Энергетика. Лидером в производстве и установке теплонасосного оборудования в России являются фирмы “Энергия” и “Теплонасос” (г.Новосибирск) Внедрение опытной технологии утилизации низкопотенциального тепла шахтных вод

В настоящее время в мире работает более 20 млн тепловых насосов различной мощности от нескольких киловатт до сотен мегаватт, но Россия значительно отстает в этой области. Лидером в производстве и установке теплонасосного оборудования в России являются фирмы “Энергия” и “Теплонасос” (г.Новосибирск). Один из интересных проектов, внедренных этими организациями за последние годы – установка теплового насоса мощностью 3,5 МВт в г. Усть-Каменогорске, источником тепла для которого послужила оборотная технологическая вода.
Отдел энергосберегающих технологий и природоохранного оборудования МНИИЭКО ТЭК с 1986 г. занимается проблемой использования вторичных энергоресурсов. В 1988 г. впервые в СССР была разработана и внедрена технология утилизации тепла оборотной воды компрессоров на шахте “Ключевская” ПО “Кизелуголь” (Пермская обл.) с применением тепловых насосов. Московский завод “Компрессор” на базе передвижной холодильной установки ПХУ-50 изготовил два агрегата, предназначенные для работы в режиме теплового насоса. В 1990 г. эти машины были смонтированы в здании компрессорной станции шахты “Ключевская” для охлаждения сжатого воздуха и утилизации теплоты оборотной воды. Испытания и эксплуатация подтвердили экономическую целесообразность утилизации ранее сбрасываемой теплоты и улучшение экологической обстановки на прилегающих территориях за счет снижения нагрузки на промышленные котельные. Кроме того, значительно улучшились условия охлаждения компрессоров и температурные режимы их эксплуатации, из работы была полностью исключена градирня. По результатам измерений установлено, что на 1 кВт ч затраченной электроэнергии на привод теплового насоса получено 3,5 кВт ч эквивалентной тепловой энергии.
В 1994 г. был выполнен рабочий проект технологического комплекса утилизации низкопотенциального тепла шахтной воды для шахты “Зенковская” ОАО “УК “Прокопьевскуголь”. С помощью данной теплонасосной установки мощностью 2,4 МВт предполагалось покрывать круглогодичную нагрузку системы горячего водоснабжения и базовую нагрузку отопления. В 1995 г. был создан рабочий проект применения тепловых насосов для шахты “Степановская” АО “Ростовуголь” для утилизации низкопотенциального тепла хозяйственно-бытовых стоков. В 1998 г. научно-исследовательская работа “Разработка высокоэффективной технологии и самоочищающихся аппаратов утилизации низкопотенциального тепла шахтных вод” (технология утилизации теплоты) по результатам конкурса была включена в государственную научно-техническую подпрограмму “Экологически чистая энергетика” в рамках которой были проведены необходимые исследования и разработана технология утилизации низкопотенциального тепла шахтной воды, конструкторская документация на специальное оборудование, технический и рабочий проекты на внедрение технологии применительно к шахте “5-6” ОАО “УК “Прокопьевскуголь”. Разработанная технология защищена рядом патентов РФ. Ее внедрение позволит получать более 25тыс. Гкал тепловой энергии в год экологически чистым способом за счет утилизации сбросного тепла шахтных вод. Был разработан бизнес-план, который в составе остальной необходимой документации был направлен в компанию “Росуголь” для участия в инвестиционном конкурсе на финансирование. но из-за отсутствия инвестиций данные проекты не были реализованы.
Несмотря на серьезный экономический эффект, и сравнительно невысокие сроки окупаемости, многие угольные предприятия не в состоянии выделить финансовые средства для внедрения энергосберегающих проектов.
Одним из решений этой проблемы является внедрение технологий с возможностью поэтапного финансирования и наращивания теплопроизводительности всей станции утилизации. Так, в 2001 году на шахте “Осинниковская” ОАО УК “Кузнецкуголь” в Кемеровской области пущена в эксплуатацию опытно-промышленная технология утилизации низкопотенциального тепла шахтных вод. В технологическую схему включен тепловой насос, теплопроизводительность которого составляет от 110 до 130 кВт (в зависимости от температуры шахтной воды, используемой для утилизации низкопотенциального тепла). В июле 2001 г. проведены пусконаладочные работы и начаты испытания. Работа технологической схемы утилизации тепла шахтной воды, по проектным данным, позволяет получить около 60 м3/сутки горячей воды, с температурой 45 С на нужды горячего водоснабжения административного здания шахты. Годовой экономический эффект составляет 268 тыс. руб., срок окупаемости капитальных вложений около двух лет. Разработка проекта, и внедрение данной технологии на шахте “Осинниковская” ОАО “УК “Кузнецкуголь” была осуществлена институтом МНИИЭКО ТЭК. Шеф-монтаж и пусконаладочные работы осуществили производители теплового насоса – ООО “Теплонасос”. Испытания технологической схемы показали превышение фактической производительности над проектной в 1,5 раза, что увеличит экономический эффект и снизит срок окупаемости проекта. Затрачивая 1 кВт ч электроэнергии технологическая схема позволяет получать около 4 кВт ч эквивалентной тепловой энергии.
Во внедрении технологической схемы, кроме авторов, принимали активное участие сотрудники МНИИЭКО ТЭК А.И.Рыбин, М.А. Мухамедшин и В.В.Бурков, директор ОАО “Шахта Осинниковская” С.Г.Никитин, главный энергетик В.П.Скорик.
В дальнейшем планируется увеличить теплопроизводительность технологической схемы за счет установки дополнительных тепловых насосов для полного отключения шахтной котельной в межотопительный период, что кроме экономического, будет иметь большой экологический эффект – в летнее время промплощадка шахты не будет загрязняться вредными выбросами котельной.
Учитывая огромный потенциал теплоты откачиваемых шахтных вод в масштабе страны, внедрение данной технологии утилизации низкопотенциальной теплоты является не только важной государственной задачей экономичности топливно-энергетических ресурсов и повышения экологичности производства, но и дает дополнительный стимул более широкому внедрению технологий использования возобновляемых источников энергии в угольной промышленности России.
Будущее угольной промышленности – за экологически чистыми технологиями, интенсивным использованием вторичных ресурсов для самообеспечения предприятий и повышения их конкурентоспособности.