KeepWarm projekts Nr. 784966

«Centralizētās siltumapgādes uzņēmumu darbības uzlabšana Centrāleiropā un Austrumeiropā»

Siltumapgādes sistēmu un to tīklu organizatoriskās vadības

uzlabošanas pasākumu un procesu identificēšana:

Resursu kontroles un tehnoloģisko procesu

vadības pieredze Ludzā

Asoc. Profesors, Dr.sc.ing. Edgars Vīgants

RTU Vides aizsardzības un siltuma sistēmu institūts

1

Apmācības Nr. 3.

2019.gada 5.februāris, Jelgava, Latvija

Saturs

2

Projekta sākotnējā iecere

Pirmie risinājumi un ieguvumi

Otrās kārtas uzlabojumi

Nākotnes attīstības iespējas

Secinājumi

Sākotnējā situācija 1997. gadā

3

2. paaudzes CSS

Kurināmais - mazuts

Kurināmā uzskaite - pavadzīmes

Tvaika katli ar jaudu 46 MW

Siltumtīklu temperatūra 120-70 0C

Kritiski lieli zudumi un parādi

Projekts veidots uz valsts un privātās

partnerības (VPP) principiem

AS Lindeks ESSENT (Nīderlande)

SIA ESSENT Baltic Ludzas dome

Ludzas

Bio-Enerģija

Siltuma

Ražošana

15 MW

Enerģētiskās

koksnes

sagatavošana

un piegāde

Biokurināmais >90%

Dīzeļdegviela <10%

Siltum-

enerģijas

pārvade un

sadale

Siltumenerģija

29000 MWh/gadā

Investors InvestorsInvestors

Siltumenerģijas

patērētāji

4

Jaunas katlu mājas būvniecība 2000. gadā

5

Sākotnējā tehniskā shēma

Dīzeļdegvielas

katls

7 MW

Šķeldas katls

Dīzeļdegviela

Multiciklons

Siltummaiņi

8 MW

Koksne

Ludzas siltumapgādes

sistēma

200 *C

Mitrums 40-60%

SEG izmeši 650 t

2 845 MWh

46 400 m3

29 000 MWh

207 t

31 845 MWh

6

Atbildības robeža

Dīzeļdegvielas katls

7 MW

ar papildaprīkojumu

Koksnes

kurināmā

atklātā

noliktava

Koksnes

kurināmā

dozēšanas

un sijāšanas

iekārtas

Kustīga grīda un

koksnes kurināmā

transportieru sistēma

1

Dīzeļdegvielas

tvertne

54 m3

Deglis

Deglis

Atpakaļgaitas

kolektors

Turpgaitas

kolektors

Degšanas

gaisa

uzsildīšana

Degšanas

gaisa

uzsildīšana

Siltuma

dzesētājs

Izplešanās

trauks

Izplešanās

trauks

Ciklons

Dūmsūcējs

Skurstenis

Skurstenis

Siltummainis

8 MW

Siltummainis

8 MW

Kopējais

siltumskaitītājs

Galvenais

siltumskaitītājs

Ūdens

sagatavošanas

iekārtas

Pelni

No ūdensvada

Koksnes

kurināmais

Dīzeļdegviela

Robeža starp Ludzas siltumapgādes sistēmu un SIA “Ludzas Bio-Enerģija” spēkstaciju (siltuma ražošanas iekārtas) ir izeja no siltummaiņiem Ludzas siltumapgādes sistēmas pusē

Šķeldas katla

siltumskaitītājs

Siltum-

tīklu

izeja

no

katlu

mājas

SIA “Ludzas Bio-Enerģija” spēkstacija (siltuma ražošanas iekārtas)Ludzas siltumapgādes sistēma

Šķeldas katls

8 MW

ar papildaprīkojumu

7

18,00

2,10 -

8,73

4,07

0,87

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

LVL

Vecā Ludzas k/m Jaunā LBE k/m

Siltumenerģijas izmaksu sadalījums uz MWh

Peļņa 6%

Investīcijas

Ražošanas

Siltumenerģijas izmaksu salīdzinājums

8

Pozīcijas Sākotnējā situācija, 2000.g. Jaunā situācija, 2001.g.

Degviela Mazuts Koksnes šķelda, dīzeļdegviela

IekārtasTvaika katli ražoti 1967. gadā, ar

kopējo jaudu 55 t / h

Jaunas katlu iekārtas ar

kopējo jaudu 15 MW

Efektivitāte 65 % 85 %

Darbinieki 18 8

Siltumenerģijas

ražošanas cena

20,00 Ls/MWh - pašizmaksa

(28,57 EUR/MWh)

13,67 Ls/MWh – tarifs

(19,53 EUR/MWh)

EmisijasCO2 13 000 t/gadā

SO2 220 t/gadā

SO2 0,5 t/gadā (440 x)

CO2 175 t/gadā (74 x)

ETS vienības (2005-2007) 39000

Ieguvumi

9

Biomasas kurināmā nodrošinājums

• Sākotnēji ilgtermiņa biomasas piegādes līgums tika noslēgts

ar reģionā lielāko kokapstrādes uzņēmumu LINDEKS

• Līguma termiņš 15 gadi

• Norēķini par saražotās siltumenerģijas MWh

• Kurināmā mitrums 40-60%

10

«Baltā» šķelda (pelnu saturs līdz 1,5 %)

Krūmu šķelda (pelnu saturs līdz 3 %)

Mežizstrādes biomasa (pelnu saturs līdz 20 %)

Biomasas kurināmā kvalitāte

11

Piegādātā kurināmā kvalitātes optimizācija

Wood fuel consumption (loose cubic meters on 1 MWh heat energy)

1,40

1,50

1,60

1,70

1,80

1,90

2,00

2001 2002 2003 2004 2005

Period

m3

/MW

h

12

LBE katlu māja (Ludza)

Lindeks - kokapstrāde (Ludza, 8 km)

Verems – Saplākšņu ražošana (Rēzeknes novads, 27 km)

Nomis - kokapstrāde un mežsaimniecība (Rēzeknes

novads, 45 km)

Junions – kokapstrāde (Ludza, 2 km)

Ludzas MRS – kokapstrāde un mežsaimniecība (Ludzas

novads, 20-40 km)

Graudi - ceļmalu / elektropārvades līniju tīrīšana

(Ludzas novads, līdz 40 km)

Lapegles 2 - mežizstrāde (Ludzas novads, 15 km)

Vels 2 - kokapstrāde un mežsaimniecība (Daugavpils un

Krāslavas novadi, līdz 120 km)

Lielākā daļa piegādātāju atrodas 50 km rādiusā

Biomasas pieejamība

13

Kurināmā bilance

Dīzeļdegviela

11%

89%

Plānotais

Dīzeļdegvielas patēriņa samazinājums

2003

75%

25%

Koksne

98%

2%

2006

14

Kurināmo patēriņa dinamika

Saražotā siltumenerģija apkures sezonā (oktobris-aprīlis)

15000

17000

19000

21000

23000

25000

27000

29000

2006./2007. 2007.2008. 2008./2009. 2009./2010.

MW

h Dīzeļdegviela

Šķeldas katls

15

50%

50%

Water Dry biomassŪdens Koksne

Koksnē augsts mitruma saturs. Ko darīt?

16

Dīzeļdegvielas

katls

7 MW

Šķeldas katls

Dīzeļdegviela

Multiciklons

Siltummaiņi

8 MW

Koksne

Ludzas siltumapgādes

sistēma

200 *C

60 *C

Siltummainis

Dūmgāzu kondensators

Nogulšņu novadīšana

un attīrīšana

56 *C

66 *C

Mitrums 40-60%

40 616 m3

-12,5%

660 MWh

48 t

-77%

25 385 MWh

5 800 MWh

31 845 MWh

Cietās daļiņas (-90%)SEG izmeši 150 t (-77%)

Kurināmā bilance:

dīzeļdegviela – 2,1 %

biomasa – 97,9%

Otrais attīstības posms - energoefektivitāte

17

18

Dūmgāzu kondensatora shēma

1. Dūmeja no katla

2. Gāzu skalotnis - iztvaikotājs

(1. sprauslu kontūrs)

3.,7. Iesmidzināmā ūdens padeve

uz sprauslām

4. Skurstenis

5. Gāzu skalotnis - kondensators

(2. sprauslu kontūrs)

6. Režģis pildījuma novietošanai

8. Nosēdumu tvertne

Autori:

• RTU VASSI,

• SIA «Ludzas Bio-Enerģija»

• AS Komforts

Patents par izgudrojumu

19

Tehniskais projekts

11

Kondensatora montāža

21

Dūmgāzu kondensators

22

Automatizēta procesu kontrole

23

Monitoringa sistēma

24

E

E

E

E

TT05

From boiler

TT07-02

TT07-01

TT01

TT06

FT01

TT09

TT10

FT03

TT12

TT11

FT04

Dūmgāzes

no katla

Mērāmie parametri

Kurināmā patēriņš

Skābekļa koncentrācija dūmgāzēs

Kondensatora ūdens caurplūde caur

siltumtīklu siltummaini

Siltumtīklu ūdens caurplūde caur

siltummaini

Kondensatora ūdens temperatūra

pirms siltummaiņa

Kondensatora ūdens temperatūra pēc

siltummaiņa

Siltumtīklu ūdens temperatūra pēc

siltummaiņa

Siltumtīklu ūdens temperatūra pirms

siltummaiņa

Dūmgāzu temperatūra pirms

kondensatora

Dūmgāzu temperatūra pēc katla

Dūmgāzu temperatūra pēc

kondensatora

Kondensatora jaudas atkarībā no dūmgāzu temperatūras

25

Datu analīze

Kondensatora jauda atkarībā no katla jaudas

26

Datu analīze

Lietderības koeficienta pieaugums atkarībā no katla slodzes

27

Datu analīze

Datu analīze

Emisiju monitoringa rezultāti

28

Emisijas,

mg/nm3

(O2=6%)

Pēc

Pirms kurtuves

rekonstrukcijas

Pēc kurtuves

rekonstrukcijas MPEL

2015 2016

Cietās

daļiņas

Katla 1058 642 1903

Ciklona 350 257 381

Kondensatora 36 25 38

CO

Katla 90,9 14,1

167Ciklona 137 24,8

Kondensatora 49,6 21,1

Rezultātu analīze

Vidējais mēneša lietderības koeficienta pieaugums

29

Parametri

Šķeldas katla saražotais siltums, MWh 3090

Kondensatora saražotais siltums, MWh 469

Šķeldas patēriņš, ber.m3 5137

Kondensatora efektivitāte, % 15,2

Ieekonomēta šķelda, ber.m3 780

Šķeldas mitruma saturs, % 50

Šķeldas zemākā siltumspēja, MWh/t 2,2

Šķeldas blīvums, t/ber.m3 0,33

Šķedas patēriņs, MWh 3729

Efektivitāte bez kondensatora, % 82,9

Efektivitāte ar kondensatoru, % 95,4

Kondensatora īpatnējais elektroenerģijas patēriņš – 30 kWh/MWh

• No vienāda biomasas daudzuma tiek iegūts par

10-20% vairāk siltumenerģijas

• Fosilās degvielas patēriņa samazinājums par

150 t/gadā

• SEG izmešu samazinājums par 500 t/gadā

• Cieto daļiņu izmešu samazinājums par 90%

(10 riezies)

• Konkurētspējas nostiprināšana

Ieguvumi

30

Centralizētas siltumapgādes sistēmas

(CSS) struktūra

• Siltuma avots (katlu māja)

• Siltumenerģijas pārvade (siltumtīkli)

• Patērētāju sistēmas (siltummezgli, ēku

iekšējie tīkli)

31

Ludzas siltumtīklu shēma

32

Dati par Ludzas CSS

• Siltumtīklu garums 9140 m (2000. g. rekonstruēti 87%)

• Zudumi 12,5% (septembris-maijs)

• Maksimālā slodze ap 12 MW

• Patērētāju kopējā platība ap 115 000 m² (fiziskās

personas – 88%, juridiskās personas – 12%).

• Visiem patērētājiem ir uzstādīti siltummezgli

• Siltuma patēriņš no 85 kWh/m² līdz 220 kWh/m² (vidēji

160 kWh/m²) gadā

• Renovētas pašvaldības ēkas (sporta skolai patēriņš

samazinājās no 211 kWh/m² līdz 88 kWh/m²)

33

R² = 0,9013

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

55,00

60,00

0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0

Q W/m

d mm

Zudumi Ludzas siltumtīklos atkarībā

no cauruļvadu diametra

34

R² = 0,9356

270

290

310

330

350

370

390

410

430

450

60,0 65,0 70,0 75,0 80,0 85,0 90,0 95,0

QkW

T turpgaita35

Zudumi Ludzas ST atkarībā no turpgaitas

temperatūras

R² = 0,1592

270

290

310

330

350

370

390

410

430

40,0 42,0 44,0 46,0 48,0 50,0 52,0 54,0 56,0 58,0 60,0

QkW

T atgaita36

Zudumi Ludzas ST atkarībā no atgaitas

temperatūras

R² = 0,5078

290

310

330

350

370

390

410

430

170 190 210 230 250 270 290 310 330

Q k

W

Caurplūde, m³/h

37

Zudumi Ludzas ST atkarībā no caurplūdes

R² = 0,8928

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Ls/M

Wh

∆ T (°C)

Starpība T1-T2=ΔT (ºC)

Ludzas ST pārvades izmaksas atkarībā no ∆T

38

R² = 0,8656

0

2

4

6

8

10

12

14

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00

MW

Ls/MWh39

Ludzas ST pārvades izmaksas atkarībā no

pieprasītās siltuma slodzes

Pazeminātas tīkla temperatūras sistēmas

priekšrocības

Mazāki siltumenerģijas zudumi

Palielinās siltumenerģijas atgūšana kondensatorā

CO2 emisiju samazinājums

Palielinās siltuma sūkņa transformācijas

koeficients (COP)

Palielinās saules kolektoru efektivitāte

Samazinās zudumi no akumulācijas tvertnēm

40

Siltumenerģijas pārvades īpatnējās izmaksas

1,08 1,20 1,17 1,40

4,40 4,20 4,13

2,64

0

1

2

3

4

5

6

115/70 90/60 90/50 60/30

Īpatn

ējās

izm

ak

sas,

Eir

o/M

Wh

gad

ā

Elektroenerģija Siltuma zudumi

41

Kā pāriet uz 4.paaudzes siltumapgādi?

Apstākļiem piemērota un ilgtermiņa plānošana:

Temperatūras grafiku izpēte

Esošo un potenciālo sistēmu darbības analīze

Ekonomiskais pamatojums - izmaksu optimizācija (investīcijas pret

sistēmas darbināšanas izmaksām)

Tehnoloģiskie risinājumi un iekārtas:

Saules kolektori, saules paneļi, vēja ģeneratori

Siltuma sūkņi

Akumulācija

Energoefektivitātes pasākumu īstenošana (piemēram, dūmgāzu

kondensatori)

Motivācija:

Energoplānošana

Izmaksu optimizācija

42

4. paaudzes siltumapgādes koncepts

Zemas temperatūras apkures,

dzesēšanas un karstā

ūdens sistēmas

Viedie zemas temperatūras tīkli

Rūpnieciskā

siltuma

pārpalikuma

izmantošana

un atjaunojamo

enerģijas

avotu integrēšana

Centralizētā

siltuma un

aukstuma apgādes

sistēmas integrēšana kopējā viedā

enerģijas sistēmā

Institucionālais

ietvars plānošanas, izmaksu

un motivācijas struktūras

izveidošanai

•Avots: Prof. H. Lund et al., 4th Generation District Heating (4GDH) Energy 68

43

Kāpēc siltuma tarifs Ludzā ir zems?

1. Kurināmais – vietējā šķelda

2. Augsta energoefektivitāte katlu mājā

Šķeldas katla darbības efektivitātes kontrole

Dūmgāzu kondensators

3. Siltuma tīklu cauruļvadi ar minimāliem

diametriem

4. CSS darbības izpēte un regulāra analīze

45

Siltuma tarifi Latgalē

46

,06

46

,14

46

,63

50

,43

50

,68

51

,51 5

3,9

3

54

,07 55

,71

55

,87

56

,16

56

,66

57

,75

40,00

42,00

44,00

46,00

48,00

50,00

52,00

54,00

56,00

58,00

60,00

Siltumenerģijas tarifi 2016.g. aprīlī, EUR bez PVN

Avots: https://www.sprk.gov.lv/lapas/Siltumenerija-lietotajiem#Tarifi84

45

Siltuma tarifi

Latvijā 2019.

Avots: SPRK, LSUA46

66,61

62,27

62,08

61,18

58,38

58,31

57,88

57,09

56,86

56,66

56,02

55,71

55,38

55,24

55,05

54,95

54,90

54,90

54,57

54,28

54,22

54,20

54,14

53,22

51,37

51,14

50,68

49,80

48,68

47,62

46,45

46,06

44,88

44,39

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00

Vangažu namsaimnieks

Cēsu siltumtīkli

Valmieras ūdens

Ozolnieku KSDU

Norma k (Mālpils)

SM Energo (Smiltene)

Daugavpils siltumtīkli

Talsu bio-enerģija

Saldus siltums

Krāslavas nami

Limbažu siltums

Vidzemes enerģija (Gulbene)

Lielvārdes remte

Salaspils siltums

Simone (Alūksne)

Liepājas enerģija

Grobiņas namserviss

Ventspils siltums

Rūjienas siltums

Fortum Jelgava

Jēkabpils siltums

Vangažu namsaimnieks (Krustiņi, Gauja, Inčukalns)

Jūrmalas siltums

Bauskas siltums

Tukuma siltums

Rēzeknes siltumtīkli

Madonas siltums

Kuldīgas siltumtīkli

Iecavas siltums

Ozolnieku KSDU (Saules 1; 7; 11, Brankas)

Olaines ūdens un siltums

Ludzas apsaimniekotājs (Ludzas Bio-Enerģija)

Aizkraukles siltums

Rīgas siltums

LSUA biedri sarkans - koģnerācija, zils - gāze, zaļš - šķelda

PALDIES PAR UZMANĪBU!

Ludzas Bio-EnerģijaRūpniecības 2b, Ludza LV-5701

Tel. 29212789

www.balteneko.lv

47