CC BY
13
УДК 004.896; 677. 054
СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЁМКОСТИ ОАО «ПРОМТРАКТОР»
Алексеев Владислав Алексеевич, к.т.н., доцент. каф. каф. "Механизации, электрификации и автоматизации", "ЧГСХА";
Артемьев Виктор Степанович, старший преподаватель каф. Механизации, электрификации и автоматизации ЧГСХА, г. Чебоксары, Чувашия Колосов Семён Петрович, ведущий инженер-аналитик проектировщик ООО «СфераПро», г.Курск, Россия
Работа содержит описание разработки энергосберегающих технологий, в целом для повышения эффективности потребления и экономии электро- и тепло- энергии.
Ключевые слова: энергосбережение, диспетчеризация, мини - ТЭЦ.
Введение
Резервы снижения энергопотребления на предприятиях и жилищно-коммунальном хозяйстве велики и многие страны значительно опережают нас как по внедрению альтернативных источников энергетики, с использованием энергии солнца и ветра, приливов/отливов, проливов и тепла Земли, биомасс - так и по внедрению энергосберегающего оборудования, интеллектуальных систем, таких как "умных домов", а также технологий и применяемых материалов в строительстве, жилищного и производственных секторах [3].
К примеру, в скандинавских странах за энергоресурсы платят в 6-7 раз меньше, чем в России и это при том количестве отечественных электростанций и экспорте электроэнергии!
Отечественные ученые и разработчики, не хуже европейских, в г. Чебоксары, в корне могут изменить положение с массовым внедрением новых разработок в области энергосбережений, что и выполнено, например: - в сотрудничестве с соседними предприятиями производственного сектора.
Цель и задачи. Снижение энергозатрат территориальных объектов и энергоёмкости, путём внедрения электросберегающих технологий.
Предложено применение передовой технологии выработки тепловой и электрической энергии методом когенерации, одними из ведущих в мире [2]. Он прекрасно сочетает такие положительные характеристики, которые недавно считались практически несовместимыми:
- высочайшая эффективность использования топлива;
- огромный выигрыш в энергетическом КПД при утилизации тепла выхлопных газов, в "водяной рубашке" охлаждения, в теплообменнике охлаждения масла и в промежуточном охладителе топливной смеси;
- уменьшение доли затрат на электроэнергию при выработке тепла;
- снижение себестоимости электроэнергии для конечных потребителей за счет сведения до минимума расходов на транспорт;
- повышение надежности в электроснабжении - потребитель застрахован от перебоев, возникающих вследствие крайнего износа основных фондов в электроэнергетике и других непредвиденных причин.
А также возможность интеграции с другими инновационными энергетическими проектами. Современные системы выработки "чистой" электроэнергии, применяют технологическое решения, включая солнечную и ветряную, для обеспечения необходимого питания системам, а также резервных, в сопряжении со свойствами экономии энергоресурсов, где среднегодовая скорость ветра находится в приделах 3...5 м/с. Районы более благоприятные для размещения ветряков, относятся к побережью Питерской области по Финскому заливу, Ладожскому озеру, морские побережья Ростовской области, Краснодарского края, а также Приморской, Мурманской и Архангельской области, но где осложняются работы по выполнению монтажных и регламентных работ в связи с климатическими условиями. Учитывая основные влияющие природные факторы, время работы ветряка для актуальных широт России можно считать 30%, что делает также востребованным параллельное применение солнечных батарей в виде гибридной схемы электростанции (ГЭ) [3]. Ветроустановка (ВУ) хорошо работает только в интеграции с электросетью. На данный момент ВУ идут в связке с ЛЭП [5].
При продолжающемся значительном росте тарифов на электроэнергию реальная рыночная конкуренция с РАО «ЕЭС» может возникнуть лишь при массовом развитии малой и средней энергетики. Решение этой задачи - выход на рынок электроэнергетики в качестве независимых субъектов розничного рынка мини-ТЭЦ, созданные на базе действующих котельных районных центров. Создание генерирующих мощностей с технологией, позволяющей получить дешевую электроэнергию на существующем тепловом потреблении, создаст конкуренцию среди поставщиков электроэнергии и будет служить сдерживающим фактором для роста тарифов. При этом существующие промышленные и отопительные котельные становятся мини - ТЭЦ с глубокой утилизацией выхлопных газов. Это возможно путем применения газопоршневых и газотурбинных электроагрегатов [5].
Модернизация и надстройка промышленных и отопительных котельных, а также строительство мини - ТЭЦ с конвертируемыми газопоршневыми двигателями малой и средней мощности (0,2-7 МВт) и газотурбинными средней мощности (2,5-25 МВт) позволяют получить коэффициент использования топлива 70-92%. Удельные расходы топлива при этом существенно снижаются и дают в целом большую экономию топлива на выработку электроэнергии [1; 2].
Их преимуществами, кроме комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, является низкий уровень эмиссии вредных выбросов.
В целях развития решения и достижения требуемых целей, подготовлен пакет предложений по энергосберегающим технологиям для ОАО «Пром-трактор»:
1. Установка инфракрасных отопителей в помещениях, что по сравнению с известными отопителями они не требуют сложный монтаж, а также потребляют в 6 раз меньше электроэнергии.
2. Установка напольных (настенных) отопителей, как в одноэтажных зданиях, так и на первых этажах многоэтажных домов.
3. Установка тепловых насосов на части корпуса для регулирования температуры отопления в ночное и дневное время (со снижением температуры в отсутствии рабочих часов).
8. Проект установки кустовой мини- ТЭЦ для снижения до 2х раз стоимости тепла и электроэнергии, что для круглосуточно работающего литейного производства ОАО «Промтрактора» даст возможность:
• повысить энергоэффективность своего энергохозяйства;
• снизить теплопотери теплотрассы до нуля;
• снижение себестоимости за счет поставки энергоносителей соседям по более низким ценам, нежели от ТЭЦ-2, но выше себестоимости энергоносителей от мини- ТЭЦ, для предприятия цена энергоносителей окажутся на порядок ниже - на уровне себестоимости;
• работа одного блока мини- ТЭЦ на твердых бытовых отходах городской свалки, многие фирмы бесплатно поставят мусор на мини-ТЭЦ, а также городских САБ.
В итоге при внедрении мини- ТЭЦ можно получить и экономический эффект, и окупить затраты на ее стоимость с монтажом в течение двух лет. ОАО «Промтрактор» за счет продажи тепловой и электрической энергии соседям по кварталу тепловая и электроэнергия достанется по цене намного ниже, чем от ТЭЦ-2 и др.
Замена мини-ТЭЦ средних и крупных котельных в непосредственной близости к потребителям электроэнергии (в райцентрах на базе крупных котельных и периферии городов) позволит сократить расходы на транспорт до 30% от экономически обоснованного тарифа для конечных потребителей, снять после реализации проекта социальную напряженность в отдельно рассматриваемом районе. Решение данной задачи удовлетворяет не только корпоративные интересы заказчика, но и дает соответствующий экономический эффект для республики или ее отдельных районов.
Замена существующих котельных мини-ТЭЦ в сфере жилищно-коммунального хозяйства лесных малых городов доказывает их неоспоримую перспективность на рынке малой энергетики, при этом решается вопрос об обеспечении теплоснабжающего оборудования электрогенераторами с дополнительной выдачей электрической мощности в энергосистему.
Основным видом топлива для мини-ТЭЦ является природный газ с теплотворной способностью 7500-8600 ккал/м . Подачу газа осуществить от
газопровода высокого давления с дополнительной газорегуляторной установкой (ГРУ) в котельном отделении. После ГРУ газ с давлением 0,35 МПа подается на газопоршневые агрегаты, где газ с давлением 0,003-0,01 МПа поступает непосредственно в двигатель. На вводе газопровода предусматривается установка быстродействующего запорного электромагнитного клапана, фильтра для очистки от механических примесей и пыли и узла учёта расхода газа. Перед газопоршневыми двигателями устанавливается по два электромагнитных клапана и гибкое соединение для гашения вибраций при работе агрегатов. Система газоснабжения мини-ТЭЦ оснащается интеллектуальными системами автоматического регулирования в интеграции с системами диспетчеризации - БСЛОЛ системами [4].
Эффективность внедрения интеллектуальных средств подтверждается достижением требуемого результата применения экспертных систем на базе 02 зарубежными партнёрами (табл. 1; 2) [7;8].
Таблица №1 - Наименования брэндов, применяющих 02 в техпроцессе
Наименование фирмы Краткая характеристика системы
3М 02 используется на ряде заводов 3М в Миннесоте для управления технологическими процессами и поддержки принятия решений
Forsmark Nuclear Plant (Швеция) Система обеспечения безопасности и моделирования событий для ядерной электростанции. Содержит более 200 правил. Использует более 130 диаграмм различной формы для отображения процесса.
PG&E Система помощи, поддержки и диагностики при нештатных ситуациях в системе энергообеспечения.
Таблица №2 - Пример эффективности применения СППР/ЭС
№ Наименование СППР/СЭТ Разр-тчик Компания -эксплуатант Эффективность
l за счет управляющей трубопроводом экспертной системы, реализованной на базе 02 Gensym Б1га сократила затраты на строительство трубопровода в Австралии [3] 40 млн. дол. в год
Результаты и экономическая эффективность внедрения:
Газовые электростанции выгодно отличаются от большинства других типов тем, что, производя электроэнергию с таким же КПД, обеспечивают утилизацию тепла с выдачей тепловой энергии. Система утилизации тепла газовой электростанции предусматривает производство горячей воды или пара для отопления (когенерация). При использовании системы утилиза-
ции тепла суммарный КПД может достигать 95%. В интеграции с другими результатами, решение выходит на достижение синергетического эффекта [2].
Комплексное решение по энергосберегающему функционированию предприятия "ПромТарактор" обладает перспективным развитием как жилого - так и промышленного сектора.
7. Выводы:
Замена действующей котельной микрорайона мини-ТЭЦ позволяет:
1. Создавать генерирующие мощности с технологией, позволяющей получить дешевую электроэнергию на существующем тепловом потреблении;
2. Получить коэффициент использования топлива 70-92%. Удельные расходы топлива при этом существенно снижаются и дают в целом большую экономию топлива на выработку электроэнергии;
3. Кроме комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, подтверждается низкий уровень эмиссии вредных выбросов;
4. Сократить расходы на транспортировку до 15% от экономически обоснованного тарифа для конечных потребителей.
5. Обеспечить теплоснабжающее оборудование электроэнергией от собственных генераторов с дополнительной выдачей электрической мощности соседствующим субъектам и в энергосистему
6. Оптимальное размещение мини-ТЭЦ в непосредственной близости к конечному потребителю энергии исключает потери в ЛЭП и тепловой сети [1].
7. Повышение надежности в электроснабжении.
8. Использование больших запасов твердых бытовых отходов за 30 лет решить проблему утилизации отходов г.Чебоксары и резко снизить себестоимость энергии
9. Развитие технологических решений, интеллектуализации комплексов управления оборудованием в интеграции со SCADA системами (табл. 3)
[4].
10. Открытие новых рабочих мест, а также поддержка образования по профильным специальностям.
26 СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ, №1 (9), 2017 Таблица №3. Применение и развитие некоторых БСАЭА систем на рынке
Фирма (Страна) Автоматизир. объекты Наиме нова-ние системы Интеграция Платформа Ссылка
SIMP Light (Россия) Автоматизированный контроль котельных SIMP Light SCADA - OPC 1000 вх/вых объектов обо- руд http://scada.net.ru/i ndex.php?sel=scad a&id=18
MasterS CADA (Россия) Внедрения во многих отраслях промышленности, энергетике, инженерных сетях, автоматизац. зданий Master SCAD A SCADA - OPC (разработчик протоколов и технологии) EFACTI ONmd http://www.rlda.ru/ MasterSCADA.ht m www.insat.ru
Диона (TAC) (Россия) Автоматизация зданий Москва и обл, и др города. TAC Vista SCADA - OPC TAC Vista http://www.diona.r u/
НПО «Текон-Автоматика» (Россия) Диспетчеризация лифтов Москвы, др. оборудования зданий, сооружений, автомати-зиров. учет воды, тепла и других ресурсов (АСКУЭ) АСУД-248 SCADA - OPC АСУД-248 http://www.web-flower.ru/
Список литературы
1. Алексеев В. А., Колосов С.П. Практическая модернизация территориально-удалённых жилых и агропромышленных объектов энергопотребления, с внедрением и интеллектуализацией мини ТЭЦ. / Автоматизация и ИТ в энергетической области // №6 (83) июнь 2016 г., 4 - 13 сс.
2. Алексеев В. А., Колосов С.П. Практическое достижение синергетического эффекта при интеграции с методом иерархий в модернизации энергохозяйства моногородов. / Автоматизация и 1Т в энергетике / №7 (84) июль 2016 г. 30 - 41 сс.
3. Германович В., Турилин А. Альтернативные источники энергии и энергосбережение. Практические конструкции по использованию энергии ветра, солнца, воды, земли, биомассы. - СПб.: "Наука и Техника", 2014 г. - 320 с.
4. Колосов С.П., Зайцев С. А. Применение метода моментальных состояний, с целью диагностики нефтегазотрубопроводов // УКАНГ 4-2011, ВУЗ им. Губкина. - г. Москва, 2011 г. - С. 35-40.
5. Учет графиков электрических нагрузок при выполнении ТЭО строительства ми-ни-ТЭС. Энергетика. Энергосбережение. Экология / А. В. Рубиновский, Н. Л. Кочуров, Р. М. Насибуллин, Н. Ф. Хисамутдинов. -Ижевск: Изд-во "Медиа-Пресс", 2008, вып. 2.
