Полина Александровна Щербакова студент ДБПК-41, Дарья Владимировна Городянина студент ДБПК-41, Михаил Федорович Руденко профессор.
ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»
ПОКАЗАТЕЛИ СРАВНЕНИЯ ТРАДИЦИОННЫХ КОТЕЛЬНЫХ С СОЛНЕЧНЫМИ СТАНЦИЯМИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ТЕПЛОТЫ
В различных регионах страны для производства тепловой энергии в котельных используют традиционные виды топлива (твердые, жидкие, газообразные). При сжигании топлива вредные вещества, загрязняют атмосферу, воду и почву токсичными компонентами. Поэтому поиск альтернативных, экологически чистых источников энергии для получения теплоты, например, солнечной энергии в южных регионах страны, является важной актуальной проблемой.
Для экологической безопасности теплоэнергетического котельных, работающего на угле, мазуте или газе можно использовать интегральные коэффициенты [1, 2], состоящие из критериев оценки загрязнения атмосферы воздуха, водной среды и почвы.
,
где: 
, 
, 
- критерии экологической безопасности для атмосферы, воды и почвы, которые равны соответственно отношениям концентрации вредных веществ к предельно допустимым концентрациям (ПДК) соответственно этих веществ в атмосфере, воде и почве, г/м3 [3]; 
- критерии влияния метеорологических условий ( осадков, ветра, температуры) на состояние окружающей среды; 
- критерий отчуждения земли; 
- критерий трудоемкости и безопасности.
,
где: 
, 
– средняя суточная скорость ветра во время эксплуатации котельной и максимальная в этот период в данном регионе, м/с; 
, 
– средняя относительная влажность в период эксплуатации котельной и максимальная для данного региона, %; 
, 
– температуры соответствующие периоду эксплуатации котельной и максимальная для данного региона, ºС.
Проведены расчеты максимальных разовых выбросов и ПДК соответственно вредных веществ при сгорании ряда органических видов твердого, жидкого и газообразного топлива [3] и получены общие суммарные критерии экологической безопасности, включающие загрязнения воды, атмосферы и почвы SW (eатм, вод, поч). Рассмотрены были загрязнения от следующих химических элементов: диоксида и оксида азота, углерода (сажи), диоксида серы, оксида углерода, бенз/а/пирена, неорганической пыли с содержанием двуокиси кремния, мазутной золы. Исходными данными были котельные, работающие с расходом топлива 20 л/с; температурой воздуха для дутья 300С и другими параметрами специфичными для различных видов котельных для различных видов топлива, приведенному к единому знаменателю.
По результатам расчетов были получены следующие данные:
Бурый уголь (Новомосковского Донецкого бассейна, марка 3Б. Д., топка с ручным забросом) SW (eатм, вод, поч) = 1,188; Мазут (мазут 40 и 100 низкосернистый)SW(eатм, вод, поч) = 0,273; Природный газ (газопровод Промысловка-Астрахань) SW(eатм, вод, поч) = 0,037.
Как видно из полученных расчетов суммарные критериальные коэффициенты показывают значительное преимущество газовых котельных по сравнению с использованием твердого и жидкого топлива.
Критерий отчуждения территории земли , можно определить как отношение площадей занятой под котельные установки на различных видах топлива к площади солнечных станций, необходимо также учитывать стоимость земли.
 |
 |
,
где Sуст - площадь, соответствующей котельной установки; Sгел. уст – площадь отчуждения территории, занятой гелиоустановкой (гелиоэнергетическими модулями простой конструкции); Сст – стоимость земли в месте установки; Сст. рег – средняя стоимость земли в регионе.
,
где: l и H ширина и высота модуля пассивного действия; cos а – угол наклона модуля к горизонту; m - число модулей в ряду; n – число рядов; М – коэффициент прохода между рядами; 1,2 – неучтенные затраты.
Для определения площади занимаемой гелиоэнергетической установкой с модулями простой конструкции, равной эквивалентной по мощности котельной установки объединяют три энергетических уравнения: уравнение тепловой энергии, идущей на подогрев воды в котлах и гелиоустановках, уравнение, связанное с расходом и видом сгораемого топлива в котлах, и уравнение, связанное с интенсивностью солнечного излучения в данном регионе и законами движения солнца в период предполагаемой эксплуатации гелиоэнергетической установки [4].
Критерий отчуждения территории земли (), для котельных значительно меньше, чем занятая солнечными станциями и может учитывать территории включающей вспомогательные административные помещения, склады, гаражи, площадки и пути подвоза, хранения и складирования топлива и твердых отходов его.
Расчеты критериев по отчуждению территорий соответственно для котельных на газе, мазуте, угле и эффективной гелиоэнергетической установки, относятся в соотношениях: 0,006: 0,1 : 0,25 : 0,35.
Необходимо принять критерий трудоемкости и безопасности для котельных, например, для угольной котельной =1, мазутной котельной =0,8, газовой =0,6. Следует учитывать также при назначении этого коэффициента опасность производства, подготовку и обучение персонала, назначение круглосуточного дежурства и долю ручного труда.
Расчеты типовых котельных и гелиоэнергетических установок по среднестатистическим данным по выбросам при сжигании идеализированного топлива ( угля, мазута, газа), удвоенной и усредненной стоимости земли, конкретных метеорологических условиях в районе предполагаемой эксплуатации гелиоэнергетической и котельной установок по выработке теплоты (Астраханская область) [4,5] показали следующие результаты:
]угля=0,2062; ]мазут=0,03427;
]газ=0,003305; ]гел. уст.=0,003.
Сравнение расчетных данных показывает соизмеримость экологической эффективности внедрения гелиоэнергетических систем для выработки теплоты с теплоэнергетическими установками, работающими на природном газе.
Основные порталы (построено редакторами)