Диссертация (Научно-техническое обоснование бивалентного теплоснабжения с использованием энергетической утилизации органосодержащих отходов), страница 4

Предложеннаяметодикапредполагает,чторадиусэффективноготеплоснабжениядля существующего источника тепловой энергии представляет собой не константу,а зависит от подключаемой нагрузки перспективного потребителя. Более того,для каждой потенциальной точки подключения (тепловой камеры) он разный.Таким образом, результат расчета представляет собой серию зависимостей радиусаэффективного теплоснабжения от подключаемой тепловой нагрузки.

Даннаяметодикаприменима для существующихсистемцентрализованноготеплоснабжения для определения целесообразности подключения новой тепловойнагрузки в заданной точке. Данная методика универсальна и применимадля определения радиуса эффективного теплоснабжения любого источника.В случае работы нескольких источников на одну сеть, решение данной задачипозволяет определить граничное условие – максимальный размер зоны действияСЦТ.Технико-экономическая оценка. Для количественной оценки эффектовот применения бивалентных систем теплоснабжения необходимо рассчитатьсебестоимость тепловой энергии для потребителя с учетом применения НиВИЭ.Созданиебивалентныхсистемцентрализованного теплоснабжениядолжно способствовать как повышению эффективности системы за счет снижениярасхода топлива и снижения себестоимости тепловой энергии, так и повышениянадежности системы за счет работы двух источников на единую тепловую сеть.Расчетсебестоимостипроизводстваи передачитепловойэнергиирегулируемой организацией осуществляется согласно «Методическим указаниямпо расчету регулируемых цен (тарифов) в сфере теплоснабжения» (утверждены23приказомФСТРоссии от 13.06.2013производства тепловойэнергии включает№760-э).в себяСебестоимостьзатратына топливо,электроэнергию, подпиточную воду, амортизационные отчисления, заработнуюплату производственных рабочих с отчислениями, отчисления в ремонтный фонди цеховыерасходы.основныезначенияВ [39]приведена подробнаяпараметров,которыеметодика расчета и данымогутбытьпринятыв отсутствии проекта.

Интеграция в систему теплоснабжения источника НиВИЭбудет влиять на каждую статью затрат и требует учета при расчете.1.3.Понятие местных топлив и их теплотехническиехарактеристикиПонятие«местноетопливо»весьмаобширнои включаетразныепо топливным свойствам и технологиям сжигания производственные отходы.Сюда относятся газообразные, жидкие и твёрдые фракции многих технологическихпроцессовгидролизной,(нефть-органического синтеза,пищевойлесохимическихпромышленности и др.).производств,Эти отходыобычнонизкокалорийны, засорены, источники их получения децентрализованы, поэтомутакие отходы, в лучшем случае, утилизируются в рамках своих производств,а по большей части – сжигаются в факелах, увеличивая негативное воздействиена окружающую среду [23, 79].

Из всего многообразия местных топлив следуетвыделить отходы переработки древесины и твёрдые коммунальных отходы.Для оценки перспектив использования местных топлив в бивалентных СЦТпредставляют главный интерес такие характеристики как ресурсы, топливныйпотенциал, экологическое воздействие и стоимость.Древесные отходы выбраны на том основании, что это наиболее мощныйисточник местного топлива для лесоизбыточных регионов, которых в Россиибольшинство. Ресурсная база древесных отходов: лесосечные отходы – 40-60 %от объёма лесозаготовок,нормативныеотходыпри переработкедревесины – 20 % [44]. Суммарный топливный потенциал отходов лесозаготовок24и деревообработки согласно [29] находится в диапазоне значений 19 – 34 млн.

т.,и по самой ориентировочный оценке позволяет обеспечить около 15 % топливнойпотребности всех СЦТ страны. При этом древесина является экологически чистымтопливом, со средней теплотой сгорания 17-22 МДж/ кг. Недостаток древесныхотходов – низкая плотность образования [29]:• для лесосечных отходов 10-20 т/(га∙год);• для промышленных отходов 50-2000 т/(га∙год).В результате при транспортировке на расстояние более 100-150 км древесинакак топливо становится не рентабельной. Поэтому древесина – сугубо местноетопливо для энергетических установок малой и средней мощности.

Использованиееёв крупныхкотлахвозможно,но обычноосуществляетсяв сочетаниис несколькими видами других топлив [93].Твёрдые коммунальные отходы в отличие от древесных отходов – топливомможно считать весьма условно. Другое отличие в том, что место образования ТКОнепосредственно совпадает с зоной СЦТ – в крайнем случае где-то рядом,что определяетцелесообразностьрассматриватьТКОкак дополнительныйтопливный ресурс теплоснабжения. Ещё одно, пожалуй, самое главное отличие утилизация ТКО к концу ХХ в. для современных мегаполисов превратиласьв проблему,от успеха решениямегаполисов.

[79] В этойи за рубежомпосвященыкоторойсвязи проблемеразносторонниезависитобращениясамо существованиес ТКО уисследованиянас в стране(М. П. Фёдоров,Л. С. Венцюлис, О. В. Горбатюк, П. В. Дарулис, А. В. Зинченко, В. И. Масликов,А. Н. Мирный, Е. Г. Сёмин, А. В. Черемисин, R. Kossu, R. Stegmann и многихдругих).Древесные отходы тоже отрицательно влияют на природу, но пока ещё не в такойстепени как ТКО.Ресурсная база.

Обычно исходят из того, что на каждого городского жителяв год образуется 250-300 кг ТКО, что для города с населением 500 тыс. чел.достигает уже 1500 т в год [45]. Заметим, что указанное значение минимальное,25зависит от региона, местных традиций, системы сбора и ряда других факторов.В литературе можно встретить и более высокие значения, вплоть до 1000 кг/чел.в год [45]. Состав ТКО вариабелен, зависит как от времени года, так и от местныхусловий; согласно данным по составу ТКО, полученным для г. Пермь, основнуюмассуТКО составляетотходы – 20 %,дерево,бумага – 40 %,пластик,пищевыерезина – 3-5 %,и прочиеорганическиеостальное – минеральнаячасть [45].

В [32] также отмечается вариабельность состава ТКО, при этом авторвыделяет12 категорий,29 подкатегорийи 68 компонентови отмечает,что методика анализа пока ещё только формируется, и по данным [25] некоторыеисточники насчитывают в ТКО более 1500 компонентов. Органическая частьТКО колеблется от 40 до 70 % [29].ТеплотасгоранияТКОи прочиетеплотехническиесвойстваТКОв зависимости от морфологического состава наиболее детально рассмотреныв работе [31]. Автор предлагает основныехарактеристики ТКО (влажность,зольность, теплотворность) рассматривать на основе принципа аддитивностиотдельных компонент: = � ⋅̇=1 100; = �Здесь i – индекс компонента ТКО. ⋅̇=1 100Qнp ⋅; Qнp = �̇=1 100.(1.7)При отсутствии таких данных теплоту сгорания предлагается использоватьприближённую формулу:Qнp = 4600 − 4AP − 51,85Wρ ,(1.8)где Qнp – низшая теплота сгорания ТКО на рабочую массу, кДж/кг; зольностьна рабочуюмассу,мас.

%;влажность,мас. %,котораянеучитываетморфологический состав ТКО, а исходит только из влажности и зольности.Возникаетвопрос,а зачемвообщенужна формула,неучитывающаяморфологический состав.При наличииМенделеева [31]:данныхлабораторногоанализапредлагаетсяформула26Qнp = 4,18 �81Cр + 246Hρ − 26�Оρ − ρ � − 6�9Hρ + Wρ ��(1.9)где Qнр - низшая теплота сгорания ТКО на рабочую массу, кДж/кг; Cр, Hр, Ор, Nр,Sр – содержание, соответственно, углерода, водорода, кислорода, азота и серына сухую массу, мас. %: Wр – общая влажность, мас. %.Похожие формулы получены и зарубежными авторами. Так, например,исследователитехническогоуниверситета Йылдыз(Стамбул)предлагаютполученная с использованием регрессивного анализа формулуQвр = �1 −W100� (0,327С + 1,241Н − 0,089О − 0,26N + 0,074S)(1.10)где Qвр - высшая теплота сгорания ТКО на рабочую массу, МДж/кг;W – общая влажность отходов на рабочую массу; C, H, О, N, S – содержание,соответственно, углерода, водорода, кислорода, азота и серы на сухую массу,мас.

%.Сравнительная оценка формул (1.7) – (1.10) для состава ТКО г. Пермь оказала,что формула (1.8) даёт явно заниженный результат - 3,7 МДж/кг; остальныерезультаты находятся в интервале 9 – 12 МДж/кг. В целом разные авторы оценкитеплотехнических свойств ТКО выполняют разными методами, соответственнорезультаты получаются разные и требуют критического отношения.Вредное воздействие на окружающую среду. Различают не сортированныеТКО и сортированные, их экологическое воздействие существенно разнится.Серьёзная проблема России – отсутствие системы сепарации в местах сбора.В лучшем случае из мусора ручным способом извлекают ценное сырьё, далеепрессуют бульдозером и выгружают новый слой; перерабатывается менее 2 %отходов.В развитыхсортировки отходов,странахтехнологииимеютсядавниеих переработки,традициикоторыеи опытнепрерывносовершенствуются.

Лидерами в области переработки ТКО являются Япония, гдеперерабатывается 75 % ТКО, США – 46 % Швейцария – 53 % [42], Дания – 46,3 %,Нидерланды – 51,7 %, Германия – 66,1 %, Швеция – 48 %, Франция – 39,5 % [102].27Сжигание несортированных ТКО в любом случае связано с существеннымзагрязнениемокружающейсреды,поэтомуобязательнойявляетсяочистка – либо перед сжиганием, либо образовавшихся при сжигании топочныхгазов.Всеразработчикитехнологийобращенияс отходамиуказывают,что их технологии обеспечивают соблюдение предельных норм выбросов,установленных Евростандартом.