Григорьева Елена Геннадьевна

Факультет: Физико-металлургический

Специальность: Экономический менеджмент

Тема выпускной работы: «Использование тепловых насосов в качестве

источника низкопотенциальной энергии.»

Руководитель: Гридин Сергей Васильевич

Автореферат Биография Ссылки Мое творчество

УТИЛИЗАЦИЯ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ЦБП С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕПЛОНАСОСНЫХ УСТАНОВОК

Луканин П.В. (СПбГТУРП, г.Санкт-Петербург, РФ)

В докладе приводятся нормативные документы, определяющие энергетическую стратегию России. При этом на ряду с повышением эффективности использования традиционных энергоресурсов ставится задача максимального использования возможностей нетрадиционной энергетики.

В этом документе предусмотрена разработка системы нормативно – законодательных актов, обеспечивающих реализацию перехода страны к активной энергосберегающей политике и практике.

Для оценки актуальности вопросов экономии энергии необходимо привести ряд данных. Разведанные запасы местных месторождений угля, нефти, газа, торфа составляют около 20 млрд. тонн условного топлива (т у.т.), потенциальные возможности новых и возобновляемых источников энергии составляют в год: энергии Солнца - 2300 млрд. т у.т.; энергии ветра - 27 млрд. т у.т.; энергии биомассы - 10 млрд. т у.т.; теплоты Земли - 40000 млрд. т у.т.; энергии рек – 360 млрд. т у.т.; энергии морей и океанов - 30 млрд. т у.т., энергии вторичных низкопотенциальных источников теплоты - 530 млн. т у.т. Эти источники намного превышают современный уровень энергопотребления России, составляющий не более 1.5 млрд. т у.т. в год, что создает перспективы решения энергетической проблемы в будущем при одновременном решении проблемы экологии.

Потенциал энергосбережения в России огромен и оценивается специалистами величиной около 1.5 млрд. Гкал в год. Значительная часть этого потенциала приходится на низкотемпературные природные и тепловые вторичные энергетические ресурсы (ВЭР).

Низкотемпературные энергетические ресурсы имеют, как правило, низкий потенциал энергии, их нельзя транспортировать на значительные расстояния, они как бы ''привязаны'' к технологическому процессу, и этим предопределяется сложность их использования.

Одним из эффективных способов использования низкопотенциальной тепловой энергии является применение теплонасосных установок (ТНУ). В настоящее время ТНУ широко применяются за рубежом.

Количество работающих ТНУ на 2000 г. в ряде зарубежных стран составляет: в США около 26 млн., в ФРГ – 5 млн., в Японии порядка 3 млн., в Швеции около 110 тыс.

В 1997 – 2001 годах в развитых странах широко использовались в качестве источников низкопотенциальной теплоты (ИНТ): грунт, грунтовые воды (Швейцария, США, Австрия, Германия), солнечная энергия (Германия), воздух (Германия, Норвегия), вода рек, озер, морей, очищенные бытовые стоки (Германия, Япония, Швеция).

Для утилизации низкопотенциальной теплоты эксплуатировались в большинстве случаев ТНУ небольшой мощности от 3 до 30кВт, которые устанавливались:

- в системах децентрализованного теплоснабжения для отопления и горячего водоснабжения индивидуальных помещений, домов;

- для круглогодичного кондиционирования воздуха.

Более мощные тепловые насосы 30-1000 кВт применялись для теплоснабжения зданий, сооружений общественного назначения (школы, больницы, гостиницы и т.д.).

Производство ТНУ в каждой стране, прежде всего, ориентировано на удовлетворение потребностей внутреннего рынка.

В США и Японии наибольшее применение получили ТНУ класса ''воздух-воздух'' для отопления и летнего кондиционирования воздуха . В Европе – ТНУ класса ''вода-вода'' и ''вода-воздух''.

К 2000 году в США исследованиями и производством ТНУ занимались более пятидесяти фирм. В Японии ежегодный выпуск ТНУ достиг к настоящему времени 500 тыс. единиц.

В Германии ежегодно вводится более 5 тыс. ТНУ. К1998 году было изготовлено более 500 ТНУ большой мощности с приводом от дизельных и газовых двигателей для систем отопления и горячего водоснабжения.

В Швеции и странах Скандинавии эксплуатируются крупные ТНУ. В Швеции в 2000 году работало более 110 тыс. теплонасосных станций (ТНС), из которых 100 имели мощность около 100 МВт и выше. Наиболее мощная ТНС- 320 МВт, работает в Стокгольме. В 1998 году Международное энергетическое агентство (IEA) разработало программу ''тепловые насосы''. Программа включает исследования, разработку, демонстрационные проекты и содействие распространению технологии тепловых насосов.

В настоящее время исследования сосредоточены на свойствах и использовании экологически приемлемых рабочих тел. Обмен информацией в этой области является стратегическим приоритетом программы.

В России эксплуатируется всего несколько десятков ТНУ.

С 1990 года специализированные фирмы в Москве, Новосибирске, Казани, Нижнем Новгороде дополнительно ввели в эксплуатацию ТНУ общей мощностью около 50 МВт.

Одной из наиболее энергоемких отраслей народного хозяйства является целлюлозно – бумажная промышленность (ЦБП). Энергетическая составляющая в себестоимости продукции этой отрасли достигает 20-25%. Увеличение этой составляющей обусловливается ростом стоимости топлива.

В то же время на предприятиях ЦБП имеется большое количество энергоресурсов (ВЭР), к которым относятся теплота сбросной воды технологических цехов, паровоздушная смесь (ПВС), отходящая от колпаков бумаго- и картоноделательных машин (БКДМ) и др. Более полное использование ВЭР может снизить себестоимость вырабатываемой продукции, что возможно путем применения ТНУ.

На кафедре теплосиловых установок и тепловых двигателей СПбГТУРП на протяжении нескольких десятилетий проводились работы, связанные с применением ТНУ для утилизации низкопотенциальной теплоты. Так, в 1990 г., при участии кафедры, была введена в эксплуатацию ТНС на ОАО “Светогорск”. В качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии использовалась сбросная вода технологических цехов с температурой 35–40⁰С. Единичная тепловая мощность двух ТНУ типа ТХМТ–4000 составила 10 МВт, коэффициент преобразования находился в пределах 3,5–4,0.

В вентиляционных системах существующих БКДМ применяются различные схемы утилизации теплоты ПВС, удаляемой из сушильной части.

Нами разработаны схемы использования парокомпрессионных ТНУ с озонобезопасными рабочими агентами в вентиляционных системах БКДМ. Энергетическая эффективность предлагаемых схем подтверждается высоким коэффициентом преобразования, т.е. высокой степенью использования низкопотенциальной теплоты на единицу затрачиваемой энергии в ТНУ.