|
| |
|
Главная страница -> Переработка мусора
Разработка и испытание на тэц-28. Вывоз мусора. Переработка мусора. Вывоз отходов. СтроительствоЮрий Плакиткин, профессор, д.э.н., академик Академии горных наук Зависит все В 2004-2005 гг. произошло резкое повышение мировых цен на нефть - с 34,4 до 50 долл./барр. Как же дальше они будут изменяться? От того, каким будет вектор мировой цены на нефть (повышающим или понижающим), во многом зависят внутренние цены на нефтепродукты, объемы и эффективность экспорта, налоговые сборы, доходная часть бюджета страны и, наконец, уровень инфляции. На основе статистических данных (2002-2004 гг.) получены зависимости влияния мировых цен на нефть на внутренние цены в различных секторах экономики России. Так, увеличение мировой цены нефти на 10% вызывает повышение цен в: промышленности - на 7%; цветной металлургии - на 8%; машиностроении - на 4%; сфере транспортных услуг - на 4%; нефтеперерабатывающей отрасли - на 8%; газовой отрасли - на 6%; угольной отрасли - на 9%; электроэнергетике - на 7%. На рис. 1 и 2 представлены зависимости цен на газ и уголь от мировой цены нефти. Понятно, что показатель «цена нефти», хотя и является важным в системе производственно- хозяйственных отношений, все же служит индикатором соответствия спроса и предложения. В этой связи очень важен анализ динамики мирового спроса, а самое главное - предложения на нефть в предстоящих среднесрочном и долгосрочном периодах. Потребление Анализируя динамику (с 30-х годов ХХ века) мирового потребления нефти, можно отметить несколько фаз (рис. 3). 1945-1960 гг. - умеренный рост. За это 15-летие среднесуточный объем потребления нефти возрос всего на 10 млн барр. - с 10 млн барр. до 20 млн барр. (рис. 3). 1960-1975 гг. - бурный рост. За этот период мировое потребление увеличилось на 40 млн барр./сут., т.е. в 4 раза. 1975-1990 гг. - стабилизация потребления нефти на уровне 60 млн барр./сут. 1990-2005 гг. - опять умеренный рост. Потребление поднялось на 15- 18 млн барр./сут. Следуя логике (умеренный рост, бурный рост, стабилизация), можно в следующем 15-летии (2005-2020 гг.) ожидать фазу бурного роста потребления нефти. Последнее косвенно подтверждает рост цены на нефть до 2020 г. (рис. 4). Расчеты указывают на падение цены после 2020 г. Однако неясной остается «природа» такого падения цены: либо это «обычное» цикличное падение, набирающее потенциал для очередного взлета, либо системное, долговременное падение, вызванное глобальными причинами, такими, как исчерпание продуктивных запасов нефти и освоение новых энергетических технологий, переориентирующих мировой спрос на использование других видов топлива. Если эти две причины совпадут, то можно будет говорить о смене энергетического уклада и соответственно об окончании к 2020 г. «нефтяной» эры. Мировые цены В соответствии с фазами потребления нефти формировались фазы изменения мировых цен. Анализ 40-летней ретроспективы позволил выявить: 1960-1975 гг. - рост цен на нефть; 1975-1990 гг. - снижение; 1990-2005 гг. - рост. Учитывая, что в 2020 г. мировой объем потребления нефти может увеличиться до 39-40 млн барр./год, цена нефти согласно трем прогнозным моделям может составить от 70 до 120 долл./барр. Наиболее вероятная цена в пятилетнем периоде 2015- 2020 гг. должна составить около 100 долл./барр. при максимальной 120 долл./барр. (см. рис. 4). Объемы добычи Анализ среднегодовых темпов прироста добычи нефти за 75 лет позволяет сделать вывод об их системном снижении. Так, если в 1930-1960 гг. они составляли 5%, то в 1960-1990 гг. - 3% , а в 1990-2005 гг. - в среднем 1%. За каждый 30-летний период среднегодовые темпы прироста добычи падают на 2-3%. Такая тенденция в принципе закономерна. Она отражает экономический закон «ухудшающегося естественного плодородия». В 2020-2025 гг. произойдут качественные изменения в мировой добыче нефти: темпы прироста из положительных перерастут в отрицательные. Известно, что динамика мировой добычи во многом определяется динамикой открываемых запасов нефти. Объемы открываемой и добываемой нефти На рис. 5 показана динамика годовых объемов открываемой нефти. Наибольшие зафиксированы в 1965- 1966 гг. - примерно 45 млрд барр./год. С середины 60-х до середины 70-х годов они упали на 15 млрд барр. В следующее 10-летие (до середины 80-х годов) они снизились на 15 млрд барр. С 1986 г. - на 5 млрд барр., а в последующие 10 лет (до 2005 г.) - еще на 3 млрд. барр/год. В настоящее время среднегодовые объемы открываемой нефти составляют примерно 10 млрд барр. Дальнейшая динамика открываемых запасов нефти оценивается реализацией двух противоположных вариантов. При сохранении тенденции последних лет объемы открываемой нефти уменьшатся к 2030 г. примерно до 5 млрд барр./год (вариант 1). Противоположный вариант - против тенденций, вариант 2, предусматривает увеличение (относительно 2005 г.) объемов открываемой нефти темпами примерно 5% за пятилетие. Следовательно, к 2030 г. будет открыто 15 млрд барр./год. Учитывая соотношение между суммарными (за весь срок отработки) объемами открываемой нефти, определяемым коэффициентом извлечения запасов и суммарными объемами добываемой нефти, получены два прогнозных варианта накопленной добычи нефти (рис. 6). Объемы добычи в ближайшей перспективе достигнут своего пика, после чего будет происходить системное падение. Даже значительное увеличение годовых объемов открываемой нефти не изменит тенденции предстоящего падения добычи, которое начнется в 2015-2020 гг. Как показывают расчеты (рис. 7), с 2020 г. наиболее вероятный спрос будет опережать возможное предложение мировой нефти. К 2030 г. этот разрыв может составить около 16 млрд барр./год, или примерно 2,2 млрд т /год. Он достаточно существенен и означает, что через 25 лет в мире возникнет дефицит нефти в объемах, равных примерно пяти годовым объемам добычи России. Нефть больше не сможет покрывать все увеличивающуюся мировую потребность в энергии, а следовательно, можно констатировать окончание ее эры. В 20-х годах удельный вес нефтяных ресурсов в общем потреблении сравняется с удельным весом газовых ресурсов (рис. 8 Результаты проведенных по нескольким направлениям исследований указывают фактически на один и тот же интервал окончания роста потребления нефти - период 2015-2020 гг. Именно тогда произойдет смена очередного энергетического уклада в мировой энергетике. Это следует учитывать при прогнозном обосновании цен на другие энергоресурсы как на внутреннем, так и на внешнем рынках. В конце XXI века произойдет смена газового уклада на неуглеводородный. Как показывают расчеты, продолжительность каждого уклада составляет примерно 80-100 лет. Но в производстве других энергоносителей не произойдет критических изменений. Дрова и отходы, занявшие определенную нишу еще в начале века, ее не уступят в отдаленной перспективе. Уголь останется на уровне 4 млрд т. у. т./год. Снизившись примерно до уровня производства 2000 г., займет свою нишу и ныне доминирующая нефть. Лишь производство газовых и неуглеводородных ресурсов резко увеличится: только в 2005-2020 гг. - минимум в 1,5 раза. Готова ли российская газовая промышленность к этому, существуют ли у нас серьезные заделы в разработке новых газовых технологий, способных уже через 10 лет взять на себя основную энергетическую нагрузку? Ответ на этот вопрос весьма важен. Вкладываясь сейчас в строительство трубопроводов, а не в технологии, преобразующие газ в товар более высокой добавленной стоимости, мы вновь можем остаться страной, производящей лишь простые виды сырья и импортирующей продукты, полученные на основе российского газа.
Девянин Д.Н. - инженер, Пищиков С.И. - кандидат технических наук, Соколов Ю.Н. - кандидат технических наук, ТЭЦ-28 ОАО «Мосэнерго» В связи с обострением энергетических и экологических проблем, идея использования тепловых насосов для целей теплоснабжения привлекает к себе повышенное внимание. Тепловой насос представляет собой машину, в которой подводимая низкопотенциальная теплота преобразуется в теплоту более высокого потенциала. Количество энергии, затрачиваемой на этот процесс, значительно меньше количества получаемой энергии. Применение тепловых насосных установок обеспечивает экономию топлива и уменьшение теплового загрязнения окружающей среды. Утилизируемая с помощью тепловых насосов природная теплота или теплота вторичных энергоресурсов может использоваться для различных целей теплоснабжения. То обстоятельство, что расход топлива на нужды теплоснабжения составляет около 45% общего расхода в народном хозяйстве, убеждает в перспективности развития и внедрения тепловых насосных установок. Существует большое разнообразие типов тепловых насосов, которые могут быть классифицированы по различным признакам: · по принципу действия (паро-компрессионные, абсорбционные и др.); · по используемому источнику низкопотенциальной теплоты (атмосферный воздух, поверхностные илиподземные воды, грунт, тепловые сбросы и др.); · по комбинации теплоносителей- источника низкопотенциальной теплоты и нагреваемой среды (воздух-воздух, воздух-вода, вода-воздух, вода-вода и др.); · по виду потребляемой энергии (электрическая, тепловая от сжигания органического топлива или утилизации сбросной теплоты и т.п.); · по типу привода компрессора (электродвигатель, двигатель внутреннего сгорания, турбина и т. д.). Наибольшее применение тепловые насосы получили для теплоснабжения (централизованного и децентрализованного); горячего водоснабжения административных и производственных зданий. В настоящее время, в условиях острого дефицита тепловой и электрической энергии, поиск рациональных способов утилизации сбросной теплоты тепловых электростанций является важной задачей. Как показывают технико-экономические расчеты, применение теплонасосных установок для тех же целей экономически целесообразно. Для широкомасштабного внедрения ТНУ в ОАО «Мосэнерго», важнейшей предпосылкой являются достаточно большие объемы теплоты, выбрасываемые в градирнях (даже при минимальном пропуске пара в конденсатор). Суммарная величина сбросного тепла на городских и прилегающих к Москве ТЭЦ в период с ноября по март отопительного сезона составляет 1600-2000 Гкал/ч. С помощью ТНУ можно передать большую часть этой сбросной теплоты в теплосеть (около 50-60 %). При этом: • на производство этой теплоты не надо затрачивать дополнительное топливо; • улучшилась бы экологическая ситуация; • за счет понижения температуры циркуляционной воды в конденсаторе турбин существенно улучшится вакуум и повысится электрическая выработка с турбин; • сократятся потери циркуляционной воды и затраты на ее перекачку. Таким образом, масштабы внедрения ТНУ в ОАО «Мосэнерго» могут быть весьма значительными. Уровень отечественных и зарубежных разработок позволяет уже сейчас осуществлять промышленную реализацию крупномасштабных ТНУ (тепловой мощностью до 20-30 Гкал/ч). Еще в семидесятые годы эффективная утилизация тепла при помощи теплонасосной установки была осуществлена на Паужской геотермальной станции на Камчатке. Можно привести в качестве удачного использования ТНУ экспериментальную систему геотермального обеспечения теплом жилой зоны и Средне-Парутинского тепличного хозяйства на Камчатке. В этих случаях в качестве источника тепла использовались геотермальные источники. Наиболее интересны примеры использования ТНУ с низкой температурой источника тепла. В этом направлении ведутся работы в США, Англии, Швеции, Германии. В качестве источников тепла для малых и средних ТНУ там используется тепло почвы, природных водоемов, а также бытовых и промышленных стоков. Единичная мощность ТНУ варьируется в диапазоне от 5 до 30 МВт. Только в г. Стокгольме (Швеция) установленная мощность ТНУ превышает 250 МВт. В СССР ТНУ с использованием низкотемпературной теплоты был установлен, например, в г. Волжском в кинотеатре «Спутник». Основные задачи создания на ТЭЦ-28 лабораторного стенда с теплонасосной установкой. Одним из ключевых вопросов на пути широкомасштабного внедрения ТНУ является уровень коэффициента преобразования в ТНУ (отношение полезно отдаваемой теплоты теплопотребителю к энергии на привод компрессора). При этом с технико-экономической точки зрения важным является и значение действующих тарифов на электро- и теплоэнергию, а также величина капитальных и эксплуатационных затрат на ТНУ. В настоящее время имеются достаточно надежные зарубежные данные по коэффициенту преобразования в ТНУ, а также отечественные данные по эффективности работы крупных холодильных установок, которые можно использовать и для оценки работы ТНУ. Целью настоящей работы являлось ввод в действие первой в ОАО «Мосэнерго» теплонасосной установки для проведения испытаний ТНУ в условиях ее реальной эксплуатации на ТЭЦ ОАО «Мосэнерго» в широком диапазоне изменения определяющих параметров. При разработке тепловой и технологической схемы ТНУ на ТЭЦ-28 принималось во внимание, что на первом этапе внедрения ТНУ наибольший интерес представляет использование в качестве низкотемпературного источника теплоты для ТНУ сбросной теплоты циркуляционной воды после конденсатора турбины (в градирню) и ее передача в теплосеть. При этом предпочтительными являются 2 схемы использования ТНУ на ТЭЦ: • ступенчатый подогрев (с промежуточной химводоочисткой) подпиточной сетевой воды до температуры в обратной магистрали; • прямой подогрев сетевой воды (из обратной магистрали до подогревателей сетевой воды). Известно, что величина коэффициента преобразования ТНУ зависит главным образом от ТТНУ -уровня температурного перепада между температурой к потребителю и температурой низкотемпературного источника. При создании лабораторного стенда ТНУ на ТЭЦ-28 реализованы уникальные возможности изменять в условиях реальной эксплуатации ТНУ: • ТТНУ от 20 до 50 ОС • температуру низкотемпературного источника от 10 до 50 ОС • температуру от ТНУ к потребителю от 20 до 65 ОС. Описание тепловой и технологической схемы лабораторного стенда ТНУ на ТЭЦ-28 будет дано ниже. Теплонасосная установка НТ-410 для испытаний на ТЭЦ-28. Теплонасосная установка НТ-410-4-9-08 (сокращенно НТ-410) изготовлена на заводе «Компрессор». В июне 1999 г. НТ-410 прошла, заводские испытания и была поставлена на ТЭЦ-28 для ее монтажа, обвязки с существующим оборудованием, дооснащения КИПиА и испытаний в условиях ее реальной эксплуатации на ТЭЦ. В качестве теплоносителя применяется вода технического состава. Диапазон работы теплового насоса при работе на хладоне 142: По температуре воды на входе в испаритель 20 - 50 ОС По температуре на выходе из конденсатора 50 - 65 ОС По объемному расходу воды на испаритель 35 - 85 м3/ч По объемному расходу воды на конденсатор 55 - 100 м3/ч Особенности тепловой и технологической схемы испытаний ТНУ на ТЭЦ-28. Использования ТНУ не только на электростанциях, но и для других целей, при проектировании и создании на ТЭЦ-28 испытательного стенда с ТНУ была заложена возможность изменения в широком диапазоне определяющих работу ТНУ параметров. Известно, что теплопроизводительность ТНУ при прочих равных условиях существенно зависит от температуры низкотемпературного источника на входе в ТНУ, поэтому для повышения теплопроизводительности ТНУ при ее эксплуатации на ТЭЦ-28 на вход испарителя ТНУ подается циркуляционная вода с выхода конденсатора турбины. Номинальная величина охлаждения воды в испарителе составляет примерно 5 OС. Для проведения испытаний ТНУ при существенно более низких температурах низкотемпературного источника (например, моделирования случая использования теплоты естественных водоисточников - рек, озер и т. д.), в схему на ТЭЦ-28 включен дополнительный параллельный циркуляционный контур с водяным насосом. С уменьшением, при заданном расходе воды через испаритель, отбора циркуляционной воды от конденсатора при работе указанного водяного насоса температура на входе в испаритель будет уменьшаться до требуемого уровня. Для повышения температуры воды на входе в испаритель до 45-50 ОС предусмотрено подмешивание горячей воды из прямой тепломагистрали. Испытания ТНУ при высоких температурах на входе в испаритель представляют интерес, например, при использовании ТНУ для горячего водоснабжения, когда в качестве низкотемпературного источника используется теплота бытовых и сбросных теплоисточников или при централизованном теплоснабжении - теплота сетевой воды в обратной тепломагистрали. Схема присоединения ТНУ к оборудованию ТЭЦ-28 предусматривает также возможность значительного изменения температуры на выходе из конденсатора ТНУ: от 20 до 65 ОС. Номинальный подогрев сетевой воды в конденсаторе ТНУ на ТЭЦ-28 составляет около 5 ОС. Результаты испытания ТНУ с задачей определения коэффициента преобразования ТНУ в условиях реальной эксплуатации на ТЭЦ ОАО «Мосэнерго». Как уже отмечалось, эффективность работы ТНУ характеризуется коэффициентом преобразования КТНУ - отношением полезно отдаваемой теплоты теплопотребителю к затраченной энергии на привод компрессора. Как правило, КТНУ представляется в виде зависимости от входной температуры воды теплоносителя ТВХ, на входе в испаритель ТНУ и ТВЫХ - выходной воды (теплоносителя) к теплопотребителю (на выходе из конденсатора ТНУ). На рисунке 1 показана на основе зарубежных данных зависимость КТНУ от АТТНУ в наиболее интересном для практического использования диапазоне изменения АТТНУ. Видно, что если при АТтну=20 ОС КТНУ составляет ~6, то с увеличением АТТНУ до 80 ОС КТНУ снижается до ~1,7. Таким образом, КТНУ зависит главным образом от АТТНУ - уровня температурного перепада между температурой к высокотемпературному потребителю и температурой низкотемпературного источника теплоты. Для получения достаточно достоверных данных по КТНУ в зависимости от АТТНУ на ТЭЦ-28 была проведена большая серия испытаний (около 32 контрольных замеров) в достаточно большом диапазоне при изменении значений ТВХ и ТВЫХ при установившихся режимах. Количество теплоэнергии, передаваемое от ТНУ в теплосеть при испытаниях варьировалось от ~300 до ~480 кВт (от ~0,26 до ~0,41 Гкал/ч). Учитывая, что средняя величина температурного перепада между нагревающей и нагреваемой средами в конденсаторе и испарителе ТНУ равна 5-6 ОС, для обеспечения эффективной работы ТНУ минимальное значение АТТНУ должно быть не ниже 15 ОС. При выполнении работ по внедрению крупномасштабных ТНУ в энергетику полученные по КТНУ данные при испытании НТ-410 следует рассматривать, как нижний предел эффективности ТНУ. Вместе с тем, сам факт получения при испытании Н Т -410 такого высокого коэффициента преобразования (КТНУ = 4 - 6) в диапазоне изменения АТТНУ= 25 - 15 ОС, является крайне важным. Именно это значение АТТНУ характерно при передаче ТНУ сбросной теплоты от конденсаторов турбины в обратную тепломагистраль. Основные выводы. Реализованная на ТЭЦ-28 технологическая и тепловая схема присоединения НТ-410 к существующему оборудованию создала уникальные возможности проведения испытания ТНУ во всем, представляющим интерес для практического использования ТНУ, диапазоне параметров. В процессе проведения первого этапа испытаний в условиях реальной эксплуатации ТНУ на ТЭЦ ОАО «Мосэнерго» получена зависимость коэффициента преобразования ТНУ в диапазоне температурного перепада в ТНУ от 15 до 36 ОС. Подтверждена возможность передачи сбросной теплоты циркуляционной воды конденсатора турбины (ТЦВ= 25 - 30 ОС) в обратную тепло-магистраль теплосети (ТОБ= 45 — 50 ОС) с достаточно высоким коэффициентом преобразования (КТНУ= 4,5 - 6 при соответственно АТТНУ= 25 - 13 ОС). Рекомендованы к дальнейшей разработке две схемы использования на первом этапе внедрения на ТЭЦ ОАО «Мосэнерго» крупномасштабных ТНУ (теплопроизводительностью до 20 Гкал/ч) —с передачей сбросной теплоты циркуляционной воды в обратную тепломагистраль теплосети (до подогревателей сетевой воды); —использования сбросной теплоты для ступенчатого нагрева в ТНУ подпиточной сетевой воды. Комментарии к статье «Разработка и испытание на ТЭЦ-28 лабораторного стенда НТ-410 (ТНУ)». Применение теплонасосных установок (ТНУ) на ТЭЦ весьма перспективно. При мировых тенденциях экономии топливных ресурсов, сбросное тепло в градирнях необходимо полезно использовать. Уже существует зарубежный опыт в этом направлении, тем более приятно, что и у нас, где теплофикация развита как ни в какой другой стране, уже испытана реальная установка в технологической схеме ТЭЦ. Оценки показывают, что даже при работе теплового насоса НТ-410 с коэффициентом преобразования равным 5, себестоимость производимой тепловой энергии более чем в два раза ниже, чем при традиционной комбинированной выработке на ТЭЦ. Только для ОАО «Мосэнерго» масштабы применения ТНУ на сбросной теплоте градирен может достигать 1600-2000 Гкал/час. Таким образом, применение ТНУ на ТЭЦ выгодно не только технологически (улучшается вакуум в конденсаторе и повышается выработка электроэнергии), но и экономически (реальная экономия топлива или повышение тепловой мощности ТЭЦ без дополнительных расходов на топливо и излишних капитальных затрат). Положительным опытом работы теплонасосной установки, полученным на ТЭЦ-28, можно воспользоваться более широко. ТНУ может найти самое широкое поле применения и в других областях теплоснабжения там, где встречается низкопотенциальное тепло, которое трудно использовать и поэтому оно просто выбрасывается. Энергосберегающий и, главное, экономический эффект от внедрения ТНУ может оказаться колоссальным. В тепловых сетях можно увеличить присоединенную нагрузку за счет установки ТНУ на обратную магистраль, понижая тем самым температуру обратной сетевой воды. Примеров применения ТНУ может быть множество, но основное — это реальное применение и широкое внедрение таких технологий во всех сферах теплоснабжения. Вывоз строительного мусора сайт При утилизации как бытового, так и промышленного мусора очень часто встает вопрос о крупногабаритном мусоре. Какие виды мусора относят обычно к крупногабаритному и какими путями может решаться проблема его вывоза - рассказано в данной статье. Проект. Система тарифного регулирования в череповце. Парадоксы биодизеля. Выступление. Тепловая интеграция и энергосбер. Главная страница -> Переработка мусора  |
