Потенциал использования отработанных масел для нужд теплоснабжения
Для большинства промышленных и транспортных предприятий тема утилизации отходов одна из острых и злободневных. Здесь мы будем говорить об утилизации отработанных двигательных масел (гидравлические, моторные масла до 50SAE и трансмиссионныё жидкости), далее по тексту ОтМ. По совокупности свойств к ним отнесём некондиционные дизтоплива и растительные масла.
Утилизация топливных отходов для большинства предприятий – это проблема, дорогая в финансировании содержания пунктов сбора, хранения, транспортировании, переработки и отжига. После упразднения энергонадзорных структур ситуация усугубилась в связи с утратой единого контроля за эксплуатацией оборудования и за использованием топлив и топливных отходов на объектах. Частично эти функции взяли на себя разные ведомства, но, как водится, «а воз и ныне там».
Незначительная часть ОтМ сжигается в мало приспособленных котельных и печах, а большая часть ОтМ сливается в водоемы и в канализацию, на почву и, даже, распыляется в атмосфере, чем наносится неоценимый экологический ущерб. Только десятая часть ОтМ потребляется химическим производством, например, для изготовления солидолов и второсортных масел, которые уже малоприменимы в технике и также подлежат утилизации.
Однако, ОтМ – это вид высококалорийного топлива и такой ресурс целесообразно максимально использовать на местах в теплоэнергетических целях, тем более что современные технологии позволяют эффективно и экологически чисто его сжигать. В наше время нет технических проблем в сжигании топлив: технологии позволяют сжечь всё, что горит и трудно поддаётся горению. С другой стороны проблемы, мы рассмотрим вопрос о том, как эффективно мы сжигаем эти виды топлива и насколько полезно мы используем этот ресурс и тепло, полученное от его сжигания. Этот материал для тех, кто умеет считать деньги и решать реальные проблемы.
Справка
По оценкам специалистов США ежегодное потребление только моторных масел в мире превышает 42 млн. весовых тонн, т.е. примерно 60 млн. тонн в условном топливе. Из них только четвертая часть (10-12 млн. весовых тонн) используется повторно, перерабатывается или сжигается. Причём, выработанные масла, что мы определяем как ОтМ, имеют калорийность выше угля, дизельных и мазутных топлив и превышают 10000 ккал/кг, что представляет высокую топливно-энергетическую ценность: при отжиге 3,4 кг автомасла выделяется 34,6 ккал тепла. Для сравнения:
- дизельное топливо имеет калорийность 33500-34000 кДж/литр,
- растительные и отработанные масла – 33500-35000 кДж/литр.
В тоже время, 1 (один) литр отработанного масла, рассеянного в почве, делает непригодным для питья от 100 до 1000 тонн грунтовых вод, что представляет серьёзную опасность. Более 40% поверхности водных путей в мире, по оценкам экологов, загрязнено и покрыто пленкой использованных моторных масел. Опасность масел не только в их ядовитых свойствах, но и в способности создания благоприятной среды для ускоренного размножения опасных бактерий.
В России в 2004 году потребление смазочных масел приблизилось к 7,7 млн. весовых тонн, при этом собрано только 1,7 млн. тонн, а регенерировано из них примерно 15% (255 тыс. тонн), что составляет 3,3% от их общего потребления. 4
Оценка рынка
Анализ сведений информационно-аналитических и энергетических порталов marketing.vc, energospace.ru и neftegaz.ru, электронной площадки NGE.RU, данных специализированных институтов «ГИПРОНИИГАЗ» и «ВНИИ по переработке нефти» и Госкомстата РФ показывает: объём ОтМ в России достиг 10 млн. тонн в год в условном топливе, что соответствует 70 млн. Гкал тепла (81,4 млрд. кВтч). Только в Москве за год скапливается до 150 тыс. весовых тонн отработанных автомобильных масел. С развитием экономики страны, к 2010 году этот объём масел увеличится примерно 1,5 раза (в развивающихся мегаполисах – не менее чем в 2 раза), причем речь идет о топливе, которое не только неэффективно используется, но и наносит вред окружающей среде.
Для сравнения приведем результаты оценки тепловых потерь в системах теплоснабжения ЖКХ страны из опубликованной на сайте РОСТЕПЛО «Стратегии повышения энергоэффективности в РФ», выполненной ОАО «ВНИПИэнергопром» (г.Москва) по данным Госкомстата РФ на 01.07.2007 года:
- реализуемый потенциал энергосбережения всей России на источниках ЖКХ (котельные) оценён в 34,2 млн. тонн у.т. из фактических потерь топлива на котельных 51,3 млн. тонн у.т. (без учета электрической составляющей);
- потери тепловой энергии в тепловых сетях коммунальных котельных РФ в 2006г. составили 120,3 млн. Гкал (или 17,2 млн. тонн у.т.). Абсолютное значение величины энергосберегающего потенциала в тепловых сетях РФ находится в интервале от 28,0 млн. Гкал до 57,4 млн. Гкал (в пределах 4,0÷8,2 млн. тонн у.т.).
Сравним тарифы на тепло из того же источника информации: один из наибольших 4403,18 руб./Гкал в Корякском автономном округе, один из наименьших 452,71 руб./Гкал в Свердловской области. Средневзвешенный тариф на тепло в Российской Федерации в период отопительного сезона с 2006г. на 2007г. составил 745,46 руб./Гкал (здесь и далее тарифы приведены без НДС).
Оценим порядок потерь от нашей финансовой бесхозяйственности на примере покупного тепла в масштабах страны, что составит:
- на источниках (котельные) – 178,5 млрд. руб. в год,
- в тепловых сетях – 42,8 млрд. руб. в год.
В сумме потребители оплатили примерно 221,3 млрд. руб. за генерацию тепловых потерь на источниках и в тепловых сетях за год (включая дотации государства и траты бюджетов администраций регионов).
На фоне выше изложенного, оценим потенциал востребованной тепловой мощности и величину экономии тепловой энергии при использовании автономных источников, отжигающих годовой объём выработки ОтМ (10 млн. тонн у.т.) в децентрализованных схемах теплоснабжения.
Для того, чтобы утилизировать с пользой такой немалый объём ОтМ, из расчета на 212 отопительных дней в году, потребуется не менее 13758 Гкал/час установленной тепловой мощности. Современное специализированное оборудование, приспособленное для отжига ОтМ, представляется наиболее экономичным и выгодным для использования в автономных системах теплоснабжения, т.е. потребитель полностью или частично переводится на децентрализованную схему теплопотребления. Преимущества в использовании таких индивидуальных схем состоят в сокращении тепловых потерь в централизованных тепловых сетях и в снижении объёмов топливопотребления на источниках генерации, что можно оценить в масштабах страны:
- для централизованных схем теплоснабжения, запитанных на коммунальных котельных, экономия топливных ресурсов составит величину, пропорциональную высвобождению 20,6÷27,5 тыс. Гкал/час установленной мощности котельных;
- для централизованных схем теплоснабжения, запитанных от ТЭЦ, ТЭС (АО-Энерго), экономия топливных ресурсов составит величину, пропорциональную высвобождению более 27,5 тыс. Гкал/час тепловой мощности ТЭЦ (ТЭС).
При средневзвешенной цене условного топлива в газе для внутреннего рынка страны на 01.07.2007 года 1210 руб. за тонну, экономия топлива, затраченного на генерацию тепловых потерь в коммунальных системах теплоснабжения страны, может достигнуть 21,0 млрд. руб. в год. Причём, сокращение размера платы потребителями за тепловые потери составляет примерно 83,5 млрд. руб. в год, т.е. более 37,5% от суммы трат, рассчитанных выше, и сопоставимых с долей затрат, компенсированных бюджетными дотациями разного уровня. Из которых, величина – 62,5 млрд. руб., сопоставимая с инвестиционной составляющей, почти вдвое превышает выпадающие доходы коммунальных предприятий теплоснабжения в РФ, покрывающие потери тепловых сетей в структуре тарифов на тепло.
Фактически, мы говорим о потенциале использования тепловой энергии ОтМ сравнимом по величине с потерями тепла в тепловых сетях коммунальных систем теплоснабжения всей страны, и составляющем примерно 112,0 млн. Гкал в отпуске тепла в год, выработанного котлами с КПД 80%.
Препятствия, возникающие в этой сфере деятельности, должны быть урегулированы цивилизованными методами с выгодой и для хозяйствующих субъектов, и для государства в целом. Заключаются они в следующем:
- несовершенство технических (и экологических) стандартов и нормативно-правовой базы;
- недостаточность (или незнание) механизмов привлечения финансирования на модернизацию энергетического хозяйства;
- отсутствие надлежащего надзора и контроля за рынком использования топливных отходов.
Сектора, заинтересованные в разрешении проблем и урегулировании отношений на предмет использования жидко-топливных отходов: промышленность, авиация, транспорт (например, портовые объекты, где потери в тепловых сетях из-за протяжённости достигают 80%), вооруженные силы, аграрный сектор, предприятия ЖКХ и ТЭК, не говоря уже об объектах находящихся в природоохранных зонах.
Следует отметить, что наряду с применяемостью теплогенераторов на ОтМ для нужд теплоснабжения, растет их потребность и в промышленных целях, например, для сушки и подогрева материалов. Наряду с отработанными маслами в мире уже широко используются рапсовые (растительные) масла, пример тому опыт Германии или технологии Японии для выработки не только тепла, но и электроэнергии.
Кому это выгодно в первую очередь: потребителям тепловой энергии, имеющим собственные ОтМ, а также государственным и местным структурам управления и администрациям в вопросах теплоснабжения и улучшения экологической обстановки. При взвешенном распределении бюджетов, структурировании тарифов и формировании инвестиционных проектов децентрализации систем теплоснабжения с выделением потребителей, внедряющих источники на отжиге ОтМ, становится экономически выгодным мероприятием и для структур ЖКХ и ТЭК, чьи выпадающие доходы с лихвой компенсируются сокращением статей затратных мероприятий.
Анализ ситуации
Анализ, подтверждённый энергоаудиторскими обследованиями, современного технического состояния источников тепловой энергии энергетических и промышленных предприятий, аграрного сектора и транспорта, систем теплоснабжения городов и населенных пунктов России, выполненными специалистами Московского энергетического института (технический университет) и ОАО «ВНИПИэнергопром», позволяет сделать следующие выводы.
Есть и другие составляющие, что позволяет развивать налоговые и акцизные преференции, моделировать схемы консолидированного финансирования, в чем потребители чаще не имеют четкого представления. Например, бизнес-планы промышленных предприятий или ТЭО проектов внедрения теплогенераторов на ОтМ содержат оценку эффективности, построенную на разнице тарифов за потребленные энергоресурсы в виде покупного тепла, электроэнергии или газа. При этом упускаются из виду расходы на утилизацию ОтМ, платы за выбросы и стоки, расходы на содержание очистных систем и прочистку канализации, затраты на 10
содержание персонала, амортизационные начисления в собственных бухгалтерских балансах, расходы на содержание, резервирование и реконструкцию тепловых сетей, насосных станций, тепловых пунктов и источников, расходы на содержание транспорта и перевозку отходов, и много иных статей, из которых формируются источники финансирования, и, как следствие, сами финансовые схемы и механизмы зачета средств, позволяющие сократить сроки окупаемости внедрения теплогенераторов от 2 лет (или более) до 1 года (или менее).
Помимо собственных источников финансирования, следовало бы прорабатывать аспекты, способные повысить эффективность внедрения оборудования, включающие энергосберегающие меры, повышение качества эксплуатации оборудования и используемого топлива, оптимизацию теплообмена в помещении (или тепломассообмена в технологическом процессе) или схемы подключения, экологическую оценку пунктов сбора и хранения ОтМ, и пр. В зависимости от формы собственности и структуры предприятия, назначения оборудования и места расположения потребителя, могут быть применимы и административные методы, повышающие рентабельность внедрения теплогенераторов на ОтМ и схемы децентрализации теплоснабжения (аналогична децентрализация теплоснабжения, частичная или полная, для промышленных и транспортных предприятий). Существуют и действуют профессиональные схемы привлечения финансирования в виде экологических фондов, тарифных регуляторов, киотских механизмов, лизинговых, др. энергосервисных и локальных схем.
Большинство описанных выше приёмов, конечно, могут быть реализованы с участием квалифицированных энергоаудиторов, но это не исключает административно-правового урегулирования проблем на местах. Например, при разработке схем развития систем теплоснабжения силами специализированных организаций. Однако, это мероприятие, проводившееся ещё 15-20 лет назад, наравне с комплексным энергоаудитом систем теплоснабжения, сейчас не практикуется за отсутствием государственного заказчика и средств на их осуществление.
- большинство предприятий смешивают ОтМ, что в последствии при отжиге приводит к снижению эффективности процессов горения и работы оборудования.
Ситуация усугубляется тем, что в состав примесей при смешивании попадают воды, неочищенные отходы гальванических производств и взрывоопасные компоненты:
- поступающие для централизованного отжига ОтМ редко контролируются качественно-химическим анализом и сопровождаются формальным документом качества (топливный паспорт). Фактически, утрачен качественный контроль топлива, как на стадии его приемки (и не только ОтМ), так и на стадии выработки;
- на стадии пуско-наладочных работ и при эксплуатации недостаточно выполняются режимно-наладочные испытания, влекущие к потере тепла в газоходах из-за высоких температур уходящих газов (до 300ºС и выше), что приводит к снижению коэффициента полезного использования топлива на 15-20% и выше, и противоречит принципам энергосбережения и экологической безопасности;
- ОтМ сжигаются в морально, физически и технологически устаревших котлах и печах, не оборудованных специальной автоматикой горения, или в не предусмотренных для этих целей, существенно уступающих по экономическим и экологическим показателям современным образцам;
- при эксплуатации оборудования отжига ОтМ не соблюдаются режимы эксплуатации и инструкции производителей. Оборудование, на которое распространяются действующие правила котлонадзора, практически не имеет режимных карт;
- при отжиге ОтМ чаще используется схема подмеса топливных отходов в состав мазута или дизтоплива, что не всегда приводит к выбросам, допускаемых нормами ПДК;
- тепло сожженных ОтМ не всегда используется на нужды генерации, технологий и отопления, и уходит на сброс, что противоречит принципам энергосбережения.
Также, следует отметить, что ГОСТ 21046-86 «Нефтепродукты отработанные» не всегда корректно применяется на местах. Например, для того чтобы поднять эффективность использования топлива, снизить ПДК выбросов и повысить КПД оборудования отжига целесообразно произвести режимно-наладочные испытания 13
или выполнить настройки оборудования на определенную группу (тип или партию) топлива. Однако, указанный ГОСТ, принятый в рамках Международного стандарта, допускает смешивание, что сводит экологически чистые и энергосберегающие намерения к нулю. Эта формулировка с определением «допускается» перекочевала в инструкции по эксплуатации предприятий и паспорта оборудования производителей, что при нашей бесхозяйственности превратилось в норму, позволяющую смешивать топливные отходы. В итоге, потери ресурса при отжиге превышают нормы в 1,5 раза и выше, а превышение вредных выбросов – в 2-3 раза.
Комментарии здесь излишни, так как каждому специалисту в данной области явно и понятно, что качество ресурса – это главный момент, а его бесконтрольность влечёт к сложным и опасным техническим, экономическим и экологическим последствиям. За последние 25 лет существования этого стандарта в стране и в мире произошли политические и экономические реформы, изменившие рыночные условия и приоритеты. За этот период усовершенствованы технологии: современное оборудование на фоне современных проблем выставляет свои требования к топливному ресурсу. Сложившаяся ситуация требует участия специализированных институтов и надзорных структур для её урегулирования.
Наиболее экономичным подходом на фоне проблем является применение автономного оборудования отжига ОтМ самими эксплуатирующими предприятиями, настроенного на собственный ресурс отработанных масел, а не смешанный для централизованного отжига, позволяющего получать тепло и горячую воду круглый год независимо от централизованных систем и источников.
6) Здесь всплывает ещё одна острая тема из прошлого печального опыта реформ не только нашей страны: стоимость отработанных масел. Как известно, цена на ресурс ОтМ может стать регулятором многих отношений: с одной стороны развивать и стимулировать этот рынок топлива и развитие технологий, а с другой – остановить его. На сегодня, закупочные цены на ОтМ варьируются от 0 до 8 руб./кг по стране, хотя в недавнем прошлом ситуация была совершенно 14
противоположенной. Необоснованный рост цен на отработанные масла ставит под сомнение рентабельность внедрений, окупаемость энергосберегающих и экологических мероприятий. Выработанными регламентами предлагается стимулировать рынок этого вида топлива и технологий, способствующих энергосбережению и улучшению экологической обстановки для себя и будущих поколений. Для чего, на первом этапе следовало бы сдержать цены. Сегодня очистка, переработка или доработка отработанных нефтепродуктов обходится от 800 до 2000 руб. за тонну в цене продукта готового к реализации. На что, следовало бы рекомендовать региональным службам по тарифам, энергетическим комиссиям и антимонопольным ведомствам принять меры к урегулированию цен на ОтМ (сдержать их), а топливно-энергетическим институтам и департаментам разработать согласующие регламенты по финансированию технологий использования этого вида топлива.
- организацию учета топливных отходов и изменение формата отчетности, а также реорганизацию способов утилизации топливных отходов;
- сортировку топливных отходов (по видам, однородности, калорийности, степени опасности и т.д.) и контроль качества на узловых этапах его использования (от процесса выработки до сжигания или переработки в иные виды продукции);
- развитие и применение технологий и техники переработки, более широкое и безопасное использование в производстве иных продуктов синтеза.
Одной из первостепенных задач представляется пересмотр и переработка инструкций, стандартов и правил, действующих в этой сфере. Следует учесть, что, не смотря на быстроизменяющееся законодательство в этой сфере, рынок активно работает и сам регулируется, однако, в разрешении ряда проблем требуется участие, контроль и поддержка на государственном уровне, ведь и проблемы подняты государственного значения.
В.А. Кожевников