Источники низкопотенциальной тепловой энергии

При проведении оценок объемов полезного вовлечения НПТ  с помощью ТНУ принималось  во внимание, что в неотопительный период возможно вовлечь в хозяйственный  оборот города около 20-25% тепловых выбросов на ТЭС, т.е. где-то 12-15% от всего годового объема НПТ (этот уровень может быть существенно увеличен, если будут  найдены экономичные решения  складирования теплоты на летний период, например, в подземных или  наземных хранилищах, а также замкнутых  линзах на приемлемых глубинах, как  это осуществляется в Швеции и  других странах). В отопительный период эта доля может достигать 80% от объема тепловых выбросов на ТЭС, т.е. около 32% от всего объема НПТ тепловых выбросов. Однако реальные объемы полезного использования  НПТ подлежат уточнению и особенно по регионам РФ.

Здесь сделаем оговорку, что источники НПТ ТЭЦ не единственные в системе городского хозяйства  и, пожалуй, самые огромные источники  НПТ сосредоточены на станциях аэрации. Нами этот источник НПТ не рассмотрен.

При наличии таких  больших источников НПТ на ТЭЦ  возникает вопрос – насколько  возможно добиться высокой эффективности  от их применения в СЦТ? Во-первых, высокая  эффективность достижима лишь в  тех случаях, когда ТНУ производит теплоту с таким температурным  потенциалом, при котором обеспечивается высокий КОП и при этом достигается  наибольший вклад в замещение  первичных энергоресурсов. Например, высокие значения КОП могут быть достигнуты при использовании ТНУ  для частичного подогрева теплоносителя  с последующим догревом его в  традиционных устройствах СЦТ. При  таком подходе технологический  цикл трансформации НПТ осуществляется в выгодном интервале температур, с точки зрения технической и  термодинамической целесообразности. Действительно, именно близостью значений параметров теплоносителей в теплосетях ТЭЦ и РК и может быть достигнута высокая термодинамическая эффективность  применения ТНУ.

Во-вторых, важной является техническая сторона реализации теплонаносной технологии в СЦТ, в частности, осуществимость сооружения ТНС с наименьшими затратами  и простота обслуживания их в эксплуатационных условиях. Только сочетание вышеупомянутых условий предопределяет экономическую  целесообразность и эффективность  использования ТНУ в СЦТ. Принимая во внимание особенности функционирования СЦТ и наличие технических  средств, обеспечивающих живучесть  и надежность организации теплоснабжения в крупных городах, можно признать, что для ТНУ существуют все предпосылки, при которых их применение обеспечит значительный энергосберегающий эффект в СЦТ.

Важным обстоятельством  на пути внедрения теплонаносной  технологии в СЦТ является наличие  производственной базы для изготовления оборудования для широкого диапазона  единичных мощностей ТНУ (от нескольких единиц до сотен МВт (тепл.)) и при  относительно доступных ценах на оборудование для ТНС.

Исходя из вышеизложенного, проведена оценка уровня эффективности  и масштабов применения теплонаносной  технологии в СЦТ в городах  РФ. По предварительным расчетам технически реализуемый потенциал НПТ ТЭЦ  в СЦТ за счет применения ТНУ может  быть оценен в размере не менее 70-80 млн Гкал в год (с КОП в диапазоне 5-8 в зависимости от конкретных условий  утилизации НПТ в СЦТ). Это равносильно  годовой экономии 12-14 млн т у.т. органического топлива. Потребляемая мощность на привод компрессоров ТНУ  составит на уровне 2,3-2,5 тыс. МВт(э) при  общей тепловой мощности ТНУ около 14 тыс. Гкал/ч.

По предварительным  расчетам расход электроэнергии на привод компрессоров ТНУ составит около 14 тыс. ГВт-ч/год, а выработка теплоты  с помощью ТНУ – примерно 70 млн Гкал/год. При сложившихся  на текущий период усредненных тарифах  на тепло- (140 руб./Гкал) и электроэнергию (300 руб./МВт-ч) в РАО «ЕЭС России» (более корректно следует считать  по тарифам для каждого региона) экономическая выгода составит не менее 5,6 млрд руб. или около 185 млн долл. в год. При общих капиталовложениях  в ТНС в размере 18 млрд руб. (600 млн долл.) срок окупаемости составит на уровне 3-3,5 лет.

Важно отметить, что  в реальности эффективность применения ТНУ может оказаться в ряде случаев заметно выше, например, предварительные проработки применения ТНУ мощностью 40 Гкал/ч на одной  из ТЭЦ г. Москвы показывают, что  срок окупаемости составит немногим более 2-х лет. Этот пример приведен только для того, чтобы обратить внимание на наличие в отдельных  случаях на существование весьма благоприятных условий использования  ТНУ в СЦТ.

При температурных  графиках работы теплосетей ТЭЦ и  РК КОП составляет на уровне 6-8. Это  является одной из важнейших особенностей использования НПТ ТЭЦ при  передаче ее с помощью ТНУ к  обратной сетевой воде, возвращаемой на РК.

Другим важным направлением утилизации НПТ с помощью ТНУ  следует связывать с существующими  потерями сетевой воды в теплосетях (это происходит по разным причинам: негерметичность трубопроводов  теплосетей, открытый водоразбор в  квартальных теплосетях и т. д.). В  этой связи на ТЭЦ и РК организовано восполнение этих потерь, на что  затрачивается теплота. Возможно использование  ТНУ для утилизации НПТ СОТВ на ТЭЦ для подогрева сырой и  химочищенной воды, поступающей на восполнение потерь сетевой воды. Подогрев сырой воды в 1-й ступени  осуществляется до 30 °С, а во 2-йступени до 50 °С и выше. В качестве источника  НПТ используется циркуляционная вода, поступающая на градирни. Применение ТНУ на 1-й стадии подогрева сырой  воды обеспечивает КОП на уровне 7-9 (диапазон значений КОП напрямую зависит  от сезона года), а на 2-й стадии КОП  составляет на уровне 5-6.

Важным фактором, повышающим эффективность использования  ТНУ для утилизации НПТ ТЭЦ, может  стать также организация подогрева  восполняемых потерь сетевой воды для  теплосетей РК. Здесь речь идет о  том, что потери сетевой воды в  теплосетях РК восполняются по перемычкам из теплосетей ТЭЦ. В этом случае на ТЭЦ возрастает расход теплоэнергии на восполнение потерь сетевой воды и тем самым увеличиваются объемы утилизации НПТ ТЭЦ с помощью ТНУ, размещаемых непосредственно на самих ТЭЦ. При таком подходе ТНУ будут обеспечивать утилизацию НПТ с высокими значениями КОП (на уровне 6-8), но здесь предстоит решить вопрос о тарифах на сетевую воду, продаваемую РК. Тариф на сетевую воду должен быть взаимовыгодным, стимулирующим, с одной стороны, ТЭЦ на сооружение ТНУ для утилизации НПТ, с другой, тариф на сетевую воду должен быть таким, чтобы РК были заинтересованы в восполнении потерь сетевой воды из теплосетей ТЭЦ. Вообще это классическая задача межведомственных взаиморасчетов за энергоресурсы. При едином централизованном подходе к решению вопроса восполнения потерь сетевой воды в тепломагистралях города такого вопроса не существует, совершенно очевидно, что в этом случае использование ТНУ для утилизации НПТ ТЭЦ при восполнении потерь сетевой воды выгодно и целесообразно во всех отношениях.

Разнообразие условий  организации теплоснабжения и источников НПТ, которые можно полезно задействовать  с помощью ТНУ в системе  централизованного теплоснабжения, указывает на необходимость более  углубленного подхода к изучению реальных возможностей применения ТНУ, благодаря которым можно неоднократно вовлекать отработавшую теплоту  в технологический цикл СЦТ.

Особо следует отметить большие возможности применения теплонаносной технологии в системе  ЦТС городов, где теплоснабжение осуществляется от ГРЭС-ТЭЦ. Как правило, в таких городах наиболее заинтересованными  являются объекты социального назначения и ЖКХ. 

Список использованной литературы

1. Лобачев П. В.  Насосы и насосные станции:  Учебник для техникумов. – 2-е  изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат., 1983. – 191 с.

2. Поляков В. В., Скворцов Л. С. Насосы и вентиляторы:  Учебник для вузов. – М.: Стройиз-дат., 1990. – 336 с.

3. Скворцов Л. С.  и др. Компрессорные и насосные  установки: Учебник для средних  профессиональнотехнических училищ / Л. С. Скворцов, В. А. Рачицкий, В. Б. Ровенский. – М.: Машиностроение, 1988. – 264 с.

4. Черкасский В.  М. Насосы, вентиляторы, компрессоры:  Учебник для теплоэнергетических  специальностей вузов. – 2-е  изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 416 с.

5. www.hvac.ru – библиотека научных статей (журнал “АВОК”).

6. www.domsovet.ru – библиотека научных статей (журнал “Энергосбережение”, журнал “Сантехника”).