Реферат: Автономный источник энергоснабжения

АВТОНОМНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
 
Ениватов А.В., Артемов И.Н., Мордовский госуниверситет
 

Проблема повышения экономичности и надежности энергоснабжения любого производства является  актуальной задачей. Существующие системы энергоснабжения (электро-, тепло-, холодоснабжения) предприятий не отвечают требования настоящего времени из-за снижения надежности данных систем. Снижение надежности обусловлено старением оборудования, недостаточным объемом проводимых в последнее время капитальных ремонтов и модернизаций. Попытка восстановить ситуацию привела к значительному увеличению эксплуатационных расходов при снижении объемов производимой продукции, что в конечном итоге отразилось на себестоимости  энергоносителей. Кроме того ситуация усугубляется и ростом тарифов на первичное топливо (природный газ, мазут и т.п.). Особенно сильно это отразилось на энергоснабжении предприятий и организаций с протяженными распределительными сетями. В первую очередь к таким объектам относится АПК.

На энергоснабжение объектов сельскохозяйственной отрасли существенное влияние оказывают режимы их работы связанные с сезонностью производства и погодными условиями (системы отопления и вентиляции производственных и бытовых помещений в зимний период; системы кондиционирования животноводческих комплексов и холодоснабжение перерабатывающих производств, установки систем оборотного водоснабжения в летний период; резервные системы электроснабжения). Все это отражается на фактических нагрузках, потребляемых предприятиями. В частности это отражается на коэффициенте использования  полезной мощности который изменяется в широких пределах. Сети, запроектированные на максимальный коэффициент использования, большую часть времени работают в режимах 20-30% загрузки. Известно, при таких режимах потери уже соизмеримы с полезно используемой энергией, а часть сетей уже не подлежит восстановлению. Резервные источники электроснабжения на базе дизель-генераторов с выходом только электрической энергии мало эффективны.

Одним из выходов из сложившейся ситуации является использование   автономных источников энергоснабжения в дополнение к централизованным источникам. С целью повышения эффективности их использования предлагается работа их по комбинированной схеме. Схема такого автономного источника состоит из комплекса взаимосвязанных и взаимодополняющих устройств электро-тепло и холодоснабжения. Использование таких системы в замен отдельных автономных и централизованных систем :электроснабжения (дизель-генераторов, газовых турбин,); теплоснабжения (водогрейных котлов, теплогенераторов); холодоснабжения (холодильных агрегатов, градирен), способствует решению как экономических  так и экологических проблем предприятия. Ниже рассмотрена одна из таких схем автономного источника энергоснабжения (АИЭ).(рис.1).

 



 

Рис.1. Схема автономного источника энергоснабжения на базе двигателя внутреннего сгорания: 1 – теплообменник утилизации теплоты выхлопных газов ДВС; 2 – теплообменник утилизации теплоты системы охлаждения ДВС; 3 – водоэжектор второй ступени; 4 – насос второй ступени; 5 – водоэжектор первой ступени; 6 – перекачивающий насос низкопотенциального теплоносителя (воды); 7 – насос первой ступени.

 

Предлагаемая схема (рис.1) включает: ДВС (дизельные, газодизели, газовые, бензиновые и т.д.); синхронный генератор трехфазного переменного тока; трансформатор теплоты, состоящих из водоэжектора и насосов первой и второй ступени.

Низкопотенциальный  источник, вода с температурой t=15C (  грунтовые и  канализационные стоки), подается перекачивающим насосом 6  в водоэжектор первой ступени. Одновременно насосом 7 в водоэжектор первой ступени подается вода из оборотной системы теплоснабжения (отопление и вентиляция) с температурой t=25-30 °С или грунтовые воды с t=10-15 °С исходя из конкретного назначения установки, используемые в дальнейшем для горячего водоснабжения.

Суть трансформации теплоты в данной установке заключается в следующем. При прохождении двух потоков через сопла происходит адиабатное расширение до образования паро-жидкостной смеси. Затем они смешиваются в камере смешивания и завихряются. Далее поток со степенью насыщения Xc под действием центробежных сил делится на два потока: потока воды X1=0 и паро-водяной смеси с X2>Xc. Потоки, проходя через конфузор и диффузор адиабатно сжимаются до необходимых давлений, что приводит к образованию холодного t=5°С и горячего t=30 °С теплоносителей.

Полученный таким образом горячая вода насосом 4 подается в водоэжектор второй ступени, где путем трансформации тепла от низкопотенциального источника (аналогично процессу первой ступени) подогревается до температуры t=60°С.

Повышение эффективности предлагаемой схемы достигается также за счет утилизации теплоты выхлопных газов и системы охлаждения двигателя. Теплоноситель,  проходя последовательно теплообменник 2 и 1, подогревается до расчетной температуры.

 Диапазон мощностей установки определяется типовым рядом электроагрегатов. В качестве примера произведен расчет схемы на базе бензоагрегата (с переводом на природный газ) типа АБ16-Т100-РУ1. Комбинированная выработка тепловой, электрической энергии и холодной воды устанавливается  расчетным образом от потребности в энергоносителе в том или ином  технологическом процессе.

Технико-экономические показатели установки приведены ниже.

Расчетная мощность установки по видам энергии:

–                    электрическая мощность:  кВт.

–                    тепловая мощность: кВт.

–                    холодопроизводительность:  кВт.

Сопоставление  технико-экономических показателей предлагаемого АИЭ со  стандартными системами сопоставимыми по мощности и коэффициенту использования показывает, что приведенные затраты предлагаемой установки ниже в 1,75 раза (табл.1).

 

Таблица 1.
^ Технико-экономические показатели
 

Статья расхода

Базовый

АИЭ.

1

2

3
Капиталовложения
1.Общие капиталовложения, руб, в том числе

747830,0

505000,0

–       водогрейный котел

67830,0

–

–       электроагрегат

430000,0

430000,0

–       холодильное оборудование

200000,0

–

–       прочие оборудование

50000,0

75000,0

 

 

Продолжение табл. 1.

1

2

3
^ Эксплуатационные затраты
2.Амортизационные отчисления, руб

67639,6

50500,0

3.Текущий ремонт, руб

13527,9

10100,0

4.Электроэнергии, руб

232560,0

–

5.Природный газ, руб

128016,0

175680,0

6.Прочие расходы, руб

24350,3

18800,0

Приведенные затраты, руб

559572,5

318205,0

 
^ Библиографический список
1.     Соколов Е.Я., Бродянкий В.М. Энергетические основы  трансформации тепла и процессов охлаждения. М.: Энергоиздат, 1981.

2.     Соколов Е.Я., Зингер И.М. Струйные аппараты. М.: Энергия, 1970.

3.     Левцев А.П.,Ениватов А.В. Повышение эффективности использования теплонасосных установок. // Роль науки и инноваций в развитии хозяйственного комплекса Республики Мордовия: Материалы республиканской научно-практической конференции 27-28 марта 2001 г., г. Саранск.–Саранск: Издательство Мордовского госуниверситета, 2001.

 

Кафедра теплоэнергетических систем ГОУВПО "МГУ им. Н.П. Огарева",

http://dhes.ime.mrsu.ru/index.html