Лекция 14. Проблемы использования теплонасосных установок
advertisement
Проблемы использования теплонасосных установок в системах централизованного теплоснабжения Выполнил: Гнедков Г.В. Группа : Т-476 Преподаватель : Велькин В.И. Положение дел в энергетике Большинство традиционно применяемых источников теплоснабжения имеют ряд недостатков. Причина кроется в самом принципе их действия : при сжигании топлива и последующей передачи теплоты низко температурному теплоносителю , в процессе которой теряется значительная часть эксергии топлива .При КПД котла 100% эксергетический КПД 15-20% . Недостатки источников традиционного типа Низкая Энергетическая Эффективность Высокая Неэкологичность Теплового Источника Высокие объемы потребления энергетических и других ресурсов Высокая Удельная Стоимость Сооружений Характеризуется недостаточной Надежностью , являющейся Причиной сбоев в теплоснабжении Один из основных источников загрязнения городов Исключительно высокий уровень тепловых мощностей, Значительный рост протяжённости достигающих 3500-4500 тыс. МВт Значительная недогрузка, и усложнение структуры тепловых достигающая зачастую сетей в административных трети мощности ТЭЦ границах городов Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии Высокие потери ТЭР при их транспортировке Технологические Недостатки ТЭЦ Большие площади земель, отчуждаемых под застройку при наращивании мощностей перетоп близлежащих и недотоп отдаленных объектов Несоответствие проектных и фактических нагрузок Тепло влажностное загрязнение Большие выбросы в атмосферу СО, СО2, NОх Экологические Недостатки ТЭЦ Высокий уровень шума Электромагнитное излучение Поскольку ТЭЦ замещают энергоисточники, раздельно вырабатывающие тепловую и электрическую энергию (крупные районные котельные и расположенную вне города КЭС), то по экологическим показателям их следует сравнивать с районными котельными, работающими на том же топливе, что и ТЭЦ, и оборудованными газоочистными устройствами. Очевидно, что в этом случае экологические преимущества будут на стороне котельных, причем не только из-за отсутствия тепловлажностного, шумового и электромагнитного воздействий, но и вследствие значительно меньшего количества сжигаемого топлива (ТЭЦ потребляют в 1,7 - 1,8 раза больше топлива, чем котельные той же теплопроизводительности) 1. Комбинированная выработка электрической и тепловой энергии на ТЭЦ 2. Использование тепловых насосов . Преимущества использования теплонасосных установок . компрессор ТНУ может приводиться в действие механическим, электрическим и любым тепловым двигателем. по отношению к виду первичной энергии Универсальность по уровню мощности изменяется от долей до десятков тысяч киловатт и, по существу, перекрывает мощности любых существующих теплоисточников, в том числе малых и средних ТЭЦ. Существенный энергосберегающий эффект в зависимости от типа ТНУ и замещаемого теплоисточника изменяется от 20-30 до 50-70 % Высокая относительная энергоэффективность относительная энергоэффективность ТЭЦ в энергосистемах с годами по мере увеличения среднего КПД энергосистем снижается, а для электрических ТНУ однозначно растет Многообразие целевых назначений источники теплоснабжения квартир, домов, кварталов и районов Высокая экологическая эффективность ТНУ с электроприводом уменьшают тепловое загрязнение окружающей среды, отсутствуют выбросы СО, СО2 и NOx возможность размещения вблизи потребителей ТНУ не требуют большого землеотвода под строительство, сроки их сооружения невелики пониженные параметры теплоносителя Геотермальный тепловой насос с открытым циклом Теплоноситель подается непосредственно из водоема и после прохождения цикла охлажденным возвращается обратно . Геотермальный тепловой насос с закрытым циклом . Теплоноситель перекачивается через замкнутый контур, который может быть проложен глубоко в земле или по дну водоема . Это более экологически безопасный метод , чем открытый цикл. Геотермальный тепловой насос с горизонтальным теплообменником Замкнутый контур теплообменника укладывается горизонтально в глубокие траншеи . Геотермальный тепловой насос с вертикальным теплообменником Замкнутый контур теплообменника устанавливается вертикально в подготовленные отверстия. Применяется в тяжелом грунте или при ограниченности пространства участка. ТН система работает как котел при отоплении и как кондиционер при охлаждении . Работа теплового насоса осуществляется в компрессионно – конденсаторном цикле . Теплоноситель (обычно вода) подается из земли или водоема в тепловой насос , где низко – потенциальное тепло земли отбирается и передается по системе воздуховодов или трубопроводов к потребителю . Работа зимой : Зимой ТН система тепло неостывшей земли передает в дом . Этот же цикл используется и при нагреве воды . Работа летом : Летом ТН система излишки тепла в доме передает через теплообменник в обратном направлении . Низкое энергопотребление достигается за счет высокого КПД ТН (от 300% до 700%) и позволяет получить на 1 кВт затраченной энергии 3-7 кВт тепловой энергии или 15-20 кВт мощности по охлаждению на выходе . Система очень долговечна и прослужит от 25 до 50 лет без особого внимания к себе . Она согреет вас холодной зимой , принесет прохладу жарким летом и круглый год будет снабжать вас горячей водой для ванны и сауны . Вопрос климата будет решен полностью т.к. отпадает необходимость обслуживания, заправки фреоном и сложности с запуском , присущие котлам и кондиционерам . ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ КОМПРЕССИОННОГО ТИПА Тепловые насосы компрессионного типа, или термотрансформаторы, - это экологически чистые компактные фреоновые установки, позволяющие получать тепло для отопления и горячего водоснабжения за счет использования тепла низкопотенциального источника.В качестве источника низкопотенциального тепла могут быть использованы: промышленные и очищенные бытовые стоки; вода технологических циклов и естественных водоемов; тепло термальных вод; тепло, получаемое при очистке дымовых газов и т.п. Cтоимость тепла, выработанного тепловыми насосами (в зависимости от эффективности работы), в 1,6-3,7 раза ниже стоимости тепла централизованного теплоснабжения. Крупнейшие теплонасосные станции Швеции Единичная тепловая мощность ТНУ, МВт Бытовые стоки Эслоу 1 80 Гётеберг 2 42 29 29 Стокгольм-Сульна 4 30 Стокгольм-Хаммарби 2 30 2 20 Промышленные стоки Иёнгёпинг 1 25 Карскар 2 14 Эрншельдсвих 1 14 Воздух Экскильстуна 1 4,2 Стокгольм-Скарпнех 1 4 Озёрная, морская вода Стокгольм-Иёрфёла 1 40 Стокгольм-Ропстен 6 25 Стокгольм 3 25 Грунтовые воды Лунд 1 27 1 20 Местонахождение ТНС Колво Год ввода в эксплуатацию 1986 1986 1983/84 1986 1986 1986 1988 1984 1984 1984 1984 1986 1986 1985 1986 1985 Крупные ТНС стран Западной Европы Местонахождение, страна Единичная тепловая мощность ТНУ, МВт Бэрум, Норвегия Фридерихсхавн, Дания 14 7,8 Хельсинки, Финляндия 11,3 Хельсинки, Финляндия 10,5 Киль, ФРГ 7-9 Крей, Франция Экубленц, Швейцария Цюрих, Швейцария Цюрих, Швейцария Лир, ФРГ Девентер, Нидерланды Эссен, ФРГ 9,0 7,0 5,8 5,0 5.6 1,5 1,03 Вид НПИТ Сточные воды Тоже Охлаждающая вода ТЭС Тоже Охлаждающая вода ТЭС или морская вода Геотермальная вода Озерная вода Речная вода Тоже Промышленные стоки Грунтовые воды Воздух МаксиТип мальная привотемп-ра да теплоносителя, °С 85 78 80 ЭП ГМП ЭП 70 78-85 ЭП ЭП 50 74 70 67 65 - ЭП ЭП ЭП ЭП ГМП ЭП ГМП Влияние мощности ТНУ на полную стоимость ТНС 10 кВт 100-130 кВт 670-1200$/кВт 600-700$/кВт 100000 кВт 200-300$/кВт Факторы, сдерживающие развитие отечественной теплонасосной техники последовательная многолетняя ориентация на первоочередное развитие теплофикации отнесение вопросов, связанных с децентрализованным теплоснабжением, к разряду второстепенных отсутствие механизмов, стимулирующих внедрение ресурсосберегающих технологий и развитие новой техники отсутствие крупных программ и системных исследований, направленных на раскрытие потенциальных возможностей ТНУ узкоспециализированный подход к тепловым насосам как к одному из видов холодильной техники недоиспользование потенциала теплонасосной техники Выводы Применение теплонасосных установок в централизованном теплоснабжении позволит: •значительно улучшить теплоснабжение городов •улучшить экологическую обстановку в городах •сократить теплопотери, связанные с высокой протяжённостью теплотрасс и значительно уменьшить их аварийность Литература журнал “Энергосбережение” №12 за 1994г. INTERNET : http://www.addison.ru/home.htm http://www.itp.nsc.ru
