Научный журнал

Современные наукоемкие технологии

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,940

• Авторы
• Файлы

Дудникова Л.В. Маслеева О.В. Курагина Т.И. Пачурин Г.В.

Статья в формате PDF

159 KB

С точки зрения обеспечения системной экономичности ориентация на строительство крупных котельных также является неперспективной из-за увеличения потребностей в топливе и необходимости решения экологических проблем.

С учетом того, что в России резко обострилась проблема технологического присоединения к электрическим сетям энергосистемы в связи с несовершенством механизма доступа к естественно-монопольным видам деятельности, ситуация в отдельных регионах безрадостная. Основной причиной этого является дефицит мощности. Согласно этому, технологическое присоединение, или технические условия на присоединение, оцениваются в большую сумму, а иногда присоединение и вовсе невозможно по техническим причинам.

В этих условиях в стране наметилась тенденция на строительство автономных комбинированных источников электро- и теплоснабжения, или, как принято их называть, мини-ТЭЦ. Автономные установки комбинированного производства тепловой и электрической энергии (когенераторы) оказались успешным технологическим решением проблемы.

Когенерация - это технология комбинированной выработки энергии, позволяющая резко увеличить экономическую эффективность использования топлива за счет одновременного производства двух видов энергии в одном технологическом процессе - электрической и тепловой. Наибольший экономический эффект когенерации может быть достигнут только при оптимальном использовании обеих видов энергии на месте их потребления. В этом случае бросовая энергия (тепло выхлопных газов и систем охлаждения агрегатов, приводящих в движение электрогенераторы, или излишнее давление в трубопроводах) может быть использована по прямому назначению.

При принятии решения о строительстве собственного энергетического источника необходимо принимать во внимание и другие преимущества мини-ТЭЦ по сравнению с традиционными паротурбинными или газотурбинными станциями, в том числе:

• высокий КПД (до 94%);
• восприимчивость к переменным нагрузкам;
• относительно невысокий объём капиталовложений;
• простота эксплуатации;
• меньшие эксплуатационные затраты;
• меньшая себестоимость производства тепла и электроэнергии;
• меньшая стоимость передачи и распределения тепла и электроэнергии;
• низкий уровень вредных выбросов.

Последнее преимущество мини-ТЭЦ в настоящее время приобретает особое значение, так как глобальное изменение климата Земли является одной из основных проблем в области экологии и рационального природопользования. Возможность оценки темпов изменений и, главное, прогнозирование развития ситуации определяет развитие человечества на отдаленную перспективу. Поэтому при разработке проектов хозяйственной деятельности и сравнении их эффективности необходимо производить оценку воздействия на окружающую среду не только токсичных веществ, которые могут образоваться в результате осуществления того или иного проекта, но и веществ, способствующих проявлению парникового эффекта.

При проведении работ по оценке возможных эмиссий парниковых газов одно из основных требований - пользование стандартными методиками оценки, принятыми в международной практике, в противном случае не возможна будет международная кооперация, в частности, совместное выполнении проектов или торговля квотами на выбросы. В качестве расчетной методики приняты "Пересмотренные руководящие принципы проведения национальных инвентаризаций парниковых газов МГЭИК 1996 года".

В России энергетика, прежде всего сжигание топлива, является доминирующим источником парниковых газов. Следовательно, для данной деятельности все вышесказанное является особенно актуальным.

В самом общем виде учет строится по схеме:

(данные о какой-либо деятельности, например, о сжигании топлива) х (пересчетные коэффициенты) = выбросы

Расчет выбросов состоит из следующих этапов.

1. Определение фактического потребления топлива в натуральных единицах.
2. Перевод в тонны условного топлива (тут) при помощи переводных коэффициентов.
3. Преобразование в общие энергетические единицы, ТДж.
4. Умножение на пересчетные коэффициенты (коэффициенты эмиссий) для расчета содержания углерода, т С/ТДж.
5. Корректировка на неполное сгорание топлива (фракция окисленного углерода)
6. Пересчет окисленного углерода в выбросы СО₂ производится при помощи соотношения *44/12.

Аналогичным образом выполняется расчет для выбросов метана и закиси азота.

В качестве примера нами рассмотрено тепло- и электроснабжение ОАО «Павловский автобус». Для оценки воздействия на окружающую среду возможных схем осуществления тепло- и электроснабжения ОАО «Павловский автобус», необходимо оценить эмиссии образующихся при этом парниковых газов.

Рассматриваются два варианта:

• вариант 1. Снабжение электроэнергией предусматривается от ОАО «Нижновэнерго», а теплом обеспечивает заводская котельная;
• вариант 2. Предусматривает получение электро- и теплоэнергии от промышленной ТЭЦ мощностью 4МВт, работающей на природном газе, установленной на территории предприятия.

В соответствии с классификацией МГЭИК к категории "энергетика" относятся эмиссии парниковых газов, образующихся в результате сжигания всех видов топлива на энергетические нужды (производство и передача энергии и тепла). В список парниковых газов, которые образуются при сжигании топлива, входят: углекислый газ, метан и закись азота.

Расчет для варианта 1

1. Расчет выбросов парниковых газов, образовавшихся при производстве теплоэнергии

В варианте 1 рассматриваются выбросы парниковых газов, образующихся при сжигании топлива при получении теплоэнергии от котельной. Котельная работает на газовом топливе. Газ поступает по трубопроводу Тура-Пермь-Центр, низшая теплота сгорания 33,36 МДж/м³

Исходными данными для расчета являются величины расхода топлива.

Потребности ОАО «Павловский автобус» в телоэнергии составляют 26883 Гкал/год.

Исходные данные для расчета и его результаты приведены в таблицах 1-4.

Для выработки данного количества тепла котельная на газовом топливе, имеющая КПД=0,95, с учетом переводного коэффициента 0,134 Гкал/тыс.м³, должна сжигать в год 3792 тыс.м³ природного газа.

2. Расчет выбросов парниковых газов, образовавшихся при производстве электроэнергии

В первом варианте получение электроэнергии предусматривается от ОАО «Нижновэнерго». Потребности ОАО «Павловский автобус» в электроэнергии составляют 28000 тыс. кВт·ч /год.

В результате проведенной сотрудниками НИЦЭ в 2002 году работы по инвентаризации парниковых газов в Нижегородской области были получены средние удельные показатели образования парниковых газов при производстве одного кВт*ч электроэнергии (коэффициент эмиссии, г/кВт·ч).

Таблица 1.Расчет выбросов СО₂ от котельной[1]

Таблица 2. Расчет выбросов N₂O от котельной¹

Таблица 3. Расчет выбросов СН₄ от котельной¹

Таблица 4. Сводная таблица по выбросам парниковых газов от котельной

Исходные данные для расчета и результат его приведены в таблице 5.

Таблица 5. Расчет выбросов парниковых газов, образовавшихся при производстве электроэнергии

В таблице 6 приведены данные расчетов суммарных выбросов парниковых газов от котельной и при производстве электроэнергии.

Таблица 6. Сводная таблица по выбросам парниковых газов при существующем варианте

3. Расчет для варианта 2

Расчет выбросов парниковых газов, образующихся при осуществлении второго варианта - строительства мини ТЭЦ, работающей на природном газе на территории объединения ОАО «ПАЗ», основан на тех же методиках, что и предыдущие расчеты и представлен в таблицах 7-10.

Исходные данные к расчету[2]:

- объем сжигаемого природного газа - 6048,00 тыс.м³/год.

Таблица 7. Расчет выбросов СО₂ от мини ТЭЦ ¹

Таблица 8. Расчет выбросов N₂O от мини ТЭЦ¹

Таблица 9. Расчет выбросов СН₄ от мини ТЭЦ¹

Таблица 10. Сводная таблица по выбросам парниковых газов от мини ТЭЦ

Сводные результаты расчетов выбросов парниковых газов для различных вариантов тепло- и электроснабжения представлены в таблице 11.

Таблица 11. Сравнительный анализ эмиссии парниковых газов

Данные расчетов показывают, что в результате строительства мини-ТЭЦ вместо котельной для получения тепла и получения электроэнергии из энергосистемы:

• эмиссия СО₂ снизится на 15101 т/год или в 2,37 раза,
• эмиссии парниковых газов в пересчете на СО₂экв уменьшатся на 15110,2 т/год в СО₂экв или в 2,36 раза.

ВЫВОДЫ:

Результаты расчета эмиссий парниковых газов показали, что строительство мини-ТЭЦ существенно снизит выделение парниковых газов, что, несомненно, внесет свой вклад в снижение антропогенной нагрузки на окружающую природную среду.

[1] Коэффициенты для пересчета взяты в соответствии с рекомендациями "Пересмотренных руководящих принципов проведения национальных инвентаризаций парниковых газов МГЭИК 1996 года".

[2] Данные технического задания на разработку проекта

Библиографическая ссылка