|
| |
|
Главная -> Экология
Механическая энергия сжатого при. Переработка и вывоз строительного мусораНаша компания предлагает проект альтернативного снабжения электрической и тепловой энергией жилого дома (см.рис.1) Параметры энергопотребления указанного объекта приведены в таблице А рисунка 1. При выборе расчетных цен на энергоносители приняты цены декабря 2001г, установленные для арендаторов, поскольку их соотношение, по нашему мнению наиболее верно отражает реальность. Принято, что 100 % потребности в электроэнергии и 36 % в тепловой энергии дома покрывает генератор электрической и тепловой энергии на газовом топливе (ГТЭ), который, по сути, является двигателем внутреннего сгорания с теплообменными аппаратами для глубокой утилизации отработанной тепловой энергии (см. поз.1 рис.1). ГТЭ является законченным блочным изделием, изготавливаемым на различную электрическую мощность с установленной системой автоматики регулирования и безопасности, синхронизаторами с внешней электрической сетью и эффективным шумоподавлением. Примерное соотношение между вырабатываемой электрической и тепловой энергией ГТЭ составляет в среднем 1:1.66. Мощность теплового насоса (ТН-поз.17 рис.1) выбрана равной средней тепловой нагрузке на горячее водоснабжение. ТН возвращает 28 % тепловой энергии в дом, утилизируя низкопотенциальное тепло канализационных стоков, обратной сетевой воды и уходящего воздуха в вентиляционной шахте дома. Из внешней теплосети отбирается оставшиеся 36 % дефицита тепловой энергии. Предложенная схема позволяет сбрасывать во внешнюю тепло и электросеть избытки тепловой и электрической энергии. Указанное оборудование эксплуатируется без капитального ремонта не менее 6 лет и налаживается при выпуске из производства. Технико-экономический расчет представлен в таблице 1. № наименование позиции ЦТЭС АТЭС 1 Длительность расчетного периода потребления электроэнергии и горячей воды, ч 8640 8640 2 Длительность расчетного отопительного периода, ч 5088 5088 3 Потребление электрической энергии за расчетный период от внешних электросетей, кВт 1814.4 - 4 Потребление тепловой энергии от внешних тепловых сетей в отопительный период, Гкал 6996 2544 5 Потребление тепловой энергии на горячее водоснабжение в межотопительный период, Гкал 1332 - 6 Отпуск тепловой энергии во внешнюю теплосеть в межотопительный период, Гкал - (1776) 7 Потребление газа на отопление и горячее водоснабжение, за расчетный период, тыс.м - 838.1 8 Дополнительные единовременные затраты на оборудование для альтернативного снабжения электрической и тепловой энергией, тыс. руб. - [6300] 9 Потребление газа на выработку тепловой и электрической энергии за расчетный период, тыс. м - 838,08 10 Затраты на потребление электрической энергии за расчетный период, тыс.руб. 1578.5 - 11 Затраты на потребление тепловой энергии в отопительный период, тыс.руб. 1979.9 799.9 12 Затраты на горячее водоснабжение в межотопительный период, тыс.руб. 377 - 13 Доходы от отпуска тепловой энергии во внешнюю теплосеть в межотопительный период, тыс.руб. - (502.6) 14 Затраты за потребленный газ на выработку электрической и тепловой энергии, тыс.руб. - 415.7 15 Сумма затрат за вычетом доходов, тыс. руб. 3935.4 713.0 16 Разность затрат, тыс.руб. 3222.4 17 Расчетный срок окупаемости, год (п.8 : п.16) » 2 ЦТЭС - централизованное тепло и электроснабжение АТЭС - альтернативное тепло и электроснабжение Существенным моментом в предлагаемом техническом решении является отсутствие противоречий с теплофикацией в широком смысле этого слова, поскольку предлагается малая теплофикация в лице мини электростанций (ГТЭ). Циркулирующая во внешней теплосети вода по температурным параметрам является, по сути, охладителем конденсаторов турбин промышленных теплоэлектростанций. Массовое применение подобных технологий даст не менее 10 % экономии энергии ТЭЦ. СХЕМА ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРО И ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛОГО ДОМА 1. Генратор тепловой и электрической энергии 2. Бытовые электроприборы 3. Теплообменник передачи тепловой энергии во внешнюю теплосеть 4. Узел учета потребленного газа 5. Отопление дома 6. Вытяжной вентилятор с охладителем воздуха 7. Автоматический узел распределения тепловых потоков 8. Холодная вода 9. Расширительный бак системы охлаждения 10. Циркуляционный насос системы нагрева 11. Горячеее водоснабжение 12. Регялятор уровня 13. Системы утилизации тепла канализационных стоков 14. Промежуточный теплообменник системы охлаждения 15. Расширительный бак системы нагрева 16. Циркуляционный насос системы охлаждения 17. Тепловой насос 18. Регулятор отпуска тепла от внешней теплосети 19. Теплообменник для получения тепла от внешней теплосети 20. Регулятор подпитки 21. Узел учета тепла от внешней теплосети 22. Узел учета электроэнергии и автоматической коммутации с внешней электросетью 23. Узел учета тепла, отданного во внешнюю теплосеть Таблица А. Исходные данные для расчета Общая расчетная тепловая мощность жилого дома, Гкал/ч 1.375 Средняя часовая мощность отопления, Гкал/ч 0.375 Максимальная тепловая мощность отопления, Гкал/ч 1.00 Максимальная тепловая нагрузка, отбираемая из внешней теплосети, Гкал/ч 0.5 Часовой расход газа на генератор тепловой и электрической энергии, м /ч 97 Электрическая мощность генератора, кВт/ч 300 Тепловая мощность генератора, Гкал/ч 0.5 Потребляемая электрическая мощность компрессора теплового насоса, кВт/ч 87 Мощность теплового насоса, Гкал/ч 0.375 Электрическая мощность бытовых приборов жилого дома, кВт/ч 210 Электрическая мощность вспомогательного оборудования, кВт/ч 3 Расчетная стоимость энергоресурсов Электроэнергия 870 руб/тыс.кВт Тепловая энергия 283 руб/Гкал Природный газ 496 руб/тыс.м
Виктор БАРЫШЕВ, главный специалист ИТООО БелЭСТ , Николай ПАЦКЕВИЧ, заместитель Председателя Мингорисполкома, Владимир ТРУТАЕВ, главный инженер проекта ГП Минскградо Актуальность вопроса В газовых магистралях, проходящих по территории Беларуси, природный газ транспортируется под давлением 35-55 атмосфер в зависимости от удаления от компрессорной станции. Столь высокое давление газа в магистралях принимается из чисто экономических соображений в целях достижения оптимального соотношения между пропускной способностью газопровода и расходом энергии на перекачку газа. Для потребителей такое давление газа совершенно не нужно. Поэтому местные городские системы газоснабжения имеют стандартные давления газа 12, 6 и 3 атмосферы, а в потребительские аппараты природный газ подается с давлением 1-2 атмосферы. Снижение давления газа от магистрали до потребителя в настоящее время на всех ступенях осуществляется путем дросселирования с полной потерей избыточной механической энергии, ранее затраченной на сжатие газа в компрессорах. Как показывают расчеты, величина этой потери в среднем составляет около 77 Вт/Нм 3. Это означает, что в масштабах РБ, при годовом потреблении газа порядка 16 млрд Нм 3, общая потеря энергии от дросселирования газа превышает 1,2 млрд кВтч в год, а в расчете на топливо 147 тыс. тонн условного топлива в год. Много это или мало можно видеть из сопоставления с планируемым уровнем энергосбережения в республике. Согласно утвержденной программе энергосбережения за два года намечается сэкономить 0,27% энергоресурсов от их суммарного потребления, что равносильно величине в 43 тыс. тонн условного топлива в год. Даже если удастся сократить потери энергии от дросселирования природного газа только на треть, то и в этом случае энергосберегающий эффект окажется сопоставимым с планируемым энергосбережением в масштабе Беларуси. Успех в практическом решении этого вопроса в значительной мере будет зависеть от удачно выбранной технологии преобразования избыточной механической энергии природного газа (инженерный фактор) и от заинтересованности участвующих прямо или косвенно в этом решении отраслевых организаций (экономический фактор). В последнем случае необходимо учитывать, что на этом направлении эффективного энергосбережения пересекаются экономические интересы ГП Белтрансгаз , концерна Белэнерго и органов местного и городского управления инженерными коммуникациями. Наиболее рациональный принцип удовлетворения экономических интересов названных организаций - это объективное распределение между ними получаемого совокупного экономического эффекта пропорционально сделанному ими вкладу и понесенному ущербу. Проще всего этот принцип реализуется путем разработки и внедрения обоснованных тарифов на конечную энергию, получаемую от преобразования избыточной механической энергии сжатого природного газа. В условиях СЭЗ Минск применение таких тарифов приобретает особо важное значение, так как позволяет привлечь зарубежных инвесторов к созданию рассматриваемых утилизационных установок и создать более привлекательные условия в энергоснабжении резидентов СЭЗ. Технология преобразования избыточной механической энергии сжатого природного газа Как показывает анализ и сравнительно небольшой опыт утилизации механической энергии сжатого природного газа в системах газоснабжения России и Украины, предпочтительнее всего для этой цели турбодетандерные агрегаты. Предложенные еще в 1938г. академиком П. Л. Капицей турбодетандеры отличаются простотой изготовления, дешевизной и легкостью обслуживания. По конструкции они представляют собой одно- или многоступенчатую турбину с неподвижными направляющими соплами и подвижными лопатками, расположенными на вращающемся роторе. Будучи соединенными с электрогенератором они позволяют получать электроэнергию и промышленный холод. В соответствии с законами термодинамики сработка избыточного давления природного газа в турбодетандерах сопровождается резким снижением температуры газа, что становится причиной выпадения твердых гидратов воды и пропангектановой фракции и может вызывать аварии в работе агрегата. В избежание этого негативного явления в настоящее время применяют предварительный подогрев природного газа перед турбодетандером до температуры, гарантирующей безопасную работу турбодетандера (при давлении газа на выходе из турбодетандера 3 ата этому соответствует температура минус 30°С). Природный газ подогревают и после турбодетандера в целях обеспечения нормальной работы горелочных и топочных устройств в потребительских установках. Такая схема с двухступенчатым подогревом природного газа на первой сооружаемой в Беларуси турбодетандерной установке на Лукомльской ГРЭС, состоящей по проекту из двух блоков по 5 тыс. кВт каждый с общим производством электроэнергии 58,8 млн кВтч/год. При этом годовой расход тепла на подогрев природного газа определен в размере 51,3 тыс. Гкал, или 872 ккал/кВтч. Последнее обстоятельство, связанное с расходом тепла, следует рассматривать как существенный недостаток этой технологической схемы, требующей постороннего теплоисточника, не позволяющий реализовать практическую возможность получения холода и резко снижающий энергетическую эффективность процесса в целом. В процессе работы над вопросами энергоснабжения в Генеральном плане СЭЗ Минск авторами данной статьи предложена другая более рациональная технологическая схема применения турбодетандеров на ГРС Восточная и ГРП Шабаны в г. Минске. В принципиальном виде она представлена на рисунке. Суть ее заключается в отказе от обеих ступеней подогрева природного газа до и после турбодетандера и заменой их промежуточным отводом холода из турбодетандера с улавливанием твердых и жидких фаз в сепараторах. Предлагаемая схема свободна от названных выше недостатков предыдущей схемы. Она более экономична (КПД вместо прежних 43% достигает 90%), расширяет сферу применения детандеров, так как помимо электроэнергии позволяет получать промышленный холод и жидкую пропанбутановую фракцию, пригодную к использованию на автотранспорте. Наряду с этим она обеспечивает очистку природного газа от загрязняющих примесей, что способствует значительному снижению загазованности газофицированных квартир. В то же время предложенная схема сложнее и по техническому исполнению и в части эксплуатации. Турбодетандер должен быть изготовлен двухступенчатым с промежуточной газоплотной перегородкой и иметь в схеме теплообменник для подогрева природного газа и отвода холода посредством хладоагентов. Для осуществления предложенной схемы необходимо обсудить ее с основным разработчиком АО Криокор (Россия) и сделать заказ на реконструкцию проточной части турбодетандеров с применением разделительной перегородки. Однако прежде всего над определиться с объемом заказа на изготовление и поставку таких турбодетандеров для Беларуси. Турбодетандерная установка на ГРС Восточная в составе энергокомплекса СЭЗ Минск Названная установка была предложена при разработке Генерального плана СЭЗ Минск в ГП Минскградо с целью максимального использования вторичных энергоресурсов в энергоснабжении СЭЗ и получения на этой базе привлекательных условий для инвесторов и резидентов СЭЗ. Технологическая схема реконструированной турбодетандерной установки: 1 — первая ступень турбодетандера; 2 — сепаратор (пропан + бутан + вода) — газ; 3 — вторая ступень турбодетандера; 4 — электрогенератор; 5, 6 — теплообменники-холодильники; 7 — сепаратор (пропан + бутан) — вода; 8 — разделительная перегородка турбодетандера. На ГРС Восточная природный газ дросселируется с исходного расчетного давления 55 атмосфер до 12 атмосфер в первой ступени и 6 атмосфер во второй. Проектный расход природного газа через ГРС 2,38 млрд Нм 3 в год. Принято, что через турбодетандерную установку будет пропускаться не более 70% годового газового потока в целях обеспечения сравнительно равномерной ее загрузки в течение суток с приближением к базовому режиму. Предварительные расчеты показали, что на ГРС Восточная может быть сооружена двухблочная турбодетандерная установка с реконструированными турбодетандерами по предложенной схеме общей установленной электрической мощности 10 МВт. Как видим, предложенная турбодетандерная установка отличается высокой экономичностью, требует в 5 раз меньше затрат, чем в энергосистеме, и обеспечивает годовую экономию топливных ресурсов природного газа в размере не менее 25 тыс. тонн условного топлива.
Вр. Новая страница 1. Высокий кпд для солнечных батарей. Пути развития метановой отрасли. Глобальное изменение климата и е. Главная -> Экология 
|