PRZYKŁAD DOBRYCH PRAKTYK - CIEPŁOWNICTWO PROJEKT

PRZYKŁAD DOBRYCH PRAKTYK - CIEPŁOWNICTWO
PROJEKT DEMONSTRACYJNY PROGRAMU PEMP W CIEPŁOWNI RYDUŁTOWY
1. Prezentacja przedsiębiorstwa
Ciepłownia Rydułtowy Sp. z o.o. jest spółką pracowniczą od 1993
roku. Zatrudnia około 170 osób. Główną działalnością firmy jest
produkcja i dystrybucja ciepła oraz wody pitnej. Stanowi ona główne
źródło ciepła dla miasta Rydułtowy. Moc zainstalowana to 58 MW.
W chwili obecnej firma produkuje ponad 300 tys. GJ ciepła na rok.
Energia
cieplna
sprzedawana
jest
odbiorcom
miejskim
i przemysłowym. System ciepłowniczy Ciepłowni Rydułtowy Sp. z o.o.
składa się ze źródła ciepła w postaci kotłowni węglowej wyposażonej
w dwa kotły typu WR-25, sieci ciepłowniczej o długości ponad 30 km
oraz 270 węzłów cieplnych.
Firma posiada Certyfikat Czystszej Produkcji za wdrożenie projektu
pod nazwą „Ograniczenie emisji zanieczyszczeń pyłowych
i gazowych”.
Certyfikat
jest
potwierdzeniem
wprowadzenia
niesformalizowanego System Zarządzania Środowiskowego CP-EMS
w oparciu o Procedurę Minimalizacji Odpadów.
2. Wprowadzenie do projektu, zrealizowane przedsięwzięcia
Projekt wprowadzany był etapami na przestrzeni lat 2001 – 2005. Wdrażano tu przedsięwzięcia
dotyczące modernizacji elektrycznych układów napędowych, instalacji systemów automatyki i
sterowania, modernizacji węzłów ciepłowniczych w ogrzewanych obiektach. W ramach projektu
Ciepłownia Rydułtowy Sp. z o.o. korzystała ze środków własnych, funduszy unijnych oraz wsparcia
finansowego Programu PEMP.
Pełny cykl realizacji zadań związanych z modernizacją systemu produkcji i dystrybucji ciepła
obejmował: wykonanie audytu energetycznego przedsiębiorstwa, wykonanie projektu technicznego
dla wybranych przedsięwzięć w zakresie modernizacji elektrycznych układów napędowych,
automatyzacji, modernizacji systemu dystrybucji energii cieplnej oraz realizację zadań inwestycyjnych.
Po zakończeniu inwestycji, jak i w trakcie prowadzono monitoring efektów energetycznych .
Ze względu na ciągły wzrost stopnia automatyzacji po stronie odbiorców ciepła i konieczność coraz
szybszych odpowiedzi na zmieniające się warunki pracy systemu ciepłowniczego zdecydowano
o modernizacji źródła i elementów systemu jego dystrybucji pod kątem zwiększenia możliwości
regulacji i bardziej elastycznej pracy. Przesłanki do podjęcia działań modernizacyjnych oraz główne
obszary działań były następujące:
−
znaczący udział modernizowanych napędów elektrycznych w całkowitym zużyciu energii
elektrycznej do celów produkcji i dystrybucji energii cieplnej przekraczający 70% całkowitego
zużycia;
−
zabudowa przemienników częstotliwości dla napędów głównych wentylatorów kotłowych
współpracujących ze sterownikiem swobodnie programowalnym zrealizowana została w celu
umożliwienia możliwie płynnej regulacji mocy cieplnej źródła;
−
zabudowa przemiennika częstotliwości na jednej z pomp obiegowych miała na celu dostosowanie
pracy zespołu pomp do potrzeb rożnych układów hydraulicznych w sezonie grzewczym i poza
nim; ponadto uzyskanie większych możliwości odpowiadania na zmiany w systemie wywołane
działaniem automatyki węzłów;
−
system telemetrii zastosowano w celu szybkiego uzyskiwania informacji z kluczowych punktów
sieci ciepłowniczej na potrzeby aktywnego i elastycznie prowadzonego ruchu oraz optymalizacji
pracy działających napędów;
−
ponadto zmodernizowano w różnym zakresie węzły cieplne systemu ciepłowniczego.
3. Finansowanie i efekty projektu
Na realizację projektu łącznie poniesiono nakłady w wysokości 1 300 tys. PLN z finansowaniem w
ramach Programu PEMP na poziomie 25% całkowitych kosztów przedsięwzięcia w postaci
nieoprocentowanej pożyczki. Szczegółowe informacje odnośnie poniesionych nakładów i wskaźniki
ekonomiczne dla modernizacji układów napędowych pokazano poniżej.
PLN
Osiągnięte oszczędności
energii
MWh/rok
1 310 000
576
10,3
215 000
356
2,7
49 800
44
5,1
849 000
176
22
Nakłady
Zadanie
Wszystkie przedsięwzięcia
Modernizacja napędów wentylatorów kotła nr
1i2
Wymiana pomp obiegowych 14 węzłów na
pompy MAGNA
Modernizacja zespołu głównych pomp
obiegowych systemu ciepłowniczego
i automatyka węzłów
SPBT
lata
Efekty energetyczne i efekt ekologiczny
W wyniku wdrożenia projektu w Ciepłowni Rydułtowy efekt ekologiczny uzyskano poprzez
zmniejszenie zużycia energii elektrycznej (efekt zlokalizowany w elektrowni zawodowej) i poprzez
zmniejszenie zużycia paliwa ze względu na wzrost możliwości regulacji procesu spalania w kotłach a
przez to poprawę ich sprawności.
Jako rok bazowy na potrzeby określania efektu energetycznego i ekologicznego przyjęto rok 2001.
Monitorowanie danych eksploatacyjnych pozwalających na określanie efektu energetycznego
i ekologicznego prowadzono równolegle z wdrażanymi przedsięwzięciami oraz po ich zakończeniu
w latach 2002 do 2007. Uśrednione roczne oszczędności z tego okresu kształtują się następująco:
−
średnia oszczędność energii elektrycznej: 575 600 kWh/rok
−
efekt ekologiczny wynikający z oszczędności energii elektrycznej:
−
−
Wyszczególnienie
Jednostka
Obniżenie emisji
Zmniejszenie emisji pyłu
kg/rok
1 042
Zmniejszenie emisji SO2
kg/rok
1 267
Zmniejszenie emisji NOx
kg/rok
708
Zmniejszenie emisji CO2
kg/rok
558 908
średnia oszczędność paliwa: 570 Mg/rok
efekt ekologiczny wynikający z oszczędności paliwa
Wyszczególnienie
Jednostka
Obniżenie emisji
Zmniejszenie emisji pyłu
kg/rok
1 981
Zmniejszenie emisji SO2
kg/rok
4 675
Zmniejszenie emisji NOx
kg/rok
1 650
Zmniejszenie emisji CO2
kg/rok
1 459 541
Efekt energetyczny modernizacji głównych napędów kotłów rusztowych WR-25 – szczegóły
Przedsięwzięcie umożliwiło bardziej płynną regulację mocy cieplnej źródła, szczególnie w okresie
poza sezonem grzewczym, kiedy pracuje tylko jeden kocioł często poniżej swojej minimalnej
wydajności (< 7,5 MW). Ponadto ze względu na dosyć długi okres remontowy zdecydowano, że praca
kotłów w układzie kaskady tj. jeden z kotłów pracujący przy obciążeniu bliskim znamionowemu lub
całkowicie wyłączony, a drugi pracujący w szerokim zakresie mocy nie pozwoli na osiągnięcie
zadowalających efektów – stąd decyzja o przystosowaniu obu jednostek do bardziej elastycznej pracy.
Dla zobrazowania osiągniętych efektów na poniższym rysunku przedstawiono
uporządkowane prądu pobieranego przez silnik wentylatora ciągu kotła nr 1.
przebiegi
160
140
120
2001
I, A
100
2002
80
2005
60
2006
40
20
0
0
2000
4000
6000
8000
czas pracy, h/rok
Rysunek 1 Przebiegi prądowe dla wentylatora ciągu kotła nr 1 przed (lata 2001, 2002) i po instalacji
przemiennika częstotliwości przy zbliżonym czasie pracy urządzenia.
Wymiana pomp obiegowych w kluczowych węzłach ciepłowniczych sieci – szczegóły
Stare, niejednokrotnie przewymiarowane pompy zakresie mocy od 0,55 do 1,1 kW zastąpiono
urządzeniami produkcji Grundfos typu MAGNA z silnikami energooszczędnymi z magnesami trwałymi
posiadającymi funkcję AUTOADAPT, która pozwala na automatyczne rozpoznanie warunków
panujących w instalacji i na tej podstawie korekcję swoich ustawień, tak aby osiągnąć założone
parametry przy minimalnym zużyciu energii. Silniki z magnesami trwałymi posiadają bardzo szeroki
zakres regulacji prędkości obrotowej. Wybrane pompy spełniają kryterium klasy energetycznej A.
Rysunek 2 Zmiany wskaźników elektrochłonności w węzłach ciepłowniczych, w których wymieniono
pompy obiegowe w odniesieniu do ilości sprzedanej w nich energii cieplnej w latach 2004 do 2006.
4. Podsumowanie
Na etapie realizacji przedsięwzięć nie napotkano większych problemów technicznych. Ze względu na
rozbudowane zaplecze warsztatowe roboty demontażowe i montażowe prowadzono siłami własnymi.
W roku 2002 przed instalacją pierwszych przemienników częstotliwości, jeden z przemienników był
testowany. Wstępne, próbne uruchomienie przemiennika pozwoliło na zapoznanie się z jego
funkcjami, sposobem sterowania napędem oraz pozwoliło uniknąć problemów przy właściwej instalacji
urządzenia.
Podstawowe problemy to trudności w dokładnym określeniu osiągniętych efektów energetycznych
wynikające ze sposobu pozyskiwania danych, ograniczonych możliwości wprowadzania dodatkowych
urządzeń pomiarowych wynikających ze specyfiki układu zasilającego napędy elektryczne oraz zmian
w sieci ciepłowniczej – powiększenie układu w wyniku przejęcia nowych odcinków sieci.
Ze względu na ograniczone możliwości finansowe przedsięwzięcia modernizacyjne wprowadzano
etapami i w każdym z nich wspierano się środkami zewnętrznymi. Dodatkowym atutem było
wykorzystanie środków finansowych z częściowego umorzenia wcześniej zaciągniętych pożyczek z
krajowych funduszy ochrony środowiska NFOŚ i GW oraz WFOS i GW w Katowicach po spełnieniu
podstawowych warunków pożyczkodawcy polegających na terminowej spłacie i osiągnięciu
zakładanego efektu ekologicznego.
Wybór dostawców urządzeń i materiałów odbywał się na zasadzie zapytania ofertowego i konkursu
ofert. W niektórych przypadkach zamawianych urządzeń wykorzystano zapisy dotyczące wymaganej
minimalnej efektywności energetycznej np.: w przypadku pomp obiegowych do węzłów ciepłowniczych
o mocach do 2,5 kW.
Do przedsięwzięć charakteryzujących się najlepszymi wskaźnikami czasu zwrotu inwestycji należą
wprowadzenie regulacji częstotliwościowej dla napędów wentylatorów kotłów oraz wymiana pomp
obiegowych w wybranych węzłach ciepłowniczych.
Wiele przedsiębiorstw ciepłowniczych w Polsce posiada instalacje oparte o kotły rusztowe typu WR.
Na potrzeby programu PEMP oszacowano, że powtarzalność przedsięwzięć tego typu kształtuje się
na poziomie 200 – 300 projektów.
Obserwowany jest wyraźny trend zmniejszenia wartości wskaźników energochłonności produkcji
i przesyłania energii cieplnej oraz wzrost sprawności źródła ciepła Ciepłowni Rydułtowy co wskazuje
na poprawę warunków eksploatacji kotłów i pomp obiegowych.
Osiągnięte w wyniku realizacji projektu demonstracyjnego oszczędności są większe od wstępnie
zakładanych (szacowano obniżenie wskaźnika energochłonności produkcji do wartości na poziomie
10,3 kWh/GJ).
W przyszłości w Ciepłowni Rydułtowy planowana jest kontynuacja działań modernizacyjnych kładąca
nacisk na wymianę dalszych mniej efektywnych napędów oraz rozbudowę układów automatyki
i zbierania danych.
Kontakt
Centrum PEMP
Tomasz Zieliński; e-mail: [email protected]