авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ...»

-- [ Страница 6 ] --

Таблица 1.– Характеристики участков тепловой сети № Длина Условный Наружный Условия эксплуатации и состоя уч- участка, диаметр, диаметр изо ние изоляции ка м мм ляции, мм Проектные условия 1 1700 400 Увлажнение изоляции на 50 % 2 300 400 Увлажнение изоляции на 70 % 3 150 400 Увлажнение изоляции на 100 % 4 200 400 Увлажнение изоляции на 100 % 5 230 300 Проектные условия 6 1240 300 Влажный воздух в канале 7 440 300 Отсутствует изоляция 8 100 50 Деформация изоляции 9 100 150 Влажный воздух в канале 10 510 250 Увлажнение изоляции на 10 % 11 250 100 Проектные условия 12 390 100 Увлажнение изоляции на 40 % 13 310 100 Отсутствует изоляция 14 100 100 Деформация изоляции 15 180 100 Проектные условия 16 420 100 Расчет тепловых потерь проводился в разработанном авторами программном комплексе отдельно для каждого характерного участка теплотрассы с учетом его реального технического состояния по методи кам [7-9]. Результаты расчета приведены в табл. 2. Для оценки величи ны расчетных тепловых потерь (Qрасч) в таблице приведены проектные потери (Qпр), определенные по [1], и нормативные потери (Qнорм) [10].

Таблица 2. – Результаты определения транспортных тепловых потерь Тепловые потери, кВт (Qнорм Протяженность (Qрасч Потребитель Qпр)/Qпр, ТС, м Qпр)/Qпр, % Qрасч Qпр Qнорм % П1 5160 460,08 330,72 472,74 39 П2 5160 440,98 331,98 475,04 33 П3 4300 371,65 276,46 378,95 34 П4 4670 414,01 287,93 397,45 44 Из анализа результатов (табл. 2) следует, что при вводе наиболее вероятного набора негативных факторов [4-6], влияющих на термиче ское сопротивление изоляции теплопроводов, для всех потребителей наблюдается закономерное увеличение расчетных тепловых потерь, по сравнению с проектными потерями [1]. В зависимости от масштабности и значимости факторов, тепловые потери могут изменяться в широком диапазоне, в несколько раз превышая проектные потери. Для рассмат риваемого случая реальные тепловые потери в среднем на 30…40 % превысили проектные потери.

Полученные результаты служат обоснованием преимущества опре деления потерь тепла на каждом характерном участке трубопровода с учетом нештатных условий эксплуатации и ненормативного техниче ского состояния изоляции по длине трубопроводов по сравнению с дей ствующей методикой расчета тепловых потерь через теплоизоляцион ные конструкции [1]. Предлагаемый подход позволит выявить возмож ный потенциал теплосбережения в системе транспорта тепловой энер гии и указать участки трубопроводов, требующие оперативного ремон та.

Кроме того, для потребителей П1, П2, П3 расчетные потери тепла, возрастая относительно проектных в среднем на 30…40 %, не превы шают нормативные потери [10] (табл.2). Это объясняется тем, что дей ствующие нормативы потерь значительно завышены для современных типов изоляции с высоким термическим сопротивлением, такие как пе нополиуритан. Рост тепловых потерь, не превосходящий допустимые нормы, не контролируется энергоснабжающими компаниями в виду от сутствия официальной методики расчета реальных тепловых потерь. В результате, нормативные документы не отражают возможного потенци ала энергосбережения. Около 30 % экономии тепловой энергии при транспортировке теплоносителя можно получить только за счет органи зационных мер по ужесточению нормативных потерь [10] для совре менных типов изоляции. Обозначенная возможность ужесточения нор мативных потерь тепла будет являться хорошим стимулом для срочного реагирования теплоснабжающих компаний на все нештатные условия работы тепловых сетей.

Список литературы СП 41–103–2000 Проектирование тепловой изоляции оборудования и 1.

трубопроводов. М.: Госстрой России.– 2001.– 42 с.

Методические указания по определению тепловых потерь в водяных 2.

тепловых сетях: РД 34.09.255-97.М.: СПО ОРГРЭС, 1988.- 18 с.

Мунябин Л.И., Арефьев Н.Н. К вопросу о методике расчета тепловых 3.

потерь при различных вариантах тепловой изоляции // Новости тепло снабжения.- 2002.- № 4.- С. 35-38.

4. Шойхет Б.М., Ставрицкая Л.В. Обследование технического состояния и реконструкция тепловой изоляции эксплуатируемых магистральных теплопроводов // Энергосбережение. – 2002. – № 3. – С. 60–62.

5. Слепченок В.С., Рондель А.Н., Шаповалов Н.Н. Влияние различных экс плуатационных факторов на тепловые потери в бесканальных подзем ных трубопроводах тепловой сети// Новости теплоснабжения.– 2002.– № 6.– С. 18 – 23.

6. Мунябин Л.И., Арефьев Н.Н. К вопросу о методике расчета тепловых потерь при различных вариантах тепловой изоляции // Новости тепло снабжения.– 2002.– № 4.– С. 35–38.

7. Рахимова Ю.Н. Анализ тепловых потерь теплопроводов в условиях де формации и нарушения целостности теплоизоляции // Современные тех ника и технологии: Матер. XVII Междунар. научно-практ. конф. студен тов, аспирантов и молодых ученых.– Томск, 2011.– Т.3.– С. 257–258.

8. Кузнецов Г.В., Половников В.Ю. Численный анализ потерь тепла маги стральными теплопроводами в условиях полного или частичного затоп ления //Инженерно-физический журнал.–2008.–т.81,–№2.–С.303–311.

9. Кузнецов Г.В., Половников В.Ю. Анализ тепловых потерь теплотрубо проводов в условиях взаимодействия с влажным воздухом // Энергосбе режение и водоподготовка.-2009.– № 2 (58).– С.37–40.

10. Методические указания по составлению энергетической характеристики для систем транспорта тепловой энергии по показателю «тепловые поте ри», часть 3:РД153–34.20.523–2003.М.:СПО ОРГРЭС,2003.–28с.

УДК 697. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ТЕПЛА В ЗДАНИЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕПЛОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ Трамона А.С.

Национальный исследовательский Томский политехнический универси тет, г. Томск E-mail: tramona@sibmail.com С помощью теплонаносных установок (ТНУ) избыточные вторич ные энергоресурсы, которые нельзя использовать в техническом про цессе предприятия, могут быть использованы для удовлетворения ото пительно-вентиляционной нагрузки или нагрузки горячего водоснабже ния самого предприятия, а также для теплоснабжения внешних потре бителей [1]. Задачей энергосберегающей технологии заключается в эф фективном использовании оставшейся эксергии [2].

В различных странах мира получили широкое распространение тепловые насосы малой мощности (до 100 кВт). Они компактны, надежны, работают при низких температурах наружного воздуха зимой и способны осуществлять кондиционирование помещений в теплый пе риод года. Отметим также оценить перспективы применения тепловых насосов большой мощности (от 30 МВт и более) для модернизации и развития систем теплоснабжения.

ТНУ доказали свою эффективность благодаря тому, что передают потребителю в 3-5 раз больше энергии, чем тратят сами на ее передачу [3]. Кроме того, в тепловых насосах используются экологически чистые технологии и практически без выбросов вредных веществ в окружаю щую среду[4]. ТНУ включает трансформатор теплоты, включающий испаритель, компенсатор, дроссельный вентиль и конденсатор. В ТНУ происходит перенос тепловой энергии от источника низкого потенциала (природная теплота, сбросная теплота промышленности) к потребителю тепловой энергии.

В качестве источников энергии для тепловых насосов авторы [1, 2] предлагают использовать различные среды: морская и речная вода, грунт и грунтовые воды, сточные воды, воду систем теплоснабжения, уходящие газы котлов, а также аммиак, диоксид углерода, фреон и дру гие.

В последние годы достигнут большой прогресс в получении новых строительных материалов с повышенными теплоизоляционными свой ствами, разработаны технологии утепления существующих зданий. Во многих странах, включая Россию, пересматриваются нормы потерь теп ловой энергии через наружные ограждения зданий в окружающую сре ду [2, 3], соответственно, снижается требуемая температура теплового источника. Например, при напольном отоплении температура подаю щей воды невысока и может составлять 40-450С, что позволяет повы сить эффективность использования тепловых насосов.

В условиях России тепловые насосы являются дорогим и малодо ступными из-за относительно высоких капитальных вложений, приво дящих к большим срокам окупаемости. В ближайшей перспективе цены на природный газ в России будут расти, что существенно повысит кон курентоспособность тепловых насосов в сравнении с другими тепло источниками [4].

Аккумулированное грунтом тепло с определенным температурным уровнем передается рабочему телу теплового насоса, как правило, через промежуточный теплоноситель (рассол) температура замерзания кото рого принимается равной -150С. Грунтовые теплообменники выполняют обычно из пластиковых труб. Гарантийный срок службы грунтовых теплообменников составляет 50 лет и более. В нашей работе мы предла гаем использовать в качестве источника энергии – фреон-12.

Постановка задачи С целью энергосбережения поставлена задача использования теп лоты грунта. На глубину 11 метров забивают полую сваю, через кото рую пропускают теплоноситель фреон-12 (рис. 1а). При этом получен ное тепло используется для обогрева жилого дома. Фреон-12 заливают в пластиковую трубу диаметром 20 мм, уложенную в полой свае.

а) б) Рис.1. Схемы а) полая свая, б) циркуляционная схема На рис. 1б приведена циркуляционная схема. В коллектор 1 посту пает фреон-12, который затем циркулирует по трубе и под высоким давлением поступает в (И) испаритель, где за счет резкого уменьшения давления происходит процесс испарения. При этом хладагент отбирает тепло у внутренних стенок испарителя, а испаритель в свою очередь от нимает тепло у земляного контура, за счет чего он постоянно охлажда ется. Компрессор (КМ) вбирает хладагент из испарителя, сжимает его, за счет чего температура хладагента резко повышается и выталкивает в конденсатор (КН). Кроме этого, в конденсаторе, нагретый в результате сжатия хладагент отдает тепло отопительному контуру (теплый пол) и переходит в жидкое состояние. Отработанный хладагент поступает в коллектор 2 и цикл замыкается.

Для отопления здания может быть использован тепловой насос (рис. 2), в которой нижним источником теплоты служит окружающая среда. В результате его работы теплота передается источнику теплоты с более высокой температурой, чем окружающая среда. Найти эксергетические потери в элементах, если температура охлаждающей среды toc= –10С=272К, температура нагревательных устройств tн =350С=308К. В качестве холодильного агента используется френон-12.

а) б) Рис. 2. Тепловой насос а) принципиальная схема, б) T-S схема Эксергия потока рабочего тела вычисляется по формуле [4, c. 11]:

, (1) где h0, h1, S0, S1 параметры рабочего тела при давлении P0, P1, тем пературе окружающей среды T0, T1 соответственно. Параметры рабочего тела определим. (2) x1 и x4 определяем при помощи таблиц [5] по формуле ви Значения s2 s1 s1/ (s1// s1/ ) x1 s1// да, s1=4,5461 кДж/(кг К);

=4,5563 кДж/(кг К);

s1/ кДж/(кг К), следовательно =4, S S 4,5461 4, 0,981. Степень сухости в точке 4:

x1 1 S S 4,5563 4, S4 s4/ S4 s1/. Значения энтропии в состоянии 4 такое же, как и в x4 s4// s4/ s1// s1/ состоянии 3 (его находим из таблицы) [5, таб. 1, с. 6] при температуре t=350С;

s3 =4,1160 кДж/(кг К);

значение энтропий s4 и s4 соответствен // / // но равны s1 и s1. Таким образом x4 4,1160 4, 0034 0, 203.

/ // 4,5563 4, Из таблиц [5, таб. 1, с.7] находим h 400,95 кДж/кг, h 552, кДж/кг при toc= –10С. Подставляем найденные значения в формулу (2) получим:

h1 400,95(1 0,981) 552,51*0,98 549,06 кДж/кг.

Подставляем найденные значения в формулу (1) получим:

ex1 549,06 550, 4 274(4,5461 4,624) 19,96 кДж/кг.

При температуре T0=10С=274К из таблиц [5] находим h0 =550, кДж/кг, S0=4,624 кДж/(кг К).

ex2 h2 h0 T0 (S2 S0 ) кДж/кг (3) Параметры (2) находятся на линии, поэтому будем иметь [5, табл.1, с.1]:

h = 566,64 кДж/кг при tн =350С, т.к. h h2 кДж/кг, подставляем найденные значения в формулу (3).

ex2 566, 64 308(4,5461 4, 649) 534,9 кДж/кг.

ex3 h3 h0 T0 (S3 S0 ), S3 S4 4,1160 кДж/(кг К).

h S Из таблиц [5,табл.1, с.1] находим 0 =564,15 кДж/кг, T0 = 308 К, =4,646 кДж/(кг К) при tн =35 С.

h3 h 434,09 кДж/кг при t=350С=308K [5,табл.1, с.1] ex3 434,09 574.15 308(4,1160 4,649) 23,64 кДж/кг, ex4 h4 h0 T0 (S4 S0 ) кДж/кг, h4 h1 400,95 кДж/кг, h4 h1 552,51 кДж/кг, h4 400,95 (1 0, 203) 552,51 0, 203 431,707 кДж/кг, ex4 431, 707 550, 4 274(4,5461 4, 624) 97,393 кДж/кг.

Потери в компрессоре ex1 ex2 19,96 534,06 514,1 кДж/кг.

Потери в конденсаторе ex2 ex3 534,06 23,64 510, 42 кДж/кг.

Потери в испарителе ex3 ex4 797,97 754,19 43,78 кДж/кг.

Потери в дросселе ex4 ex1 754,19 479,88 274,3 кДж/кг.

Полученные результаты потерь эксергии приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Потери эксергии Потери кДж/кг Проценты, % Компрессор 1 -514,10 38, Конденсатор 2 510,42 38, Испаритель 3 43,78 3, Дроссель 4 274,8 20, Итого: 314,40 100, В работе поставлена задача использования теплоты грунта. Приве дены расчеты потерь эксергии для теплового насоса. В качестве тепло носителя предлагается использовать фреон-12, отвечающий по безопас ности на реакцию организма человека, а так же экономически выгод ным.

Научный руководитель д.ф.м.н Логинов В.С.

Работа выполнена по заказу строительной фирмы ООО «Рекон» (г. Томск).

Спикок литературы Сорокин О.А. Применение теплонасосных установок // Промышленная 1.

Энергетика. – 2005. – №6. – c. 12-15.

Васильев Г.П. Эффективность и перспектива использования тепловых 2.

насосов в городском хозяйстве Москвы // Энергосбережение. – 2007. – №8. – с. 63-65.

Соколов Е.Я. Бродянский В.М. Энергетические основы трасформации 3.

тепла и процесса охлаждения. М.: Энергоиздат. – 1981. – 320с.

Дмитриев А.Н., Монастырев П.В., Сборщиков С.Б. Энергосбережение в 4.

реконструируемых зданиях. М.: Издательство АСВ, 2008. – 208 с.

Коновалова Л.С. Справочные данные по термодинамическим свойствам 5.

рабочих тел теплотрансформаторов. Метод. указ. для студентов тепло технических специальностей. – Томск: Изд. ТПУ, 1998. – 32с.

УДК 620. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПОПУТНЫХ ГАЗОВ Фролов В.А.

Руководитель – Горячев С.В.

ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»

E-mail: teploosu@mail.ru Актуальность темы исследования определяется острой необходи мостью реализации системы мер по повышению эффективности исполь зования топливно-энергетических ресурсов. Анализ мирового опыта по казывает, что проблемы энергоресурсосбережения являются важными даже для экономически развитых стран, выход которых из очередного энергетического или ресурсного кризиса, как правило, сопровождается переходом на более высокий энерго- и ресурсосберегающий технологи ческий уровень.

Проблема энергоресурсосбережения в России несоизмеримо слож нее тех проблем, которые на фоне высоких цен на нефть возникали в развитых странах в 70-х годах и имеют место в настоящее время. В со вокупности с другими системными проблемами российской экономики она представляет реальную угрозу национальной безопасности страны и её роли в мировом сообществе. Альтернативы решению этой проблемы нет: либо Россия сконцентрирует силы на её решении и выйдет в число стран с высокоразвитым производством конкурентоспособной продук ции, либо ей будет отведена роль сырьевого придатка группы развитых стран.

Перевод экономики России на энергосберегающий путь развития – это не просто снижение затрат, удешевление выпускаемой продукции и т.д., что само по себе тоже очень важно, но и переход на качественно новый уровень производства и потребления топливно-энергетических ресурсов. В повышении эффективности использования топлива и энер гии заложены огромные возможности выхода страны из кризиса, про гресса в науке, производстве, социальной сфере. Это и определяет акту альность темы, ее теоретическое и практическое значение.

Одной из проблем является сжигание попутного нефтяного газа в факелах, которое даёт около 1% всех мировых выбросов углекислого газа, при этом происходит уничтожение ценных невозобновляемых природных ресурсов.

Одним из способов рационального использования попутного нефтяного газа является низкотемпературная абсорбция (НТА).

Технологическая схема НТА, представленная на рисунке 1, состоит из блока предварительного отбензинивания исходного газа и блока НТА, где происходит доизвлечение углеводородов из газа, прошедшего через блок НТК. Благодаря комбинированию технологических процес сов схема НТА становится достаточно гибкой и универсальной для из влечения как этана, так и более тяжелых углеводородов. Топливный газ после разделения может использоваться для нужд теплоснабжения.

Сжигание попутного газа в котельных установках возможно только при применении специального оборудования. Одним из вариантов решения этого вопроса является внедрение инжекционных многосопловых горе лок. Предлагаем к применению горелку ГПМ-ГИМ-140.

Рисунок 1 – Технологическая схема 1-3,13,15,23 – теплообменники;

4,7,18 – пропановые испарители;

5 – разделитель;

6 – абсорбер;

8 – ёмкость;

9,21,22 – испарители;

10,16,24, – промежуточные ёмкости;

11,12,20,28,31,33 – насосы;

14,26,29 – аппараты воз душного охлаждения;

17 – абсорбционно-отпарная колонна;

19,27 – рефлюксные ёмкости;

25 – десорбер;

32 – печь нагрева теплоносителя ГПСВ – газовый подогреватель сетевой воды;

ГТ – газовая турбина;

СН – сетевой насос Технические характеристики горелки представлены в таблице Таблица 1 – Технические характеристики горелки ГПМ-ГИМ-140.

Наименование параметра ГПМ и характеристики ГИМ- Номинальная теплопроизводительность при калорийности газа 1, Qн = 8000 ккал/м, МВт (Гкал/ч) Рабочий диапазон изменения 0,1-2, теплопроизводительности, МВт Вид топлива Природный газ или попутный нефтяной газ Номинальное давление газа 0, перед горелкой, МПа Рабочий диапазон давления газа перед горел- 0,02-0, кой, МПа Расход газа в номинальном режиме нм/ч Температура газа перед горелкой, С Не выше Устройство и принцип работы горелки ГПМ-ГИМ-140.

Горелка представлена на рисунке 2, конструктивно она представля ет собой цилиндрический корпус, в котором размещен сопловый аппа рат, проточная часть, оканчивающаяся стабилизатором горения, выпол ненным из термостойкой стали, системы регулирования подачи первич ного и вторичного воздуха, штуцер для подвода топливного газа.

Рисунок 2 – Горелка ГПМ-ГИМ- Работа горелки осуществляется следующим образом.

Газ, подведенный к горелке, поступает в сопловые отверстия, при выходе из которых инжектирует необходимый для горения воздух, об разуя с ним газовоздушную смесь, после чего сгорает на выходе из го релки.

Горелка инжекционная многосопловая типа ГПМ-ГИМ-140 может быть предназначена для эксплуатации в составе подогревателей газа, либо других видов теплоиспользующего оборудования.

Таким образом, используя схему НТА, мы имеем возможность вы делить топливный газ, не выбрасывая фракции попутного газа в атмо сферу, и сжигать его для нужд теплоснабжения в котельных установках с применением инжекционной многосопловой горелки.

В результате внедрения данной технологии получаем экономию энергоресурсов и сокращаем выбросы попутных газов в атмосферу.

Список литературы Ботнева Т.А. Геохимия нефтяных попутных газов;

1.

Селезнев Н.В., Суханкин Е.И. Вопросы геологии и ресурсы газа нефтя 2.

ных месторождений;

Журнал «Экологический вестник России» № 9,10,11 2009г.;

3.

Журнал «Химическое и нефтегазовое машиностроение»№ 2 2008г.

4.

УДК 662. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА ОАО «ВАМИН ТАТАРСТАН»

Хамидулин Э.П.,магистрант Казанский Государственный Энергетический Университет, г.Казань E-mail: emill1991@rambler.ru В ходе работы был проведен анализ экологических проблем на предприятии. Установлено, что средние значения загрязнения сточных вод на территории комбината незначительно превышают санитарно гигиенические нормативы:

- взвешенные вещества – 225 мг/л;

- нефтепродукты – 83 мг/л;

- БПКполн. – 9,7 мг/л.

С целью выбора метода модернизации системы очистки сточных вод предприятия выполнено изучение существующих методов очистки сточных вод от нефтепродуктов.

Для повышения эффективности системы очистки сточных вод на предприятии предложена двух ступенчатая очистка сточных вод. В ка честве модернизации предлагается в действующую систему очистки сточных вод, имеющуюся на предприятии дополнительно установить комбинированный фильтр-сепаратор и сорбирующий фильтр.

Исходные данные Предприятие имеет временное разрешение на предельно допусти мый сброс загрязняющих веществ с дождевыми и талыми стоками, вы данное Управлением Государственной экспертизы и нормирования Ми нистерства экологии и природных ресурсов РТ на срок с 26 февраля 2011 года до 27 декабря 2011 года.

Согласно данного разрешения для предприятия установлено сле дующее предельно допустимое количество загрязняющих веществ в стоке за 2011 год - взвешенные вещества – 53,80 т;

- нефтепродукты – 0,66 т;

а также приняты значения концентраций загрязняющих веществ в дождевом и талом стоке после очистки на нефтеловушке:

- взвешенные вещества –0,368 г/л;

- нефтепродукты – 0,0795 г/л.

Использование очищенной воды промливневой канализации в ка честве добавочной в циркуляционную систему ОАО «Вамин Татарстан»

Совецкого района РТ дает экономический эффект за счет уменьшения экологических платежей и сокращения потребления технической воды от стороннего источника.

При расчете экономического эффекта объем сбросов ливневых и талых вод принят 32,8 тыс. т / год, а расчетный расход сбросов котель ного и турбинного цеха составляет 1168 тыс. т/год. Суммарный объем 1200,8 тыс. т / год.

Q1=32,8 тыс.т / год – сбросы ливневых и талых вод.

Q2=1168 тыс. т / год – сбросы котельного и турбинного цехов.

Фактические сбросы в промливневую канализацию от котельного и турбинного цехов, ливневых и талых вод за 2011 составили 1079,29 тыс.

м3.

За счет использования очищенной воды в обратной системе эконо мия технической воды по цене 4,43 руб. / м3 составит:

1 очередь:DЭ1=4,43*1050=4651,5 тыс. руб. / год.

2 очередь:DЭ2=4,43*29,5=130,7 тыс. руб. / год.

Суммарный экономический эффект составит:

DЭ=DЭ1+DЭ2=4651,5+130,7=4842,3 тыс. руб. / год.

В процессе эксплуатации очистных сооружений ожидается образо вание отходов.

Годовой объем осадка – 660,47 т/год;

Годовой объем уловленных нефтепродуктов – 16,08 т/год.

Затраты на утилизацию:

660,47*313,56=207,1 тыс. руб./год.

16,08*11127,12=178,9 тыс. руб./год.

С учетом затрат на утилизацию экономический эффект составит:

4842,3-207,1-178,9=4456,3 тыс. руб./год.

Чистая прибыль: 4456,3*0,76=3386,8 тыс. руб./год.

Срок окупаемости: Ток = Км/Пч=25087,5/3386,8=7,4 года.

Результаты расчетов показывают, что с использованием предло женной системы модернизации степень очистки сточных вод от нефте продуктов будет соответствовать санитарно-гигиеническим нормативам – 0,05 мг/л.

Экономический расчет показывает эффективность предложенной технологии модернизации системы очистки сточных вод предприятия.

Кроме того, снижение платежей за загрязнение водных ресурсов будет составлять – 19900 руб./год. Срок окупаемости проекта составит – 7, года.

Таким образом, внедрение данной установки позволит снизить за грязнение сточных вод предприятия до уровня санитарно гигиенических нормативов.

УДК 628. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА ПРИ ОГНЕВОМ ОБЕЗВРЕЖИВАНИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД Чащина Ю.А.

Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск E-mail: chaschinayu@tpu.ru Проблема применения энергосберегающего оборудования и ресур соэффективных технологий для очистки промышленных сточных вод на предприятиях химической промышленности стоит достаточно остро.

Оборудование на этих предприятиях устаревает, а применяемые техно логии требуют усовершенствования в связи с изменением химического состава промышленных стоков и требований к степени очистки жидких отходов. Для повышения энергоресурсоэффективности промышленных циклонных реакторов, применяемых для термической очистки про мышленных стоков с большим набором и высокой концентрацией орга нических и минеральных веществ, необходимо исследование протека ющего в нем сложного физико-химического процесса обезвреживания сточных вод.

Целью работы является детальное изучение процесса огневого обезвреживания промышленных сточных вод. Процесс огневого обез вреживания состоит из различных физических и химических стадий. В рабочей камере реактора огневого обезвреживания протекает процесс горения топлива, распыляются жидкие производственные отходы, про исходит испарение движущихся капель, смешение и нагрев паров с ды мовыми газами, химическое реагирование компонентов производствен ного отхода (окисление, восстановление, термическое разложение и др.). Указанные стадии рабочего процесса совмещены не только по вре мени, но, в значительной степени, и в пространстве [1].

При решении указанной задачи был принят ряд упрощений: вместо природного газа в качестве топлива выступал метан, а вместо потока промышленных стоков рассматривался поток водяного пара. Таким об разом, рассматривалось стационарное турбулентное неизотермическое течение реагирующих газов и водяного пара в промышленном реакторе.

Горение метана в воздухе описывалось на основе обобщенной одноша говой химической модели с конечной скоростью реакции, в которой предполагается полное сгорание топлива до CО2 и Н2О:

CH4 2O2 CO2 2H 2O Реакция будет определяется стехиометрическими коэффициентами, энтальпиями реагентов и параметрами, от которых зависит скорость ре акции. Скорость реакции рассчитывается из предположения, что турбу лентное смешение реагентов является ограничивающим фактором про текания химической реакции.

Геометрия расчетной области представлена на рис. 1.

Физическая постановка задачи: смесь реагирующих газов (метан воздух) подается в реактор со скоростью 26,5 м/с и начальной темпера турой смеси 300 К, а водяной пар со скоростью 20 м/с и температурой 373,15 К подается в поток продуктов сгорания метана.

Математическая постановка задачи представлена системой уравне ний, включающей в себя уравнение неразрывности, уравнения движе ния, гипотеза Буссинеска, уравнение энергии, уравнения диффузии, уравнения изменения концентрации газовых компонентов, уравнение состояния и уравнения k- модели турбулентности [2, 3].

Расчет осуществлялся при помощи программного пакета ANSYS FLUENT. Двумерная расчетная сетка была построена в GAMBIT, во входной области реактора сетка была выполнена более мелкой, с шагом по y-координате в 1 мм. Помимо этого было выполнено сгущение сетки в пристеночной области и при удалении от входной области промыш ленного реактора. Результаты расчета приведены на рис. 2-4.

Из расчета видно (рис. 2), что максимальная скорость потока будет наблюдаться на входе метана в реактор, в области протекания химиче ской реакции. В этой же области под струей смеси реагирующих газов наблюдается образование небольшого вихря (рис. 3). Восходящие пото ки продуктов сгорания и водяного пара движутся в основном вблизи стенок реактора. В центре реактора скорости потоков принимают ми нимальные значения.

Распределение температуры в изучаемом реакторе приведено на рис. 4. Наблюдается снижение температуры парогазовой смеси на вы ходе из реактора и в пристеночных областях по ходу течения водяного пара за счет теплообмена между холодным (относительно температуры продуктов сгорания топлива) потоком водяного пара и продуктами сго рания метана.

Рис.1. Геометрия расчетной области.

Рис. 2. Изолинии средней скорости в промышленном реакторе.

Рис. 3. Контуры функции тока в промышленном реакторе.

Рис. 4. Контурные линии температуры в промышленном реакторе.

Полученные результаты отличаются от реального процесса очист ки промышленных стоков. Этому могло послужить несколько причин:

в реальном процессе участвуют не метан и водяной пар, а сточная вода с определенной концентрацией минеральных примесей в ней и природный газ определенного месторождения;

в приведенной модели не учтен фазовый переход при испарении жидких отходов;

не учтен циклонный характер процесса, обеспечивающий высокую эффективность очистки за счет полного выгорания минеральных примесей в сточной воде.

Список литературы 1. Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. – Москва: Химия, 1990. – 304 с.

2. Механика жидкости и газа: учебник / Л.Г. Лойцянский. – 4-е изд., пере раб. и доп. – М. : Наука, 1973. – 847 с.

3. FLUENT 6.3 User's Guide. Fluent Inc. September 2006. – 2501 р.

СЕКЦИЯ 5. ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ И НЕТРАДИЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ УДК 662. ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗОВЫХ КОНТАКТНЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЕЙ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Бабушкин Н.А., Молодежникова Л.И., Голдаев С.В., д.ф.-м.н.

Томский политехнический университет, г. Томск E-mail: atikin.89@mail.ru Для теплоснабжения жилых и коммунально-бытовых зданий в применяются в основном водяные системы. В системе теплоснабжения взамен котла можно установить контактно-поверхностный водонагрева тель эффективность работы которого намного выше используемых аг регатов.

Система теплоснабжения с применением контактно-поверхностных водонагревателей имеет ряд особенностей, сущность которых заключа ется в следующем.

I. В связи с тем что аппараты включаются в циркуляционный кон тур непосредственно, то внутри контактных камер происходит разрыв водяной струи, в результате чего гидравлическая замкнутость отопи тельного контура нарушается. Поэтому такая система при любом раз мещении контактных водонагревателей (вверху или внизу здания) не может функционировать под действием только гравитационного напо ра. Для осуществления циркуляции воды в отопительной системе всегда требуется установка насоса. В обычной системе отопления насос рабо тает на обратной, более холодной воде, и устанавливается по ходу цир куляции перед котлом [1]. В системах с контактно-поверхностными во донагревателями для обеспечения необходимого напора подаваемой по требителям воды насос во всех случаях необходимо устанавливать на горячей воде, непосредственно после сборного бака.

В обычной системе отопления с котлом, напор циркуляционного насоса должен быть равен величине расчетного сопротивления системы за вычетом величины естественного гравитационного напора, образую щегося благодаря разнице веса столбов горячей и обратной воды. При работе контактных аппаратов в системе отопления водяной насос вслед ствие разомкнутости циркуляционного контура вынужден расходовать электроэнергию не только на преодоление гидравлического сопротив ления системы, но и на подъем воды. Поэтому напор насоса при уста новке водонагревателей внизу здания должен определяться по формуле:

Ннас = Нгидр + Нгеом + Нграв, где Ннас – минимально допустимый напор насоса в м;

Нгидр – гидравлическое сопротивление системы в м;

Нгеом – геометрический напор насоса, равный высоте подъема воды до верхнего розлива (в однотрубной системе) или до верха стояков (в двухтрубной системе с нижней разводкой), в м;

Hграв – гравитационный напор системы отопления в м.

II. С точки зрения защиты трубопроводов от коррозии и предотвра щения выпадения в них шлама система с контактно-поверхностными водонагревателями более предпочтительна по сравнению с обычной си стемой отопления с чугунными секционными котлами.

В замкнутом контуре обычной системы отопления циркулирует в основном одна и та же вода. Подпитка системы холодной водой осу ществляется, как правило, непосредственно из водопровода. Поэтому поступление кислорода в систему происходит хотя и в небольших ко личествах, но систематически. Неплотные системы, подпитка которых производится часто и в больших количествах, корродируют значитель но быстрее. Некоторое обогащение циркуляционной воды кислородом может происходить и в расширительном сосуде. При нагреве в котлах подпиточной воды средней жесткости или близкой по составу к артези анской из нее начинают выпадать карбонаты кальция и магния, в ре зультате чего на поверхностях нагрева котлов образуются накипь и шлам, которые вместе с циркуляционной водой выносятся в систему отопления.

При работе в системе отопления контактно-поверхностных водо нагревателей подпиточная и циркуляционная вода нагревается на выхо де из топки до стадии кипения. При этом содержание кислорода в горя чей воде становится равным 0 — 0,06, а углекислоты 3 — 6 мг/л.

Основным показателем эффективности работы контактно поверхностного водонагревателя в закрытой и открытой системе тепло снабжения является КПД.

Рис.1. – КПД контактного-поверхностного водонагревателя в зависимости от температуры наружного воздуха Основываясь на данные эксперимента Ю.П. Соснина [3] построены закономерности значений КПД контактно-поверхностного водонагрева теля при наличии подпитки, в зависимости от периода отопительного сезона (рис. 1.). Из диаграммы видно, что подпитка аппарата холодной водой в количестве 3% несколько увеличивает его экономичность, что происходит за счет снижения влажности и температуры отходящих га зов.

Если говорить об открытой системе теплоснабжения, в которой ис пользуется контактный – поверхностный водонагреватель, то такая си стема имеет ряд преимуществ [2], таких как:

1. В любой период отопительного сезона, а также в летнее время, к потребителям подается горячая вода, прошедшая в контактных аппа ратах глубокую деаэрацию и декарбонизацию. Таким образом, в мест ные системы горячего водоснабжения и отопления непрерывно в тече ние суток подается горячая вода, практически не содержащая коррози онно-агрессивных агентов в виде кислорода и углекислоты.

2. Стоимость котельной сокращается примерно в 1,5 раза.

3. Общая стоимость 1 Гкал тепла, полученного в котельной с контактно-поверхностными водонагревателями, включая эксплуатаци онные расходы на топливо, на электроэнергию, на содержание эксплуа тационного персонала, на амортизационные расходы и ремонт оборудо вания, примерно в 1,2 раза меньше по' сравнению с котельной, имею щей чугунные котлы.

4. Экономия в капитальных затратах наблюдается также при строительстве наружных теплосетей за счет снижения количества цир кулирующей в них воды.

5. Улучшается качество теплоснабжения потребителей за счет меньшего влияния переменного расхода горячего водоснабжения на тепловой и гидравлический режимы местных систем отопления.

Использование газовых контактных водонагревателей позволит решить некоторые проблемы жилищно-коммунального сектора России.

Список литературы Архипов Л.И., Удыма П.Г. Энергосберегающая технология защиты 1.

окружающей среды. М.: Моск. энерг. ин-т, 1988.

Соколов В.Н., Доманский И.В. Газожидкостные реакторы. Л.: Машино 2.

строение, 1976.

Соснин Ю.П. Газовые контактные водонагреватели. М., 1967.

3.

УДК 621.311. ИЗВЛЕЧЕНИЕ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ ЗЕМЛИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГОВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ РЕСУРСОВ ДЛЯ ТЕПЛОСНОБЖЕНИЯ ЗДАНИЯ Бахмат Г.В.,к.т.н., Грачёв И.Н., аспирант Тюменский Государственный Университет, г. Тюмень E-mail: gautier.jean1989@gmail.com Постоянно растущее увеличение объёмов добычи традиционных источников энергии, повсеместное формирование и развитие систем сжигания углеводородов привело к возникновению не только очагов не благополучной экологической ситуации в густонаселённых районах, но и к формированию высоких цен на традиционные энергоносители. По этому рациональное использование топливно-энергетических ресурсов представляет сегодня собой одну из глобальных мировых проблем. Од ним из перспективных путей решения этой проблемы является приме нение новых энергосберегающих технологий, использующих нетради ционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ). Преимущества этих технологий связаны с их экологической чистотой, а также с новы ми возможностями в области повышения степени автономности систем жизнеобеспечения.

Для полной автономности систем жизнеобеспечения здания котте джного типа была предложена система состоящая из теплового насоса и устройства производства электроэнергии. Существует два доступных таких устройства, основанных на нетрадиционном источнике энергии:

ветрогенератор и панели фотоэлементов. Выбор одного из двух данных устройств основан на расчёте энергоэффективности каждого из них в условиях уральского климата.

Рассматриваемое здание для отопления имеет площадь S=120 м2 и высоту потолка h= 2,5 м. Предполагается, что имеется система отопле ния, базирующаяся на циркуляции теплоносителя с температурой около +45 С. Для выбора необходимых комплектующих системы теплоснаб жения нужно произвести расчёт энергетических нужд. Если учесть что тепловые потери здания составляют =0,3 Вт/м2 С и приходятся на стены и крышу, а минимальная температура в Свердловской области опускается до Тmin=-46 С, при условии поддержания комфортной темпе ратуры в помещении Tcom=+22 С, то потребляемая пиковая мощность в данном регионе составит:

( ) При подборе комплектующих необходимо ориентироваться именно на значение пиковой мощности, чтобы тепловая мощность теплонасос ной станции могла ее покрывать. Выбран тепловой насос Solo 7MR/R технические характеристики, которого представлены ниже.

Тепловой насос характеризуется СoP – коэффициентом эффектив ности преобразования энергии, QF – охлаждающая мощность (извлека емая энергия), Q – потребляемая электрическая мощность, с учётом этого получим Q=QF+Q. При условии, что температура воды в системе отопления колеблется в диапазоне от +18 С до +55 С, а температура грунта не опускается ниже -5 С, то в этом случае CoP=3,6, QF=5,3 кВт, Q=1,47 кВт.

В составе теплонасосной станции, в нашей задаче, будет использо ван коллектор с горизонтально расположенными трубами. Необходи мый участок для коллектора теплового насоса определим из следующих соображений. Допустим, что средняя теплопроводность грунта qE=25Вт/м2;

QF=5,3 кВт, тогда требуемая площадь:

QF 5000W SE 200m qE 25W m Необходимое количество Х труб (полиэтиленовые трубы DN 25*2,3) по 100 м длинной каждый:

S E 2 200m2 2 m m 4 трубы X 100 100m Выбраны 4 трубы по 100м длинной каждая (диаметра 25мм 2,3мм содержащая 0,327 л/м согласно табл.) Рассмотрим работу теплонасосной станции совместно с работой ветрогенератора. Надо учесть, чтобы система теплоснабжения могла функционировать на средних минимальных температурах в течение всего отопительного периода. Для этого необходимо, чтобы электро энергии, вырабатываемой ветрогенератором, хватало для функциониро вания теплового насоса. Расчёты энергетического баланса теплонасос ная станция – ветрогенератор представлены в таблице выше. Определе ние мощности ветрогенератора с диаметром лопастей D=3м был произ веден согласно теореме Бетца, которая накладывает ограничения на ве личину извлекаемой энергии:

, где учтена поправка на 50% от лимита Бетца, связанная с КПД самого механизма и с тем, что воздушный поток не ламинарный.

Таблица 1. Расчёт энергетического баланса для установки тепловой насос-ветрогенератор.

Янв Фев Мар Апр Окт Ноя Дек Средний минимум, °C -16,8 -15,2 -8,2 0 -0,3 -9 -13, Тепловые потери, Вт 2677,2 2566,8 2083,8 1518 1538,7 2139 2456, Среднее значение за 10 лет м/с 4,26 4,17 3,93 4,09 4,29 4,17 4, Мощность ветрогенератора, Вт 807,1 757,0 633,7 714,3 824,3 757,0 830, Потребляемая мощность ТС, Вт 743,7 713,0 578,8 421,7 427,4 594,2 682, Как видно из расчётов (таблица[1]) электроэнергии, получаемой от ветрогенератора вполне достаточно для работы теплонасосной станции, количество вырабатываемой энергии в течении всего отопительного пе риода практически постоянно, что говорит о надёжности и пригодности использования ветрогенератора для подобных целей.

Рассмотрим работу теплового насоса и панелей фотоэлементов, энергетический баланс которого представлен в таблице [2]. Согласно полученным данным, в самые холодные месяцы декабрь и январь тре буется больше всего энергии, но из-за большего количества пасмурных дней мощность инсоляции меньше в 2-3 раза по сравнению с другими месяцами отопительного периода, поэтому для покрытия расходов элек троэнергии тепловым насосом в период с декабря по январь необходимо около 180 м2 панелей фотоэлементов и 70 м2 в остальные месяцы отопи тельного периода, при условии, что КПД панелей фотоэлементов со ставляет 12%.

Таблица 2. Расчёт энергетического баланса для установки тепловой насос-фотоэлементы Янв Фев Мар Апр Окт Ноя Дек Мощность инсоляции, Вт/м2/сут 940 2120 4000 6050 2420 1220 Мощность фотоэлементов(180м2), Вт 846 1908 3600 5445 2178 1098 Потребляемая мощность ТС, Вт 743,7 713,0 578,8 421,7 427,4 594,2 682, Как известно работа ветрогенератора и фотоэлементов зависит от погодных условий и для того чтобы обеспечить непрерывное извлече ния низкопотенциальной энергии грунта в течении всего отопительного периода, необходимы аккумуляторные батареи, заряда которых хватало бы для питания тепловой станции. Естественно, должен быть преобра зователь постоянного тока в переменный. В итоге нами была предложе на для решения поставленной задачи следующая система, элементы ко торой представлены в таблице [3].

Для производства электроэнергии был выбран ветрогенератор со гласно экономическим соображениям, стоимость одного кВт ч, произ ведённого ветрогенератором составляет 0,07€ против 0,4€ за кВт*ч про изведённого с помощью фотоэлементов.

Таблица 3. Стоимость системы теплоснабжения.

Systme Type Стоимость,€ Производитель Ветрогенератор 48 В 1000 Вт Air-X 1 Аккумуляторы AGM 12 В 100 Ah 8 штук EFFEKTA 1 Преобразователь псевдо синус 3000 Вт 12 В CCL 1 Тепловой насос Solo 7MR/R DeDietrich 5 Общая стоимость 9 Рисунок1. Количество энергии (кВт ч) произведённое в год на м Полученная общая стоимость установки 9879€ является инвести цией на 10 лет – это срок службы аккумуляторных батарей и ветрогене ратора. За этот период затраты на отопления традиционным способом, на момент написания статьи, составляет 6,07р за м2 и за горячую воду 147,11 р за человека, с учётом ежегодного удорожания отопительных услуг на 20%, что в итоге даёт 10255€. Данная система позволяет полу чать прибыль после 10 лет использования.

Список литературы «Les oliennes», J.P. Brtz, Masson, Paris 1.

«Lа Pompe chaleur» : Dterminer-Installer- Entretenir, J. BERNIER, PYC 2.

Livres, Paris «Pompes chaleur et systmes apparents», R. DEHAUSSE & 3.

D.MARCHIO, Techniques de l’ingnieur, PYC Livres, Paris «Mmotech Gnie nergtique-3me Edition», Collection A. CAPLIEZ, 4.

CASTEILLA, Paris 5. www.dedietrich-thermique.fr 6. http://www.energiedouce.com/ 7. http://www.manbw.ru/analitycs/windrus.html УДК 537. МАКРОСКОПИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ААРОНОВА-БОМА Прокопенко Е.В., Томилин А.К., д.ф.-м.н.

Восточно-Казахстанский государственный технический университет г. Усть-Каменогорск E-mail: ATomilin@ektu.kz К настоящему времени все более остро встает проблема поиска неисчерпаемых источников энергии. В физике элементарных частиц давно используется понятие физического вакуума – одной из форм су ществования материи. На уровне микромира процессы взаимодействия вещества и физического вакуума сводятся к аннигиляции и рождению элементарных частиц. При этом происходит обмен энергией между ве ществом и физическим вакуумом. Многие астрофизические явления объясняются с использование понятий «темная материя» и «темная энергия», отражающие свойства некой материальной энергетической среды. Очевидно, и на уровне макромира можно обнаружить эффекты, позволяющие получать энергию из физического вакуума.

Уже более полувека в научной литературе активно обсуждается эффект Ааронова-Бома (ЭАБ) [1-3]. В эксперименте наблюдается изме нение энергии электронов, при движении в поле векторного электроди намического потенциала А. Обычно это явление объясняется «взаимо А ». Такой подход не является физиче действием электрона с вектором ски содержательным, так как не указан материальный объект, с кото рым электрон взаимодействует.

В современной электродинамике для описания электромагнитных процессов используются только поперечные силы Ампера и Лоренца.

Так как направление движения электрона и сила Лоренца взаимно орто гональны, работа не совершается. Следовательно, объяснить ЭАБ на основе поперечного электромагнитного взаимодействия невозможно.

Адекватно объяснить этот эффект можно с помощью обобщенной элек тромагнитной теории, которая к настоящему времени разработана и подтверждается десятками экспериментов [4-8]. Первые опыты по об наружению продольной магнитной силы описал еще Ампер [9]. В обобщенной электродинамике показано, что в общем случае ток порож дает как вихревое, так и потенциальное магнитные поля (1):

* j rotH c gradH c, (1) где H c – напряженность собственного вихревого магнитного поля, * H c – скалярная функция, определяющая напряженность собственного потенциального (скалярного) магнитного поля.

Николаев Г.В. предложил назвать потенциальную составляющую скалярным магнитным полем (СМП) [7-8]. На рис. 1 условно представ лено распределение обеих компонент магнитного для участка тока ко нечной длины.

x L z y Рис. 1 – Условное распределение магнитного поля для тока конечной длины В работе [4] показано, что на проводник с током, помещенный в скалярное магнитное поле, действует сила, направленная по току или против него, в зависимости от знака СМП. Важно отметить, что про дольное электромагнитное взаимодействие проявляется, когда объект, обладающий собственным СМП помещен во внешнее скалярное маг нитное поле.

Условия создания СМП подробно описаны в работах Николаева Г.В., Томилина А.К. [4-8]. В частности, показано, что такое поле можно создать симметричной системой постоянных магнитов или тороидаль ной катушкой. На рис. 2 показано распределение СМП двух плоских магнитов.

z N x S y Рис. 2 – Распределение скалярного магнитного поля В работе [10] описан эксперимент, в котором наблюдается ЭАБ на макроскопическом уровне. Медный стержень подвешен с помощью двух проводников (рис. 3). Пусть по проводнику пропускается постоян ный электрический ток в указанном на рис. 3 направлении. Под середи ной горизонтального стержня расположена система из двух плоских магнитов, которая как следует из теоретических соображений [4] созда ет скалярное магнитное поле. При заданном направлении тока и указан ном расположении полюсов магнитной пары в эксперименте наблюда ется движение стержня влево, то есть по току, текущему в стержне. При изменении направления тока горизонтальный проводник движется вправо, то есть вновь по току.

S N z N x S y Рис. 3 – Продольное движение проводника в Рис. 4 – Эксперимент по об скалярном магнитном поле наружению МЭАБ Если объяснять результаты эксперимента с помощью силы Ампера, действующей на подводящие проводники, то проводник должен дви гаться в противоположную сторону.

Конечно, предложенный эксперимент отличается от условий экс перимента Ааронова-Бома, поскольку движущийся электрон представ ляет собой микроскопический незамкнутый ток проводимости, а в нашем эксперименте это условие не обеспечено. Эксперимент был бы идеальным, если можно было бы поместить незамкнутый макроскопи ческий отрезок тока во внешнее СМП. Можно показать, что магнитное поле токового отрезка эквивалентно магнитному полю тороида. Таким образом, макроскопический ЭАБ в «чистом» виде возможен с использо ванием тороида (рис.4).

Пусть тороидальная катушка, подключена к источнику тока. Торо ид расположен между двумя магнитами, в области положительного ска лярного магнитного поля. При пропускании тока, наблюдается движе ние катушки по направлению моделирующего тока. Объяснить данный эффект можно наличием продольного электромагнитного взаимодей ствия, то есть проявляется ЭАБ.

В Интернете и на научных форумах иногда демонстрируются так называемые сверхъединичные устройства. Физическая природа наблю даемых при этом явлений обычно не объясняется. Поэтому, как прави ло, ученые не проявляют к ним серьезного интереса, считая, что это противоречит закону сохранения энергии. Однако, не следует забывать, что он сформулирован для замкнутых систем. Если учесть наличие фи зического вакуума и возможность энергетического обмена между ним и электромагнитными системами, то становится понятным, что замкну тых систем в природе не существует. Таким образом, возникает прин ципиальная возможность при помощи электромагнитных систем преоб разовывать энергию физического вакуума в механическое движение.

Список литературы 1. Aharonov Y., Bohm D.//Phis. Rev. 1959. V. 115. P.485.

Peshkin M., Tonomura A. The Aharonov-Bohm Effekt. – Berlin;

Heideberg;

2.

New York;

London;

Tokio;

Hong Kong;

Springen-Verlag /1989/ 154 p. – (Lecture Notes in Physics. V. 340).

Лошак Ж. Новая теория эффекта Ааронова-Бома для случая, когда ис 3.

точник потенциала находится вне электронных траекторий// Прикладная физика, 2003, №2, с. 5-11.

Томилин А.К. Обобщенная электродинамика. – Усть-Каменогорск:

4.

ВКГТУ, 2009.- 168 с. http://vev50.narod.ru/Tomilin_ED.pdf A.K. Tomilin. “The Fundamentals of Generalized Electrodynamics “, Physics 5.

e-print, July 2008. http://arxiv.org/pdf/0807. 6. A.K. Tomilin. The Potential-Vortex Theory of the Electromagnetic Field.

Physics e-print, Aug. 2010. http://arxiv.org/pdf/1008. 7. Николаев Г.В. Современная электродинамика и причины ее парадок сальности. – Томск: Твердыня, 2003. – 149 с.


8. Николаев Г.В. Тайны электромагнетизма и свободная энергия. Изд. вто рое дополнительное. – Томск, 2002. – 150 с.

9. Ампер А.М. Электродинамика. – М.: АН СССР, 1954. – 492 с.

10. Томилин А.К. Колебания континуальных электромеханических систем / Томилин А.К., Байзакова Г.А., Береговая О.А., Прокопенко Е.В. – Усть Каменогорск: ВКГТУ, 2010. – 122 с.

УДК 536.7:502. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМЛЕКСА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ Калашникова К.В., магистрант Омский государственный технический университет, г. Омск E-mail: poceluiko-kristi@mail.ru Топливно-энергетический комплекс является важнейшей структу рой обеспечения жизнедеятельности производительных сил и населения страны, но влияние топливно-энергетического комплекса на окружаю щую среду носит отрицательный характер.

Существует неразрывная взаимосвязь и взаимозависимость усло вий обеспечения теплоэнергопотребления и загрязнения окружающей среды. Взаимодействие этих двух факторов жизнедеятельности челове ка и развитие производственных сил привлекает постепенное внимание к проблеме взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды.

На ранней стадии развития теплоэнергетики основным проявлени ем этого внимания был поиск в окружающей среде ресурсов, необходи мых для обеспечения теплоэнергопотребления и стабильного тепло энергоснабжения предприятий и жилых зданий. В дальнейшем границы проблемы охватили возможности более полного использования природ ных ресурсов путём изыскания и рационализации процессов и техноло гии, добычи и обогащения, переработки и сжигания топлива, а также совершенствования теплоэнергетических установок [1].

В первую очередь при анализе взаимодействия теплоэнергетики и окружающей среды должны быть рассмотрены элементарные процессы, происходящие при сжигании топлива, так как при этом образуется большое количество вредных соединений – количество, вид и характер их влияния на окружающую среду в первую очередь зависит от вида топлива.

В последнее время широкое распространение получили котельные тепло-, паро-производительностью до 10 Гкал/ч, способные работать на различных видах топлива – газ (природный и попутный), дизельное топливо, мазут, уголь и др.

Приведем результаты расчета влияния вида топлива для котлоагре гатов КВСА на концентрацию основных загрязняющих веществ при выбросах в атмосферу.

Расчеты производились согласно «Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок ТЭС (руководящие документы) (РД 34.02.305-98) [2]. Результаты расче тов приведены таблице.

Таблица. Концентрации загрязняющих веществ при работе котельной с котлоагрегатами КВСА на разных видах топлива Загрязняющие вещества Диок- Оксид Оксид Бенз(а) Сажа, Зола Зола Сум сид углеро- серы, пирен, т/год ма- уголь- мар азота, да т/год т/год зут- ная ный т/год т/год ная т/год (вало т/год ло вой) вы брос, т/год Газ 8,713 18,882 - 0,000001 - - - 27, Ма- 18,01 24,233 110,07 0,000004 5,710 0,860 - 158, зут Уголь 21,180 424,580 61,968 0,000275 56,461 - 267,764 831, Эти расчеты могут быть использованы для:

- составления статистической отчетности по форме 2-ТП (воздух);

- установления норм предельно допустимых (ПДВ) и временно со гласованных (ВСВ) выбросов в соответствии с действующими указани ями по их определению;

- планирования работ по снижению выбросов;

- составления экологического паспорта электростанции;

- периодического контроля выбросов в порядке, установленном РД 34.02.306-96 «Правила организации контроля выбросов в атмосферу на тепловых электростанциях и в котельных». [3,4,5] Из приведенных расчетов следует, что суммарные выбросы загряз няющих веществ, образующиеся при сжигании угля в 30 раз превыша ют выбросы загрязняющих веществ при сжигании природного газа и в раз при сжигании мазута.

В экологическом отношении природный газ является самым чи стым видом минерального топлива. При сгорании его образуется значи тельно меньшее количество вредных веществ по сравнению с другими видами топлива. Природный газ, также, не загрязнен твердыми части цами и соединениями серы.

Список литературы Дьяков, А.Ф. Основные направления развития энергетики России / А.Ф.

1.

Дьяков – М., Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в ат 2.

мосферу от котельных установок ТЭС. РД 34.02.305-98. – М., 1998.

Природопользование (экономика природопользования): Учеб.пособ. / 3.

Под ред. Е.А. Силкина. – К., 1999.

Редина, М.М. Экономика природопользования: диагностика и отчет 4.

ность предприятий: Учеб.пособ. / М.М. Редина, А.П. Хаустов – М., 2002.

Щеголев, М.М. Котельные установки / М.М. Щеголев, Ю.Л. Гусев, М.С.

5.

Иванова – М.: Изд-во литературы по строительству, 1972.

УДК 533.9(075.8) ПЛАЗМЕННЫЙ ГЕНЕРАТОР ТЕПЛА ИЗ НЕФТЯНЫХ ОТХОДОВ Каренгин А.А.

Национальный исследовательский Томский политехнический универси тет, г. Томск E-mail: karenginaa@sibmail.com Ежегодно только в России в процессе добычи и переработки нефти образуются миллионы тонн нефтяных отходов (шламов), содержащих тяжелые вязкие нефтепродукты (асфальтены, смолы, масла и др.), меха нические примеси (ил, песок) и воду, которые представляют серьёзную угрозу для окружающей среды, а традиционно применяемые техноло гии для утилизации таких отходов (в основном, термические) требуют специального оборудования, химических реагентов и связаны с получе нием вредных и токсичных веществ [1-3].

Следует также отметить, что эти отходы имеют значительную теп лотворную способность (до 32 МДж/кг) и могут быть использованы в качестве топлива для промышленного получения дешевой тепловой и даже электрической энергии [4].

На рисунке 1 представлены фотография (а) и схема (б) плазменного модуля на базе высокочастотного факельного (ВЧФ) плазмотрона, предназначенного для исследования и оптимизации технологиеских ре жимов плазменного горения нефтяных отходов (шламов) в виде диспер гированных горючих композиций оптимального состава в неравновес ной воздушной плазме ВЧФ-разряда.

а) б) Рис. 1. Плазменный модуль на базе ВЧФ-плазмотрона:

1 – факельный разряд;

2 – кварцевая разрядная камера;

3 – корпус плазмотро на;

4 – водоохлаждаемый медный электрод;

5 – защитный корпус;

6 – фидер ВЧ генератора ВЧГ8-60/13-01;

7 – импеллер реактора с переменной входной площа дью;

8 – узел мокрой очистки отходящих газов;

9 – высоконапорный вытяжной вентилятор ВР 240-26 (№4) ВЧФ-плазмотрон предназначен для генерирования потоков воз душной неравновесной плазмы со среднемассовой температурой 2000…4000 0С.

Для питания ВЧФ-плазмотрона используется высокочастотный ге нератор ВЧГ8-60/13-01 с номинальной колебательной мощностью кВт и рабочей частотой (13,56±0,13) МГц.

На первом этапе были проведены расчёты показателей горения го рючих композиций на основе нефтяных шламов для широкого диапазо ны нефтепродуктов, воды и механических примесей.

На рисунке 2 показано влияние содержания нефтепродуктов и ме ханических примесей на адиабатическую температуру горения tад горю чих композиций на основе нефтяных шламов.

Рис. 2. Влияние содержания нефтепродуктов и механических примесей на адиабатическую температуру горения горючих композиций на основе нефтяных шламов Представленный график позволяет определять различные горючие композиции оптимального состава, имеющие tад1200 0С и обеспечива ющие экологически безопасное сжигание таких отходов. Например, оп тимальная горючая композиция на основе нефтяного шлама, включаю щая 10% механических примесей, должна содержать не менее 40% нефтепродуктов, остальное – вода.

На втором этапе были определены режимы работы ВЧФ плазмотрона, обеспечивающие до подачи в реактор диспергированных горючих композиций на основе нефтяных отходов (шламов) достиже ние отходящими из реактора газами температуры вспышки нефтяного шлама. На рисунке 3 показано влияние на температуру отходящих из реактора газов величины анодного тока генератора (мощности ВЧФ разряда) и входной площади импеллера реактора.

Из анализа полученной графической зависимости следует, что тем пература отходящих из реактора газов превышает температуру вспышки нефтяного шлама (210 0С) при анодном токе генератора Iа5 А и вход ной площади импеллера реактора Sимп330 см2.

Для повышения эффективности работы плазменного модуля его работу следует начинать в режиме «Прогрев» (Iа5А, Sимп=330 см2) для быстрого повышения температуры отходящих из реактора газов до тем пературы вспышки горючих отходов, а после подачи в реактор подго товленной горючей композиции и розжига реактора плазменный модуль необходимо перевести в режим «Работа» (Iа3,0А, Sимп1320 см2).

Рис. 3. Влияние анодного тока генератора и входной площади импеллера ре актора на температуру отходящих газов Для подтверждения расчетных данных были проведены экспери ментальные исследования процесса плазменного горения диспергиро ванных горючих композиций на основе нефтяных шламов различного оптимального состава.

На рисунке 4 показано влияние величины анодного тока генератора и содержания воды на рабочую температуру плазменного горения дис пергированных горючих композиций на основе нефтяного шлама в ре жиме «Работа» (расход 1000 л/ч).

Из анализа полученной графической зависимости следует, что во всём диапазоне изменения анодного тока генератора (3…5 А) рабочая температура плазменного горения горючих композиций достигает мак симального значения 1200 0С при содержании воды 40%, что удовле творительно согласуется с расчетными данными.

При плазменном сжигании 1 т/ч оптимальной горючей композиции на основе нефтяного шлама может быть получено до 2,0 МВт·ч (1, Гкал) тепловой энергии, которая может быть использована для бытовых нужд и на технологические цели. При этом потребление плазменным модулем электрической энергии составляет не более 50 кВт·ч/т.


Рис. 4. Влияние анодного тока генератора и содержания воды в горючей композиции на рабочую температуру плазменного горения Таким образом, результаты проведённых исследований указывают на реальную возможность прямого промышленного получения тепловой энергии из нефтяных и других горючих промышленных отходов.

Список литературы Мазалов Е.А., Мещеряков С.В. Проблемы утилизации нефтешламов и 1.

способы их переработки. М.: Издательский дом «Ноосфера», 2001. – с.

Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезврежива 2.

ние промышленных отходов. М.: Химия, 1990. – 302 с.

Способ утилизации нефтяных шламов и плазмокаталитический реактор 3.

для его осуществления: пат. Рос. Федерации. №2218378;

заявл.

09.12.2002;

опубл. 10.12.2003, Бюл. № 34. 14 с.

Каренгин А.Г, Ляхова В.А., Шабалин А.М. Установка плазмокаталити 4.

ческой утилизации нефтяных шламов. // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2007. – №4. – С. 10-12.

УДК 533.9(075.8) РАСЧЕТ РЕАКТОРА ПЛАЗМЕННОГО ГЕНЕРАТОРА ТЕПЛА Каренгин А.А.

Национальный исследовательский Томский политехнический универси тет, г. Томск E-mail: karenginaa@sibmail.com Как показано в работах [1,2], образующиеся в процессе добычи и переработки нефти нефтяные отходы (шламы) содержат значительное количество нефтепродуктов, обладают значительной теплотворной спо собностью (до 30…32 МДж/кг) и могут быть использованы для про мышленного получения тепловой и даже электрической энергии.

На рисунке 1 приведена схема плазменного генератора тепла (ПГТ) на базе высокочастотного факельного (ВЧФ) плазмотрона.

Рис. 1. Схема плазменного генератора тепла:

1 – плазменный факел ВЧФ-плазмотрона, 2 – кварцевая разрядная камера, 3 – привод диспергатора горючих композиций, 4 – диспергатор горючих композиций, – корпус реактора, 6 – отходящие газы, 7 – импеллер реактора с переменной вход ной площадью, 8 – забор наружного воздуха, 9 – реактор, 10, 11 – термопары, 12 – манометр, 13 – бак-парогенератор.

Мощный поток тепловой энергии от горячих продуктов плазменно го горения диспергированных горючих композиций на основе нефтяных отходов (шламов) идет на образование и нагрев воды и водяного пара в баке-парогенераторе 13, который установлен внутри корпуса реактора 5. Из бака-парогенератора 13 перегретый пар направляется на повыше ние температуры и снижение вязкости подготовленных горючих компо зиций для получения более тонкого распыления, а также на другие тех нологические цели.

На рисунке 2 представлена схема реактора плазменного генератора тепла.

Рис.2. Схема реактора плазменного генератора тепла:

1 – воздушный поток;

2 – воздушная плазменная струя;

3 – диспергатор го рючих композиций;

4 – отходящие газы Подача воздушного потока 1 в реактор осуществляется с различной скоростью VВП через импеллер с переменным углом закрутки. Воз душная плазменная струя 2 с различной температурой TПС и скоростью VПС вводится по оси реактора. Диспергатор 3 преобразует горючие ком позиции в диспергированные горючие композиции (ДГК) с различными размерами DДГК, скоростью VДГК и температурой TДГК капель. Образую щиеся продукты горения ДГК в виде отходящих газов 4 выводятся из реактора.

При расчёте реактора использовался лицензионный программный комплекс ANSYS FLUENT 6.3, имеющий большую базу данных по га зообразным, жидким и твердым топливным материалам и позволяющий рассчитывать многофазные ламинарные и турбулентные течения, про цессы теплопередачи и химические реакции.

Для построения геометрии и расчетной сетки модели реактора ис пользовалась программа Gambit 2.4.

Для расчёта реактора выбрана модель горения без предварительно го смешения (non-premixed combustion model).

Движение капель диспергированных горючих композиций в реак торе рассчитывалось с помощью модели дискретных фаз (discrete phase model).

Обмен импульсом, теплотой, и массой между газом и каплями включался в расчет, чередуясь с расчётом траекторий капель и уравне ний непрерывной газовой фазы.

Начальные условия ввода диспергированных горючих композиций в реактор задавались поверхностью диспергатора 3 с равномерно рас пределенным на нём конечным количеством точечных источников. Ис ходные параметры для расчета реактора плазменного генератора тепла представлены в таблице 1.

Таблица 1. Исходные параметры для расчета реактора ПГТ Диапазон Шаг Параметр значений дискретиз.

Скорость воздушного потока на входе в реактор, 30…100 м/с 10 м/с VВП Угол закрутки воздушного потока на входе в реак 30…600 тор, Скорость воздушной плазменной струи на входе в 5…20 м/с 5 м/с реактор, VПС Температура воздушной плазменной струи на вхо 2000…4000 K 500 K де в реактор, TПС 10-6…10-5 м 2·10-6 м Размер капель ДГК на входе в реактор, DДГК Скорость капель ДГК на входе в реактор, VДГК 1…10 м/с 1 м/с Температура капель ДГК на входе в реактор, TДГК 300…600 K 100 K Расход ДГК на входе в реактор, WДГК 500… 500 л/ч л/ч Состав горючих композиций оптимального состава на основе нефтяного шлама, имеющих адиабатическую температуру горения tад1200 оС и обеспечивающих экологически безопасное сжигание, определялся из рисунка 3.

Рис. 3. Влияние содержания нефтепродуктов и механических примесей на адиабатическую температуру горения горючих композиций на основе нефтяных шламов На рисунке 4 представлено характерное распределение в продоль ном сечении реактора молярной концентрации СО (а) и СО2 (б) при плазменном горении ДГК оптимального состава.

а) б) Рис.4. Содержание СО и СО2 в продуктах плазменного горения диспергиро ванных горючих композиций оптимального состава Анализ показывает, что при плазменном сжигании нефтяных шла мов в виде ДГК оптимального состава образование СО происходит только в ограниченной области на входе в реактор при взаимодействии воздушной плазменной струи и капель, а затем СО полностью перехо дит в СО2. Это указывает на экологически безопасную переработку нефтяных шламов в виде ДГК оптимального состава.

На рисунке 5 представлено характерное распределение температу ры в продольном сечении реактора при плазменном сжигании нефтяных шламов в виде ДГК оптимального состава.

Рис.5. Распределение температур в продольном сечении реактора при плаз менном сжигании диспергированных горючих композиций оптимального со става Анализ полученных результатов показывает, что во всём диапазоне изменения исходных параметров для расчёта реактора (таблица 1) плаз менное сжигание нефтяных шламов в виде диспергированных горючих композиций оптимального состава позволяет получать тепловые потоки с рабочей температурой не менее 1200 оС, при этом с каждой тонны от ходов может быть получено не менее 2,0 МВт·ч (1,7 Гкал) тепловой энергии.

По результатам проведенных расчетов и анализа полученных ре зультатов определены и могут быть рекомендованы для практической реализации следующие оптимальные технологические режимы работы реактора ПГТ, обеспечивающие экологически безопасное сжигание нефтяных шламов в виде ДГК оптимального состава: VВП = 80 м/с;

= 30о;

ТПС=3000 K;

VПС = 20 м/с;

TДГК = 600 K;

VДГК = 3м/с;

WДГК = 1000 л/ч.

Список литературы Мазалов Е.А., Мещеряков С.В. Проблемы утилизации нефтешламов и 1.

способы их переработки. М.: Издательский дом «Ноосфера», 2001. – с.

Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезврежива 2.

ние промышленных отходов. М.: Химия. – 1990. – 302 с.

УДК 629. ПРИМЕНЕНИЕ «МИНИ-ТЭС» РЕШАЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ Колядко А.А., магистрант, Максимовский В. С., магистрант, Кузнецов Е. В., аспирант.

Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск E-mail: tera_spkb@mail.ru Значение электроэнергии для жизнедеятельности населения и функционирования экономики таково, что в современном мире обой тись без нее практически невозможно. За последние 30 лет энергопо требления удвоилось и ежегодно составляет порядка 10 млрд тонн в нефтяном эквиваленте.

Большая часть производства электроэнергии в мире осуществляет ся на электрических станциях трех типов: тепловых электростанциях (ТЭС), гидроэлектростанциях (ГЭС), атомных электростанциях (АЭС).

На ТЭС тепловая энергия, образующаяся при сжигании органиче ского топлива (уголь, газ, мазут, торф, сланцы и т.д.), используется для вращения турбин, приводящих в движение электрогенератор, преобра зуясь, таким образом, в электроэнергию.

По оценкам экспертов, доказанные мировые запасы нефти сегодня составляют примерно 270 млрд. тонн, газа – 240 млрд. тонн н.э. Этого топлива хватит на 52-94 года, если сохранится существующий уровень потребления. Поскольку большая часть неразведанных запасов нахо дится на арктическом шельфе, добыча традиционного топлива стано вится дорогостоящей и неперспективной;

На ГЭС в электроэнергию преобразуется механическая энергия по тока воды с помощью гидравлических турбин, вращающих электроге нераторы;

На АЭС в электроэнергию преобразуется тепловая энергия, полу ченная при цепной ядерной реакции радиоактивных элементов в реак торе.

Выработка электроэнергии на многочисленных ТЭС, ГЭС, АЭС сопряжена со значительными отрицательными воздействиями на окру жающую среду.

Большая доля электроэнергии в мире вырабатывается на ТЭС (око ло 68%). Поэтому вредные выбросы этого типа электростанций в атмо сферу обеспечивают наибольшее количество антропогенных загрязне ний в ней. Кроме основных компонентов (углекислого газа и воды), об разующихся в результате сжигания органического топлива, выбросы ТЭС содержат пылевые частицы различного состава, оксиды серы, ок сиды азота, фтористые соединения, оксиды металлов, газообразные продукты неполного сгорания топлива.

Несомненно, по сравнению с электростанциями, работающими на органическом топливе, более чистыми с экологической точки зрения являются электростанции, использующие гидроресурсы: отсутствуют выбросы в атмосферу золы, оксидов серы и азота. Это важно, поскольку ГЭС довольно распространены и находятся на втором месте после ТЭС по выработке электроэнергии. Однако создание ГЭС связано с массовой гибелью рыбы и затоплением земельных ресурсов. Всего в настоящее время в мире затоплено более 350 тыс. км. Перед затоплением земель не всегда проводится лесоочистка, поэтому оставшийся лес медленно разлагается, образуя фенолы, тем самым, загрязняя водохранилище.

Кроме того, в прибрежной полосе водохранилища меняется уровень грунтовых вод, что приводит к заболачиванию местности [1].

Иллюзия о безопасности атомной энергетики была разрушена по сле нескольких больших аварий, крупнейшая из которых произошла на чернобыльской АЭС. В эпицентре аварии уровень загрязнения был настолько высок, что население ряда районов пришлось эвакуировать, а почвы, поверхностные воды, растительный покров оказались радиоак тивно зараженными на многие десятилетия.

Важной особенностью возможного воздействия АЭС на окружаю щую среду является необходимость демонтажа и захоронения элемен тов оборудования, обладающих радиоактивностью, по окончании срока службы или по другим причинам.

Все большее внимание уделяется источникам энергии, использую щим возобновляемые виды топлива и альтернативным видам энергии:

приливные, геотермальные, солнечные, космические солнечные, ветро вые и некоторые другие. Разрабатываются их новые проекты, сооружа ются опытные и первые промышленные установки. Это вызвано как экономическими, так и экологическими факторами. На альтернативные источники энергии возлагают большие надежды с точки зрения сниже ния антропогенной нагрузки на окружающую среду.

В лаборатории кафедры «Технической Эксплуатации и Ремонта Автомобилей» Тихоокеанского Государственного Университета г. Ха баровска созданы опытные образцы «Мини-ТЭС» (см. рис. 1) мощно стью по 100 кВт, которые в том числе решают и экологические пробле мы.

«Мини-ТЭС»- это комплекс технологически взаимосвязанных мо дулей энергетического оборудования. Основой комплекса является поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), соединенный с ге нератором переменного тока. В данном проекте предлагается альтерна тива дизельному топливу – использование местных топливных ресурсов малой себестоимости, например, древесных отходов или низкосортной древесины. С этой целю дизель-генератор (ДГ) электростанции необхо димо переоборудовать для работы на генераторном газе, а твердое топ ливо (биомасса) – газифицировать. Для газификации твердого топлива в проекте предлагается конструкция газогенератора в комплекте с устройствами подготовки синтезгаза до необходимого уровня очистки, который предъявляется к газообразному топливу при использовании его вместо дизельного топлива.

Преимущества данного проекта с экономической стороны заключа ется в том, что для выработки энергии применяются нетрадиционные или возобновляемые виды топлива с малой (или даже «нулевой») стои мостью вместо топлив нефтяного происхождения. Кроме того, одно временно с решением энергетических проблем получения энергии, ре шаются еще и серьезные экологические. Экологические показатели при эксплуатации «Мини-ТЭС» предлагаемого проекта существенно (в ра зы) улучшаются как в процессе преобразования энергии, так и за счет утилизации органических отходов [2].

Список литературы Розанов С. И. Общая экология./С. И. Розанов//СПб.: Лань, 1.

Басарги В. Д. Источники энергии на новых видах топлива./ В. Д. Басар 2.

гин//Х.: Регион ДВ №10, 2009. с. УДК 620. О ВОЗМОЖНОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ВЭС В СЕВЕРО КАЗАХСТАНСКОЙ ОБЛАСТИ Латыпов С.И., Черников В.С.

Северо-Казахстанский государственный университет им. М.Козыбаева, г. Петропавловск, Казахстан e-mail: slatypov@mail.ru Ограниченность мировых запасов топлива и энергии, неравномер ность их распределения по планете, ухудшение экологической ситуации всё острее ставят вопрос о всемирном использовании нетрадиционных экологически чистых энерготехнологий и использования возобновляе мых энергоресурсов.

Из таких энергоресурсов наиболее распространённым и доступным является ветер. Эксплуатация ветроустановок не требует топлива и во ды, они могут быть полностью автоматизированы, отчуждаемая терри тория минимальна и по расчётам составляет 3-5 м2/кВт установленной мощности. Эти установки – практичны полностью заводской готовно сти, и дл их монтажа требуется минимальное время (фундамент и под ключение к сети). Вот почему ветроэнергетика бурно развивается.

В настоящее время в мире установлены и находятся в эксплуатации ветроэнергетические установки (ВЭУ) суммарной мощностью более 25000 МВт.

Установленная мощность ветроэнергетических установок, дей ствующих в странах мира, уже к началу 2001 года составляла МВт.

Рынок ВЭУ в настоящее время является одним из наиболее быст роразвивающихся рынков, его рост превышает 20% в год.

Такой путь развития ветроэнергетики мог бы быть подходящим и для Казахстана. Необходимо только учитывать, что практически все производимые в настоящее время за рубежом ВЭУ не рассчитывались на эксплуатацию в климатических условиях, характерных для большей части территории Казахстана, а именно для работы при диапазоне тем ператур окружающего воздуха от +40 до –40 (50)оС как в Северо Казахстанской области.

Республика Казахстан по своему географическому положению находится в ветровом поясе северного полушария, и на значительной части территорий страны наблюдаются достаточно сильные воздушные течения. По экспертным оценкам, ветроэнергетический потенциал Ка захстана оценивается как 1820 млрд. кВтч электроэнергии в год.

Северо-Казахстанская область расположена на севере Казахстана, занимает южную окраину Западно-Сибирской равнины и часть Казах ского мелкосопочника. В рельефе многочисленны озёрные понижения, степные западины, невысокие гривы и увалы, чередующиеся с меж гривными котловинами. Высоты от 115-120 м на северо-востоке до м на юге и юго-востоке.

Для рассматриваемой территории характерна активная ветровая деятельность. Среднемесячные скорости ветра в зимние месяцы равны 5,0 м/с, в летние они несколько ниже зимних – 3,6 м/с. Среднегодовая скорость ветра равна 4,2 м/с. Наибольшие скорости ветра приходятся на зимний период (ветры юго-западного направления).

Производство ветряных электростанций – основное направление деятельности следующих компаний: Exmork, Vestas, Nordex, «Украин ская Альтернативная Энергетика», «Евро Стандарт Сервис», и т.д. Не последним фактором в выборе оборудования является срок окупаемо сти, который определяется не только стоимостью ветроустановки, но и вырабатываемой энергией. В этом плане предпочтение отдается уста новкам с наибольшей мощностью, например EuroWind 100, Nordex N100 или Vestas NM82.

Ветроагрегаты Vestas NM82 применяется в проекте ветровой элек тростанции вблизи города Астана. На сайте данного проекта есть вся информация по данному агрегату, в том числе и приблизительная стои мость.

Ветротурбина Vestas NM82-1,65 МВт имеет большой ротор и мощ ный генератор. Она создана для установки в местах с низким и средним ветровым потенциалом. Ветротурбина Vestas NM82-1,65 МВт хорошо подходит для больших ветровых электростанций, для которых вопрос стабильности и сбалансированности производства электрической энер гии решается на уровне энергетических подстанций, а не с помощью опций ветротурбины.

Предполагаемая ВЭС может состоять, например, из 14 ветроагрега тов. Мощность каждого ветроагрегата составляет 1650кВт. Таким обра зом полная мощность проектируемой ВЭС составит 23,1 МВт.

Площадкой для строительства ветроэлектростанции может стать территория вблизи подстанции «Кзыл-Ту» находящейся в поселке Киш кенеколь Уалихановского района. Данная местность выбрана по двум причинам: наибольшая среднегодовая скорость ветра для СКО (6,5 м/с) и наличие подстанции подходящей мощности.

Уалихановский район не является зоной сейсмической активности, и поэтому изучения по этому вопросу не нужно проводить на предмет влияния сейсмичности на установку ветровых турбин.

Выбранная площадка практически ровная в любом направлении вокруг. Рядом расположен поселок Кишкенеколь с не высокими жилы ми и промышленными постройками. Дальнейшее расширение населен ного пункта в ближайшее время не предвидится. Поэтому и этот вопрос может не рассматриваться, так как не станет угрозой для ВЭС.

Имеющиеся данные, изданные на картах области, описывают, что участок находится в области с глинистой почвой с суглинками (мерге лями) со случайными включениями (депозитами) соли. При постройке ВЭС необходимо провести более детальное исследование этого вопроса для закладки фундамента опор.

Площадка находится поблизости от понизительной подстанции и линии электропередачи напряжением 110 кВ. Соединение с этой линией для выдачи мощности ВЭС будет физически возможно осуществить, но должно быть выполнено изучение сетей, чтобы балансировать перемен ную поставку электрической энергии от ВЭС, а также качество электри ческой энергии.

При проведении расчётов капиталовложений используются расчёт ные стоимости, включающие стоимость основного и вспомогательного оборудования, затраты на строительство и монтаж.

Сюда входит: стоимость выключателей и разъединителей, транс форматоров тока и напряжения, разрядников и аппаратуры цепей управления, сигнализации и релейной защиты, контрольные кабели, ошиновку, металлоконструкции, связанные с их установкой, строитель но-монтажные работы.

В объем капитальных вложений входит стоимость:

проектирования и подготовки площадки;

зданий и сооружений, включая устройства отопления, освеще ния, вентиляции, водопровода, канализации;

энергетического оборудования;

контрольно-измерительных приборов.

Для расчета денежных затрат, учитывающих срок эксплуатации, воспользуемся выражением:



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.