Оцінка економічного ефекту використання в шахтної котельні теплової енергії надр

Одна из составляющих экономии заключается в использовании горячего воздуха для предварительного подогрева воды, поступающей в котёл. Вода, поступающая в котёл для восполнения потерь воды в сети, имеет среднегодовую температуру +10⁰С. При подогреве воды на ∆t_под градусов относительная экономия топлива составит:

µ₁ = с_вод∙∆t_под/(h_пар - с_вод∙t_н)∙100%, (6.9)

где ∆t_под = 10 или 30⁰С– подогрев питательной воды, соответственно, шахтным воздухом или подаваемым из ШГТ горячим;

h_пар = 2796 кДж/кг – энтальпия перегретого пара, получаемого в котле при его номинальных параметрах (p=13бар, T=470К);

t_н = 10 градусов Цельсия – начальная температура подпиточной воды.

µ¹₁ = 4187∙10/(2796000 – 4187∙10)∙100% = 1,54%

µ²₁ = 4187∙30/(2796000 – 4187∙10)∙100% = 4,62%

Другая составляющая экономии выявляется при использовании шахтного воздуха для горения топлива. Повышение начальной температуры воздуха от +8 (среднегодовая) до t_шах, которая составляет +23⁰С (шахтный воздух) или 37⁰С (ШГТ):

µ₂ = [(t_шахт – t_нач)/t_зг]∙100%, (6.10)

где t_зг = 1000 градусов Цельсия – средняя температура в зоне горения топлива.

µ¹₂ = [(23 – 8)/1000]∙100% = 1,5%

µ²₂ = [(37 – 8)/1000]∙100% = 2,9%

Дополнительная экономия топлива в котельной может быть получена за счёт сжигания содержащегося в шахтном воздухе метана. Наличие в воздухе, выдаваемом из шахты, до 0,75% метана и некоторого количества респирабельной угольной пыли позволяет снизить расход природного газа, сжигаемого в топках,котлов.

µ₃ = Q^н_р∙v∙φ∙100%, (6.11)

где Q^н_р = 35,88 МДж/м³ – удельная теплота сгорания метана;

v = 0,27 м³/МДж – расход воздуха при горении топлива;

φ = 0,0075 – содержание метана в шахтном воздухе.

µ₃ = 35,88∙0,27∙0,0075 100=7,3 %

Таким образом, следует отметить, что суммарная экономия топлива от использования в топках горячего воздуха из ШГТ с добавлением вентиляционного метана составляет не менее 10%.

Годовой расход природного газа в шахтной котельной составляет 20 млн м³. При осуществлении описанных мероприятий экономия топлива составит:

В¹_к = 20∙ (1 - (1 – 0,0154) ∙ (1 – 0,015) ∙ (1 – 0,073) = 2,019 млн м³;

В¹_к = 20∙ (1 - (1 – 0,0462) ∙ (1 – 0,029) ∙ (1 – 0,073) = 2,829 млн м³.

В 2010 г. для предприятий Донецкой области природный газ отпускали по цене 2200 грн/1000 м³. Следовательно, экономический эффект от проведенных мероприятий составит 4,442 млн. грн. и 6,225 млн. грн. без учёта годовой стоимости обслуживания новых агрегатов.

Затраты на проведение мероприятий:

З = С₁ + С₂ + С₃ +С₄, (6.12)

где С_1,2,3,4 – соответственно стоимости теплообменника, вентилятора, воздухопровода и их монтажа (работы по монтажу составляют 40% от стоимости оборудования);

З¹= З²= (2700 + 5600 + 53000) ∙1,4 = 85820 грн;

Описанное мероприятие является среднезатратным и высокоэффективным, поскольку окупается менее чем через один календарный месяц.

Завдання 11. Провести экономическую оценку эффективности использования в шахтной котельной тепловой энергии недр, используя исходные данные (Приложение В).

6.3. Оцінка можливості промислового використання геотермальної енергії при роботі енергоблоків комплексів «шахта-теплоелектростанція»

Одним из возможных вариантов использования получаемой при работе ШГТ энергии в промышленных масштабах является перспективная вертикально-интегрированная конструкция «шахта-электростанция». Обладающая рядом технических, организационных и экономических достоинств, схематично она представляет территориально и организационно совмещенные горнодобывающее и энергогенерирующее предприятия. Таким образом, использование получаемой в ШГТ геотермальной энергии создает дополнительные преимущества для комплекса «шахта-теплоэлектростанция». Как показано в предшествующем разделе, тепловую энергию для ТЭЦ можно использовать для предварительного подогрева подпитывающей агрегаты воды и сжигания горючего в топках. Для шахты – существенное сокращение расходования электроэнергии на проветривание горных выработок.

Для определения экономического эффекта от предложенной схемы предложено: по стандартной методике спроектировать ТЭЦ, для перспективных вариантов топлива рассчитать годовые затраты и оценить долю эксплуатационных затрат ТЭЦ которую можно сэкономить, используя попутно извлекаемую геотермальную энергию.

Определение годового эколого-экономического эффекта от замены части условного топлива геотермальной энергией. При существующих условиях хозяйствования возможны две схемы получения энергии от глубоких горизонтов угольных шахт: использование в качестве теплоносителя потоков нагретого воздуха на действующих шахтах или использования термальных вод при их откачке из закрытых шахт.

Во всех случаях прямые издержки на извлечения этого тепла являются обшешахтными издержками. То есть себестоимость такой энергии минимальна.

Доходная часть может состоять из трех составляющих:

- доход от снижения объемов условного топлива, которое необходимо было бы сжечь на ТЭЦ,

- сокращения экологических сборов и платежей за выбросы и складирование золы,

- возможных поступлений от продажи квот за единицы сокращения выбросов, в рамках Киотского протокола.

При существующих глубинах разработки – 1000 м и более, температура вмещающих пород может достигать 45-50⁰С, а расходы воздуха имеющих температуру близкую к температуре массива горных пород для такой шахты как, например, им. А. Ф. Засядько могут достигать 10 тыс. м³/мин и более.

При работе комплекса «шахта-ТЭЦ» геотермальная энергия будет использована для предварительного нагрева расходуемой воды и для подачи в топки подогретого воздушного дутья с добавкой вентиляционного метана. Как показано в предыдущих разделах, экономия топлива от использования горячего воздух из ШГТ с содержащимся в нем вентиляционным метаном составляет не менее 10%, а от подогрева воды – не менее 4,5%, что в сумме составит не менее 14,5%.

При этом доход от сокращения объемов сжигания невозобновляемых энергоносителей составит:

Д =Q_CH4 ×Ц = 0,6817 ×10⁵×1793,47 = 122,26 ×10⁵грн/год

где Q_CH4 – объем экономии метана, т;

Ц – цена исходного топлива, пересчитана для ρ =0,671 кг/м³

Q_CH4 = Q×К_т = 1,17×10⁵× 0,584 = 0,6817 ×10⁵т/год

Q– объем экономии условного топлива, т

Другой, не маловажный вид эффекта от проведения природоохранного мероприятия - продажа квот на сокращение выбросов в рамках сделки по Киотскому протоколу. В основе возможного мобилизационного эффекта углеродного финансирования лежит то, что одна единица сокращения выбросов (ЕСВ) эквивалентна одной тонне диоксида углерода. Одна тонна диоксида углерода эквивалентна по объему 66,4 м³ метана. Плата за одну ЕСВ за 2003-2009 годы колебалась в широких пределах (от 9 до 30 €). При расчетах была принята цена продажи одной ЕСВ в размере 22 €, при курсе обмена валюты 2011 года - 11 грн./€. После 2012 года все принятые договоренности, по оплате ЕСВ остаются в силе.

,

где V_CH4 – объем экономии метана, м³/год.

Q_ЕСВ = 1,016×10⁵/66,4 = 1530 единиц/год.

При этом дополнительный доход от продажи единиц сокращения выбросов составит:

Д_ЕСВ =Q_ЕСВ ×Ц = 1530 ×22×11=370260грн/год

Кроме того, дополнительный тип дохода может быть получен от сокращения платы за выбросы. Расчет платы за выбросы осуществлялся по закону Кабинета Министров Украины (постановление от 1 марта 1999 г. N 303 - Киев) "Об утверждении Порядка установления нормативов сбора за загрязнение окружающей природной среды и взыскания этого сбора"

Дополнительная прибыль от уменьшения платы за выбросы составит:

Д_викиди= Q_CH4 ×Н = 0,6817×10⁵×154,8 = 105,527×10⁵грн/год

где Н – норма сбора за выбросы, в 2011 году – 154,8 грн/т;

Общий эколого-экономический эффект состоит из суммы основного и всех видов дополнительных доходов:

Д_общ. = Д+Д_ЕСВ+Д_викиди =122,26 ×10⁵+3,7×10⁵+105,527×10⁵= =231,487×10⁵грн/год

Завдання 12. Определить годовой эколого-экономический эффект от замены части условного топлива геотермальной энергией, используя исходные данные (Приложение Г).

Дата добавления: 2015-08-21