Для охлаждения подогретой воды, выходящей из конденсаторов тепловых (ТЭС) и атомных (АЭС), часто используются градирни, благодаря которым реализуется экономически выгодное оборотное водоснабжение. Охлаждение воды, поступающей в градирню, происходит в основном за счет испарения части воды, стекающей по испарителю под действием силы тяжести. При этом испарение 1 % воды понижает температуру примерно на 6оС [1]. Тем не менее, в жаркое время года указанные градирни функционируют недостаточно эффективно, вследствие чего выходящая из них вода может иметь превышение температуры над проектной на 0,5-1,5оС и более. Данное обстоятельство осложняет поддержание надлежащего технологического режима теплоэлектростанции и в то же время способствует тепловому загрязнению окружающей среды и изменению тем самым микроклимата на прилегающей территории.
В настоящее время, как известно, среди альтернативных и возобновляемых источников энергии значительную роль стали играть теплонасосные установки (ТНУ). Они извлекают низкопотенциальное тепло из природных (воздух, воды, почва) или искусственных (сточные и сбросные воды, например) объектов и превращают его в высокопотенциальное. При этом источник тепла снижает свою исходную температуру, а образующаяся горячая вода используется в технологических или бытовых целях.
Учитывая вышеизложенное, нами рассмотрена целесообразность использования ТНУ для снижения температуры воды, выходящей из систем охлаждения различной производительности. В расчетах, выполненных согласно методическим рекомендациям [2, 3], принимали, что за счет отъема тепла при помощи ТНУ снижала свою температуру только на 1оС. Результаты соответствующих расчетов предоставлены в таблице.
Таблица
Утилизация части теплоты сбросных вод ТЭС (АЭС) при помощи ТНУ
| Объем охлажденной воды (источник), м3/ч | Теплота, извлекаемая ТНУ из воды, ГДж/ч | Эквивалент извлекаемой теплоты | Стоимость** замещенного природного газа, руб./г | |
| по электроэнергии, МВт | по природному газу*, тыс.м3/ч | |||
| 1000 | 4,18 | 1,16 | 0,122 | 610 |
| 20000 (Ростовская ТЭЦ-2) | 83,6 | 23,2 | 2,44 | 12200 |
| 240000 (Новочеркасская ГРЭС) | 1003 | 278,6 | 23,2 | 146000 |
| 320000 (Ростовская АЭС, 2 ГВт) | 1330 | 370,6 | 38,9 | 194500 |
*Теплота сгорания природного газа принята 34,3 МДж/м3[1]
**Стоимость природного газа – 5 руб./м3
Анализ данных таблицы показывает, что утилизация лишь относительно небольшой (̴ 20 %) части избыточного тепла, заключенного в сбросных водах, например НчГРЭС, была бы эквивалентной введению в эксплуатацию нового котлоагрегата. Добавим к этому, что благодаря снижению оборотной воды уменьшается тепловое загрязнение окружающей среды и может быть обеспечена надлежащая эффективность работы градирни.
В настоящее время одной из наиболее крупных в мире является стокгольмская ТНУ (Швеция), мощностью 320 МВт. Расположенная на причаленных к берегу баржах, она использует балтийскую воду с температурой 4оС (зимой), охлаждая ее до 2оС. Себестоимость вырабатываемого тепла на 20 % ниже таковой, достигаемой на газовой котельной [4]. Известно также, что общее количество тепла, вырабатываемого многочисленными ТНУ, составляет в Швеции около половины от потребного. Что касается нашей страны, валовый энергетический потенциал тепла выходящих из систем охлаждения ТЭС и АЭС вод оценен в огромную цифру – 108,5 млн. ту.т. [2], что эквивалентно почти 40 % всего добываемого угля.
По-видимому, основным условием для применения ТНУ в целях обеспечения эксплуатационной надежности систем охлаждения оборотной (а в ряде случаев и прямоточной) воды на отечественных тепловых и атомных электростанциях, является экономически приемлемое использование получаемой горячей воды как на самих электростанциях, так и на других объектах. Если предложить последнюю для горячего водоснабжения и отопления, то ТНУ на Ростовской ТЭЦ-2, например, может обеспечить соответствующие потребности почти тысячи семей, а на НчГРЭС – более 10 тысяч. Перспективно применение таких ТНУ и для тепличных хозяйств, снижая их расходы на традиционные энергоносители (уголь, газ и т.д.) и улучшая в то же время экологические показатели производства.
В развитых странах, где интенсивно развивается индустрия ТНУ самой различной производительности, снабжающих теплом как индивидуальные дома, так и целые городские районы, технические перспективы применения поверхностных вод в качестве источников низкопотенциального тепла отчасти ограничены расстояниями между последними и местами его конечного использования. Согласно накопленному зарубежному опыту, крупная ТНУ с выходной мощностью около 10 МВт может быть удалена на расстояние до 10 км от водного источника низкопотенциального тепла, а при мощности до 1 МВт экономически приемлемое расстояние уменьшается до 1 км [5].
Список литературы:
- Политехнический словарь /Гл. ред. акад. А.Ю. Итлинский. – 2-е изд. – Совет. Энциклопедия, 1980. – 656 с.
- Перспективы развития возобновляемых источников энергии в России. Результаты проекта TACISEuropeAid/116951/C/SV/RU. Санковский А.Г./ Под ред. В.Г. Николаева. – М.: Изд. «АТМОГРАФ», 2009.
- Справочник по ресурсам ВИЭ России и местным видам топлива /П.П. Безруких, В.В. Дегтярев, В.В. Елистратов и др. – М.: ИАЦ «Энергия», 2007.
- Гибилиско С. Альтернативная энергетика/ С. Гибилиско; [пер. с англ. А.В. Соловьева]. – М.: Эксмо, 2010.
- Энергосберегающие технологии в современном строительстве /Пер. с англ. Ю.А. Матросова и В.А. Овчаренко; под ред. В.Б. Козлова. – М.: Стройиздат, 1990.[schema type=»book» name=»ПРИМЕНЕНИЕ ТЕПЛОНАСОСНЫХ УСТАНОВОК В СИСТЕМАХ ОХЛАЖДЕНИЯ СБРОСНЫХ ВОД ТЭС» description=»Для предотвращения теплового загрязнения, которое наблюдается даже в условиях оборотного водоснабжения на ТЭЦ и АЭС, особенно в жаркий период года, целесообразно вводить теплонассные установки, как дополнительный утилизатор тепла. Как показывают расчеты, это не только поможет предотвратить тепловое загрязнение среды, но и получить дополнительную экономию энергоресурсов за счет использования извлеченного тепла.» author=»Популиди Константин Константинович, Манжина Светлана Александровна, Денисов Владимир Викторович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-28″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.04.2015_04(13)» ebook=»yes» ]