Энергетический потенциал продуктов деструкции органосодержащих отходов АПК при их переработке в сверхкритической водной среде Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ТЕХНОЛОГИИ, СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ j i и !? г-i ! ^ N Fti kill

ОБОРУДОВАНИЕ yu ш ?<Т» цу .

штшшшшш ■

J

УДК 631.95

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ПРОДУКТОВ ДЕСТРУКЦИИ ОРГАНОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ АПК ПРИ ИХ ПЕРЕРАБОТКЕ В СВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ ВОДНОЙ СРЕДЕ

© 2018 г. Я.П. Лобачевский, А.В. Федотов, B.C. Григорьев, Ю.С. Ценч

На основании проведенного расчета теплового баланса процесса гидротермального окисления водной суспензии ор-ганосодержащих твердых растительных отходов агропромышленного комплекса (лузги гречихи, подсолнечника, риса) установлено необходимое их содержание в пределах 20-25% для энергообеспечения автономных условий работы реактора при 500 °С. Для отходов с меньшим содержанием органики целесообразно использовать суспензии твердых отходов на органосо-держащих сточных водах различных производств в качестве дисперсионной среды. Такие суспензии обеспечивают не только эффективную переработку с образованием горючих газов или высокоэнтальпийной парогазовой смеси, но и позволяют одновременно утилизировать жидкие и твердые отходы. Установлена количественная зависимость мевду теплотворной способностью твердых растениеводческих отходов и сточных вод и содержанием в них органических веществ (по показателю ХПК), при реализации процессов гидротермального окисления и пиролиза. Отсутствие диффузионных затруднений, нанопористая структура измельченных твердых сельскохозяйственных отходов, неполярные свойства сверхкритической воды предопределяют высокие скорости (80-200 с) и эффективность (более 99%) гидротермальной деструкции органосодержащих суспензий и сточных вод предприятий агропромышленного комплекса. На основании расчета теплового баланса показано, что при концентрации органики в исходных реакционных смесях в пределах 20-25% процесс автотермического окисления является термодостаточным, а образующаяся высокоэнтальпийная парогазовая смесь является рабочим телом микротурбины для получения электрической и тепловой энергии. Использование измельченных твердых растительных отходов в концентрациях 10-15% в качестве дисперсионной фазы органосодержащих сточных вод обеспечивает не только энергоэффективность автотермических и аллотермических режимов гидротермальной деструкции, но и обеспечивает возможность их одновременной утилизации при сверхкритических параметрах воды.

Ключевые слова: органосодержащие отходы, деструкция, парогазовая смесь, суспензия, деструкция, сверхкритическая среда.

It has been established the necessary content of organic solid plant waste of agro-industrial complex (buckwheat husks, sunflower, rice) within 20-25% in aqueous suspension on the basis of the calculation of the thermal balance of the process of hydrothermal oxidation for the power supply of the reactor at temperature of 500 °C in autonomous environment. It is advisable to use solid waste suspension on organic wastewaters of various industries as a dispersion mediumfor waste with a lower organic content. Such suspensions provide not only effective processing with the formation of combustible gases or high-enthalpy vapor-gas mixture, but also allow to simultaneously disposing of liquid and solid waste. The absence of diffusion difficulties, nanoporous structure of crushed solid agricultural waste, non-polar properties of supercritical water predetermine high speeds (80-200 s) and efficiency (more than 99%) of hydrothermal destruction of organic suspensions and wastewater of agricultural enterprises. The quantitative dependence between the calorific value of solid crop waste and wastewater and the content of organic substances (in terms of COD) in the implementation of hydrothermal oxidation and pyrolysis was established. Based on the calculation of the thermal balance, it has been shown that at the concentration of organic matter in the initial reaction mixtures within 20-25%, the autothermal oxidation process is thermally sufficient, and the resulting high-enthalpy vapor-gas mixture isused as a working body of the microturbine for producing electric and thermal energy. The use of crushed solid plant waste in concentrations of 10-15% as a dispersion phase of organic wastewater provides not only energy efficiency of autothermal and allothermal modes of hydrothermal destruction, but also provides the possibility of their simultaneous utilization at supercritical water parameters.

Keywords: organic waste, destruction, vapor-gas mixture, suspension, destruction, supercritical medium.

Введение. Широкое вовлечение вторичных энергетических ресурсов (ВЭР), в качестве которых могут выступать отходящие газы различных агрегатов и установок, отходы, сточные воды, вторичные парога-

зовые смеси, является весьма перспективным [1]. Важным является и то, что рациональная утилизация ВЭР положительно сказывается на экологической безопасности, особенно при обезвреживании токсич-

ных веществ и отходов [2-4]. Гидротермальная переработка органических отходов АПК с получением электрической и тепловой энергии, газообразных топлив и воды рецикла является энергоэффективным решением утилизации отходов растительного и животного происхождения. В решении этой проблемы важным является выбор технологических схем переработки с точки зрения получения максимального технико-экономического эффекта. Критерием выбора может быть тепловой эффект, который можно определить в результате проведения расчета теплового баланса химических превращений гидротермального окисления и пиролиза.

Цель работы. Оценка энергетической эффективности деструкции органосодержащих отходов АПК при их переработке в сверхкритической водной среде.

Методика исследования. В сверхкритическом состоянии вода является промежуточным веществом (флюидом) между газом и жидкостью. Она неограниченно смешивается с кислородом, перекисью водорода и углеводородами, облегчая их взаимодействие между собой. Скорость диффузии возрастает, а окисляющая способность резко увеличивается. Несомненным достоинством реакций в сверхкритической воде является замкнутость процесса, при котором отсутствуют вредные газовые выбросы в атмосферу и образование токсичных соединений (оксиды азота, серы, диоксины и прочее).

Гидротермальное окисление суспензии твердых отходов является типичным случаем гетерогенной реакции, в которой можно выделить, по меньшей мере, три стадии:

- подвод окислителя к наружной и внутренней поверхности твердого отхода;

- химическая реакция на его поверхности;

- отвод продукта реакции.

Особенностью гетерогенных реакций является пропорциональная зависимость скорости каждой стадии от площади реакционной поверхности. В этом проявляется размерный фактор и возможность ускорения

Давление

90

20

0.» 10,00 20,00 50,00 40,00 $0.00 60.00 7000 80,00 00,00

1,ССК

реакции деструкции при уменьшении размера частиц дисперсной фазы вплоть до наноразмерного состояния. Многие измельченные отходы АПК при геометрическом размере частиц несколько десятков микрометров являются наноструктурными материалами (например, удельная поверхность лузги гречихи, риса составляет 10-20 м2/г, а размер пор - единицы нанометров) [5]. Такое строение исследуемых материалов резко сокращает путь химической реакции при их деструкции.

В сверхкритических условиях скорости диффузии и, следовательно, скорости подвода окислителя к поверхности и отвода газообразных продуктов от поверхности велики и эти стадии не являются лимитирующими стадиями процесса. Использование сверхкритических условий позволяет избежать диффузионных затруднений, т.к. концентрация окислителя в объеме соответствует концентрации вблизи наружной и внутренней поверхности твердых частиц отходов [6]. В результате экспериментальных исследований установлено, что процесс окисления заканчивается за 80-200 секунд от момента поступления суспензии отходов в реактор сверхкритического окисления (рисунок 1).

Сверхкритическое водное окисление наиболее эффективно использовать при необходимости утилизации вредных и токсичных отходов. Окислителем обычно служит кислород воздуха или перекись водорода. При этом для обеспечения одинакового количества кислорода в реакторе СКВО воздуха потребуется примерно в 2,5 раза больше, чем перекиси водорода. Теплоемкость воды и перекиси водорода в несколько раз выше теплоемкости воздуха (для воды примерно до 5 раз при нагревании от комнатной температуры до 500 °С), и поэтому затраты энергии на нагрев воды до сверхкритического состояния будут примерно в 2 раза больше. Необходимо учесть и затраты на приобретение перекиси водорода. Поэтому с экономической точки зрения использование кислорода воздуха является предпочтительным. Автотермический режим может осуществляться как с полным, так и с частичным окислением, с любым видом окислителя.

а о

Рисунок 1 - Изменение давления в процессе деструкции гречневой (а) и подсолнечной (б) лузги в автотермическом режиме (температура 500 °С)

При рассмотрении вопросов, связанных с повышением эффективности технологических процессов гидротермальной деструкции органосодержащих отходов АПК, возникает актуальная задача определения и последующего анализа основных показателей затрат энергоресурсов и энергетического потенциала автотермической и аллотермической переработки отходов в сверхкритической водной среде. Такая информация необходима, так как в реальности может оказаться, что получаемая энергоемкость технологических процессов не превышает первоначальный базовый уровень затрат энергоресурсов с учетом затрат материалов и реагентов, других энергетических и технических ресурсов [7].

Сопоставление дефицита, равенства или избытка тепла технологического процесса проводили на основе расчета теплового баланса, анализа его приходной и расходной части.

При проведении процесса гидротермальной деструкции полного изотермического окисления отходов избыток энергии отводится материальным парогазовым (СОг, N2, НгО) потоком, а при аллотермическом их пиролизе наоборот постоянно подводится, учитывая эндогенные реакции разложения отходов с образованием горючих газов (СО, N1-14, Нг).

Результаты исследований и их обсуждение. Расчеты энергоэффективности процессов гидротермальной деструкции суспензии твердых органосодержащих отходов проводили для следующих условий и допущений:

- реакции протекают при сверхкритических параметрах воды (температура в реакторе СКГД - 500 °С, давление 25 Мпа);

- теплоемкость твердых отходов составляет 2,3 кДж/кг/°С (среднее значение теплоемкости древес-

ных отходов - 2,3-2,8 кДж/кг/°С, соломы - 1,6 и опилок - 2,3 кДж/кг/°С) во всем диапазоне температур;

- теплоемкость воздуха принята 1,05 с учетом ее небольших изменений от температуры: при 20 °С -1,005, а при 500 °С - 1,093 кДж/кг/°С;

- термодинамические свойства воды и пара согласно «Таблице справочных данных ГСССД 187-99. Вода. Удельный объем и энтальпия при температурах 0-1000 °С и давлениях 0,001-1000 МПа» [8];

- теплотворная способность твердых органосодержащих отходов - 3800 ккал/кг (среднее значение теплового окисления растительных отходов (солома, лузга, опилки) 3500-3800 ккал/кг, древесных отходов - 2800-3300 ккал/кг, торфа 3000-4000 ккал/кг) [9].

Расчеты проводили для установки производительностью до 1000 кг/ч суспензии твердых отходов Х-процентной концентрации органики. Количество отходов составит 10-Х кг в час, воды (1000-10-Х) кг в час, а выделяющуюся в виде теплоты энергию можно определить по уравнению (1):

0,9-10-Х-3800-4,187=143195 Х кДж/ч

или около 143-Х мДж/ч, (1)

где 3800 - теплотворная способность отходов, ккал/кг; 4,187 - переводной коэффициент; 0,9 - коэффициент, учитывающий 10% потерь теплоты через стенку реактора СКВО.

Для энергообеспеченности процесса это выделившееся тепло должно как минимум покрыть затраты тепловой энергии на нагрев и испарение воды, нагрев отходов и окислителя. Согласно фазовой диаграмме (рисунок 2) мы не переходим через этап «образование газа» и затраты тепловой энергии на испарение воды не учитываем.

1

Температура ^

Фазовая диаграмма воды

Рисунок 2 - Фазовая диаграмма воды

Ориентировочные затраты тепла на разогрев реакционной смеси можно считать по сумме затрат энергии на нагрев каждого компонента по формуле (2).

О затр.= 10-ХСо (Т - То) + Мв Св (Т - То) + Мв*(Г - ¡о), (2)

где 10-Х - часовой расход отходов; Со - их средняя теплоемкость в принятом диапазоне температур (от 25 °С до 500 °С); Мв и Св - расход воздуха и средняя в принятом диапазоне температур его теплоемкость;

Мв* - расход воды; ¡о - энтальпия воды при температуре 25 °С; ¡' - энтальпия воды при температуре 500 °С.

Количество воздуха для окисления суспензии органосодержащих отходов рассчитаем следующим

образом. ХПК 10-процентной концентрации древесных опилок и гречневой лузги составляет 80 и 103 Юг/л (примем 90 гОг/л) или 9-Х кгОг на 1000 кг суспензии Х-процентной концентрации. Тогда необходимое количество воздуха при избытке окислителя 1,2 можно рас-

считать по уравнению (3), а затраты энергии - по уравнению (4).

Овозд. = 9-Х ■ 1,2/0,232= 46,55-Х кг /час, (3) где 0,232 - массовая доля кислорода в воздухе.

(4)

Озатр.=10-Х-2,3(500-25)+46,55-Х-1,05(500-25)+ (1000-10Х) (3166-128) мДж/час.

4000 3500 3000 ? 2500 ¿1 2000 I 1500 1000 500 0 С

2

1

) 5 10 15 20 25 30 Содержание масс., %

Рисунок 3 - Зависимость прихода (1) и расхода (2) тепла от содержания твердых отходов в суспензии

Анализ полученных зависимостей прихода и расхода тепла (рисунок 3) показал, что для автономности процесса необходимо 20-25-процентное содержание органики в утилизируемых отходах АПК.

По мнению некоторых авторов, энергетическим потенциалом, необходимым для самоподдержания сверхкритических параметров, обладают смеси, содержащие не менее 12-15 масс. % органических веществ [10]. Различие в указанных концентрациях обусловлено высоким энергосодержанием использован-

ных отходов (дрожжевые отходы производства пива, имеющие ХПК до 288,6 гОг/л). Следует отметить, что 15-процентная концентрация твердых отходов является максимальной для обычно используемых гидротермальных установок, при превышении которой возрастающая вязкость суспензии не позволяет эксплуатировать установку в стабильном режиме. Выходом из этого положения является введение дополнительного количества органосодержащих жидких отходов сверх 15-процентного содержания твердых.

хпк, г02/(г/л)

Обозначения веществ: 1- бензол; 2 - бутанол; 3 - ацетон; 4 - этанол; 5 - глюкоза Рисунок 4 - Зависимость теплотворной способности веществ от их ХПК при концентрации 1 г в 1 л раствора

Использование в качестве дисперсионной среды сточных вод АПК позволяет поднять необходимый энергетический потенциал суспензии. На рисунке 4 четко прослеживается зависимость между величиной ХПК смеси и теплотой сгорания некоторых индивидуальных веществ. Видно, что увеличение ХПК исходного раствора увеличивает теплоту сгорания по линейному закону (5).

0= 13,7- ХПК. (5)

Суспензии твердых отходов сточных вод, содержащих растворенные органические загрязнения, позволяют обеспечить автономность режима деструкции. Например, 15-процентная суспензия лузги со значением ХПК 135 Юг/л в сточных водах со значением 100 Юг/л при 10-процентной концентрации органики в сумме даст 235 гОг/л. Значение ХПК реальных жидких отходов и сточных вод изменяется в широких

Рисунок 5

В целом режим СКВО является наиболее перспективным для разложения органосодержащих токсичных материалов с целью ликвидации ранее накопленного экологического вреда. В общем виде реакция автотермического процесса окисления смеси органических веществ может быть записана в виде (6).

I СкНлОм +(0, Т)-------> С02+Н20 +01. (6)

При аллотермическом режиме процесс гидротермального пиролиза проходит с образованием смеси горючих газов (СО, 1МН4, Нг) и небольшого количества диоксида углерода за счет наличия кислорода в исходных веществах. Горючие газы в дальнейшем сжигаются для получения тепла или электроэнергии в газопоршневых или газотурбинных установках. В общем виде уравнения проходящих процессов можно представить в виде (7) и (8).

I СкНлОм + (Т)-------> I СпНо+СО - 02, (7)

I СпНо+СО + (О, Т)-------> СО2+Н2О +03. (8)

пределах (от 60-70 Юг/л для молочной сыворотки, 90-100 Юг/л спиртовой барды и 280-290 Ю2/Л для дрожжевых отходов производства пива). Значение ХПК, равное 100 Ю2/Л для 10-процентной концентрации, в данном случае является условной усредненной величиной, удобной для расчета. Необходимо отметить, что ХПК суспензии можно регулировать как за счет разбавления, так и концентрирования с использованием адсорбционных, мембранных и других технологий. Зависимость прихода и расхода тепла 15-процентной суспензии от содержания растворенных органических веществ показывает, что 10-процентной концентрации растворенных органических веществ достаточно для обеспечения автономности процесса (рисунок 5). Тепловая мощность при этом составит около 3600 мДж/час, или 972 кВт.

Согласно закону Гесса, основному закону термохимии, тепловой эффект химической реакции зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути ее протекания. Тогда тепло, выделяющееся в автотермическом процессе по уравнению (6), будет равно разности теплот реакции уравнений (8) и (7). Таким образом с термодинамических позиций оба процесса равноценны. Выбор автотермического или аллотермического режимов переработки может определяться другими факторами: получением тепла или электроэнергии, удобством транспортировки образующихся газов, экономическими соображениями и т. д.

В целом создание когенерационного производства с получением тепловой и электрической энергии возможно при достаточном энергетическом потенциале отходов. Гидротермальный метод переработки на сегодня наиболее полно соответствует закреплённым в законодательном порядке в федеральном законе «Об отходах производства и потребления» положениям:

X' Ч".

[ДИАПАЗОН ЯЧЕЕК]

ДИАПАЗОН ЯЧЕЕК]

5 10 15 20

Содержание жидких отходов масс., %

25

■ Зависимость прихода (1) и расхода (2) тепла от содержания растворенных органических веществ в суспензии (ХПК жидких отходов 100 гОг/л при 10-процентной концентрации)

- обеспечение приоритета утилизации и уничтожения отходов над их размещением;

- использование научно-технических достижений для предотвращения отрицательного воздействия на окружающую среду и здоровье человека;

- применение наилучших доступных технологий в области обращения с отходами;

- ликвидация отходов путем их максимального вовлечения в хозяйственный оборот в качестве источника вторичных материалов и энергетических ресурсов.

Расчет экономической эффективности при организации производства по утилизации органосодер-жащих отходов АПК проводили для участка СКВО производительностью 1000 кг/ч суспензии, содержащей 15% твердых органических отходов в 20-процентном растворе органосодержащих стоков. Оценка эффективности реализации когенерационной схемы процесса утилизации отходов АПК с использованием паровой микротурбины (производящей электроэнергию и тепловую энергию пара) показывает, что прибыль может составить порядка 2,3 млн руб./год.

Выводы

1. Отсутствие диффузионных затруднений, на-нопористая структура измельченных твердых сельскохозяйственных отходов, неполярные свойства сверхкритической воды предопределяют высокие скорости (80-200 с) и эффективность (более 99%) гидротермальной деструкции органосодержащих суспензий и сточных вод предприятий агропромышленного комплекса.

2. Установлена количественная зависимость между теплотворной способностью твердых растениеводческих отходов и сточных вод и содержанием в них органических веществ (по показателю ХПК) при реализации процессов гидротермального окисления и пиролиза.

3. На основании расчета теплового баланса показано, что при концентрации органики в исходных реакционных смесях в пределах 20-25% процесс автотермического окисления является термодостаточным, а образующаяся высокоэнтальпийная парогазовая смесь является рабочим телом микротурбины для получения электрической и тепловой энергии.

4. Использование измельченных твердых растительных отходов в концентрациях 10-15% в качестве дисперсионной фазы органосодержащих сточных вод обеспечивает не только энергоэффективность автотермических и аллотермических режимов гидротермальной деструкции, но и возможность их одновременной утилизации при сверхкритических параметрах воды.

Литература

1. Лотош, В.Е. Утилизация вторичных энергетических ресурсов / В.Е. Лотош II Ресурсосберегающие технологии: экспресс-информация. - 2003. - № 9. - С. 3-18.

2. Supercritical water oxidation of tannery sludge: Stabilization of chromium and destruction of organics / D.A. Zon, Y. Chi, J. Dong, C. Fu, F. Wang, M.J. Ni II Chemosphere. -2013.-V. 93 7.-P. 1413-148.

3. Co-destruction of organic pollutants in municipal solid waste leachate and dioxins in fly ash under supercritical water using H2O2 as oxidant / D.A. Zon, Y. Chi, C. Fu, J. Dong, F. Wang, M.J. Ni II Journal of Hazardous Materials. - 2013. - Vol. 248. -P. 177-184.

4. Федотов, A.B. Применение твердых сельскохозяйственных отходов в гидротермальной технологии очистки стоков перерабатывающих предприятий / А.В. Федотов, B.C. Григорьев, А.А. Свитцов II Вестник ВИЭСХ. - 2018. -№2 (31).-С. 115-120.

5. Адсорбционно-окислительная технология переработки сточных вод предприятий агропромышленного комплекса / А.Ю. Измайлов, Я.П. Лобачевский, А.В. Федотов, B.C. Григорьев, Ю.С. Ценч II Mordovia university bulletin. -2018.-Vol. 28, No2.-P. 207-221.

6. Галкин, А.А. Вода в суб- и сверхкритическом состояниях - универсальная среда для осуществления химических реакций / А.А. Галкин, В.В. Лунин II Успехи химии. -2005.-74:1.-С. 24-40.

7. Ляхомский, А.В. Энергетические показатели и критерии оценки энергоэффективности технологических процессов горного производства / А.В. Ляхомский, А.В. Пичуев, Е.Н. Перфильева II Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2014. - Вып. 1. - С. 450-460.

8. Александров, А.А. Таблица стандартных справочных данных ГСССД 187-99. Вода. Удельный объем и энтальпия при температурах 0...1000 °С и давлениях 0,001...1000 МПа / А.А. Александров, Б.А. Григорьев. - М.: Всеросс. научн.-иссл. центр стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ Госстандарта РФ, 1999.-39 с.

9. Ковалевский И.И. Печные работы / И.И. Ковалевский. - М.: Высшая школа, 1977. - 223 с.

10. Энергоэффективная технология уничтожения органосодержащих стоков на установке СКВО / Ю.А. Мазалов, B.C. Григорьев, А.А. Захаров, А.Г. Шошмин, А.В. Меренов, В.А. Морозов, Д.В. Ерофеев II Материалы Всероссийской школы молодых учёных «Сверхкритические флюидные технологии в решении экологических проблем», 6-10 июня 2010 г., г. Архангельск. - Архангельск, 2010. - С. 43-49.

References

1. Lotosh V.E. Utilizacija vtorichnyh jenergeticheskih re-sursov [Utilization of secondary energy resources], Resursosbere-gajushhie tehnologii: jekspress-informacija, 2003, No 9, pp. 3-18. (In Russian)

2. Zon D.A., Chi Y, Dong J., Fu C, Wang F, Ni M.J. Supercritical water oxidation of tannery sludge: Stabilization of chromium and destruction of organics, Chemosphere, 2013, Vol. 93 7, pp. 1413-148. (In Russian)

3. Zon D.A., Chi Y, Fu C, Dong J., Wang F, Ni M.J. Co-destruction of organic pollutants in municipal solid waste leachate and dioxins in fly ash under supercritical water using H2O2 as oxidant, Journal of Hazardous Materials, 2013, Vol. 248, pp. 177-184.

4. Fedotov A.V., Grigor'ev V.S., Svitczov A.A. Primene-nie tverdyh sel'skohozyajstvennyh othodov v gidrotermal'noj tehnologii ochistki stokov pererabatyvayushhih predpriyatij [The use of solid agricultural wastes in hydrothermal technology, sewage treatment processing enterprises], Vestnik VIESX, 2018, No 2 (31), pp. 115-120. (In Russian)

5. Izmajlov A.Ju., Lobachevskij Ja.P., Fedotov A.V., Grigor'ev V.S., Cench Ju.S. Adsorbcionno-okislitel'naja tehnologija pererabotki stochnyh vod predprijatij agropromyshlennogo kom-pleksa [The adsorption-oxidation technology of wastewater

treatment on enterprises of agroindustrial complex], Mordovia university bulletin, 2018, Vol. 28, No 2, pp. 207-221. (In Russian)

6. Galkin A.A., Lunin V.V. Voda v sub- i sverhkriti-cheskom sostojanijah - universal'naja sreda dlja osushhestvle-nija himicheskih reakcij [Water in sub- and supercritical states as a universal medium for chemical reactions], Uspehi himii, 2005, No 74:1, pp. 24-40. (In Russian)

7. Ljahomskij A.V., Pichuev A.V., Perfil'eva E.N. Jener-geticheskie pokazateli i kriterii ocenki jenergojeffektivnosti tehno-logicheskih processov gornogo proizvodstva [Energy performance and assessment criteria of efficiency of technological processes of mining production], Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2014, Vol. 1, pp. 450-460. (In Russian)

8. Aleksandrov A.A., Grigor'ev B.A. Tablica standartnyh spravochnyh dannyh GSSSD 187-99. Voda. Udel'nyj ob'em i jental'pija pri temperaturah 0...1000 °S i davlenijah 0,001...1000

MPa [Table of standard reference data GSSSD 187-99. Water. Specific volume and enthalpy at temperatures of 0...1000 °C and pressures of 0,001...1000 MPa], Vseross. nauchn.-issl. centr standartizacii, informacii i sertifikacii syr'ja, materialov i veshhestv Gosstandarta RF, 1999, 39 p. (In Russian)

9. Kovalevskij I.I. Pechnye raboty [Furnace works], M., Vysshaja shkola, 1977, 223 p. (In Russian)

10. Mazalov Ju.A., Grigor'ev V.S., Zaharov A.A., Shoshmin A.G., Merenov A.V., Morozov V.A., Erofeev D.V. Jenergojeffektivnaja tehnologija unichtozhenija organosoder-zhashhih stokov na ustanovke SKVO [Energy-efficient technology of destruction of organic effluents at the installation of NCMD], materialy Vserossijskoj shkoly molodyh uchenyh «Sverhkriti-cheskie fljuidnye tehnologii v reshenii jekologicheskih problem», 6-10 ijunja 2010 g., Arhangel'sk, pp. 43-49. (In Russian)

Сведения об авторах

Лобачевский Яков Петрович - первый заместитель директора по развитию и инновациям, ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАН (Москва, Российская Федерация). Researcher ID: Н-5863-2018, ORCID: http://orcid.org/0000-0001-7863-2962. E-mail: [email protected].

Федотов Анатолий Валентинович - ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией «Энергоэффективные сверхкритические технологии», ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», кандидат технических наук (Москва, Российская Федерация). E-mail: [email protected].

Григорьев Виктор Степанович - ведущий научный сотрудник лаборатории «Энергоэффективные сверхкритические технологии», ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», доктор технических наук (Москва, Российская Федерация). E-mail: [email protected].

Ценч Юлия Сергеевна - начальник отдела образования научно-технической информации и редакционно-издательской деятельности, ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», кандидат педагогических наук (Москва, Российская Федерация). Researcher ID: Н-5855-2018, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-3214-4725. E-mail: [email protected].

Information about the authors

Lobachevskiy Yakov Petrovich - Doctor of Technical Sciences, professor, corresponding member of the Russian Academy of Sciences, first deputy director of development and innovation, FSBSI «Federal Scientific Agroengineering Center VIM» (Moscow, Russian Federation). Researcher ID: H-5863-2018, ORCID: http://orcid.org/0000-0001-7863-2962. E-mail: [email protected].

Fedotov Anatoliy Valentinovich - Candidate of Technical Sciences leading researcher, head of the Energy efficient supercritical technologies laboratory, FSBSI «Federal Scientific Agroengineering Center VIM» (Moscow, Russian Federation). E-mail: [email protected].

Grigorjev Viktor Stepanovich - Doctor of Technical Sciences, leading researcher of the Energy efficient supercritical technologies laboratory, FSBSI «Federal Scientific Agroengineering Center VIM» (Moscow, Russian Federation). E-mail: [email protected].

Cench Yulija Sergeevna - Candidate of Pedagogical Sciences, head of the Education, scientific and technical information and editorial and publishing activities department, FSBSI «Federal Scientific Agroengineering Center VIM» (Moscow, Russian Federation). Researcher ID: H-5855-2018, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-3214-4725. E-mail: [email protected].

УДК 621.316.13

АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ СЕЛЬСКИХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ 0,38 кВ © 2018 г. МЛ Таранов, П.Т. Корчагин, Д.М. Таранов

Обеспечение сельскохозяйственных потребителей надежным электроснабжением остается весьма серьезной задачей. Именно эти сети обладают особой спецификой (наличие однофазных потребителей, несимметричное напряжение, низкий уровень обслуживания и т.д.), которую необходимо учитывать при решении данной проблемы. Значительные протяженности линий при малых передаваемых мощностях делают экономически нецелесообразным реконструкцию, модернизацию и тем более строительство новых систем электроснабжения. В то время, как износ сетей с каждым годом только увеличивается, финансирование неумолимо снижается, что вызывает сокращение материально-технического обеспечения и штата обслуживающего персонала. Итогом всего этого является увеличение аварийности и продолжительности ремонтов, что негативно отражается как на энергоснабжающих организациях, так и на потребителях электроэнергии. Все эти обстоятельства подталкивают к поиску новых путей, которые позволят разрешить сложившуюся ситуацию. Однако для того чтобы найти способы решения, необходимо более детально разобраться с проблематикой вопроса. Этому и посвящается данная статья, в которой приведены результаты анализа надежности работы систем электроснабжения классом напряжения 0,38 кВ. Именно эти сети вызывают наибольший интерес, поскольку являются одними из самых уязвимых, с точки зрения защиты от аварийных режимов. Для анализа надежности были приняты два основных показателя: поток отказов и среднее время восстановления одного повреждения. Также детально рассмотрены причины, вызвавшие прекращение подачи электроэнергии сельскохозяйственным