CC BY
19
УДК 631.22:628.8
ЭФФЕКТИВНОСТЬ АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
ДЛЯ СЕЛЬСКИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
Н.Н.Новиков, Б.И.Назаров
В статье обоснована перспективная система теплоснабжения сельских потребителей. Рассчитана эффективность автономных систем теплоснабжения.
Ключевые слова: теплоснабжение, сельские потребители, эффективность.
Тепловая энергия крестьянского хозяйства (рис.1) расходуется на отопление жилого дома, горячее водоснабжение, создание микроклимата в животноводческом помещении, подогрев приточного воздуха для активного вентилирования сено- и овощехранилища.
Анализ объемов и структуры теплоснабжения в сельском хозяйстве показал, что сравнительно высокая тепловая мощность систем теплоснабжения, равная 0,5 МВт и выше, показательна для крупных животноводческих комплексов, межхозяйственных предприятий и т.п.
Для малых форм хозяйствования характерна мощность систем теплоснабжения 0,5 МВт и ниже. Необходимо подчеркнуть, что такая характеристика является не только количественной, но и качественной, так как для нее характерны специфические особенности как самой системы теплоснабжения, так и связи этой системы с технологическими объектами. Так, относительные значения энергопотерь в наружных теплосетях резко возрастают по мере понижения тепловой мощности потребителя.
Рис. 1. Жилые и производственные теплопотребители крестьянского хозяйства (пример): 1-жилое помещение; П-животноводческое помещение; III- сенохранилище 1- аппарат отопительный; 2-бак-аккумулятор с электрокомпенсатором потерь; 3- ветустановка с теплоутилизатором; 4-установка активного вентилирования
Несмотря на малую единичную мощность каждой системы, многочисленность (16,0 млн.) таких потребителей предопределяет важное значение вопросов рационального потребления энергоресурсов, создание автономных теп-логенерирующих установок, разработку систем автоматического регулирования тепловых процессов, исключающих пережог топлива и обеспечивающих экономное использование энергоресурсов [1,2].
Все большую актуальность в сельской местности приобретают децентрализованные системы теплоснабжения и микроклимата, которые базируются на распределенных источниках теплоты и приточного атмосферного воздуха с использованием отдельных тепловентиляционных агрегатов, каждый из которых обеспечивает нормированные параметры среды в определенных локальных зонах помещения.
В связи с наблюдающимся изменением цен на энергоносители важным научным направлением в рыночной экономике является определение коньюк-туры отечественного и мирового рынка на основное оборудование систем теплоснабжения и микроклимата. Большое количество оборудования, несмотря на наличие опытных образцов и протоколов Приемочных испытаний с рекомендацией к серийному производству МИС, медленно осваивается промышленностью в связи с отсутствием результатов маркетинговых исследований; отсутствует организация, которая выполнила бы эти исследования и была бы посредником между производителями сельхозтехники и ее потребителями.
На мировом рынке теплотехническое оборудование и средства, обеспечивающее отопление и микроклимат, имеются в достаточном ассортименте и большом количестве. При этом поставка этого оборудования организована и на российском рынке, в частности, предлагается большое разнообразие котельного оборудования различной мощности, работающего на газе, жидком или твердом топливе. Имеется большое количество оборудования, предназначенного для систем кондиционирования воздуха, обеспечивающего охлаждение, увлажнение и раздачу вентилируемого воздуха, рассчитанного, как правило, на малую производительность (для малых форм хозяйствования). Предлагаемое на рынке импортное оборудование имеет высокое качество изготовления и характеризуется высокими показателями надежности. Однако, стоимость импортного оборудования в переводе на отечественные цены в 1,5...2,0 раза превышает стоимость отечественного.
Широкое использование оборудования зарубежного производства не представляется возможным, как правило, из-за отсутствия средств у отечественного производителя сельхозпродукции.
Как указывалось выше для семейных ферм и крестьянского подворья характерна мощность системы теплоснабжения 0,5 МВт и ниже. Для малых теплопотребителей большие потери тепла в длинных теплопроводах делают неэкономичными централизованные системы теплоснабжения и предопределяют переход к децентрализованным системам теплоснабжения.
При анализе эффективности автономных систем теплоснабжения нами рассматривались отопительные установки отечественного производства (рис.2) на твердом и жидком топливе, на электроэнергии и при комбинированных энергоносителях.
Тепломеханическая схема включает: аппарат отопительный, экомайзер, бак-аккумулятор с электрокомпенсатором потерь, бак расширительный, микроконтроллер, силовой блок, первичные преобразователи.
Результаты расчета эффективности автономных систем теплоснабжения приведены в табл. 1 и 2.
Таблица 1. Исходные данные для расчета эффективности автономных
систем теплоснабжения
Численные значения показателей
Котел на Котел на Электро- Котел на
твер- жидком топ- водо- твердом
Обо- дом ливе+ в/в грейный топливе+
Показатели зна- топливе теплообмен- котел+ в/в электро-
чение +в/в ник+ бак тепло- компен-
тепло- хранения обменник сатор
обмен- жидкого потерь
ник топлива
1 2 3 4 5 6
Тепловая мощность потребите- P 38 38 20+18 20+18
ля, т. ккал/ч
Состав и цена теплогенериру- C 30+40=70 35+40+20=95 25+40=65 30+50=80
ющего оборудования, т.р
Энергоноситель: цена (тариф) руб./кг; руб./л; руб./кВт-ч Цт 8,5 20 3,2 0,67 8,5 0,67
Годовой объем работ теплоге- Д 212 212 30 182 30 182
нерирующего оборудования,
дней
Теплотворная способность:
-твердого топлива,тыс.ккал/кг;
-жидкого топлива, тыс.ккал/л; q 65000 700 860
-электроэнергии,тыс.ккал/кВт-ч 860
К.п.д. теплогенерирующего оборудования п 0,65 0,75 0,99 0,65 0,99
Стоимость монтажных работ, Цм.р 14 19 13 16
тыс.руб.
Коэффициент перевода оптовой Ki 1,2 1,2 1,2 1,2
цены в цену балансовую,о.е
Балансовая стоимость оборудо- Бс 84 114 78 96
вания, тыс. руб.
Количество обслуживающего Л 2+1 1+1 0,1 1 + 0,1
персонала, чел.
Месячная зарплата, руб. Зпл. 7000 7000 7000 7000
Таблица 2. Расчет эффективности автономных систем теплоснабжения
Показатели Расчетная формула Котел на твердом топливе + в/в теплообмен-ник Котел на жидком топливе + в/в теплообмен-ник Электроводогрейный котел + в/в теплообменник Котел на твердом топливе + электрокомпенсатор потерь
1 2 3 4 5 6
Расход теплоты в год, тыс. ккал +Огв+Ов+От.п 192500 192500 104275/88225* 63000/129500**
Расход топлива, кг (л,кВт-ч) т= п 45562 26460 122286/10782* 14911/151868**
Стоимость топлива, руб. З=Т-Цт 387277 567200 427000+72239= 499239 126743+111800 =238400
Оплата труда, тыс.руб. Зт=Л-Зпл^Кз-2 194,04 129,360 6,500 34,188
Амортизация оборудования и монтажа, тыс.руб Ар=(Бс1+Бс2)Ан 14,7 20,2 13,2 16,5
Отчисления на техобслуживание и ремонт, тыс.руб. З=(Бс1+Бс2)рт.о 10,0 13,6 9,4 11,5
Себестоимость 1гкал, руб. Сг= Н^ 3029 2700 2634 1620
* - в числителе расход пиковой электроэнергии
в знаменателе расход внепиковой электроэнергии ** - в числителе данные по твердому топливу
в знаменателе данные по побочному продукту генерации ТЭЦ,АЭС и т.п.
Си/юв')" ЛЯ«*
Рис.2. Тепломеханическая схема: АО-аппарат отопительный; ЭК-экомайзер; Б-бак-аккумулятор с электрокомпенсатором потерь; ГВС -горячее водоснабжение; БР- бак расширительный; Схв - подача холодной воды; М- микроконтроллер; СБ- силовой блок; Т- первичные преобразователи
Рассмотрим достоинства и недостатки сравниваемых систем теплоснабжения: на твёрдом топливе:
а) достоинства:
- поставка твёрдого топлива ограничений не имеет и доставляется потребителю по цене 8,5 руб. за 1 кг антрацита;
- цены на твёрдое топливо стабилизировались;
- интенсивно совершенствуются технологии приготовления формата топлива: пиллеты, брикеты, мягкая сгораемая фасовка и др.;
- высокая надёжность теплоснабжения;
б) недостатки:
- низкий КПД системы;
- высокие затраты труда при эксплуатации;
- невозможность автоматизации;
- грязные побочные отходы;
на жидком топливе:
а) достоинства:
- высокая теплотворная способность топлива;
- процесс сжигания топлива поддаётся автоматизации;
- высокий КПД;
б) недостатки:
- постоянный рост цен на жидкое топливо;
- ухудшение вязкости топлива при морозах;
- необходимость иметь специальную ёмкость для хранения жидкого топлива и систему его подачи;
- плохая экология;
на электроэнергии:
а) достоинства:
- высокая автоматизация процесса генерации теплоты;
- очень низкие затраты труда;
- пожаробезопасность, благодаря отсутствию высокой температуры нагревательных элементов;
- высокий КПД;
- отличная экология;
б) недостатки:
- высокая цена на эл. энергию.
Высокая цена на электроэнергию сводит на нет преимущества этого энергоносителя и не позволяла нам рекомендовать его к повсеместному применению.
Однако последние решения Минэнерго России способствуют более широкому использованию электроэнергии в отопительных целях. В настоящее время введен 3-х ставочный тариф на отпуск электроэнергии. В часы провалов графиков нагрузки тариф снижается в 3.4 раза и более, а в США в 16 раз.
Поэтому можно ожидать, что использование электроэнергии в ночные часы и в часы провалов графиков нагрузки может обеспечить основные теплоэнергетические потребности семейных ферм и личных подсобных хозяйств. При этом отпуск электроэнергии для этих целей будет производиться по льготному тарифу, поскольку тепловые и атомные электростанции в силу особенностей технологических режимов их работы производят 66 млрд. кВт-ч. электроэнергии в часы провалов графиков нагрузки у потребителя и в ночное время в виде побочной продукции своей работы.
Потребление этой энергии на селе позволит более рационально использовать 2,6 млн.т.у.т., пережигаемого в настоящее время тепловыми и атомными электростанциями из-за работы их с недогрузкой в часы провалов графиков нагрузок у потребителей.
1 2
Имеет смысл обратиться в ФКТ и РКТ с обоснованием отпускать побочную продукцию генерации АЭС и ТЭЦ для сельских потребителей бесплатно, за исключением стоимости ее транспортировки.
Применение побочной продукции генерации АЭС и ТЭЦ в тепловых процессах с/х производства и отопления в этом случае получит более благоприятную перспективу. Учитывая, что существующие сельские трансформаторные подстанции загружены только на 30-40%, имеет смысл обеспечить полное использование установленной мощности электрических сетей.
С учетом этих новых тенденций нами предлагается автономная система теплоснабжения с комбинированными энергоносителями: побочная продукция генерации ТЭЦ и АЭС. т.е внепиковая электроэнергия + твердое топливо. Такая система позволяет избавиться от главного недостатка применения электроэнергии в тепловых процессах - очень высоких тарифов на электроэнергию.
В этом случае днем в зимний отопительный период работает система на твердом топливе, а ночью на дешевой электроэнергии; в переходные весенний и осенний отопительные периоды - только на так называемой побочной продукции генерации ТЭЦ, АЭС и т.п.
Выводы
1 .Несмотря на незначительную единичную тепловую мощность крестьянского хозяйства многочисленность таких потребителей (16000000) предопределяет важное значение вопросов рационального расходования энергоресурсов.
2.Комплект теплоэнергетического оборудования в составе отопительного аппарата, теплообменника с электрокомпенсатором потерь, теплоутилизатора, устройства активного вентилирования и др. обеспечивает наиболее экономичную систему автономного теплоснабжения для сельских потребителей:
- себестоимость 1 Гкал в 1,6 раза ниже, чем на жидком топливе;
- экономия 20 т.у.т. на одну установку в год;
- снижение затрат труда на эксплуатацию в 2,2 раза.
3.С целью повышения экономической эффективности автономных систем теплоснабжения рекомендуется при выборе теплогенерирующего оборудования отдавать приоритет таким параметрам как к.п.д. и уровню автоматизации перед параметрами стоимости оборудования.
1 9
Просить МСХ РФ обратиться в ФКТ и РКТ с просьбой отпускать побочную продукцию генерации АЭС, ТЭЦ и ТЭС для сельских потребителей по стоимости транспортных расходов. ФКТ1 - Федеральная комиссия по тарифам; РКТ2 - региональная комиссия по тарифам.
Литература:
1. Методика оценки экономической эффективности применения техники и инновационных технологий в животноводстве.- Подольск,2011.
2. Скоркин, В.К. Стратегия машинно-технологического обеспечения производства молока // Сб.науч.тр. / ГНУ ВНИИМЖ.- Подольск,2009.-Т.20, ч.2.
Новиков Николай Николаевич, кандидат технических наук, доцент, заведующий отделом
Назаров Борис Иванович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства
Россельхозакадемии
Тел. 8(4967)67-43-33
E-mail: [email protected]
There is the perspective of rural heating system of consumers in the article. Effectiveness of autonomous heating systems is calculated. Keywords: heating, rural consumers, effectiveness.
