VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Актуальной проблемой на ТЭС является утилизация вторичных энергетических ресурсов. Современные электростанции преобразуют в полезную электрическую энергию 30-40 % теплоты топлива, а остальное 60-70 % рассеиваются в окружающей среде. Поэтому использование в сбросной воде имеющихся тепловых ресурсов позволит обеспечить население продукцией теплично-овощных комбинатов (ТОК). Кроме экономии органического топлива улучшается состояние окружающей среды за счет снижения теплового загрязнения и уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу.

Потенциал охлаждающей воды на выходе из конденсаторов ТЭС (28-40°) затрудняет её применение в промышленности, кроме того в районах крупных электростанций в большинстве случаев отсутствуют энергоемкие предприятия и крупные коммунально-бытовые потребители теплоты. В сложившихся условиях ряд сельскохозяйственных объектов представляется реальным потребителем теплоты паротурбинных установок. К их числу относятся обогреваемый и орошаемый теплой водой открытый грунт, тепловодное рыбное хозяйство, микробиологическое производство, тепличное производство, (высотные теплицы, каскадные теплицы – градирни, стандартные теплицы, шампиньоницы.). Высотные теплицы имеют малую площадь размещения, но значительную посадочную площадь. Соотношение этих показателей в 100-200 раз больше, чем в обычных теплицах. Конструкция высотных теплиц позволяет располагать их в непосредственной близости к источнику тепла. Каскадные теплицы – градирни (гидротеплицы) работают следующим образом: теплая сбросная вода поступает на верхний уровень кровли теплиц, затем самотеком, через регулируемые сливные системы, расположенные на каждом ярусе кровли теплицы, постепенно опускается вниз. Слой теплой воды, образующейся на кровле, обеспечивает внутри теплицы необходимый микроклимат. Охлажденная таким образом вода, возвращается к источнику тепла. Значительное количество сельскохозяйственных культур может выращиваться в теплицах традиционных конструкций, но только с почвенным обогревом, без дополнительного обогрева воздуха. Привлекательной особенностью этого этапа обогрева являются низкие капиталовложения в сооружение системы отопления.

Анализ параметров сбросной теплоты паротурбинных электростанций показывает, что ее использование для обогрева тепличных комбинатов требует либо применение нетиповых конструкций теплиц, отопительных приборов и систем отопления, либо догрева теплоносителя до стандартной температуры.

Один из наиболее эффективных способов утилизации низкопотенциальной сбросной воды – применение гидротеплиц. Принцип их действия основан на использовании тонкого слоя воды, стекающего по внешнему ограждению. Следует отметить, что в данном случае практически полностью исключается топливные затраты в себестоимость продукции теплично-овощного комбината (ТОК).

Примерная схема использования сбросного тепла для теплоснабжения теплиц показана на рис.1.

Рис.1. Схема теплоснабжения ТОК (ЭБК) на базе низкопотенциальной теплоты ТЭС

Для оценки эффективности использования сбросного тепла ТЭС, оптимальной площади ТОК принята к расчету следующие варианты:

1 вариант – температурный график ТОК = 30°/20°

2 вариант – температурный график ТОК = 40°/25°

3 вариант – температурный график ТОК = 50°/30°

4 вариант – температурный график ТОК = 60°/35°

Основные параметры блока Т-110/120-130 следующие: давление в конденсаторе в стандартном варианте Р_к, кПа; расход пара в конденсатор D_к, кг/с; температура циркуляционной воды на входе а конденсатор:

τ_1В=+15°С – расчетная,

τ_2В=+35°С – максимально-возможная по правилам эксплуатации.

Использование низкопотенциальной теплоты ТЭС для теплоснабжения ТОК требует увеличения температуры охлаждающей воды конденсаторов, что приведет к некоторому ухудшению вакуума и недовыработки электроэнергии.

Оптимальным вариантом принимается вариант, имеющий максимум интегрального экономического эффекта ТОК:

, млн руб., (1)

где t – номер шага расчета (t=0,1,…, T); T – горизонт расчета (принят T=10 лет); R_t - результаты на t-м шаге расчета (выручка от реализации продукции ТОК), млн руб; З_t - затраты на t-м шаге расчета млн.руб/год; α_t – коэффициент дисконтирования.

В состав результатов включены: выручке от реализации продукции ТОК (овощей, зелени, грибов, цветов и т.д.) и стоимость выработанной теплоты:

, млн руб/год, (2)

где w_st – годовой объем реализации продукции ТОК млн руб/год; - количество теплоты, потребляемой ТОК, МВт; T_д – период на тепловую энергию руб/ГДж,

Капиталовложения в ТОК составят:

, млн руб., (3)

где = 4,8∙10⁶ руб/га (принимается). Принято по 50% от К_ТОК на 0 и 1^ый год расчетного периода.

Затраты в ТОК определяются:

млн. руб/год, (4)

где И_АМ – амортизационные отчисления 6% от К_ТОК; И_ТР – издержки на текущий ремонт 1% от И_АМ; И_ЗП – издержки на заработную плату; - затраты, вызванные недовыработкой электроэнергии энергии:

Результаты расчета сведены в табл.1 и представлены на рис.2.

Таблица 1.Расчет эффективности энергоснабжения ЭБК на базе низкопотенциальной теплоты ТЭС

Параметры	Обозначение	Размерность	Расчет	Расчет по вариантам
				1	2	3	4
Расход пара в конденсатор в стандартном режиме	Дк	кг/с	Из расчёта тепловой схемы на один блок при номинальном режиме	25	25	25	25
Давление и температура в конденсаторе в стандартном режиме -энтальпия пара -энтальпия конденсата	Psk tsk	МПа ºС кДж/кг кДж/кг	По h-s табл.	0,039 28,54 2553,1 119,56	0,039 28,54 2553,1 119,56	0,039 28,54 2553,1 119,56	0,039 28,54 2553,1 119,56
Температура циркуляционной воды в стандартном режиме		ºС	Из расчёта тепловой схемы	28/15	28/15	28/15	28/15
Расход циркуляционной воды в стандартном режиме	W	Кг/с	Дк(hкл-hкв)	9762,8	9762,8	9762,8	9762,8
Доля воды, отдаваемой на теплоснабжение ТОК	αТОК	-	задаётся	0,10	0,10	0,10	0,10
Температурный график ТОК		ºС	задаётся	30/20	40/25	50/30	60/35
Потребное количество теплоты для отопления ТОК	Qток	МВт		405,4	608,1	810,9	1013,6
		ГДж		1459,4	2189,2	2919,2	3646,8
Удельный расход теплоты на ТОК	qТОК	МВт/Га	Принят	6	6	6	6
Максимальная отапливаемая площадь ТОК	FТОК	Га	Qток /qТОК	68	101	135	169
Продолжительность отопительного периода ТОК	τТОК	ч/год	задано	5800	5800	5800	5800
Удельный выход продукции: -овощи(помидоры, огурцы)	gОВ	Кг/за.сут	Принято	30	30	30	30
	gгр	Кг/за.сут		80	80	80	80
Годовой выход продукции: -овощи(помидоры, огурцы) -грибы При τТОК=5800ч/год	GОВ	Кг/год	(gов/24 τТОК·FТОК	49,3∙104	73,2∙104	97,88∙104	122,5∙104
	GГР	Кг/год	(gов/24 τТОК·FТОК	131,5∙104	195,3∙104	261∙104	326,7∙104
Годовой объём реализации продукции овощи(ЦОВ=15руб/кг)	WОВt	млн.рубгод	GОВ·ЦОВ	7,4	10,98	14,68	18,37
-грибы(ЦОВ=20руб/кг)	WГРt	млн.рубгод	GгрЦгр	26,3	39	52,2	65,2
-всего		млн.рубгод	GОВ·ЦОВ+ Gгр·Цгр	33,70	49,98	66,88	83,57
Годовая потребность теплоты ТОК		тыс. МВт·ч/год		106,7	159,9	213,3	266,7
Результаты от использования теплоты НПК для теплоснабжения ТОК	Rt	млн.рубгод	·Тq	140,4	209,88	265,5	323,54
Удельные капитальные вложения в ТОК			Принято	1,5∙106	1,5∙106	1,5∙106	1,5∙106
Капитальные вложения в ТОК		млн.рубгод	·	102,0	151,5	202,5	253,5
Текущие издержки на амортизацию основных фондов		млн.рубгод	αам · αан =10%	1,02	1,52	2,03	2,54
Текущие издержки на ремонт		млн.рубгод	αtp · αtp =10%	0,102	0,157	0,203	0,254
Недовыработка электроэнергии от изменения в вакуума в конденсаторе		МВт	Дк· (hКП-hКПИСХ) ·ηЭМ·η2·103 ηЭМ=0,98 η2=0,99	0,948	2,443	3,841	5,253
Затраты от недовыработки э/э		млн.рубгод		3,29	8,501	13,37	18,29
Текущие издержки на заработную плату	ИЗПt	млн.рубгод	n·FТОК·ЗЗП·12 n=2чел/га	16,3	24,2	32,4	40,56
Суммарные затраты ТОК	Зt	млн.руб/год	Иан+ ИТРt+ ИЗПt+	50,322	110,88	168,33	226,54
Годовой чистый доход	Эt	млн.руб/год	Rt-Зt	90,08	99,0	97,17	97,0

Рис.2. Оценка эффективности теплоснабжения на базе сбросного тепла ТЭС

Как видно из табл. и рис.2 наиболее оптимальным является вариант 2 с температурным графиком ТОК = 40°/25°, дающий наибольший экономический эффект от теплоснабжения ТОК.

ЛИТЕРАТУРА

1. Основные положения (Концепция) технической политики в электроэнергетике России на период до 2030 г. ОАО РАО «ЕЭС России»

2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети./ Е.Я. Соколов.- М.: Энергия. – 1982.- 275 с.

3. Ривкин С.Л. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара./С.Л. Ривкин, Александров А.А. -М. Энергоиздат. -1987. -28 с.

Код для цитирования: Скопировать