Научная статья на тему 'Тепловое воздействие гибридных энергоустановок на основе ТОТЭ и ГТУ'

Тепловое воздействие гибридных энергоустановок на основе ТОТЭ и ГТУ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
368
68
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЕПЛОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ / ГИБРИДНЫЕ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ / ГАЗОТУРБИННЫЕ УСТАНОВКИ / ДИЗЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ / ТВЕРДООКСИДНЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ / THERMAL POLLUTION / HYBRID POWER PLANTS / GAS TURBINES / DIESEL PLANTS / SOFC

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Соснина Елена Николаевна, Маслеева Ольга Владимировна, Крюков Евгений Валерьевич, Шашкин Антон Павлович, Бахтин Алексей Владимирович

Цель. Сброс тепла в окружающую среду приводит к техногенному изменению температурного режима атмосферы, гидросферы и верхних слоев литосферы. Цель исследования оценка ущерба, наносимого тепловым загрязнением природным экосистемам. Материал и методы. Дана оценка теплового воздействия гибридных энергоустановок (ЭУ) на основе твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) и газотурбинных установок (ГТУ) в сравнении с ЭУ на ТОТЭ, ГТУ и дизельными энергоустановками. Рассмотрены последствия загрязнения естественных водоемов и негативное влияние, оказываемое тепловым загрязнением на окружающую среду. Результаты. Проведенные исследования показали, что гибридные энергоустановки обладают наименьшим уровнем теплового загрязнения. Максимальный уровень у ГТУ, имеющих более высокий объем дымовых газов и низкий КПД. Заключение. Применение ресурсои энергосберегающих технологий обеспечивает значительное сокращение потребления топлива, материалов и оказывает очень слабое воздействие на окружающую среду.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Соснина Елена Николаевна, Маслеева Ольга Владимировна, Крюков Евгений Валерьевич, Шашкин Антон Павлович, Бахтин Алексей Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THERMAL POLLUTION PRODUCED BY HYBRID SOFC-AND GT-BASED POWER PLANTS

Purpose. Thermal pollution results in technogenic changes in atmospheric temperature conditions, hydrosphere and upper lithosphere layers. The article aims to assess damage thermal pollution causes to natural ecosystems. Materials and methods. Hybrid SOFC-and GT-based power plants have been compared with SOFC-based power plants, gas turbine plants, and diesel plants in terms of thermal pollution effects. The consequences of natural reservoir pollution and negative effects of thermal pollution on the environment have been analyzed. Results. The study shows that thermal pollution level of hybrid power plants is lower. Gas turbine plants with higher fume gas volume and poor efficiency have a maximum level of thermal pollution. Conclusion. The implementation of energy-saving technologies significantly reduces fuel consumption and decreases negative effects on the environment.

Текст научной работы на тему «Тепловое воздействие гибридных энергоустановок на основе ТОТЭ и ГТУ»

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND PROTECTION

Оригинальная статья / Original article УДК: 502.3:621.311.2

ТЕПЛОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ГИБРИДНЫХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК НА ОСНОВЕ ТОТЭ И ГТУ

© Е.Н. Соснина1, О.В. Маслеева2, Е.В. Крюков3, А.П. Шашкин4, А.В. Бахтин5

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 603950, Россия, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

Резюме. Цель. Сброс тепла в окружающую среду приводит к техногенному изменению температурного режима атмосферы, гидросферы и верхних слоев литосферы. Цель исследования - оценка ущерба, наносимого тепловым загрязнением природным экосистемам. Материал и методы. Дана оценка теплового воздействия гибридных энергоустановок (ЭУ) на основе твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) и газотурбинных установок (ГТУ) в сравнении с ЭУ на ТОТЭ, ГТУ и дизельными энергоустановками. Рассмотрены последствия загрязнения естественных водоемов и негативное влияние, оказываемое тепловым загрязнением на окружающую среду. Результаты. Проведенные исследования показали, что гибридные энергоустановки обладают наименьшим уровнем теплового загрязнения. Максимальный уровень - у ГТУ, имеющих более высокий объем дымовых газов и низкий КПД. Заключение. Применение ресурсо- и энергосберегающих технологий обеспечивает значительное сокращение потребления топлива, материалов и оказывает очень слабое воздействие на окружающую среду. Ключевые слова: тепловое загрязнение, гибридные энергоустановки, газотурбинные установки, дизельные установки, твердооксидные топливные элементы.

Формат цитирования: Соснина Е.Н., Маслеева О.В., Крюков Е.В., Шашкин А.П., Бахтин А.В. Тепловое воздействие гибридных энергоустановок на основе ТОТЭ и ГТУ // XXI век. Техносферная безопасность. 2016. Т. 1. № 2. С. 74-81.

THERMAL POLLUTION PRODUCED BY HYBRID SOFC-AND GT-BASED POWER PLANTS E.N. Sosnina, O.V. Masleeva, E.V. Kryukov, A.P. Shashkin, A.V. Bahtin

Nizhny Novgorod State Technical University n.a. R.E. Alekseev, 24, Minin st., Nizhny Novgorod, 603950, Russia.

Abstract. Purpose. Thermal pollution results in technogenic changes in atmospheric temperature conditions, hydrosphere and upper lithosphere layers. The article aims to assess damage thermal pollution causes to natural ecosystems. Materials and methods. Hybrid SOFC-and GT-based power plants have been compared with SOFC-based power plants, gas turbine plants, and diesel plants in terms of thermal pollution effects. The consequences of natural reservoir pollution and negative effects of thermal pollution on the environment have been analyzed. Results. The study shows that thermal pollution level of hybrid power plants is lower. Gas turbine plants with higher fume gas volume and poor efficiency have a maximum level of thermal pollution. Conclusion. The implementation of energy-saving technologies significantly reduces fuel consumption and decreases negative effects on the environment. Key words: thermal pollution, hybrid power plants, gas turbines, diesel plants, SOFC

For citation: Sosnina E., Masleeva O., Kryukov E., Shashkin A., Bahtin A. Thermal pollution produced by hybrid SOFC-and GT-based power plants. XXI century. Technosphere safety. 2016, vol, 1, no. 2, pp. 74-81. (in Russian).

1Соснина Елена Николаевна, доктор технических наук, профессор кафедры «Электроэнергетика, электроснабжение и силовая электроника», e-mail: sosnina@nntu.nnov.ru

Sosnina Elena, DSc, Professor of Electric Power Engineering, Power Supply and Power Electronics Department, e-mail: sosnina@nntu.nnov.ru

2Маслеева Ольга Владимировна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Производственная безопасность, экология и химия», e-mail: ovm1552@yandex.ru

Masleeva Olga, PhD, Associate Professor of Industrial Safety, Ecology and Chemistry Department, e-mail: ovm1552@yandex.ru

3Крюков Евгений Валерьевич, аспирант, e-mail: e.kryukov@rambler.ru Kryukov Evgeny, a post-graduate student, e-mail: e.kryukov@rambler.ru

4Шашкин Антон Павлович, аспирант, e-mail: shashkin-ap@mon.gov.ru Shashkin Anton, a post-graduate student, e-mail: shashkin-ap@mon.gov.ru

5Бахтин Алексей Владимирович, магистрант, e-mail: lexa.bahtin2011@yandex.ru Bahtin Alexey, a master-degree student, e-mail: lexa.bahtin2011@yandex.ru

Том 1 № 2 2016 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Vol. 1 no. 2 2016 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

Введение

Тепловое загрязнение характеризуется увеличением температуры выше естественного уровня и является причиной создания тепловых островов и искусственной инверсии температур над источником. Сброс тепла в окружающую среду приводит к техногенному изменению температурного режима атмосферы, гидросферы и верхних слоев литосферы. В связи с этим происходит изменение микроклимата, а также усложняется механизм переноса загрязнений. Примером служит изменение температуры воздуха в крупных городах на 2-3°С по сравнению с удаленными от них районами, что, в свою очередь, может ухудшать условия жизни и работы людей, усиливать коррозию материалов и повреждение канализации, тепло- и газопроводов. Прогретый грунт взаимодействует с растениями, животными и микробными сообществами, меняя параметры среды обитания. Происходит повышение чувствительности к болезням и снижается устойчивость экосистемы. При температуре 30°С растворимость кислорода в воде уменьшается на одну треть, что приводит к трансформации физических свойств воды и неблагоприятно влияет на обитателей водоемов.

Материал и методы исследований

Серьезной экологической проблемой является то, что обычным способом использования воды для поглощения тепла является прямая прокачка пресной озерной или речной воды через охладитель энергоустановки, а затем возвращение ее в естественные водоемы без дополнительного охлаждения.

Электростанции могут повышать температуру воды по сравнению с окружающей средой на 5-15°С. Если температура воды в водоеме составляет 16°С, то температура отработанной на станции воды будет от 22 до 28°С. В летний период она достигает 30-36°С. Например, на площадке Кольской атомной станции, расположенной за Полярным кругом, через 7 лет после

начала эксплуатации температура подземных вод повысилась с 6 до 19°С вблизи главного корпуса, хотя, по существующим санитарным нормам, температура водоема не должна увеличиваться более чем на 3°С летом и 5°С зимой, а тепловая нагрузка на водоем не может превышать 12-17 кДж/м3.

В естественных условиях рыбы и другие водные организмы постепенно приспосабливаются к изменениям температуры окружающей среды. Но, если в результате сброса в реки и озера горячих стоков с промышленных предприятий быстро устанавливается новый температурный режим, времени для акклиматизации не хватает, живые организмы получают тепловой шок, результат теплового загрязнения, и погибают.

Итогом сброса в водоемы нагретых стоков также могут быть иные, более коварные последствия. Одним из них является влияние на процессы обмена веществ. Согласно закону Ван Хоффа, скорость химической реакции удваивается с увеличением температуры на каждые 10°С. Поскольку температура тела холоднокровных организмов регулируется температурой окружающей водной среды, повышение температуры воды усиливает скорость обмена веществ у рыб и водных беспозвоночных. В свою очередь это повышает их потребность в кислороде. В то же время, в результате повышения температуры воды, содержание в ней кислорода падает, тогда как потребность в нем живых организмов возрастает. Возросшая потребность в кислороде и его нехватка вызывают жестокий физиологический стресс и даже смерть. В летнее время повышение температуры воды всего на несколько градусов может вызвать стопроцентную гибель рыб и беспозвоночных, особенно тех, которые обитают у южных границ температурного интервала.

Искусственное подогревание воды может существенно изменить и поведение рыб - вызвать несвоевременный нерест, нарушить миграцию. Если разрушающая

VTK

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND PROTECTION

Том 1 № 2 2016 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Vol. 1 no. 2 2016 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

сила электростанций превышает способность видов к самовосстановлению, популяция приходит в упадок. Повышение температуры воды способно нарушить структуру растительного мира водоемов. Характерные для холодной воды водоросли заменяются более теплолюбивыми и, наконец, при постоянных высоких температурах полностью ими вытесняются.

Если тепловое загрязнение усугубляется поступлением в водоем органических и минеральных веществ (смыв удобрений с полей, навоза с ферм, бытовых стоков), происходит процесс эвтрофикации, то есть резкого повышения продуктивности водоема. Азот и фосфор служат питанием для водорослей, в том числе микроскопических, и позволяют им резко усилить свой рост. Размножившись, растения начинают закрывать друг другу свет, в результате чего идет процесс их массового отмирания и гниения, сопровождающийся ускоренным потреблением кислорода, вплоть до полного его исчерпания. В данном случае возможна гибель всей экосистемы.

Соленая вода, использующаяся на электростанциях для охлаждения, оказывает сильное коррозирующее влияние на металлические поверхности и вызывает высвобождение ионов металлов, особенно меди, в воду. Ракушечные животные накапливают медь в таких количествах, что становятся непригодными для использования их человеком.

Все перечисленные выше последствия теплового загрязнения водоемов наносят огромный вред природным экосистемам и приводят к пагубному изменению среды обитания человека. Ущерб, наносимый тепловым загрязнением, можно разделить на:

- экономический (потери вследствие снижения продуктивности водоемов, затраты на ликвидацию последствий от загрязнения);

- социальный (эстетический ущерб

от деградации ландшафтов);

- экологический (необратимые разрушения уникальных экосистем, исчезновение видов, генетический ущерб).

Пагубных последствий на окружающую среду можно избежать, используя системы замкнутого цикла охлаждения и циркуляции теплоносителя на электростанциях (использование градирен). Еще один способ - применение замкнутых систем теплофикации при утилизации тепловой энергии от ТОТЭ и ГТУ.

В качестве источников теплового воздействия на окружающую среду в данной работе рассматриваются гибридные ЭУ на основе ТОТЭ и ГТУ. Для сравнения рассмотрены энергоустановки на твердоок-сидных топливных элементах, газотурбинные и дизельные энергоустановки с диапазоном мощностей от 0,2 до 7,5 МВт. При анализе источников воздействия учитывалось их пространственное наземное положение.

По виду воздействия источники можно классифицировать как привносимые в окружающую среду. Тепловое излучение, которое через воду и атмосферный воздух воздействует на живые организмы, зависит от месторасположения источника (низина, склон, берег водоема) и климатических факторов территории (давление, влажность, осадки, направление ветра).

Распределение тепла, выделяющегося при сжигании топлива, на полезное тепло и на потери тепла, называется тепловым балансом энергоустановки.

Уравнение теплового баланса гибридной ЭУ включает в себя:

- тепло газов, полезно использованное на получение электроэнергии и горячей воды (пара);

- потери тепла, попадающего с дымовыми газами в окружающую среду, определяются как разность энтальпий продуктов сгорания, уходящих из агрегата, и холодного воздуха, поступающего в агрегат;

76

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND PROTECTION

к/

Том 1 № 2 2016 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Vol. 1 no. 2 2016 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND PROTECTION

- потери тепла от химическом неполноты сгорания топлива (при сжигании твердого топлива показателем химической неполноты горения является присутствие в уходящих дымовых газах окиси углерода, а при сжигании газообразного топлива - окиси углерода и метана);

- потери тепла от механической неполноты сгорания топлива;

- потери тепла нагретыми внешними поверхностями в окружающую среду (зависят от типа и мощности установки, от теплоизоляционных свойств материалов, применяемых при ее изготовлении).

Для оценки воздействия были определены количественные показатели теплового воздействия:

- интенсивность воздействия (удельное тепловое загрязнение, гДж/кВт*год);

- периодичность воздействия во времени (непрерывное);

- продолжительность воздействия

(год);

- пространственные границы воздействия (глубина, размеры и форма зоны воздействия).

Расчетные формулы КПД и теплового загрязнения приведены в [1-7].

В общем случае КПД гибридных ЭУ на основе ТОТЭ и ГТУ определяется по выражению:

^ЭУ = ^/№.H.ß + (1 - wß)n

ГТУ ,

(1)

где ^ - коэффициент использования топлива в топливном элементе; % - КПД топливного элемента; пс.н. - поправка, учитывающая потери энергии на собственные нужды; в - доля от общего количества топлива, поступающего в ТЭ; пГТУ - КПД ГТУ.

В силу ограниченности данных, расчет КПД гибридных ЭУ производится по упрощенной формуле.

КПД гибридных ЭУ, ТОТЭ, ГТУ:

ь

П =

3,6-N3

(2)

где - электрическая мощность, кВт; С - расход топлива, нм3/ч; - средняя теплота сгорания топлива; для биогаза, содержащего 60% метана, $Р= 22 МДж/м3; для природного газа = 33 МДж/м3.

Тепловое загрязнение гибридных ЭУ, ТОТЭ:

(3)

Q = СН ■ G ■ т ■ (1 - п) ■ 10

где т - время эксплуатации агрегата на номинальной мощности, т = 8760 час. КПД дизельных установок:

(4)

п=

3,6-т№,

ÖHcTiö3,

где Мэ - электрическая мощность, кВт; т - время эксплуатации агрегата на номинальной мощности, т = 8760 час; Сг - расход топлива, т/год; - средняя теплота сгорания топлива; для дизельного ва, 42 МДж/м3.

Тепловое загрязнение дизельных установок:

С = Снр-Сг-Ц-п). (5) Тепловое загрязнение газотурбинных установок:

G =

qg-c-T(i-n) 1000 рг '

(6)

где - средняя теплота сгорания топлива; для природного газа газотурбинных установок, QÜ = 37 МДж/м3; G - расход топлива, нм3/ч; т - время эксплуатации агрегата на номинальной мощности, т = 8760 час; рг -плотность газа; природного, рг = 0,68 -0,85 биогаза, рг = 1,16 - 1,27 кг/м3.

м3

Результаты исследования и их анализ

При расчете гибридных ЭУ на основе ТОТЭ и ГТУ использовались технические характеристики, взятые на сайте компании ENCE GmbH (Швейцария) [8]. Энергоустановки работают на природном газе. Расчет произведен по формулам (2), (3). Технические и расчетные данные для гибридных ЭУ сведены в табл. 1.

Том 1 № 2 2016 Vol. 1 no. 2 2016

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND PROTECTION

Таблица 1

Технические характеристики и тепловое загрязнение гибридных ЭУ

на основе ТОТЭ и ГТУ

Table 1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Technical characteristics and thermal pollution produced by hybrid SOFC-and GT-based

power plant s

Модель установки / Plant model CH-3 CH-15 CH-30

Электрическая мощность установки, кВт/ Electric power of the plant, kW 300 1400 2800

КПД, о.е. / Efficiency 0,496 0,499 0,497

Расход топлива: природный газ, нм3/ч / Fuel consumption: natural gas, nm3 / h 66 306 615

Тепловое загрязнение, ГДж/год / Thermal pollution, GJ/year 9616 44320 89430

Удельное тепловое загрязнение, ГДж/кВтгод / Specific thermal pollution, GJ/kW/year 32,053 31,657 31,939

Среднее удельное тепловое загрязнение, ГДж/кВтгод / Average specific thermal pollution, GJ/kW/year 31,883

В расчетах газотурбинных установок использовались технические характеристики, взятые на сайте ОДК Газовые Турбины и Kawasaki Heavyindustries Ltd [9, 10]. Энергоустановки работают на природном газе. Расчет произведен по формулам (2), (6). Технические и расчетные данные для газотурбинных энергоустановок сведены в табл.2.

В расчетах ТОТЭ использовались технические характеристики, взятые из [11]. Энергоустановки работают на природном газе. Расчет произведен по формулам (2), (3). Технические и расчетные данные для ТОТЭ сведены в табл. 3.

В расчетах дизельных установок использовались технические характеристики, взятые на сайте ЗАО «ГрандМоторс» [12]. Энергоустановки работают на дизельном топливе. Расчет произведен по формулам (4), (5). Технические и расчетные данные для дизельных энергоустановок сведены в табл. 4.

На рисунке показаны средние значения удельного теплового загрязнения гибридных ЭУ на основе ТОТЭ и ГТУ, работающих на природном газе; газотурбинных энергоустановок и ТОТЭ, работающих на природном газе; дизельных энергоустановок.

Том 1 № 2 2016 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Vol. 1 no. 2 2016 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND PROTECTION

Таблица 2

Технические характеристики и тепловое загрязнение газотурбинных установок

Table 2

Technical character's ics and thermal pollution produced by gas-turbine plants

Модель установки/ Plant model М1А-01 ГТЭ-1,5Е ГТЭС-2,5

Электрическая мощность установки, кВт / Electric power, kW 1100 1500 2500

КПД, о.е. / Efficiency 0,274 0,265 0,286

Расход топлива: природный газ, нм3/ч / Fuel consumption: natural gas, nm3 / h 390 550 850

Тепловое загрязнение, ГДж/год / Thermal pollution, GJ/year 119963 171275 257135

Удельное тепловое загрязнение, ГДж/кВттод / Specific thermal pollution, GJ/kW/year 109,057 114,183 102,854

Среднее удельное тепловое загрязнение, ГДж/кВттод / Average specific thermal pollution, GJ/kW/year 108,698

Технические характеристики и те Technical characteristics and thermal Таблица 3 пловое загрязнение ТОТЭ Table 3 pollution produced by SOFC

Модель установки/ Plant model РС-200 Mitsubishi Electric Corp. ЭЭУ с ЭХГ на ТОТЭ

Электрическая мощность установки, кВт / Electric power of installation, kW 200 4500 7500

КПД, о.е. / Efficiency, 0,428 0,468 0,495

Расход топлива: природный газ, нм3/ч / Fuel consumption: natural gas, nm3/h 51 1050 1654

Тепловое загрязнение, ГДж/год / Thermal pollution, GJ/year 8433 161500 241500

Удельное тепловое загрязнение, ГДж/кВттод / Thermal pollution, GJ/year 42,165 35,889 32,2

Среднее удельное тепловое загрязнение, ГДж/кВттод / Average specific thermal pollution, GJ/kW/year 36,751

Том 1 № 2 2016 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Vol. 1 no. 2 2016 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND PROTECTION

Таблица 4

Технические характеристики и тепловое загрязнение дизельных установок

Table 4

Technical characteristics and thermal pollution produced by diesel plants_

Модель установки / Plant model GMC1100 HV10,5 GMC2000 HV10,5 GMC3000 HV10,5

Электрическая мощность установки (при макс. КПД), кВт / Electric power (under max. efficiency), kW 800 (560) 1488 (1042) 2200 (1540)

КПД (максимальный), о.е. / Efficiency (maximum), 0,4 0,417 0,42

Расход топлива: диз. топливо (при нагрузке 70%), т/год / Fuel consumption: diesel fuel (under load of 70%), ton/year 1050 1878 2756

Тепловое загрязнение, ГДж/год / Thermal pollution, GJ/year 26460 45980 67140

Удельное тепловое загрязнение, ГДж/кВттод / Thermal pollution, GJ/year 47,25 44,127 43,597

Среднее удельное тепловое загрязнение, ГДж/кВттод / Average specific thermal pollution, GJ/kW/year 44,991

120

о 100

3

so

T

у

63 2 60

о •

£ О 40

3 *

D

;_ 20

V

3 f— 0

I I I

I

ТОТЭ Дшелыше Газотурбинные vciaHoi&ii установки

Гибршные ЭУ на основе ТОТЭиГТУ Удельное тепловое загрязнение ЭУ Specific thermal pollution produced by power plants

Заключение

Проведенные исследования показали, что гибридные ЭУ на основе ТОТЭ и ГТУ, имеющие более высокий КПД, оказывают наименьшее тепловое загрязнение. Максимальное тепловое загрязнение обнаруживают газотурбинные энергоустновки -у них более высокий объем дымовых газов и низкий КПД.

По масштабу экологического воз-

действия тепловое загрязнение можно оценить как точечное, а последствия теплового загрязнения от эксплуатации гибридных ЭУ - как очень слабые для здоровья населения и окружающей среды.

Применение ресурсосберегающих и энергосберегающих технологий обеспечивает значительное сокращение потребления топлива, материалов и меньший уровень воздействия на окружающую среду.

Том 1 № 2 2016 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Vol. 1 no. 2 2016 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ENVIRONMENTAL SAFETY AND PROTECTION

1. Гасилов А.В., Осипов М.И., Янсон Р.А. Особенности схем комбинированных энергоустановок с топливными элементами и газовыми турбинами: мат-лы 6-ой Междунар. науч.-практ. конф. «Возобновляемая и малая Энергетика-2009», 10 июня 2009, Москва - Пермь: АСТЕР, 2009. С. 186-192.

2. Маслеева О.В., Воеводин А.Г., Пачурин Г.В. Тепловое загрязнение окружающей среды объектами малой энергетики // Труды Нижегородского государственного технического университета. 2014. № 1. C. 56-63.

3. Маслеева О.В., Пачурин Г.В., Головкин Н.Н. Экологическая и экономическая оценка использования мини-ТЭЦ, работающих на природном и биогазе // Международный журнал экспериментального образования. 2014. № 1. С. 86-92.

4. Демина Т.А. Экология, природопользование, охрана окружающей среды. М.: Аспект пресс, 1995. 143 c.

5. Равич М.Б. Эффективность использования топлива. М.: Наука, 1977. 344 с.

кии список

6. Соснина Е.Н., Маслеева О.В., Пачурин Г.В., Филатов Д.А. Экологическое воздействие мини-ТЭЦ с газопоршневыми и дизельными двигателями на окружающую среду // Фундаментальные исследования. 2013, № 6 (ч. 1). С. 76-80.

7. Шепелев И.А. Аэродинамика воздушных потоков в помещении. М.: Стройиздат, 1978. 144 с.

8. Производственно-инжиниринговая компания ENCE GmbH [Электронный ресурс]. URL: http://www.ence.ch/rus/index.php (25.02.2016).

9. ОДК Газовые Турбины [Электронный ресурс]. URL: http://saturn-gt.ru (24.02.2016).

10. Kawasaki Heavyindustries Ltd [Электронный ресурс]. URL: https://www.kawasaki.com/ About/HeavyI ndustries (05.03.2016).

11. Информационно-справочное издание «Новости ЭлектроТехники» [Электронный ресурс]. URL: http://www.news.elteh.ru/arh/2008/48/13.php (07.03.2016).

12. ЗАО «ГрандМоторс» [Электронный ресурс]. URL: http://www.grandmotors.ru (07.03.2016).

References

1. Gasilov A.V. Osipov M.I., Jansson P.A. Osobennosti skhem kombinirovannykh energoustanovok s toplivnymi elementami i gazovymi turbinami [Characteristics of hybrid SOFC and GT-based plant schemes]. Materialy 6-oi Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konfer-entsii «Vozobnovlyaemaya i malaya Energetika-2009» [Materials Intern. Scientific-practical. Conf. "Renewable Energy-2009"]. 10 June 2009, Moscow-Perm, ASTER Publ., 2009, pp. 186-192.

2. Masleeva O.V., Voevodin A.G., Pachurin G.V. Teplovoe zagryaznenie okruzhayushchei sredy ob"ektami maloi energetiki [Thermal pollution of small-scale power systems]. Trudy Nizhny Novgorod State Technical University - Proceedings of Nizhny Novgorod State Technical University, 2014, no. 1, pp. 56-63.

3. Masleeva O.V., Pachurin G.V, Golovkin N.N. Ekologicheskaya i ekonomicheskaya otsenka ispol'zovaniya mini-TETs, rabotayushchikh na prirod-nom i biogaze [Environmental and economic evaluation of natural gas- and biogas-based TPPs]. Mezhdu-narodnyi zhurnal eksperimental'nogo obrazovaniya -International journal of experimental education, 2014, no. 1, pp. 86-92.

4. Demina T.A. Ekologiya, prirodopol'zovanie, okhrana okruzhayushchei sredy [Ecology, nature, environment]. Moscow, Aspect Press Publ., 1995, 143 p.

5. Ravich M.B. Effektivnost' ispol'zovaniya topliva [Fuel

efficiency]. Moscow, Nauka Publ., 1977, 344 p.

6. Sosnina E.N., Masleeva O.V., Pachurin G.V., Filatov D.A. Ekologicheskoe vozdeistvie mini-TETs s gazo-porshnevymi i dizel'nymi dvigatelyami na okruzhayush-chuyu sredu [Environmental impact of gas and diesel engine-based mini-TPPs on the environment]. Funda-mental'nye issledovaniya - Basic Researches, 2013, no 6, (part 1), pp. 76-80.

7. Shepelev I.A. Aerodinamika vozdushnykh potokov v pomeshchenii [Aerodynamics of air streams in rooms]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1978, 144 p.

8. Proizvodstvenno-inzhiniringovaya kompaniya ENCE GmbH [Industrial engineering company ENCE GmbH]. Available at: http://www.ence.ch/rus/index.php (accessed 25 February 2016).

9. ODK Gazovye Turbiny [DCS Gas Turbines]. Available at: http://saturn-gt.ru (accessed 24 February 2016).

10. Kawasaki Heavyindustries Ltd. Available at: https://www.kawasaki.com/About/Heavy Industries (accessed 05 March 2016).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

11. Information and reference edition of the "News of Electrical Engineering". Available at: http://www.news.elteh.ru/arh/2008/48/13.php (accessed 07 March 2016).

12. JSC "GrandMotors". Available at: http://www.grandmotors.ru (accessed 07 March 2016).

Конфликт интересов Conflict of interest

Авторы заявляют об отсутствии конфликта The authors declare no conflict of interest. интересов.

Поступила 20.04.2016 Received on 20.04.2016

Том 1 № 2 2016 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Vol. 1 no. 2 2016 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.