http://www.dtek.com

Проблема

Гаряче водопостачання шахт забезпечується котельним обладнанням, що використовує в якості палива вугілля. В процесі його спалювання утворюються викиди шкідливих речовин: пилу, оксидів сірки, азоту, вуглецю, парникових газів, тощо. Крім того, гостро стоїть проблема економії електроенергії. Складність вирішення цього питання, насамперед, пов’язана з використанням морально і фізично застарілого котельного обладнання, реконструкцією та модернізацією, а також обладнанням газоочисним устаткуванням, що потребує значних капітальних вкладень.

Рішення

В 2010 році на шахті «Благодатна» ПАТ «ДТЕК Павлоградвугілля» було впроваджено проект із забезпечення шахти гарячим водопостачанням шляхом утилізації низько потенційного тепла з використанням теплових насосів (теплонасосної установки ТНУ-800). Завдяки цьому з’явилась можливість використовувати теплову енергію шахтної води задля побутових потреб підприємства. Розглядаючи питання впровадження теплонасосного обладнання на шахті «Благодатна», керівництво Компанії ретельно вивчило досвід використання таких агрегатів не тільки в країнах СНД (зокрема, в Росії), але й у європейських країнах. У світі кількість ТНУ, встановлених в житловому секторі, оцінюється більше ніж у 20 млн. одиниць. За оцінками Світової енергетичної ради, до 2020 року 75% комунального і виробничого теплопостачання в різних країнах буде здійснюватись за допомогою теплових насосів. Наразі в Україні немає досвіду використовування ТНУ в промисловості. В Росії їх використання має переважно або експериментальний, або приватний характер.

Співпраця з вітчизняною наукою і виробниками

Було вирішено використовувати вітчизняний науковий потенціал і обладнання українського виробництва. Безпосередньо технічне завдання з розробки та виготовлення ТНУ-800 спеціалісти Компанії вирішували спільно з вченими Дніпропетровського національного гірничого університету (ДНГУ) і спеціалістами Мелітопольського заводу холодильного машинобудування «Рефма».

Основні параметри проекту:

Об’єм інвестицій – 3,9 млн. грн.
Теплопродуктивність установки – 800 кВт.
7-годинний робочий цикл, 120 м3 води, максимальна температура води – 45°С.
Річна економія – 600 тис. грн.
Окупність – 6,5 років.
До складу установки увійшли три паралельно працюючі теплонасосні модулі на базі насосів НКТ-270 виробництва заводу «Рефма».

Принцип роботи

Теплонасосна установка працює за принципом холодильника: випаровувач морозильника витягує тепло з продуктів і виділяє його в конденсатор. ТНУ працює аналогічно: забирає тепло з будь-яких низькопотенційних джерел енергії (вода, повітря і т. і.). Шахтна вода, яка має температуру 14-15°С, відбирається і спрямовується на первинний теплообмінник, де у неї відбирається 2-3°С і за допомогою чистої води подається на тепловий насос. В самому насосі температура води підіймається до 45-49°С. Потім ця нагріта вода пропускається через первинний контур пластинчастого теплообмінника, де вона передає тепло воді, яка безпосередньо спрямовується і використовується в банях. Працює установка в нічний час, коли тариф на електроенергію нижче денного в 3 рази і нижче «пікового» в 4,8 разів, що дозволяє зменшити навантаження на мережу і досягти додаткової економії.

Результати

Завдяки реалізації цього проекту ліквідовано джерело викидів забруднюючих речовин та,
як результат, досягнуто скорочення валових викидів:
- пилу – на 45,8 т/рік;
- діоксиду сірки – на 11,3 т/рік;
- оксидів азоту – на 1,1 т/рік;
- парникових газів – на 887 т/рік.
Крім того, в ТНУ на одну витрачену кВт-год електроенергії можна отримати три-чотири
кВт-год теплової енергії. Гріти воду за допомогою вугільних котельних менш ефективно: на обігрів 1 м3 води за традиційної схеми витрачається в 4-5 разів більше первинних, не відновлювальних енергетичних ресурсів. Реалізація проекту також дозволила скоротити операційні витрати на обігрів води і досягти високого рівня автоматизації процесів.

Перспективи подальшого використання

Ефективне впровадження на шахті «Благодатна» найбільшого в СНД подібного проекту дає підстави для подальшого поширення та екстраполяції отриманого цінного досвіду. Планується, що спеціалісти ДНГУ проаналізують та нададуть рекомендації щодо можливості впровадження подібних установок і на інших підприємствах ДТЕК. На деяких шахтах ПАТ «ДТЕК Павлоградвугілля» обсяг води, що видобувається разом з вугіллям, більший, ніж на шахті «Благодатна». Якщо на «Благодатній» мова йде про обсяг 260- 290 м3/год, то на шахті ім. М.І. Сташкова – вже 1500 м3. Безумовно, такий напрямок енергозбереження є інноваційним та економічно ефективним і тому – перспективним.