целом решение вопросов резервного топлива должно быть решено еще на стадии проектирования котельных. Заказчик считает это второстепенным, малозначимым и стремится к минимизации затрат по этой статье. Проектировщики закладывают в проект самые дешевые, с точки зрения затрат, варианты резервного топливного хозяйства. А потом при эксплуатации котельной возникают справедливые вопросы...
Газ, как резервное топливо???
Почему газ? Потому, что его потребительские свойства неизмеримо выше, чем у других видов топлива. Благодаря применению газа в качестве резервного топлива обеспечивается полная автоматизация работы энергоустановок. Ряд технологических процессов в различных видах производств не позволяет использовать иные виды топлива.
Поэтому может быть и стоит рассмотреть вариант с газгольдером...

Резервное топливо для котельных установок

Есть вот вариант сделать дополнительную горелку например на дизельном топливе, но горелку не обычную, а горелку небольшой мощности. Если уж случится внезапное отключение подачи магистрального газа - просто запустить альтернативный вариант.
Дизель и хранить проще. Только одна проблема есть с перестановкой горелки, надо как то придумать как сделать это быстро и без проблем. может быть дополнительный котел небольшой предусмотреть.

Резервное топливо для котельных установок

Катастрофы же не случится, если фабрика будет отапливаться не на 25С, а на 17С, Если кому холодно просто включат дополнительные электрообогреватели. А где производство есть ответственное - там предусмотреть штатные отопительные приборы на электрическом принципе работы. В ответственном производстве все должно быть многократно дублировано для пущей надежности

Резервное топливо для котельных установок

Гость писал(а): Есть очень серьезный вопрос относительно надежности отопления фабричной территории. Если вдруг что то случится со старой котельной без тепла останутся производственные мощности, не говоря уже об административно бытовом секторе.
Что делать, если перекроют газ? Где можно держать его запас хотя бы на первые сутки, пока не устранят аварию?

Да мало ли что может случиться??? Даже безо всякой аварии бывают зимой батареи еле теплые... До своих родных 50 С им далеко, далеко!!! Так может, если есть опасность разморозки системы не ломать себе голову с дополнительным запасом "дров" на отопление, а предусмотреть аварийный слив воды из системы и включить аварийное дежурное воздушное отопление на электричестве. У нас на производстве бала комбинированная система с принудительной вентиляцией. Так эта вентиляция за 20 лет ни разу не включалась...А грелись сотрудники своими собственными калориферами...

Резервирование газового топлива.

Лекция 7

Резервирование объектов СУГ. Технология Propane-air. Схемы резервирования. Методы воздействия на факел.

Все потребители газового топлива по условиям потребления делятся на:

1. Предприятия и установки, рассчитанные только на сжигание природного газа. К ним относятся термические печи с радиационными трубами, некоторые типы шахтных печей, аппараты, разработанные специально для сжигания газового топлива (безтопочные).

2. Предприятия и установки, имеющие дублированные или комбинированные устройства для сжигания как газа, так и других видов топлива. К ним относятся промышленные печи, котельные агрегаты, оборудованные газо-мазутными горелками или раздельно газовыми горелками и мазутными форсунками. Двойное топливо ведет к:

1. Удорожанию системы

2. Тепловой режим при переходе с одного вида топлива на другой заметно меняется

3. Агрегаты, основным видом топлива которого является жидкое или твердое, а газ является резервным, тогда эти потребители называются буферными (тепловые станции, крупные отопительные котельные и т.д.).

Комбинированные горелки имеют высокую металлоемкость, они работают с большим α (1,2-1,25). Если коэффициент α больше, то КПД становится ниже.

Чаще всего используется топочный мазут марок 40,100,200.

Резервирование сжиженным газом имеет значительные преимущества перед другими видами топлива, т.к. позволяет сохранить все газоиспользующее оборудование, систему распределения газа и автоматику, а также условия сжигания.

В качестве резервного топлива для технических установок удобен технический пропан (как при искусственном испарении пропана, так и при естественном испарении за счет тепла окружающей среды). Давление технического пропана составляет при температуре -20°С составляет 0,2 МПа, при температуре 40°С составляет 1,6 МПа.

При применении пропан-бутановой смеси схема должна включать в себя испаритель с паровым или водяным обогревателем (с искусственным испарением).

Если вместо природного газа используется сжиженный газ без добавок, то требуется переделка всей схемы газоснабжения и газового оборудования. Для максимального сохранения газового оборудования используют смесь сжиженного газа с воздухом, которая имеет то же значение числа Воббе, что и природный газ.

Эта схема позволяет поддерживать заданное число Воббе с точностью до 5% при изменении нагрузки от 100 до 25%.

Технология "Propane-Air"

Один из ключевых вопросов при проектировании систем теплоснабжения - надежность топливообеспечения. Недостаток внимания к данной проблеме может привести к масштабным экономическим потерям при перебоях с поставками основного топлива; особенно критичной эта ситуация может стать для производственных процессов с непрерывным технологическим циклом.
Типовые факторы риска для систем, использующих природный газ в качестве основного топлива: прекращение подачи газа, вызванное аварией на магистральном трубопроводе, или падение давления в трубопроводе, обусловленное повышенной потребительской нагрузкой.

Одним из эффективных и широко применяемых вариантов «дублирующего» топлива, пригодным для большинства потребителей природного газа, является пропано-воздушная смесь (propane-air).
Использование сжиженного углеводородного газа (пропана или пропан-бутана) в качестве резервного топлива целесообразно по многим причинам. К числу несомненных преимуществ данного вида топлива относится его экологическая чистота, удобст­во транспортировки и хранения, стабильность цен на СУГ. С технической точки зрения, недостатком пропан-бутана как резервного топлива является его отличие от природного газа по физико-химическим свойствам, из-за чего оборудование, предназначенное для работы на природном газе, не может быть «напрямую» переведено на использование пропан-бутана. Однако данная проблема имеет эффективное технологическое решение. Оптимальные свойст­ва, практически аналогичные свойствам природного газа, пропан приобретает в смеси с воздухом. Типовой состав такой смеси - около 57% пропана и около 43% воздуха.
Использование пропано-воздушной смесительной установки позволяет избежать простоев и затрат, связанных с переводом газового оборудования на другой вид топлива. Производительность таких систем варьируется в широких пределах. Спектр их возможных применений ограничен только доступностью пропан-бутана, а также специфическим характером ряда производственных процессов, не допускающих использования газа с примесью азота.

По этим причинам технология «Propane-Air» пользуется популярностью, как среди промышленных потребителей, так и во многих других сферах (сельскохозяйственной, коммерческой, социальной). Номенклатура выпускаемых изделий весьма обширна как по производительности, так и по принципам функционирования, конструктивному исполнению, применяемым системам контроля и безопасности.
Большинством производителей предлагаются комбинированные варианты («vaporizer-mixer»), объединяющие в себе функции испарителя СУГ и смесительной установки. Такие качества, как компактность, модульность, высокий КПД, надежность и удобство эксплуатации, а также широкие возможности их доработки и адаптации к нуждам потребителя, обеспечивают популярность комбинированных испарительно-смесительных установок, особенно в качестве готового технического решения для систем небольшой мощности.
Капитальные затраты на систему «Propane-Air» варьируются в широких пределах. Сложные условия размещения объекта, требующие нестандартных проектных решений, увеличивают капитальные затраты.Расчет выгоды от использования системы «Pro­pane-Air» также индивидуален для каждого потребителя.

Перспективы технологии в России.
В России данная технология еще не получила распрост­ранения. Притом, что природный газ является наиболее широко используемым в нашей стране видом топлива, занимающим первое место в структуре потребления топливно-энергетических ресурсов, вопросу о его эффективной замене на случай возможных аварий или перебоев с его поставкой на большинстве предприятий до сих пор не уделяется достаточного внимания. В последние годы ситуация, однако, начала меняться. Промышленными потребителями природного газа в России стала осознаваться важность эффективного решения проблемы резервного топлива. Этому способствует состояние сети магистральных газопроводов и газорасп­ределительных сетей в России неблагополучно. Многие участки уже на настоящий момент характеризуются высокой степенью износа, а при увеличении транспортной нагрузки вероятность аварий увеличится..

Практика показывает, что эксплуатация систем газоснабжения, работающих на природном газе, в ряде случаев сопряжена с рядом трудностей. Внезапные падения давления газа в системе, появление водяного конденсата в трубопроводах; «веерные» отключения - все это ведет к вынужденным остановкам оборудования предприятий и риску больших производственных потерь.
Система автономного газоснабжения (как основная, так и резервная), будучи оснащенной смесительной установкой, позволяет осуществлять подпитку систем функционирующих на природном газе без необходимости остановки рабочего процесса и каких-либо наладочных работ. Использование смесительных установок наиболее оправдывает себя в следующих ситуациях:
- резервное газоснабжение систем, работающих на природном газе;
- покрытие пиковых нагрузок при потреблении природного газа;
- использование как в новых, так и в имеющихся, сетях СУГ на объектах с повышенным риском образования конденсата в газопроводе.
Любой промышленный или коммунальный потребитель (пример: стеклозавод или коттеджный поселок) при использовании системы резервного газоснабжения, оснащеной смесительной установкой, получает неоспоримые преимущества.
Использование пропано-воздушной смесительной установки позволяет избежать простоев и затрат, связанных с необходимостью оперативного перевода газового оборудования на другой вид топлива. Перевод системы на альтернативное топливо занимает от 3-х до 60 секунд. При этом переход системы на газоснабжение пропан-бутаном происходит автоматически, без вмешательства обслуживающего персонала, и не требует дорогостоящей пуско-наладочной работы.
Стандартная технологическая схема системы вторичного топливообеспечения, основанной на технологии «Propane-Air», включает следующие основные компоненты:

· хранилище для сжиженного газа (в большинстве современных проектов принято подземное размещение резервуаров СУГ в соответствии с требованиями действующего нормативного законодательства);

· насос для подачи сжиженного газа в испаритель;

· испаритель СУГ (установка для перевода пропан-бутана из жидкой фазы в газовую фазу перед подачей на вход смесительной установки);

· воздушный компрессор (для установок, работающих на сжатом воздухе);

· пропано-воздушная смесительная установка (propane-air mixer).

Смесительные установки FAS 4000 делятся на два типа:
- системы низкого давления - ND
- системы высокого давления - HD
Системы низкого давления (с давлением на выходе не более 500 мбар) являются достаточно экономичными в эксплуатации и менее капиталозатратными при строительстве по сравнению с системами высокого давления.
Системы высокого давления с автоматической настройкой калорийности газовоздушной смеси представляют собой более сложные агрегаты, и производятся в зависимости от реальных условий эксплуатации для каждого отдельного объекта газоснабжения.

Для замены природных газов необходимо приготовить смесь «бутан-воздух» (47% бутанов и 53% воздуха) и «пропан-воздух» (58% пропана и 42% воздуха). Такие смеси имеют теплоту сгорания соответственно 55 902 и 52 080 кДж/м3. Их можно транспортировать при низком давлениии (до 5 кПа) и температуре (до -18°С - для бутана и -53°С - для пропана). Возможно приготовление газовоздушных смесей, имеющих более низкую температуру конденсации, вплоть до -37°С для бутанов (смесь соответствует границе безопасности). Однако в этом случае необходимо использовать специальные газогорелочные устройства. Газовоздушные смеси приготавливают в смесителях автоматического действия. Контроль за Их работа контролируется автоматически в зависимости от теплоты сгорания, числа Воббе или плотности смеси. В некоторых источниках смесь пропана с воздухом называют «искусственным природным газом» (synthetic natural gas, SNG).

Во многих развитых странах (США, Канада и др.) использование СУГ в качестве источника резервного питания для работающих на природном газе котельных является стандартным решением. Несмотря на очевидные преимущества перед традиционными альтернативными источниками резервного питания (дизельное топливо, топочный мазут, уголь), оно, тем не менее, недостаточно широко распространено в России.

СУГ дешевле мазута и дизтоплива, при этом значительно экологичнее их. Парк хранения СУГ зимой не нужно обогревать, что уменьшает эксплуатационные расходы. Его намного сложнее украсть, что также немаловажно в российских условиях. При использовании переход с природного газа на смесь воздуха с паровой фазой СУГ осуществляется практически мгновенно и незаметно для потребителя.

Почему в России такое решение оказывается невостребованным? Одна из причин - недостаток практики применения смесительных систем в советское время. В теории они известны достаточно хорошо, описание принципов их работы есть во многих советских и российских учебниках по газо- и теплоснабжению. Но, поскольку подобное оборудование у нас почти не выпускалось, опыт его использования крайне ограничен.

За последние годы более 20 крупных объектов, применяющих СУГ в качестве резервного топлива, было спроектировано, построено и запущено в эксплуатацию специалистами компании . Примерно в половине случаев эти технические решения включают смесительные системы. Среди них - резервный источник газоснабжение факела Олимпийского огня на Олимпиаде в Сочи- 2014 (резервуарный парк хранения СУГ V = 400 м 3 , ), реконструкция системы теплоснабжения поселка Несветай-ГРЭС и четыре микрорайона г. Красный Сулин Ростовской области (котельная мощностью 19,3 МВт, смесительная система мощностью 708 м 3 /ч по пропану) и др. Экономика затрат на строительство и эксплуатацию систем резервного питания позволяет говорить о хороших перспективах его применения в России. И тут нельзя обойти стороной действующую сегодня нормативную базу.

Резервное топливо для котельных предназначено для использования при ограничении или прекращении подачи природного сетевого газа в течение длительного периода времени (в рамках «Правил поставки газа в Российской Федерации»), что связано с сезонной неравномерностью потребления газа во время пиковых нагрузок.

Согласно п. 4.1 СНиП II-35-76 «Котельные установки», виды основного, резервного и аварийного топлива, а также необходимость резервного или аварийного топлива для котельных устанавливаются с учетом категории котельной, исходя из местных условий эксплуатации и по согласованию с топливоснабжающими организациями.

На практике резервирование топлива применяется в котельных социально значимых объектов с особыми требованиями санитарных правил и нормативов к системам центрального теплоснабжения и горячего водоснабжения (в первую очередь, это больницы, школы, детские дошкольные учреждения и т.п.).

В качестве резервного топлива наибольшее распространение получили жидкие углеводороды (дизельное топливо, мазут), сжиженные углеводородные газы (СУГ), реже - твердое топливо (каменный уголь, торф, дрова). Ниже мы предлагаем рассмотреть концепцию применения сжиженных углеводородных газов (обычно это пропан-бутановая смесь в различных пропорциях) в сравнении с наиболее часто применяемым дизельным топливом.

В котельных с относительно небольшим запасом дизтоплива бак монтируется в дополнительном вспомогательном отсеке, герметично отделенном от основного. В котельных большей мощности и/или с большим аварийным запасом (рис. 1.) хранилище топлива устраивается в специальных емкостях надземного или подземного исполнения. При этом подача топлива к горелкам осуществляется при помощи насосов. При наземном расположении емкостей возможно также наличие нагревательных элементов для подогрева дизтоплива в холодный период.

Рисунок 1. Схема котельной с резервным дизельным топливом

В котельных установках с использованием СУГ (рис. 2) емкости для хранения запаса топлива располагаются ниже уровня поверхности земли. В составе оборудования такой котельной основными элементами являются также технологическая обвязка емкостей, насосная группа, испарительная и смесительная системы, часто объединенные в один блок. Подача паровой фазы к горелкам котельной осуществляется посредством термо-изолированных трубопроводов.

Рисунок 2. Схема котельной с резервом топлива СУГ

Наиболее эффективный способ применения СУГ в качестве резервного топлива - его смешивание с воздухом для достижения показателей теплотворной способности природного газа. В англоязычной литературе такую смесь СУГ и воздуха называют SNG (синтетический природный газ). При этом в момент перехода автоматики с природного газа на SNG аппаратура котельной «не замечает» подобной смены, так как оба вида топлива практически идентичны.

для получения синтетического природного газа SNG на складе завода

Рассмотрим дизельное топливо и СУГ с точки зрения объема и стоимости суточного потребления при максимальной загрузке котлов в расчете на 1 МВт, условно приняв равными КПД котлов, стоимость оборудования, монтажа и эксплуатации котельных одинаковой мощности с резервом в виде дизтоплива и СУГ. В качестве СУГ будем рассматривать пропан-бутановую смесь марки ПБТ с содержанием пропана не более 60% по ГОСТ 52087.

Суточное потребление топлива рассчитывается по следующей формуле:

V т.с. = Р н х 24 / , КПДк х Qв, где

V т.с. - суточный объем потребления топлива (л; м 3)

Р н - номинальная мощность котельной (кВт)

КПДк - коэффициент полезного действия котлов

Qв - удельная теплота сгорания топлива на расчетную единицу (л; м 3)

При КПДк = 0,95, удельной теплоте сгорания дизтоплива 11,9 кВт/л, удельной теплоте сгорания смеси СУГ равной 12,5 кВт/кг, соотношении «масса/объем» 1,76 (коэффициент плотности СУГ марки ПБТ = 0,568, температура = 0ºС) получаем результаты, приведенные в табл.1.

Таблица 1. Стоимость суточного потребления топлива котельной в расчете на 1 МВт мощности

Из таблицы видно, что при всех иных равных параметрах отапливать котельную сжиженными углеводородными газами почти в 1,7 раза дешевле, чем дизельным топливом. И, конечно же, положительный эффект от применения СУГ возрастает в периоде прямо пропорционально объемам использования резервного топлива.

При этом мы не рассматриваем стоимость подогрева емкостей с ДТ в зимний период, что также может являться серьезной статьей затрат. По сложившейся в регионах практике подогрев емкостей в холодное время года часто вообще не осуществляется, что делает фактически невозможным запуск резервной системы питания.

Кроме того, в сравнении с дизтопливом СУГ имеет ряд других преимуществ:

• жидкая фаза СУГ, имея те же основные физические свойства жидкости, что и дизтопливо, тем не менее не подвержена существенному повышению вязкости в условиях низких температур (что негативно сказывается на транспортировке дизтоплива от внешнего хранилища к горелкам), так как в котельную подается ее паровая фаза
• обеспечивается возможность автоматического перехода с основного топлива на резервное, отсутствует необходимость применения более дорогих комбинированных горелок в котлах для возможности сжигания как газообразного, так жидкого топлива
• уменьшается стоимость строительства модуля за счет отсутствия вспомогательного помещения (что бывает необходимо в случае размещения емкостей хранения дизтоплива внутри помещения котельной)

Не стоит также забывать и про экологию. Сжигание дизельного топлива влечет за собой несоизмеримо большие выбросы сажи, окислов серы и окислов азота, нежели сжигание SNG.

Также нужно учитывать, к сожалению, типичную для России ситуацию с воровством солярки. Дизтопливо списывается и продается, а вырученные деньги - присваиваются. Украсть и реализовать на черном рынке СУГ значительно сложнее.

Не менее важным является аспект, связанный с возможностью более рационального управления лимитами потребления сетевого природного газа. СУГ позволяет более гибко применять в течение отопительного периода так называемую «броню газопотребления», то есть минимальный объем потребления газа, необходимый для безаварийной работы технологического оборудования, при условии максимального использования резервных видов топлива.

Наиболее перспективным применение СУГ в качестве резерва видится нам в следующих случаях:

• при модернизации существующих котельных коммунально-бытовых объектов для создания резервного или аварийного запаса топлива
• при строительстве новых объектов в условиях ограниченных лимитов на природный газ, а также при гарантированной перспективе роста потребления тепла и горячей воды в будущем

Устойчивое повышение цен на жидкие углеводороды на внутреннем рынке, их зависимость от ситуации на мировых торговых площадках, а также прогнозируемый к 2020 году двукратный по отношению к сегодняшнему дню рост рынка внутреннего потребления делают концепцию применения СУГ в качестве резервного топлива наиболее перспективной.

Особенности котельных, использующие СУГ

В соответствии с ПБ 12-609-03, при мо дернизации существующих котельных и строительстве новых следует учесть следующие моменты.

1. Запорная арматура, как правило, должна применяться стальная с учетом климатических условий и рабочего давления газа (п. 2.4.4.).
2. Конструкция предохранительных запорных клапанов должна соответствовать требованиям государственных стандартов ГОСТ 9544-2005, обеспечивать прочность, стойкость к СУ Г и быть не ниже класса «А» по герметичности.
3. Конструкция запорной арматуры должна соответствовать требованиям государственных стандартов ГОСТ 9544-2005, обеспечивать прочность, стойкость к СУГ и быть не ниже класса «В» по герметичности (п. 2.4.5.).
4. Система вентиляции должна обеспечивать 10-кратный воздухообмен в рабочее время, при этом 2/3 возд ухозабора должны обеспечиваться из нижней зоны помещения и 1/3 - из верхней зоны. При недостаточности воздухообмена работа со сжиженными углеводородными газами не допускается. Электродвигатели вытяжных вентиляторов должны быть во взрывозащищенном исполнении (пп. 5.5.16-5.5.28)

Декларация по УСН