УДК 621.311
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ЭБК
1, 2
Саратовский государственный технический университет имени 1
Саратовский государственный технический университет имени 2
Аннотация. Построена схема энергообеспечения теплично-овощного комплекса за счет утилизации низкопотенциальной теплоты тепловой электрической станции. Разработана методика оптимизации системы теплоснабжения в зависимости от температурного графика и начальных параметров тепловой сети.
Ключевые слова: энергообеспечение, теплично-овощной комплекс, схема теплоснабжения, низкопотенциальная теплота, оптимизация системы теплоснабжения, параметры тепловой сети.
EVALUATION OF ENERGY FACILITIES EBC
Rostuntsova I. A.1 Burmistrov N. A.2
Yuri Gagarin State Technical of Saratov1
Yuri Gagarin State Technical of Saratov2
Annotation. The scheme of power supply of vegetable greenhouses and complex due to the Dispose-tion of low-grade heat of a thermal power station. A method for optimizing the heating system depending on the temperature profile and the initial parameters of the heating network.
Keywords: power supply, greenhouses and vegetable complex heating circuit, a low-potential heat, optimization of the heating system, heating network settings.
Энергетика по мере своего развития создает новые экологические проблемы и, прежде всего, проблему теплового загрязнения окружающей среды сбросной теплотой.
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 энергобиологических комбинатов (ЭБК). ЭБК представляет собой энерго (вместе с энергопредприятием) биологический комплекс с наиболее полным безотходным производством в плане утилизации сбросной теплоты. В его состав могут входить пруд-охладитель, градирня, микробиологическое производство, холодильное производство, обогревательный грунт, грибоводство, тепличное производство. В ЭБК технология каждого из ее объектов связана с использованием для энергообеспечения теплой воды. При этом конечный цикл производства одного из них становится началом производства другого, благодаря чему достигается полная тепловая безотходность и интенсификация производства.
Рассмотрим эффективность энергообеспечения одного из объектов ЭБК на базе теплично-овощного комбината (ТОК) и сбросной (циркуляционной) воды ТЭС. Потенциал охлаждающей (циркуляционной) 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 и 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 (гидротеплиц) 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 ТОК.
Разрабатываемая методика была аналитически апробирована при эксплуатации энергоблока на газмазутном топливе с турбинами Т-110/120-130. Схема использования сбросной теплоты для энергообеспечения теплиц показана на рис.1.
Рис.1. Схема теплоснабжения ТОК
Для оценки эффективности использования сбросной теплоты ТЭС, оптимальной площади ТОК принята к расчету следующие варианты температурного графика теплосети:
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 энергоблока следующие: давление в конденсаторе в стандартном варианте Рк, кПа; расход пара в конденсатор Dк, кг/с; температура циркуляционной воды на входе в конденсатор:
ф1В=+15°С – расчетная;
ф2В=+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); Rt – результаты на t-ом шаге расчета (выручка от реализации продукции ТОК), млн руб; Зt – затраты на t-ом шаге расчета млн. руб/год; бt – коэффициент дисконтирования.
В состав результатов, при условии, что ТОК является собственностью ТЭС, включены: выручка от реализации продукции ТОК (овощей, зелени, грибов, цветов и т. д.) и стоимость использованной теплоты, замещаемой покупной тепловой энергии:
, млн руб/год, (2)
где wst – годовой объем реализации продукции ТОК млн руб/год; 
- количество теплоты, потребляемой ТОК, МВт; Tд – период на тепловую энергию руб/ГДж.
Капиталовложения в ТОК составят:
, млн руб. (3)
= 4,8∙106 руб/га (принимается). Принято по 50% КТОК на 0 и 1ый год расчетного периода.
Затраты в ТОК определяются:
млн. руб/год, (4)
где ИАМ – амортизационные отчисления 6% от КТОК; ИТР – издержки на текущий ремонт 1% от ИАМ; ИЗП – издержки на заработную плату; 
- затраты, вызванные недовыработкой электроэнергии энергии:
. (5)
Основные результаты расчета по представленной методике приведены на рис. 2-4.
Рис. 2. Зависимость недовыработки электроэнергии и затрат от температурного графика ТОК | Рис.3. Изменения объема реализации продукции, площади ТОК и потребности теплоты в зависимости от температурного графика |
Как видно из рис.2 с увеличением нагрузки теплосети возрастает недовыработка электроэнергии из-за ухудшения вакуума в конденсаторе, вследствие чего наблюдается рост соответствующих затрат. При увеличении нагрузки теплосети на каждые 10 оС-5 оС выработка электроэнергии блока снижается на 1,4 МВт, что требует оптимизации параметров теплосети. В то же время с ростом объема реализации продукции ТОК возрастает площадь и потребность теплоты ТОК (рис.3).
Результаты оптимизации параметров теплосети ТОК представлены на рис.4.
Рис. 4. Результаты оценки эффективности теплоснабжения ТОК
Как видно из рис.4 наиболее оптимальным является вариант 2 с температурным графиком ТОК = 40°/25°, дающий наибольший экономический эффект от теплоснабжения ТОК.
Выводы:
1. Построена схема энергообеспечения (теплоснабжения) теплично-овощного хозяйства на базе сбросной низкопотенциальной теплоты ТЭС;
2. Разработана методика оптимизации температурного графика теплосети ТОК и оценки эффективности энергообеспечения;
3. При заданных начальных условиях получен оптимальный вариант ТОК с температурным графиком ТОК = 40°/25°, дающий наибольший экономический эффект от теплоснабжения
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Основные положения (Концепция) технической политики в электроэнергетике России на период до 2030 г. «ЕЭС России». М., 2008, 91 с.
2. Теплофикация и тепловые сети. М.: Энергия. 1982, 275 с.
3. , Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. М.: Энергоиздат. 1987, 28 с.
