Підвищення ефективності промислового та індивідуального тепло- та водопостачання на основі комбінованого використання вторинних та альтернативних енергоресурсів - Автореферат

Системи тепло-і водопостачання промислових та індивідуальних споживачів України переважно є централізованими, на реалізацію яких в житлово-комунальному секторі витрачається 21 % загального споживання органічного палива енергетикою України, 95 % з якого переважно є газ. Теперішні вимоги щодо зміни структури паливно-енергетичного балансу стосуються скорочення частки газового палива і створення енергозберігаючої структури виробництва на основі комплексного рішення питань впровадження енергозберігаючих технологій. Дослідження українських фахівців, що підтверджені висновками міжнародних експертів, показують, що енерговитрати на одиницю валового продукту в Україні в 2 - 3 рази перевищують енерговитрати економічно розвинутих країн. Відповідно до поставленої мети були сформульовані та розвязані наступні задачі: - теоретичні дослідження енергетичної ефективності децентралізованих теплонасосних систем, що дозволяє забезпечити комбіноване теплота водопостачання на базі скидних та ґрунтових вод; Предметом дослідження є теплові процеси в елементах комбінованих теплофікаційних систем промислового і індивідуального тепло-і водопостачання на базі вторинних та альтернативних джерел енергії та визначення умов раціонального їх використання, що дозволяє підвищити ефективність централізованого та децентралізованого теплопостачання, забезпечити зростання частки заміщення традиційного палива та покращити екологічний стан довкілля.Виконаний аналіз існуючих систем альтернативного промислового і індивідуального теплопостачання свідчить, що теоретичним та експериментальним дослідженням, спрямованим на підвищення ефективності теплових процесів, вдосконалення схемних та конструктивно-технологічних рішень систем тепло-і водопостачання на основі комбінованого використання вторинних та альтернативних енергоресурсів приділяється недостатньо уваги. В другому розділі представлені результати теоретичних досліджень та виконано математичне і числове моделювання основних енергетичних характеристик, які впливають на ефективність роботи комбінованих систем децентралізованого тепло-і водопостачання з використанням низькопотенційної теплоти ґрунтових вод на базі теплонасосного циклу. Ефективність роботи комбінованої теплонасосної системи альтернативного теплопостачання на базі низькопотенційного тепла ґрунтових та скидних вод підвищується за рахунок встановлення модуля очищення води перед випарником теплового насосу, що попереджає утворення відкладень в ньому і створює додаткову можливість використання очищеної води на виході з випарника для постачання питною водою споживачів (рис. Насос 2 відкачує ґрунтову воду зі свердловини 1 і направляє її в модуль очищення 3, далі в випарник 4, де ґрунтова вода охолоджується приблизно з 14 ОС до 4 ОС, потім в бак 5 чистої води, що подається в лінію водопостачання 6. 2 і 3 представлені результати числового моделювання обємної витрати ґрунтової води зі свердловини Vв і теплової потужності Q, яка відводиться від ґрунтової води в випарнику в функції коефіцієнта фільтрації f, радіуса r0 і глибини h0 свердловини.Запропоновано новий метод підвищення ефективності децентралізованого комбінованного теплота водопостачання з використанням ґрунтових та скидних вод та виконані теоретичні дослідження альтернативної системи. Виконано математичне та числове моделювання теплових процесів в елементах теплообмінного обладнання запропонованої децентралізованої теплонасосної системи комбінованого теплота водопостачання питною водою на базі скидних та ґрунтових вод, яке дозволило виявити раціональні умови роботи системи, визначити теплофізичні, гідравлічні та геометричні параметри її елементів. Запропоновано метод підвищення ефективності централізованого теплопостачання на базі теплофікаційної системи за рахунок використання скидної теплоти зворотної лінії опалення, який дозволяє збільшити теплову ефективність на 2 %, що відповідає економії палива, більш ніж на 3 %. Виконано математичне та числове моделювання теплових процесів в елементах теплообмінного обладнання запропонованої централізованої теплофікаційної системи, що дозволило виявити раціональні режими роботи, визначити теплофізичні, гідравлічні та геометричні характеристики її елементів. На підставі ексергоекономічного аналізу доведено, що альтернативні системи є найбільш ефективними, бо ексергоекономічний фактор цих систем f = 0,35 (у порівнянні з бойлером на рідкому паливі, для якого ексергоекономічний фактор f = 0,022).

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Результати досліджень визначили такі загальні висновки та рекомендації даної дисертаційної роботи: 1. Запропоновано новий метод підвищення ефективності децентралізованого комбінованного теплота водопостачання з використанням ґрунтових та скидних вод та виконані теоретичні дослідження альтернативної системи. Встановлені умови, що дозволяють в декілька разів збільшити ресурс випарника ТН, підвищити надійність та економічну ефективність системи протягом експлуатації.

2. Виконано математичне та числове моделювання теплових процесів в елементах теплообмінного обладнання запропонованої децентралізованої теплонасосної системи комбінованого теплота водопостачання питною водою на базі скидних та ґрунтових вод, яке дозволило виявити раціональні умови роботи системи, визначити теплофізичні, гідравлічні та геометричні параметри її елементів.

3. Запропоновано метод підвищення ефективності централізованого теплопостачання на базі теплофікаційної системи за рахунок використання скидної теплоти зворотної лінії опалення, який дозволяє збільшити теплову ефективність на 2 %, що відповідає економії палива, більш ніж на 3 %.

4. Виконано математичне та числове моделювання теплових процесів в елементах теплообмінного обладнання запропонованої централізованої теплофікаційної системи, що дозволило виявити раціональні режими роботи, визначити теплофізичні, гідравлічні та геометричні характеристики її елементів.

5. Запропоновані раціональні схеми, конструкції та режими роботи комбінованих систем централізованого та децентралізованого теплота водопостачання. На підставі ексергоекономічного аналізу доведено, що альтернативні системи є найбільш ефективними, бо ексергоекономічний фактор цих систем f = 0,35 (у порівнянні з бойлером на рідкому паливі, для якого ексергоекономічний фактор f = 0,022). Визначені загальні витрати і виконана екологічна оцінка від реалізації пропозицій.

Розроблені методики розрахунку, алгоритми і програми числового моделювання теплових процесів в елементах комбінованих теплофікаційних установок централізованого та децентралізованого теплота водопостачання і рекомендації для практичного використання.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ОПУБЛІКОВАНІ У НАСТУПНИХ РОБОТАХ

1. Каминский А.В., Мазуренко А.С., Денисова А.Є. Повышение эффективности комбинированного производства тепла и электроэнергии // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 2005. - № 6. - С. 19-21.

2. Камінський О.В. Теплонасосна система опалення та водопостачання на базі скидних та ґрунтових вод // Труды Одесского политехнического университета. - 2005. - Вып. 2(24). - C.111-114.

3. Каминский А.В. Способ повышения эффективности комбинированного производства тепла и электроэнергии // Сборник материалов 2-й международной научно-практической конференции “Научный потенціал мира-2005”, г. Днепропетровск, 19-30 сентября 2005.- Технические науки. Энергетика. - Днепропетровск-Белгород-Прага: Изд-во "Наука и образование" (Украина) совмество с ООО, "Руснаучкнига" (Россия) и Publishing House “Education and Science” (Чехия, Прага), 2005. - С. 45 - 47.

4. Каминский А.В. Перспективи використання системи опалення та водопостачання на базі ґрунтових вод // Сборник научных трудов по материалам научно-практической конференции “Научные исследования и их практическое применение”, г.Одесса, 1-15 октября 2005.- Технические науки. Сельское хозяйство. - Одесса: Изд-во "УКРНИИМФ",2005. - С. 32 -34.

5. Каминский А.В., Мазуренко А.С., Денисова А.Є. Підвищення енергетичної ефективності комбінованого виробництва теплової та електричної енергії // Збірник наукових праць Міжнародної науково-технічної конференції „Енергоефективність’2005”, м. Одеса, 14 жовтня 2005.- Додаток до журналу „Холодильна техніка і технології”: Видавництво ДП „Рефпринтінфо”. -2005.- С. 49 -53.

6. Каминский А.В., Денисова А.Є., Мазуренко А.С. Установка тепло- и водоснабжения на базе грунтовых вод // Електротехніка і механіка. - 2006. - № 1. - С. 9 -12.

7. Каминский А.В., Денисова А.Є., Мазуренко А.С. Использование грунтовых вод для отопления и водоснабжения // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 2006. - № 4. - С. 3 - 8.

8. Kaminski A.V., Mazurenko A.S., Denysova A.E. Heat pump installation for heat and water supply on base of subsoil water // Х Forum of Power Engineers International Scientific and Technical Conference GRE’2006. - Zeszyty Naukowe Politechnika Opolska. Seria Elektryka, z. 56, № 315/2006, Tom.1, P. 257 -266.

Размещено на .ru