От теориии к практике котельные на пропан-бутане

Перед «Петербургрегионгазом» и ООО «Газ-Энергосеть - Санкт-Петербург» («ГЭС-СПб») была поставлена задача всемерно повысить эффективность использования природного газа, т.к. это единственный путь преодоления дефицита основного энергоносителя для нашего региона на ближайшие пять-семь лет. Доля природного газа в энергоснабжении региона превышает 90%, и его дефицит является сдерживающим фактором в развитии экономики и промышленности. Очевидно, что экстенсивный путь решения вопроса путем увеличения объема газа - тупик не только технологический, но и экономический. С точки зрения технологии поставки, существуют ограничения по мощности транспортировки газа, а с точки зрения развития экономики - в России показатели удельной энергоемкости промышленности и так в два-три раза выше, чем в индустриально развитых странах мира. Таким образом, существует единственный путь - повышение энергоэффективности, и нам необходимо было найти действенные механизмы реализации простой и всем давно знакомой идеи газосбережения.

Для анализа и поиска путей решения проблем, существующих на рынке реализации газа (от поставщиков и до потребителей), требовалась их систематизация. Была разработана «Программа газосбережения в Северо-Западном регионе «ГЭС-СПб», в которой стратегическая цель определялась как «решение комплекса проблем по энергоресурсосбережению в Северо-Западном регионе для высвобождения объемов потребления природного газа».

Из всего комплекса мероприятий необходимо было выбрать те, которые можно предложить свободному рынку. Это в определенной степени усложняло задачу, но с другой стороны, в случае успеха, заметно ускоряло процесс их реализации. Оставалось только найти, за что же сегодня готовы платить потребители газа, чтобы это и им было выгодно и решало бы задачи газосбережения

Один из путей газосбережения - использование котельных на пропанбутане. Строительство подводящих газопроводов «тянет» за собой высокую стоимость и огромный «хвост» согласований. А там, где объекты расположены за много километров от газовых магистралей, о «скором» газе можно и не мечтать. Анализ заявок и подготовка экономических обоснований именно для такого рода наших потенциальных клиентов заставили по-новому посмотреть на пропан-бутан. Необходимо было взвесить все «за» и «против».

«За»

При использовании в котельных и в технологических процессах в качестве топлива пропан-бутан в паровой фазе имеет те же высокие потребительские свойства, что и природный газ. Альтернативу ему могут составить только сжиженный метан и биогаз.

Цены на пропан-бутан привязаны в большей степени к ценам рынка моторного топлива, т.е. нефтепродуктов, и весьма стабильны. Это объясняется тем, что пропан-бутан получают из попутного нефтяного газа или при переработке нефти и, фактически, для большинства производителей он является побочным продуктом.

Единовременные затраты на строительство топливного хозяйства котельных на дизельном топливе и на пропанбутане сопоставимы и существенно ниже, чем при других вариантах, например при строительстве установки хранения и регазификации сжиженного метана или строительстве мазутного хозяйства.

При относительно скромном объеме производства пропан-бутана в стране- 5,2 млн. т в год - существует рынок сбалансированных цен на этот вид газа. Ценообразование прозрачно и предсказуемо для конечного потребителя, нет страха перед монополией производителя или поставщика. Этого не скажешь, например, о производстве сжиженного метана сегодня. На рынке других нефтепродуктов, особенно дизельного топлива и мазута, цены значительно колеблются в течение года в зависимости от конъюнктуры.

Пропан-бутан очень удобен как второе топливо в газовых котельных, т.к. большинство горелочных устройств без изменений или с минимальными техническими дополнениями могут сжигать как природный газ, так и пропан-бутан. Это значительно сокращает затраты на дополнительное оборудование котельной для работы на двух видах топлива и время перехода на второй вид топлива.

«Против»

Пропан-бутан достаточно опасен, поскольку он в 3,2 раза тяжелее метана и, естественно, тяжелее воздуха. Если метан, независимо от того, сухой, компримированный или сжиженный, вырвавшись на свободу, стремится улетучиться, то пропан-бутан; напротив, скапливается у земли. К этому необходимо добавить, что концентрационные пределы взрываемости пропан-бутана в 2-2,5 раза ниже, чем метана.

Пропан-бутан имеет достаточно высокую температуру перехода из жидкого состояния в газообразное, поэтому при проектировании следует учитывать явление конденсатообразования и необходимость применения испарителей. Для практического использования пропан-бутана была выбрана котельная в доме №62 по ул. Черняховского в Санкт-Петербурге, принадлежащая ООО «Современные печатные технологии». На предприятии планировали построить подводящий газопровод и котельную на природном газе. Но, не имея гарантий по срокам согласования всех необходимых условий и желая запустить производство к определенной дате, приняли единственно правильное решение - построить котельную на альтернативном виде топлива и эксплуатировать ее в таком виде до окончания строительства газопровода, а после перехода на природный газ - использовать альтернативное топливо как резервное (второе).

В качестве такого топлива лучше всего подошел бы пропан-бутан. Предпочтение было отдано ему по совокупности ценовых, сервисных и потребительских характеристик, а также с учетом неограниченного срока хранения его в емкостях (чего нельзя сказать о сжиженном метане). Кроме того, вариант на пропанбутане требует минимальных изменений в схеме котельной при переводе ее на природный газ в качестве основного вида топлива.

Основное оборудование для котельной: два котла ЗИАСАБ по 0,5 МВт с горелками Weishaupt, оснащенные стандартной системой автоматики; емкости с электрическими испарителями для пропан-бутана (2x8 м3) завода «Кузполимермаш», г. Кузнецк. В данном проекте потребовалось применение дополнительных датчиков загазованности котельной, расположенных в нижней зоне, и дополнительных вентиляторов для удаления взрывоопасных смесей, которые могут скапливаться на уровне пола. Другие особенности проекта - применение конденсатосборников для предотвращения попадания конденсата в горелки и изоляция наружного газопровода, предотвращающая образование конденсата в нем. Для этой же цели внутри котельной на газопроводе выполнена «петля».

При проектировании котельной на пропан-бутане необходимо обеспечить соответствие диапазонов регулировки головки емкости и газовой линейки горелки, а также рациональный объем емкостей. Отдельный вопрос - подбор специалистов по наладке работы испарителей. К сожалению, как проектировщиков, так и наладчиков подобного оборудования ввиду малочисленности подобных объектов приходится долго искать. Потребовалось создать группу специалистов, способных решать задачи на всех стадиях проекта и обеспечить не только квалифицированное проведение монтажных и пуско-наладочных работ, сдачу надзорным органам, но и техническое обслуживание в процессе эксплуатации объекта.

Успешная эксплуатация котельной в течение всего отопительного сезона 2001-2002 гг. показала:

в климатических условиях Петербурга при работе на отопление и горячее водоснабжение запаса топлива в емкостях хватало на 2-3 недели;

даже в самые холодные периоды (t = -25°C) для работы котельной хватало естественного испарения пропан-бутана и не требовалось включение испарителей;

не было случаев перебоя с поставкой пропан-бутана;

ни разу за отопительный сезон не изменилась цена на пропан-бутан для потребителя;

диспетчерский персонал заказчика справился с задачей эксплуатации котельной в автоматизированном режиме. Истекший отопительный период подтвердил правильность принятого решения об использовании пропан-бутана.

Перспектива применения СУГ интересно выглядит при анализе динамики цен на энергоносители в нашей стране и на мировых рынках. Из материалов «Энергетика и промышленность России», 2001-2003 г., www.eprussia.ru видно, что если по природному газу мы отстаем от европейских цен как минимум в 9 (для Словакии) и как максимум в 15 раз (для Германии), то по пропан-бутану мы отстаем от среднеевропейских цен лишь в 1,5 раза. Учитывая, что программа реорганизации энергоснабжения предполагает к 2010 г. повышение цен на природный газ до 7 раз (уже официально заявлено о повышении тарифов на природный газ на 40%), можно предположить, что через несколько лет себестоимость Гкал на пропане и на природном газе сравняются. В дальнейшем потолок мировых цен «не пустит» пропан-бутан дорожать столь же интенсивно, как природный газ, и эффективность его использования резко повысится.

Соотношение цен в разные годы меняется, но, как правило, цена сжиженного газа примерно на 65% дешевле по сравнению с дизельным топливом. Несмотря на относительно более высокие первоначальные затраты на закупку и установку оборудования, автономное отопление на СУГ является лучшим выбором.

На наш взгляд, применение пропан-бутана для котельных достаточно перспективно, и мы намерены предложить новые эффективные решения использования его при создании объектов разного уровня мощности (от бытовых котельных до промышленных).