X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Начиная с середины 70-х годов в энергетике России появились новые требования - экологическая чистота производства энергии; экономичность процессов выработки энергии; маневренность тепломеханического оборудования энергоустановок.

Недостаточная экологическая чистота производства энергии связана с низким качеством топлива, несовершенной системой улавливания отходов и выбросов энергопроизводства и неудовлетворительной утилизацией их. С экологических позиций необходимо разрабатывать и внедрять энергоустановки, которые позволяют оптимизировать процессов горения и осуществлять контроль отходов и выбросов. Экономичность производства энергии связана с необходимостью иметь более высокий КПД энергооборудования и термодинамических циклов. Маневренность оборудования энергоустановок определяет возможность и надежность обеспечения динамичности суточных и сезонных изменений нагрузки энергоснабжения. Так анализ суточных графиков нагрузок энергосистем показал, что для них большое значение имеют предельные скорости изменения нагрузки [¹]. В то же время скорость нагружения энергоагрегатов тепловых электростанций ограничена (2,5…3,5 МВт/мин), необходимостью соблюдения определенной скорости прогрева металла энергоустановок.

Основными производителями энергии в настоящее время являются крупные тепловые, атомные и гидравлические электростанции на базе энергоагрегатов мощностью 50 МВт и выше и котельные установки. Однако, эффективность энергоснабжения потребителей снижается из-за потерь электроэнергии при распределении по потребителям. В этих условиях все большее значение приобретает малая распределенная энергетика. Эффективность энергоснабжения в малой распределенной энергетике можно добиваться не только за счет приближения производителя энергии к потребителю, но и за счет комплексного энергоснабжения потребителя электрической и тепловой энергией, т.е. за счет когенерации и тригенерации.

Для минимизация энергопотерь при транспорте теплоты необходимо использовать системы теплоснабжения, работающие при средних значениях температуры сетевой воды в подающем трубопроводе 50 °С, в обратном – 20 °С, что позволяет снизить градиент температуры между трубопроводами тепловых сетей и температурой грунта; уменьшить диаметры тепловых сетей за счет внедрения функции ограничения тепловой мощности в пиковые периоды [²]. Перспективным также является использование теплопроводов со сдвоенными теплопроводами в одной изоляции, когда подающая труба находится в центре, а обратная в точке равенства температур изоляции и обратной сетевой воды, что также уменьшает тепловые потери и исключает потери тепловой энергии от обратного трубопровода. Такие тепловые системы могут быть созданы за счет увеличения поверхности теплообмена, например использования теплообменников, встроенных в ограждающие конструкции (пол, стены и потолок), и воздушного отопления. Большие преимущества имеют адаптивные системы управления, применение которых позволяет по прогнозным данным метеоусловий рассчитывать потребность в тепловой энергии для каждой комнаты, производить балансировку требуемой тепловой энергии в течение суток, и понизить пиковые нагрузки [³].

Уменьшение температуры воды в сети теплоснабжения позволит повысить эффективность комбинированных установок по производству теплоты и электроэнергии, также применять тепловые насосы большой мощности и сезонные системы аккумулирования теплоты, создание закольцованных тепловых сетей для работы системы в периоды малого расхода.

Разработка «умной тепловой сети» предполагает возможность работы ее с несколькими источниками теплоты, которые включают в себя как централизованный источник большой мощности, так и малые территориально распределенные источники, в том числе индивидуальные, что позволяет использовать теплоту низкопотенциальных источников, сбросной теплоты, теплоаккумуляторов с сезонным хранением теплоты.

Так, внедрение установки глубокой утилизации теплоты уходящих газов приводит с одной стороны к отрицательному воздействию на работу дымососа - повышению аэродинамического сопротивления газового тракта, в результате уменьшения температуры уходящих газов со 138 °С до 85 °С естественная тяга дымовой трубы высотой снижается, что приведет к увеличению мощности приводы дымососа. Уменьшение объемного расхода газов через дымосос в результате снижения их температуры и сокращения расхода топлива приводит к снижению мощности привода дымососа. Таким образом, в результате применения установки глубокой утилизации теплоты с конденсатором уходящих газов в целом уменьшается энергопотребление привода дымососа.

Таким образом, можно констатировать, что основным направлением модернизации существующих и строительства новых систем теплоснабжения является поиск новых решений по организации низкотемпературного теплоснабжения, широкого применения комбинированных установок и интеграции в интегральные интеллектуальные энергетические системы.

Список использованных источников

1 Ефимов Н.Н., Алексеев М.А. Суточное регулирование нагрузки электропотребления Ростовской области после пуска блоков АЭС // Молодые ученые России - теплоэнергетике: мат. межрегиональной конф. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2001. - с. 135-139.

2 H. Lund, 4th Generation District Heating (4GDH) Integrating smart thermal grids into future sustainable energy systems / H. Lund, S. Werner, R. Wiltshire, S. Svendsen, J. E. Thorsen, F. Hvelplund, B. V. Mathiesen // Energy 68. - 2014. - C.1-11.

3. Шадек Е.Г. Тригенерация как технология экономии энергоресурсов / Энергосбережение. - № 2. - 2015. - с. 52-57.

Код для цитирования: Скопировать