Автореферат (Научно-техническое обоснование бивалентного теплоснабжения с использованием энергетической утилизации органосодержащих отходов)

На правах рукописиВладимиров Ярослав АлександровичНАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕБИВАЛЕНТНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯС ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙУТИЛИЗАЦИИ ОРГАНОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВСпециальность 05.14.04 – Промышленная теплоэнергетикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степеникандидата технических наукСанкт-Петербург – 2018Работа выполнена в Федеральном государственном автономномобразовательном учреждении высшего образования «Санкт-Петербургскийполитехнический университет Петра Великого» на кафедре «Атомная и тепловаяэнергетика»Научный руководительдоктор технических наук, профессор,член-корр. РАНСергеев Виталий ВладимировичОфициальные оппоненты:Ахметова Ирина Гареевнадоктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВО«Казанский государственный энергетическийуниверситет», г. Казань, заведующий кафедрой«Экономика и организация производства»Яворовский Юрий Викторовичкандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВО«Национальный исследовательский университет«МЭИ»,г.

Москва,заведующийкафедройпромышленных теплоэнергетических системВедущая организацияФедеральное государственное бюджетноеобразовательное учреждение высшегообразования «Ивановский государственныйэнергетический университет имени В.И. Ленина»,г. ИвановоЗащита диссертации состоится «29» января 2019 г. в 18.00 на заседаниидиссертационного совета Д 212.229.04 в ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургскийполитехнический университет Петра Великого» по адресу: 195251, СанктПетербург, Политехническая ул., д. 29, Гидрокорпус-2, ауд. 411С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке ФГАОУ ВО«СПбПУ» и на сайте http://www.spbstu.ru.Автореферат разослан «___»__________2018 г.и.о.

учёного секретарядиссертационного совета Д 212.229.04д.т.н.А.В. Митяков1ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. Ряд законов и постановлений, принятых нафедеральном уровне в последнее десятилетие, определил порядок и формыреализации Энергетической стратегии России. В частности, новым её элементомявляется необходимость разработки индивидуальных планов развития системцентрализованного теплоснабжения (СЦТ) для всех поселений и городскихокругов Российской Федерации на пятнадцатилетний период с ежегодной ихактуализацией.

Одновременно на стадии проектирования требуется в полноймере оценивать возможности использования местных топливно-энергетическихресурсов(ТЭР):органосодержащихотходов,твердыхкоммунальныхотходов (ТКО). В этой связи растёт интерес к комбинированным (бивалентным)системам, где традиционный источник энергии дополняется местным.Степень разработанности темы исследования. Развитие СЦТ нашлоширокоеотражениеЕ. Я. Соколова,втрудахН. М. Зингера,Л. А. Мелентьева,М.

А. Стыриковича,А. И. Андрющенко,Д. П. Гохштейна,В. Г. Семенова, В. Н. Папушкина, И. Г. Ахметовой, П.В. Ротова и др.; проблемыобращениясорганосодержащимиМ. П. Фёдоровым,Л. С. Венцюлисом,А. В. Зинченко,В. И. Масликовым,отходамидетальноО. В. Горбатюком,изучалисьП. В. Дарулисом,А. Н. Мирным,Е. Г. Сёминым,А. В. Черемисиным, R. Kossu, R. Stegmann и др. Однако энергетическиеустановки, использующие отходы, рассматриваются преимущественно какавтономные(В. В. Померанцев,В.

В. Сергеев,Р. Ш. Загрутдинов,В. М. Зайченко, Г. В. Ильиных, Г. А. Рябов, Н. Ф. Тимербаев, А. Н. Тугов и др.),пути интеграции энергетических установок на местных видах топлива в системыцентрализованного теплоснабжения с традиционными источниками тепловойэнергииостаютсямалоизученными,чтоопределяетнеобходимостьсоответствующих исследований.Цельработы–совершенствованиесистемцентрализованноготеплоснабжения на основе бивалентных технологий с использованием2энергетической утилизации органосодержащих отходов. Для её достиженияпоставлены и решены следующие основные задачи:1.Обобщитьнакопленныйв 2013-2017 гг.опытразработкисхемтеплоснабжения для поселений и городских округов Российской Федерации,установить обобщённые характеристики СЦТ, способствующие унификациидальнейших расчетов.2.Определить тепловой эквивалент ТКО для теплоснабжения поселений игородских округов Российской Федерации.3.Разработать режимы эксплуатации бивалентных СЦТ, обеспечивающиемаксимальную экономию энергетических ресурсов и повышение качестватеплоснабжения.4.Разработатьиапробироватьметодикупредпроектнойоценкитехнико-экономических показателей бивалентных СЦТ.5.Разработать научно-методические рекомендации по предпроектномутехнико-экономическомурасчетубивалентныхСЦТсиспользованиемэнергетической утилизации ТКО.Научная новизна исследования заключается в следующем:1.На основе систематизации и обобщения накопленного опыта разработкисхем теплоснабжения для поселений и городских округов РоссийскойФедерации установлены обобщённые технико-экономические характеристикиСЦТ, способствующие унификации предпроектных расчетов.2.Впервые определены значения теплового эквивалента ТКО в СЦТ для ряданаселённых пунктов Российской Федерации;3.ПредложеноптимальныйрежимработыбивалентнойСЦТ,обеспечивающий максимизацию загрузки наиболее эффективного источника засчёт организации переменной зоны действия источников теплоснабжения, иновый метод расчета расхода теплоносителя в тепловой сети в зависимости оттемпературы наружного воздуха;4.Предложена методика предпроектной оценки технико-экономическихпоказателей бивалентных СЦТ;35.В результате сравнительного технико-экономического расчета (на примерег.

Петрозаводска) доказана целесообразность организации бивалентных СЦТ.Теоретическая значимость работы определяется тем, что:1.Сравнительными технико-экономическими расчётами на основе реальныххарактеристикгородскогопоселения(г. Петрозаводск)показано,чтобивалентные СЦТ, использующие местные топлива, при определённых условияхмогут быть более рентабельны, чем традиционные СЦТ; обоснованацелесообразность распространения подобных исследований на другие регионыстраны.2.Предложенные методики расчёта создают научно-методическую основудля дальнейших расчётно-теоретических исследований бивалентных СЦТ сразличными видами местных топлив, в том числе и комбинированных, а такжеиных видов нетрадиционных и возобновляемых источников энергии (НиВИЭ);3.Совокупность предложенных алгоритмов создает научно-методическуюоснову для разработки элементов программных комплексов и регламентов напроектирование схем теплоснабжения для всех поселений и городских округовРоссийской Федерации.Практическая значимость работы.1.Предложенныеметодикирасчётаирекомендациимогутбытьиспользованы при проектировании бивалентных СЦТ, а также при разработкесхем теплоснабжения.2.Определены требования к заказчику по содержанию и объёму исходныхданных на проектирование бивалентных СЦТ.3.РезультатыработыиспользуютсяООО «Невскаяэнергетика»иООО «Научно-технический центр «ГИПРОград» при разработке документациистратегическогопланированиямуниципальныхобразованийРоссийскойФедерации (акты о внедрении результатов диссертации).Методология и методы исследования.

В процессе исследованияприменялисьанализа,методыэкспертныхматематическогооценок,моделирования,прогнозирования.математическогоЭмпирическуюбазу4исследованиясоставилиресурсоснабжающимитеплоснабженияфактическиеорганизациямипоселенийивгородскихданные,рамкахокруговпредоставленныеразработки11различныхсхемрегионовРоссийской Федерации, законодательные акты и другие нормативно-правовыедокументы.Дляпроведениягидравлическихрасчетовбылпримененпрограммный комплекс САПР «Zulu».Объект исследования – системы централизованного теплоснабжения;Предмет исследования – применение энергетической утилизации твердыхкоммунальных отходов в составе систем централизованного теплоснабжения.На защиту выносятся: результаты обобщения данных разработки схемтеплоснабжения для поселений и городских округов Российской Федерации;новыйрежимработыбивалентнойСЦТ,обеспечивающиймаксимумэнергосбережения за счёт переменной зоны действия нетрадиционногоисточника,определяемойзначениемтемпературынаружноговоздуха;результаты расчетов теплового эквивалента ТКО в СЦТ для ряда населённыхпунктов Российской Федерации; методика расчёта предпроектных техникоэкономических показателей бивалентных СЦТ и результаты ее апробации;результаты сравнительного анализа технико-экономической эффективностимоновалентных и бивалентных СЦТ на примере г.

Петрозаводска.Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждаетсятем, что в своих предпосылках автор использует достаточно хорошоапробированные экспериментальные данные, полученные на натурных объектах(СЦТ, установках по переработке ТКО, газогенераторах и др.), а в расчётах иматематическихмоделяхисходитизобщепризнанныхфизическихпредставлений и созданных на их основе методах теплофизического анализа.Личный вклад автора заключается в постановке задачи исследования,все результаты получены лично автором, а расчёты, проектные и научноисследовательскиеработы,явившиесясодержаниемдиссертации,осуществлялись под его руководством и при непосредственным его участии.5Обоснованиесоответствиядиссертациипаспортунаучнойспециальности 05.14.04 – «Промышленная теплоэнергетика».

Работасоответствует паспорту специальности в части формулы специальности:«…объединяющаяисследованияпосовершенствованиюпромышленныхтеплоэнергетических систем…сбережение энергетических ресурсов, …, защитуокружающей среды»; в части области исследования специальности: пункту 3«…Совершенствование методов расчета тепловых сетей и установок с цельюулучшения их технико-экономических характеристик, экономии энергетическихресурсов».Апробация диссертации. Основные результаты работы докладывалисьна: Международной научно-практической конференции «Зеленое строительство2016» (Санкт-Петербург, 29 сентября – 01 октября 2016 года); Научнойконференции с международным участием «Неделя науки СПбПУ» (СанктПетербург, 14-19 ноября 2016 года); Заседании комиссии по рассмотрениюпроектов схем теплоснабжения поселений, городских округов с численностьюнаселения пятьсот тысяч человек и более, а также городов федеральногозначения под председательством заместителя Министра энергетики РоссийскойФедерации В.М.