Научно-техническое обоснование бивалентного теплоснабжения с использованием энергетической утилизации органосодержащих отходов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.04, кандидат наук Владимиров, Ярослав Александрович

• Владимиров, Ярослав Александрович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Владимиров, Ярослав Александрович

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ПРЕДПОСЫЛКИ К ИССЛЕДОВАНИЮ БИВАЛЕНТНЫХ СЦТ НА ОСНОВЕ ОРГАНОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ - (ОБЗОР)

1.1. Особенности современного этапа развития теплофикации

1.2.Вопросы расчёта эффективности систем теплоснабжения

1.3.Понятие местных топлив и их теплотехнические характеристики

1.4.Технологии энергетического использования отходов и степень их освоения

1.5.Цели и задачи исследовани

Глава 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1.Элементы термодинамического описания бивалентных СЦТ

2.2.Тепловой эквивалент ТКО

2.3.Теплота сгорания и температура горения топлив, получаемых на основе

ТКО

2.4.Обобщение опыта разработки и актуализации схем теплоснабжения

Глава 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ПРЕДПРОЕКТНОЙ ОЦЕНКИ ХАРАКТЕРИСТИК БИВАЛЕНТНЫХ СЦТ

3.1.Переменная зона действия источников теплоснабжения, работающих на одну СЦТ - принципы организации

3.2.Расчет основных параметров бивалентной системы теплоснабжения

3.2.1.Определение материальной характеристики и протяженноститепловых

сетей

3.2.2.Граничные условия при проектировании бивалентных систем

теплоснабжения

3.2.3.Оценка тепловых потерь в сетях

3.3.Расчет экономической эффективности строительства бивалентных систем теплоснабжения

Глава 4. АЛГОРИТМ ПРЕДПРОЕКТНОГО РАСЧЕТА БИВАЛЕНТНОЙ СЦТ И ЕГО АПРОБАЦИЯ

4.1.Требования совершенствования нормативной документации и дополнительные исходные данные для проектирования бивалентных систем

4.2.Алгоритм предпроектного расчета бивалентной СЦТ

4.3.Примеры предпроектных расчетов бивалентных СЦТ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А. Акты внедрения результатов диссертационного исследования.136 Приложение Б. Перечень законодательных актов, регламентирующий развитие

систем теплоснабжения

Приложение В. Описание обследовавшихся территорий и методические

особенности экспериментального определения нормы накопления ТКО

Приложение Г. Формулы расчета теплофизических свойств топлив, получаемых из

ТКО

Приложение Д. Реестр характеристик СЦТ различных городов

Приложение Е. Алгоритм расчета радиуса эффективного теплоснабжения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научно-техническое обоснование бивалентного теплоснабжения с использованием энергетической утилизации органосодержащих отходов»

ВВЕДЕНИЕ

Ряд законов и постановлений, принятых на федеральном уровне в последнее десятилетие, определил порядок и формы реализации Энергетической стратегии России. В частности, новым её элементом является необходимость разработки индивидуальных планов развития систем централизованного теплоснабжения для всех поселений и городских округов Российской Федерации на период 15 лет с ежегодной их актуализацией. Реализация подобной задачи требует на стадии проектирования определять эффективные источники дополнительной тепловой мощности, необходимые для расширения зон обслуживания, при этом нужно в полной мере оценивать возможности использования местных топливно-энергетических ресурсов (ТЭР): органосодержащих отходов, твердых коммунальных отходов (ТКО).

Традиционные для нашей страны системы централизованного теплоснабжения (СЦТ), базируются на известных трудах отечественных учёных и инженеров: Л. А. Мелентьева, М. А. Стыриковича, Е. Я. Соколова, Н. М. Зингера, А. И. Андрющенко, В. В. Дмитриевского, Л. Л. Гинтера, Д. П. Гохштейна, В. Г. Семенова, В. Н. Папушкина, И. Г. Ахметовой и многих других. Основой таких систем являются ТЭЦ с паровыми (последнее время и с газовыми) турбинами большой мощности. Из отборов паровых турбин покрывается базисная часть тепловой нагрузки, а для резервирования теплоснабжения и обеспечения повышенной нагрузки отопления при низких температурах воздуха служат пиковые водогрейные котлы на ТЭЦ (и котельные). Такие системы, весьма прогрессивные для своего времени, с ростом единичных мощностей агрегатов, ужесточением экологических требований, снижением спроса на тепловую мощность и ряда других объективных факторов во многом потеряли свои преимущества. Отсюда растущий интерес к комбинированным (бивалентным) системам, где традиционный источник энергии дополняется местным, обычно - нетрадиционным источником, что снижает удельные расходы топлива и расширяет зону действия централизованного теплоснабжения.

Исследования данного направления преимущественно связаны у нас в стране с использованием тепловых насосов (В. А. Михельсон, Н. И. Гальперин, А. И. Андрющенко, В.А. Зысин, Л. А. Огуречников, Ю. В. Пустовалов, П. В. Ротов, С. И. Ткаченко, Е. И. Янтовской и др.). На этом фоне распределённые энергетические установки, использующие различные виды местных топлив до последнего времени рассматривались у нас в стране преимущественно как автономные или в качестве элементов энергетических блоков крупных ТЭЦ (В. В. Померанцев, В. В. Сергеев, Р. Ш. Загрутдинов, В. М. Зайченко, Г. В. Ильиных, Б. П. Левин, А. Б. Пермяков, Г. А. Рябов, Н. Ф. Тимербаев, А. Н. Тугов и др.). Крайне незначительной оставалась степень разработанности путей интеграции подобных установок в системы централизованного теплоснабжения, дальнейший прогресс в области СЦТ обусловил необходимость проведения соответствующих комплексных исследований. С учетом существующих методов утилизации отходов, целесообразно также рассматривать пути интеграции энергетической утилизации органосодержащих отходов в СЦТ. Проблеме обращения с ТКО у нас в стране и за рубежом посвящены разносторонние исследования (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 многие другие).

На основании изложенного целью настоящей диссертации является Совершенствование систем централизованного теплоснабжения на основе бивалентных технологий с использованием энергетической

утилизации органосодержащих отходов.

Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решены следующие основные задачи:

1. Обобщить накопленный в 2013-2017 гг. опыт разработки схем теплоснабжения для поселений и городских округов Российской Федерации, установить обобщённые характеристики СЦТ, способствующие унификации дальнейших расчетов.

2. Определить тепловой эквивалент ТКО для теплоснабжения поселений и городских округов Российской Федерации.

3. Разработать режимы эксплуатации бивалентных СЦТ, обеспечивающие максимальную экономию энергетических ресурсов и повышение качества теплоснабжения.

4. Разработать и апробировать методику предпроектной оценки технико-экономических показателей бивалентных СЦТ.

5. Разработать научно-методические рекомендации по предпроектному технико-экономическому расчету бивалентных СЦТ с использованием энергетической утилизации ТКО.

Научная новизна проведенного исследования заключается в том, что:

1. На основе систематизации и обобщения накопленного опыта разработки схем теплоснабжения для поселений и городских округов Российской Федерации установлены обобщённые технико-экономические характеристики СЦТ, способствующие унификации предпроектных расчетов.

2. Впервые определены значения теплового эквивалента ТКО в СЦТ для ряда населённых пунктов Российской Федерации;

3. Предложен оптимальный режим работы бивалентной СЦТ, обеспечивающий максимизацию загрузки наиболее эффективного источника за счёт организации переменной зоны действия источников теплоснабжения, и новый метод расчета расхода теплоносителя в тепловой сети в зависимости от температуры наружного воздуха;

4. Предложена методика предпроектной оценки технико-экономических показателей бивалентных СЦТ;

5. В результате сравнительного технико-экономического расчета (на примере г. Петрозаводска) доказана целесообразность организации бивалентных СЦТ.

Теоретическая значимость работы определяется тем, что:

1. Сравнительными технико-экономическими расчётами на основе реальных характеристик городского поселения (г. Петрозаводск) показано, что бивалентные СЦТ, использующие местные топлива при определённых условиях могут быть более рентабельны, чем традиционные СЦТ, обоснована целесообразность распространения подобных исследований на другие регионы страны.

2. Предложенные методики расчёта создают научно-методическую основу для дальнейших расчётно-теоретических исследований бивалентных СЦТ с различными видами местных топлив, в том числе и комбинированных, а также иных видов НиВИЭ;

3. Совокупность предложенных алгоритмов создает научно-методическую основу для разработки элементов программных комплексов и регламентов на проектирование схем теплоснабжения для всех поселений и городских округов Российской Федерации.

Практическая значимость работы определяется тем, что:

- предложенные методики расчёта и рекомендации могут быть использованы при проектировании бивалентных СЦТ, а также при разработке индивидуальных планов развития СЦТ для всех поселений и городских округов Российской Федерации.

- определены требования к заказчику по содержанию и объёму исходных данных на проектирование бивалентных СЦТ, предусматривающих использование ТКО и других видов органосодержащих отходов;

Степень достоверности и обоснованности результатов работы определяется тем, что в своих предпосылках автор использует достаточно хорошо апробированные экспериментальные данных, полученные на натурных объектах (СТЦ, установках по переработке ТКО, газогенераторах и др.), а в расчётах и математических моделях исходит из общепризнанных физических представлений и созданных на их основе методах теплофизического анализа.

Автор защищает: Результаты обобщения данных разработки схем теплоснабжения для поселений и городских округов Российской Федерации; новый режим работы бивалентной СЦТ, обеспечивающий максимизацию загрузки наиболее эффективного источника энергосбережения за счёт переменной зоны действия нетрадиционного источника, определяемой значением температуры наружного воздуха; результаты расчетов теплового эквивалента ТКО в СЦТ для ряда населённых пунктов Российской Федерации; методику

расчёта предпроектных технико-экономических показателей бивалентных СЦТ и результаты ее апробации; результаты сравнительного анализа технико-экономической эффективности моновалентных и бивалентных СЦТ на примере г. Петрозаводска.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты работы докладывались на: Международной научно-практической конференции «Зеленое строительство 2016» (Санкт-Петербург, 29 сентября - 01 октября 2016 года); Научной конференции с международным участием «Неделя науки СПбПУ» (Санкт-Петербург, 14-19 ноября 2016 года); Заседании комиссии по рассмотрению проектов схем теплоснабжения поселений, городских округов с численностью населения пятьсот тысяч человек и более, а также городов федерального значения под председательством заместителя Министра энергетики Российской Федерации В. М. Кравченко (Москва, 21 декабря 2016 года); Научной конференции с международным участием «Неделя науки СПбПУ» (Санкт-Петербург, 13-19 ноября 2017 года); II международной научно-технической конференции «Энергетические системы» (Белгород, 23-24 ноября 2017 года); Семинаре кафедры «Атомная и тепловая энергетика» ФГАОУ ВО СПбПУ (Санкт-Петербург, 29 мая 2018 года).

По результатам выполненных исследований у автора имеется 11 публикаций, в том числе 3 - в изданиях из перечня ВАК.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы, включающего 102 источника, в том числе 14 зарубежных.

Дополнительный иллюстративный материал и сведения о внедрении сведены в 6 приложений. Основной текст изложен на 123 с., снабжён 32 илл. и 15 табл.

Глава 1 посвящена обоснованию цели и задач исследования на основе краткого анализа совокупности научно-технических проблем, связанных с разработкой планов перспективного развития СЦТ и научных предпосылок для развития бивалентных СЦТ на основе местных топлив.

В главе 2 приводятся методические основы исследования, описывается методика определения теплоты сгорания ТКО, оценивается их тепловой эквивалент, рассматривается опыт разработки схем теплоснабжения поселений.

Глава 3 посвящена разработке методик предпроектной оценки отдельных характеристик бивалентных СЦТ с использованием ТКО.

В главе 4 приводится алгоритм предпроектного технико-экономического расчета бивалентной СЦТ и его апробация на примере г. Петрозаводска.

Описанные в диссертации работы проводилась в рамках выполнения научно-исследовательских работ по заказу и для нужд органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации и муниципальных образований: Республики Карелия, г. Петрозаводска, г. Мурманска, г. Екатеринбурга, г. Новокузнецка, г. Арзамаса и многих других.

Результаты работы используются ООО «Невская энергетика» и ООО «Научно-технический центр «ГИПРОград» при разработке документации стратегического планирования муниципальных образований Российской Федерации (акт о внедрении результатов диссертации приведен в Приложении А).

Материалы работы используются в учебном процессе в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого при подготовке по направлению «Теплоэнергетика и теплотехника» бакалавров (13.03.01) и магистров (13.04.01) (при проведении занятий по дисциплинам: «Теплофикация и теплоснабжение», «Возобновляемые источники энергии и установки утилизации низкопотенциальной теплоты»

и «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях»), акт о внедрении приведен в Приложении А.

Глава 1. ПРЕДПОСЫЛКИ К ИССЛЕДОВАНИЮ БИВАЛЕНТНЫХ СЦТ НА ОСНОВЕ ОРГАНОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ - (ОБЗОР)

1.1. Особенности современного этапа развития теплофикации

Теоретические основы теплофикации складывались в ХХ веке трудами многих выдающихся отечественных учёных и инженеров: Л. А. Мелентьева [43], М. А. Стыриковича [74], Е. Я. Соколова [71], А. И. Андрющенко [6],

В. В. Дмитриевского [64], Л. Л. Гинтера [64], Д. П. Гохштейна [22]. В результате к середине прошлого века наша страна по масштабам теплофикации заняла ведущее место в мире, отечественный опыт и оборудование широко использовались за рубежом. Однако, по мере роста единичных установленных мощностей, экологических ограничений и ряда других объективных факторов постепенно нарастали противоречия, связанные с централизованным теплоснабжением, усугублявшиеся ошибками планирования. В конечном счёте к 80-м годам ХХ века значительная часть экономии от самого принципа теплофикации была утеряна из-за перерасходов топлива, связанного с нерациональным размещением ТЭЦ, не оптимальной загрузкой электрических мощностей, нарушения правил технической эксплуатации и т. п. [74]. Результатом стало повсеместное снижение доли ТЭЦ от максимальной тепловой нагрузки, в крупных городах она снизилась до 20-30 %, а остальная ее часть покрывалась за счёт крупных котельных с водогрейными котлами. Это увеличивало надежность теплоснабжения, снижало эксплуатационные затраты, минимизировало капиталовложения в теплогенерирующие источники и тепловые сети, однако, вело к существенному перерасходу топлива [11, 38]. Одновременно переход к рыночной экономике охарактеризовался возникновением интереса к различным видам бивалентного теплоснабжения, основанного на местных видах топлива,

рассматривавшихся как средство повышения надёжности и снижения капитальных затрат [13, 46, 82].

Поскольку с переходом к рыночной экономике модернизация и реконструкция уже существующих систем была фактически остановлена, начался поиск путей продления срока службы, например, понижением температурного графика сетевой воды [53, 58]. В целом в настоящее время крайне остро встал вопрос не только модернизации и усовершенствования систем теплоснабжения, но и поддержания в рабочем состоянии уже сложившихся систем. При этом единовременные крупные инвестиции в теплоэнергетику крайне маловероятны, о чём можно судить на основании гистограммы, составленной по официальным данным Росстата (рис. 1.1) [87]. На ней показана динамика инвестиций в производство, передачу и распределение электроэнергии, газа, пара и горячей воды, видно, что после 2013 года присутствует сложившаяся тенденция к уменьшению вложения денежных средств в развитие энергетики.

1200

О

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Период

Рис. 1.1. Динамика инвестиций в производство, передачу и распределение электроэнергии, газа, пара и горячей воды (по данным

[87]).

Для комплексного решения объективных проблем в области теплоснабжения в рамках «Энергетической стратегии России на период до 2030 года» в последнее десятилетие на федеральном уровне был принят ряд законов и постановлений, регламентирующих перспективное развитие систем

централизованного теплоснабжения, которые вводят и уточняют ряд понятий, регламентируют структуру, содержание и объём проектной документации. Перечень основных из указанных документов дан в приложении Б. Важнейшими среди них являются Федеральный законом «О теплоснабжении» [1], а также «Основы государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года» [2].

Федеральным Законом «О теплоснабжении» вводится понятие «Схема теплоснабжения». Схема теплоснабжения поселения, городского округа — документ, содержащий предпроектные материалы по обоснованию эффективного и безопасного функционирования системы теплоснабжения, её развития с учётом правового регулирования в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Схема теплоснабжения становится основополагающим документом в эксплуатации и развитии систем централизованного теплоснабжения. С 2012 года наличие схемы теплоснабжения, соответствующей определенным требованиям, является обязательным для поселений и городских округов Российской Федерации. Данный документ должен содержать в себе планы по стратегическому развитию систем теплоснабжения поселения, оценку необходимых капитальных вложений и предложение по источникам инвестиций. Такой подход, по мнению законодателя, позволяет осуществлять долгосрочное и среднесрочное планирование в теплоснабжении, оценивать требуемый объем капитальных вложений, оценивать возможность реализации тех или иных мероприятий, осуществлять выбор наиболее эффективных из них, либо определять пути реализации самых необходимых для поддержания работоспособности систем теплоснабжения мероприятий.

В составе схемы теплоснабжения предлагаются также решения по повышению энергоэффективности снабжения поселения тепловой энергией, рационального распределения тепловых нагрузок между источниками тепловой энергии, разрабатываются мероприятия по повышению надежности систем теплоснабжения, реконструкции тепловых сетей, а также решается вопрос об обеспечении тепловой энергией перспективной застройки, определяются условия организации централизованного теплоснабжения и теплоснабжения с помощью индивидуальных источников, производится оценка возможности использования нетрадиционных источников энергии и местных видов топлива, вносится предложение по определению единой теплоснабжающей организации и зоны ее действия.

Помимо того, в рамках разработки схем теплоснабжения производятся расчеты систем, учитывающие реальный опыт эксплуатации - производится расчет балансов источников тепловой энергии с учетом фактического теплопотребления (зачастую фактические тепловые нагрузки меньше договорных на 30-40 %), гидравлический расчет с учетом пониженных температурных графиков регулирования отпуска тепловой энергии [53], учитываются фактические потери энергии в тепловых сетях. Так, согласно [53] при переходе на пониженный температурный график работы, относительное снижение тепловой мощности системы отопления определяется по формуле:

— О (1 -1 )

О _ _ У в н.о/

""О' "(1 -1 )

О.Р V в.р н.о /

Л

_О

О

{ , ч \ П + 1

п+1

(т , + т ,)

V о3 о2/

\

2

(т', + т',)

V о3 о2 / _ 1

2 вР

(1.1),

Где о- средний температурный перепад между теплоносителем приборов отопления и температурой воздуха в помещениях, п - показатель степени в критериальной зависимости коэффициента теплопередачи приборов отопления от среднего температурного напора.

На основании положений схемы теплоснабжения органами регулирования принимается полезный отпуск тепловой энергии потребителям, утверждаются

инвестиционные программы предприятий, определяется распределение тепловой нагрузки между источниками, работающими на одну сеть.

Для учета изменяющихся параметров, корректировки динамики показателей, в частности, полезного отпуска, учета изменения динамики ввода строительных фондов по сравнению с документацией территориального планирования согласно постановлению Правительства РФ (см. Приложение Б, п 5) схемы теплоснабжения подлежат ежегодной актуализации. Предполагается, что проведение актуализации позволяет оперативно вносить изменения в концепции развития систем теплоснабжения и делает мероприятия, предусмотренные схемой, более реалистичными и своевременными.

В ходе разработки схем теплоснабжения, проектировщики сталкиваются как с типовыми задачами по повышению эффективности работы систем, так и с уникальными задачами, характерными для данного конкретного поселения. К типовым задачам можно отнести вопросы перекладки ветхих сетей, подключение новых потребителей, переход на закрытую систему ГВС. К уникальным задачам, прежде всего, относится распределение нагрузки между источниками, работающими на одну сеть, с учетом необходимых реконструкций и технико-экономических показателей как источников в отдельности, так и всех СЦТ поселения.

В последнее время появились исследования, связанные с решением круга вопросов, возникающих при разработке схем теплоснабжения в современной постановке. Так, рассматриваются вопросы оптимального распределения тепловой нагрузки между ТЭЦ и котельными [46, 54, 84], обсуждаются пути оптимизации зон действия источников тепловой энергии [49, 63], решаются вопросы оценки эффективности внедрения энергосберегающих мероприятий [88] и т. п. При централизованном теплоснабжении значительного числа потребителей возникают вопросы об области применения того или иного вида теплоснабжения на базе рассматриваемого источника и о выборе показателей эффективности, определяющих централизацию теплоснабжения на всей территории города. В [49]

в качестве такого показателя предложена проверка на увеличение совокупных затрат в зоне действия источника теплоснабжения.

Одной из часто решаемых задач является рассмотрение вопроса об увеличении, либо сокращении зоны действия источника теплоснабжения (Рис. 1.2 а и б).

Задачи расширения зоны действия зачастую решаются в связи с появлением новых потребителей на границе существующей зоны. Задачи сокращения зоны действия связаны с высокой неоднородностью тепловой нагрузки, переходом ряда потребителей на индивидуальные источники, сильным различием в гидравлических режимах работы тепловых сетей в разных областях зоны действия.

Однако, актуальная и понятная официальная методика по решению типовых задач развития систем теплоснабжения, как и собственно перечень таких задач, на текущий момент отсутствует. Для начала стоит задача создания перечня типовых проблем систем централизованного теплоснабжения на основе анализа утвержденных схем теплоснабжения, а также

разработка методики (или справочника типовых проектных решений)

по определению оптимального решения типовых задач теплоснабжения. Такая

Источник тег повой энергии

Источник

Главный теплопровод

Рис. 1.2. Задачи оптимизации зоны действия источника тепловой энергии. а - расширение зоны действия, б - уменьшение зоны действия

источника [49]

задача может быть решена на основе анализа уже разработанных систем теплоснабжения.

Энергетической стратегией Российской Федерации на период до 2030 года предполагается создание условий для расширения производства электрической и тепловой энергии на основе возобновляемых источников энергии (НиВИЭ и местных видов топлива). Системам централизованного теплоснабжения, работающим исключительно на возобновляемых источниках энергии посвящены многие публикации [14, 29, 54, 80 и др.]. Существуют обзоры конструкций тепловых насосов [21, 75] и установок с их использованием [14, 34, 41]. Вопросы эффективного сочетания традиционных источников теплоты и тепловых насосов подробно рассматривали А. И. Андрющенко [5, 7], Л. А. Огуречников [46], Ю. В. Пустовалов [86], П. В. Ротов [59], Е. И. Янтовский [85, 86] и многие другие авторы. Среди работ последнего времени следует указать [59].

В [59] предложена интеграция тепловых насосов в ЦТП систем теплоснабжения. Данный подход позволяет реализовать отказ от нижней срезки температурного графика и использовать тепловой потенциал обратной сетевой воды в переходный период. Принципиальная схема теплового пункта с использованием ТНУ для закрытой системы теплоснабжения приведена на Рис. 1.3.

Рис 1.3. Принципиальная схема теплового пункта закрытой системы теплоснабжения с использованием ТНУ по [59]

1 - теплоисточник; 2, 3 - подающий и обратный трубопроводы тепловой сети; 4 - тепловой пункт; 5 - трубопроводы систем отопления; 6 - трубопровод горячего водоснабжения; 7 - тепловой насос (ТН); 8, 9 - конденсатор и испаритель ТН; 10 - трубопровод холодной воды; 11 - подогреватель нижней ступени.

При отказе от нижней срезки температурного графика в период стояния температур наружного воздуха в интервале от температуры точки излома до окончания отопительного периода посредством ТНУ производится догрев ГВС до нормативных температур. Согласно [59], применение данного схемного решения позволит избавится от перетопов и тепловых потерь, возникающих в системе теплоснабжения при применении нижней срезки.

Энергетическому использованию местных топлив и отходов посвящены исследования В. В. Померанцева [57], Ю. А. Рундыгина и К. А. Григорьева [60], Р. Ш. Загрутдинова [24], В. М. Зайченко [13], Г. В. Ильиных [31],

Г. А. Рябова [62], В. В. Сергеева [65], Н. Ф. Тимербаева [76], А. Н. Тугова [78] и многих других.

На этом фоне вопросы использования местных топлив в СЦТ не выходят обычно за рамки автономных котельных [13, 60]. Аналогичные комплексные

исследования для бивалентных СЦТ, насколько нам известно, до сих пор отсутствуют.

Решение данной задачи требует совершенствования научно-методических основ проектирования в части гибкого учёта динамики развития регионов, оценки ресурсной базы НиВИЭ и местных видов топлива, что обуславливает интерес к бивалентным систем теплоснабжения как варианта эффективного пути развития существующих СЦТ.

1.2. Вопросы расчёта эффективности систем теплоснабжения

Расчёт параметров зоны эффективного теплоснабжения. Попытки аналитического определения эффективной зоны теплоснабжения источника предпринимались с 30-х годов. В 1938 году Е. Я. Соколов сформулировал критерий для нахождения оптимального радиуса теплоснабжения ТЭЦ. Оптимальный радиус теплоснабжения предлагалось определять из условия минимума выражения для «удельных стоимостей сооружения тепловых сетей и источника» [71]:

5 = А +1 ^ шт, (1.2)

где: где А - удельная стоимость сооружения тепловой сети, руб./Гкал/ч; Ъ - удельная стоимость сооружения котельной (ТЭЦ), руб./Гкал/ч.

Также Е. Я. Соколовым были предложены зависимости удельных стоимостей сооружения тепловой сети и котельной:

А = 105Я048 В0 26 5 = д0/2Н0Д9Аг0'38 , ( )

(1.4)

где Я - радиус действия тепловой сети (длина главной тепловой магистрали самого протяженного вывода от источника), км; В - среднее число абонентов на 1 км2; 5 - удельная стоимость материальной характеристики тепловой сети, руб./м2; др - теплоплотность района, Гкал/ч-км2; Н - потеря напора на трение

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Владимиров, Ярослав Александрович, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федеральный закон «О теплоснабжении» от 27.07.2010 №190-ФЗ [Принят Государственной Думой 9 июля 2010 года, одобрен Советом Федерации 14 июля 2010 года: по сост. на 01 августа 2018 года], - Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_102975/;

2. Основы государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года [Утверджены Президентом Российской Федерации 30 апреля 2012 года: по сост. на 01 августа 2018 года], -Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons doc LAW 129117/

3. Амосов, Н.Т., Владимиров, Я.А., Определение предельных параметров зоны эффективного теплоснабжения ТЭЦ / Н.Т. Амосов, Я.А. Владимиров, //Сборник трудов II международной научно-технической конференции «Энергетические системы» БГТУ имм. В.Г. Шухова. - Белгород: изд-во БГТУ, 2017

- с. 10-16

4. Амосов, Н.Т. Оценка потенциальных возможностей использования твердых коммунальных отходов в системах централизованного теплоснабжения / Н.Т. Амосов, Я.А. Владимиров, Е.В. Кожукарь, М.С. Рыков // Неделя науки СПбПУ: материалы научной конференции с международным участием. Институт энергетики и транспортных систем. Часть 1. - СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2017.

- с. 47-49.

5. Андрющенко, А.И. Комбинированные системы энергоснабжения / А.И. Андрющенко // Теплоэнергетика. - М: МАИК "Наука/Интерпериодика", 1997, - № 5. - с. 2-6.

6. Андрющенко, А.И. Основы термодинамических циклов теплоээнергетических установок / Андрющенко, А.И. // 2-е изд. М.: Высшая школа, 1977, 280 с.

7. Андрющенко, А.И. Сравнительная эффективность применения тепловых насосов для централизованного теплоснабжения / А.И. Андрющенко// Промышленная энергетика. - 1997. - № 6. - с. 2-4.

8. Ахметова, И.Г. Система комплексной оценки и повышения эффективности централизованного теплоснабжения ЖКХ и промышленных предприятий: дис. ... д-ра. техн. наук: 05.14.04 - Казань, 2017 - 374 с.

9. Ахметова, И.Г., Чичирова, Н.Д. Оценка эффективного радиуса систем централизованного теплоснабжения города Казани / И.Г. Ахметова, Н.Д. Чичирова // Труды Академэнерго - 2016 - №1 - с. 89-95.

10. Батенин, В.М., Бессмертных, А.В., Зайченко, В.М. Энергокомплекс на биомассе / В.М. Батенин, А.В. Бессмертных, В.М. Зайченко // Тепловые процессы в технике, 2009, №2.

11. Башмаков, И.А. Анализ основных тенденций развития систем теплоснабжения России / И.А. Башмаков // Новости теплоснабжения - 2008 г. -№2(90), Режим доступа: http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=2543

12. Бессмертных, А.В. Развитие распределённой энергетики / А.В. Бессмертных, В.М. Зайченко // Вестник РАН. - 2012. - т. 82, № 2. - с. 823-832.

13. Бессмертных, А.В., Зайченко, В.М. Технологии нового поколения для распределённой энергетики России / А.В. Бессмертных, В.М. Зайченко // Промышленная теплоэнергетика. - 2013, №9. -С. 50-53.

14. Бреусов, В.П. Использование энергии возобновляемых источников в комбинированных автономных энергосистемах [Электронный ресурс]: Автореф. дис... д-ра техн. наук: 05.14.08 / В.П. Бреусов; Санкт-Петербургский государственный технический университет - Санкт-Петербург, 2002. Режим доступа: http://elib.spbstu.ru/dl/118.pdf.

15. Владимиров, Я.А. Методы калибровки математических моделей систем теплоснабжения / Я.А. Владимиров, П.Л. Аксенов // Неделя науки СПбПУ: материалы научной конференции с международным участием. Институт

энергетики и транспортных систем. Часть 1. - СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2016. - С. 78-79.

16. Владимиров, Я.А. Сравнительная оценка биогазового потенциала полигона твердых коммунальных отходов / Я.А. Владимиров, А.В. Бахарева, Е.В. Кожукарь, А.М. Опарина // Неделя науки СПбПУ: материалы научной конференции с международным участием. Институт энергетики и транспортных систем. Часть 1. - СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2017. - С. 94-96.

17. Владимиров, Я.А. Методические вопросы использования твердых коммунальных отходов и продуктов их газификации / Я.А. Владимиров, Л.В. Зысин // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. - СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2018. - т.24. - №1. - С. 5-16.

18. Владимиров, Я.А. Перспективы энергетического использования твердых коммунальных отходов в крупных городах / Я.А. Владимиров, Е.В. Кожукарь, А.Н. Луми, А.М. Опарина // Вестник КГЭУ. - 2017. - №4. С. 74-82.

19. Владимиров, Я.А., Рыков, М.С. Влияние температурного графика на энергоемкость транспорта тепловой энергии / Я.А. Владимиров, М.С. Рыков // Неделя науки СПбПУ: материалы научной конференции с международным участием. Институт энергетики и транспортных систем. Ч. 1. - СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2016, с. 74-76;

20. Востриков, М.М., Кофман, Д.И. Мусоросжигательные заводы: за и против / М.М. Востриков, Д.И. Кофман // Главный механик, 2013, №4 - с. 55-59

21. Горшков, В.Г. Тепловые насосы. Аналитический обзор / В.Г. Горшков // Справочник промышленного оборудования ВВТ - 2004 - №2 - с. 47-80.

22. Гохштейн, Д.П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок / Д.П. Гохштейн // М.: Энергия, 1969. - 368 с

23. Гринин, А.С., Новиков, В.Н. Промышленные и бытовые отходы: Хранение, утилизация, переработка // А.С. Гринин, В.Н. Новиков / М.:ФАИР-ПРЕСС, 2002. - 336с.

24. Загрутдинов, Р.Ш. Технологии газификации в плотном слое: монография // Р.Ш. Загрутдинов, А.Н. Нагорнов, А.Ф. Рыжков, П.К. Сеначин и др.; под ред. П.К. Сеначина / Барнаул: ОАО «Алтайский дом печати», 2009. - 296 с.

25. Загрутдинов, Р.Ш., Негуторов, В.Н., Малыхин, Д.Г., Сеначин, П.К., Никишанин, М.С., Филипченко, С.А. Подготовка и газификация твердых бытовых отходов в двухзонных газогенераторах прямого процесса, работающих в составе мини-ТЭЦ и комплексов по производству синтетических жидких топлив // Р.Ш. Загрутдинов, В.Н. Негуторов, Д.Г. Малыхин, П.К. Сеначин, М.С. Никишанин, С.А. Филипченко / Ползуновский вестник. -2013. -№ 4-3. -С.47-62.

26. Загрутдинов, Р.Ш., Никишанин, М.С., Сеначин, П.К., Газификация твердых бытовых отходов // Р.Ш. Загрутдинов, М.С. Никишанин, П.К. Сеначин / Материалы IX Всероссийской конференции с международным участием «Горение топлива: теория, эксперимент, приложения. - Новосибирск, 2015.

27. Зысин, Л.В., Кошкин, Н.Л.. Некоторые итоги применения растительной биомассы в энергетике развитых стран /Л.В. Зысин, Н.Л. Кошкин // Теплоэнергетика. 1997, № 4, с. 28-32.

28. Зысин, Л.В, Кошкин, Н.Л., Моршин, В.Н. Опыт проектирования и испытания газогенераторных установок, работающих на местных видах топлива // Л.В. Зысин, Н.Л. Кошкин, В.Н. Моршин / Теплоэнергетика, 2000, №1. - с. 23-27.

29. Зысин, Л.В. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии // Л.В. Зысин, В.В. Сергеев // СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2018. - 191 с.

30. Многотопливный энергетический модуль газогенераторной ТЭЦ на основе двухзонной термохимической переработки органосодержащих отходов: отчёт о НИР / Л.В. Зысин, Л.П. Стешенков, И.Я. Мароне, Е.И. Орлов - СПб: НТЦ «Энерготехнология», 2002. - 52 с.

31. Ильиных, Г.В. Оценка теплофизических свойств твёрдых бытовых отхоов исходя из их морфологического состава // Вестник Перм. нац. исслед. политехн. Ун-та. Урбанистика. - 2013. - № 3. - С. 125-137.

32. Ильиных, Г.В., Сангаджиева, Т.Н. Актуальность исследований норм накопления, состава и свойств твердых бытовых отходов при разработке генеральных схем санитарной очистки населенных пунктов / Г.В. Илььиных, Т.Н. Сагаджиева // Вестник Перм. нац. исслед. политехн. Ун-та. Урбанистика. -2012. - № 3. - С. 39-48.

33. Иссерлин, А.С. Основы сжигания газового топлива - Л.: Недра, 1987 -

356 с.

34. Калининь, И.М Тепловые насосы: вчера, сегодня, завтра / И.М. Калининь, И.К. Савицкий// Холодильная техника. - 2000. - №.10. - С. 2-6.

35. Козлов, Г.В., Ивахнюк, Г.К. Морфологический состав твердых коммунальных отходов по регионам мира в ХХ и начале XXI века (обзор) / Г.В. Козлов, Г.К. Ивахнюк // Известия СПбТИ(ТУ), 2014, №24, с. 58-66

36. Коллеров, B.C. Газификационные характеристики растительных отходов. 5-е изд. / В.С Коллеров // М. - Л.: ЦНИДИ, 1970.

37. Колычев, Н.А. Анализ динамики объема твердых коммунальных отходов и их компонентный состав / Н.А. Колычев // Рециклинг отходов, 2015, № 5-6 (50-60). с. 73-79

38. Кравченко, В.М. Текущее состояние отрасли теплоснабжения. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: minenergo.gov.ru/system/download-pdf/4759/60329

39. Крестовских, Т.С. Экономическая оценка инвестиций: реконструкция и модернизация инженерных систем: учебное пособие / Т.С. Крестовских // Ухта: УГТУ, 2010. - 135 .

40. Льюис, Б., Эльбе, Г. Горение, пламя и взрывы в газах. М.: ИЛ, 1948, 446

с.

41. Мазур, В.А. Тепловые насосы - шаг в будущее столетие / В.А. Мазур // Холодильная техника и технология. - 2012. - №57. - С. 19-22

42. Малышевский, А.Ф. Обоснование выбора оптимального способа обезвреживания твердых бытовых отходов жилого фонда в городах России, М,

2012, 47 с. Режим доступа: URL:

http://rpn.gov.ru/sites/all/files/users/rpnglavred/filebrowser/docs/doklad_po_tbo.pdf. (дата обращения 25.10.2017)

43. Мелентьев, Л.А. Научные основы теплофикации и энергоснабжения городов: избранные труды. М.: Наука, 1993. - 363 с.

44. Вторичные материальные ресурсы лесной и деревообрабатывающей промышленности (образование и использование): Справочник. / Г.М. Михайлов // М.: Экономика, 1983. - 22с.

45. Никишин, М.С., Загрудинов, Р.Ш., Сеначин, П.К. Брикетирование местных топлив и отходов для систем энергообеспечения в сельской местности / М.С Никишин, Р.Ш. Загрудинов, П.К Сеначин // Барнаул:Ползуновский вестник. 2016, N 1. - С. 88-95.

46. Огуречников, Л.А. Ресурсосберегающая комбинированная система теплоснабжения / Л.А. Огуречников // Альтернативная энергетика и экология. -2012. - № 5/6. - С. 157-161.

47. Падалко, О.В. Плазменная газификация отходов - правильный выбор [Текст] / О.В. Падалко // ТБО. - 2009. - Вып. 6. - С.38 - 45.

48. Панцхава, Е.С., Пожарнов, В.А., Зысин, Л.В. и др. Преобразование энергии биомассы. Опыт России. - Теполоэнергетика, 1996, № 5. С. 33-38.

49. Папушкин, В.Н. Задачи перспективных схем теплоснабжения. Изменение зон действия источников тепловой энергии (систем теплоснабжения) [Электронный ресурс] / В.Н. Папушкин, А.С. Григорьев, .П. Щербаков. - Режим доступа: www. rosteplo. ru/soc/blog/ekonomik/129. html.

50. Папушкин, В.Н. Радиус теплоснабжения. Хорошо забытое старое // Новости теплоснабжения. 2010. №10. С. 44-49.

51. Методика расчета радиуса эффективного теплоснабжения для схем теплоснабжения // В.Н. Папушкин, С.О. Полянцев, А.П. Щербаков, А.А. Храпков. 2014 г. Режим доступа: http://www.rosteplo.ru/Npb_files/npb_shablon.php?id=1601.

52. Инновационные технологии газификации древесины // С. Передериц. ЛесПромИнформ. 2013, №4(94) - [e-mail]

53. Петрущенков, В.А. Обоснование пониженного температурного графика регулирования централизованных систем теплоснабжения. - Новости теплоснабжения, 2015 г, №8(180), Режим доступа: http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=3049 (дата обращения 23.11.2017)

54. Плахута, А.Д. Разработка критериев для оценки эффективности централизованного теплоснабжения: дис. ... канд. техн. наук:05.14.04 / Плахута, Андрей Дмитриевич. Санкт-Петербург, 2015, 229 с.

55. Плахута, А.Д. Современный подход к выбору оптимального источника теплоснабжения / А.Д. Плахута // Энергосбережение и водоподготовка, 2015, №2. С. 33-38.

56. Побегаева, Г.А, Разработка методов расчета основных предпроектных показателей систем централизованного теплоснабжения, дис.канд. техн. наук:, М.: МЭИ, 1985. - 165с .

57. Померанцев, В.В. Топки скоростного горения для древесного топлива. Л.: Машгиз, 1948. - 73 с.

58. Ротов, П.В. Регулирование нагрузки городских теплофикационных систем / П.В. Ротов, В.И. Шарапов // Ульяновск : УлГТУ, 2013. - 309 с.

59. Ротов, П.В. Совершенствование систем централизованного теплоснабжения, подключенных к ТЭЦ, путем разработки энергоэффективных технологий обеспечения нагрузок отопления и горячего водоснабжения. : автореф. дисс. ...локт. техн. наук: 05.14.14 и 05.14.04 - Иваново: 2015. - 36 с.

60. Рундыгин, Ю.А., Григорьев, К.А., Скудицкий, В.Е. Проблемы использования местных топливных ресурсов для энергообеспечения СевероЗападного региона / Ю.А. Рундыгин, К.А. Григорьев, В.Е. Скудицкий // Научно-технические ведомости СПбГТУ. 1998. - №4. -С. 64-68 .

61. Рыжков, А.Ф. Газогенеатоные технологии в энергетике. -Екатериненбург: 2010. - 611 с.

62. Рябов, Г.А. Научное обоснование использования технологии сжигания твердых топлив в циркулирующем кипящем слое. автореф. дисс. ...докт. техн. наук: 05.14.14- М.: ВТИ, 2016. - 36 с.

63. Семенов, В.Г. Энергосбережение при организации совместной работы ТЭЦ и котельных / В.Г. Семенов // Энергосовет. - 2009. - № 5. - С. 13-14.

64. 100 лет теплофикации России. Сборник статей под ред. В.Г. Семенова / В.Г. Семенов // Изд-во "Новости теплоснабжения".: М, 2003. - 247с.

65. Сергеев, В.В Газификация растительной биомассы / В.В. Сергеев // СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2016. - 242 с.

66. Сергеев, В.В., Амосов, Н.Т., Владимиров, Я.А. Определение предельного расстояния от проектируемого источника тепловой и электрической энергии до центра тепловых нагрузок / Н.Т. Амосов, В.В. Сергеев, Я.А. Владимиров // Неделя науки СПбПУ: материалы научной конференции с международным участием. Институт энергетики и транспортных систем. Ч. 1. -СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2016, с. 17-19;

67. Сергеев, В.В., Владимиров, Я.А., Анализ технико-экономической эффективности использования теплового насоса / В.В. Сергеев, Я.А. Владимиров // материалы XLI научно-практической конференции с международным участием «Неделя науки СПбГПУ», СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012, с. 126-127.

68. Сергеев, В.В., Владимиров, Я.А., Амосов, Н.Т. Исследование влияния температурного графика на параметры систем централизованного теплоснабжения / В.В. Сергеев, Я.А. Владимиров, Н.Т. Амосов // Неделя науки СПбПУ: материалы научной конференции с международным участием. Институт энергетики и транспортных систем. Ч. 1. - СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2016, с. 14-16;

69. Сергеев, В.В. Некоторые актуальные вопросы перехода к бивалентным системам при совершенствовании централизованного теплоснабжения /

В.В. Сергеев, Я.А. Владимиров, Л.В. Зысин // Известия Российской академии наук. Энергетика. - 2018. - №4 - С. 92-106.

70. Соколов, Б.А. Газовое топливо и газовое оборудование котельных / Б.А. Соколов // М.: Академия, 2007, - 64 с.

71. Соколов, Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. 4-е изд. Перераб.. / Е.Я. Соколов // М.: энергия, 1975. - 376 с.

72. Соколов, Е.Я., Побегаева, Г.А. Метод определения материальной характеристики и протяженности тепловой сети в пределах площади застройки района теплоснабжения / Е.Я. Соколов, Г.А. Побегаева // Известия ВУЗов СССР. -Энергетика, 1985, №3, с. 63-68;

73. Биомасса как источник энергии / Под ред. С. Соуфера, О.Заборски // (пер. с англ.). М: Мир, 1985, 376 с.

74. Теплотехника и теплофизика. Экономика энергетики и экология. Воспоминания / М.А. Стырикович; отв. ред. О.Н. Фаворский, Д.С. Львов // М.: Наука, 2002. - 319 с.

75. Ткаченко, С.И. Парокомпрессионные теплонасосные установки в системах теплоснабжения: монография / С.И. Ткаченко, О.П. Остапенко // Винница: ВНТУ, 2009 - 176 с.

76. Тимербаев, Н.Ф. Техника и технологии термической переработки отходов деревообрабатывающей промышлености / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, З.Г. Саттарова // Казань : КГТУ, 2010 г. - 172 с.

77. Проблемы использования биоэнергетических технологии / Н.А. Трофимов // Наука за рубежом. Май, 2013 (№22).

78. Тугов, А.Н. Опыт ВТИ по использованию в энергетике проблемных топлив / А.Н. Тугов, Г.А. Рябов, А.В. Штегман, И.А. Рыжий, Д.С. Литун // Теплоэнергетика, - 2016. - №7. - С.3-11.

79. Федоров, М.П. Энергетические технологии и мировое экономическое развитие: прошлое, настоящее, будущее / М.П. Федоров, В.Р. Окороков, Р.В. Окороков // Санкт-Петербург : Наука, 2010. - 411,

80. Федянин, В.Я. Оценка эффективности использования возобновляемых источников энергии в системах теплоснабжения для условий юга Западной Сибири: автореф. дис.... докт. тех. наук: 01.04.14, 05.14.08 / Федянин, Виктор Яковлевич // Барнаул: БГУ. 2004.

81. Черемисин, А.В. Методика расчёта теплового режима искусственных геосистем (на примере полигонов твёрдых бытовых отходов). автореф. дис.. канд. тех. наук: 25.00.36 / Черемисин, Алексей Владимирович // СПб.: Изд-во политехн. ун-та, 2004. 16 с.

82. Шарапов, В.И., Орлов, М.Е. Технологии обеспечения пиковой нагрузки систем теплоснабжения / В.И. Шарапов, М.Е. Орлов // М.: Изд-во «Новости теплоснабжения», 2009,. - 208 с.

83. Шевченко, Д.Ю. Направления работ по усовершенствованию газогенераторных установок для промышленного транспорта / Д.Ю. Шевченко // VSUNU, 2013, 9(1), 44.

84. Яковлев, В.П. Повышение эффективности систем теплофикации и теплоснабжения /В.П. Яковлев // М.: 2008.

85. Янтовский, В.П. Исследования и разработки сибирского отделения российской академии наук в области энергоэффективных технологии. Интеграционные проекты / В.П. Янтовский // Новосибирск: Ин-т теплофизики им. С.С. Кутателадзе. 2009, вып.20.

86. Янтовский, Е.И., Пустовалов, Ю.В. Парокомпрессионные теплонасосные установки / Е.И. Янтовский, Ю.В. Пустовалов // М.: Энергоиздат, 1982. - 144 с.

87. Интерактивная витрина Федеральной службы государственной статистики. Режим доступа: http://cbsd.gks.ru/# (дата обращения 18.09.2017)

88. Яворовский, Ю.В. К вопросу системной оценки эффективности энергосберегающих мероприятий в системах теплоснабжения городов / Ю.В. Яворовский, В.Г. ХромченковУ. Шютс, Е.В. Жулина, Е.Г. Гашо, И.А. Султангузин,

К.С. Андрейцева, Е.В. Войтович, С.В. Зайцев // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности, - 2017, - №2, - с. 281-286

89. Borgman, P.C.A. Combined torrefaction and pelletisation - the TOP process. - ECN Report, ECN-C-05-073, 2005.

90. Arc Gasification of Biomass: Example of Wood Residue / A.N. Brattsev, V.A. Kuznetsov, V.E. Popov, A.A. Ufimcev // High temperature., 2011, vol. 49, №2 2, pp. 244-248.

91. Bridgwater, A.V. Thermal conversion of biomass and waste: the status. Proc. of Conference "Gasification: the Clean Choice for Carbon Management", 8-10 April 2002, Noordwijk, the Netherlands, pp. 1-25.

92. Goh, C.S., Mai-Moulin, T., Junginger, M. Sustainable biomass and bioenergy the Nethtrlands. Report 2016 / 3.J93 -. Sustainable biomass and bioenergy the Nethtrlands. April 2017

93. Hansen, N.B. Description of a straw/wood chip system at the power station of Southern Jutland. Danish Board of District Heating. Journal n. 2/1997.p.p.24-26.

94. Jersild, H. Denmark leads the way in using biogas and biomass in district heating. Danish Board of District Heating. Journal. 1997. - № 2. - pp. 1-2.

95. IEA (2012), Bioenergy for Heat and Power, IEA Technology Roadmaps, International Energy Agency, Paris, Режим доступа: https://doi.org/10.1787/9789264123236-en.

96. Knoef, Ir. H.A.M. Gasification of biomass & waste - practical experience. Proc. of III International Slovak Biomass Forum, 3-4 February 2003, pp. 41-44.

97. Kurkela, E. Review of Finnish biomass gasification technologies. OPET Report 4. VTT, ESPOO 2002, pp. 1-19.

98. Paisley, M.A., Overend, R.P., Welch, M., Igoe, B.M. FERCO's Silvagas biomass gasification process commercialization opportunities for power, fuels, and chemicals. Proc. of Second World Biomass Conference, 10-14 May 2004, Rome, Italy, pp. 1675-1678.

99. Sergeev V.V., Vladimirov Y.A., Kalinina K.S., Kozhukar E.V. Gasification and plasma gasification as type of the thermal waste utilization //Construction of unique buildings and structures, 2016, №12, с. 85-93.

100. Simell, P., Kurkela, E., Haavisto, I. at al. Novel small scale gasification process for CHP - green power by lower cost and lower emissions. Proc. of Second World Biomass Conference, 1014 May 2004, Rome, Italy, pp. 1749-1752.

101. Staiger, B., Wiese, L., Berger, R., Hein, K.R.G. Investigation of existing gasifier and gas cleaning technologies with an online tar measuring system. Proc. of Second World Biomass Conference, 1014 May 2004, Rome, Italy, pp. 789-792.

102. База данных Eurostat. Режим доступа: http://ec.europa.eu/eurostat/data/database (дата обращения - 25.10.2017)

Приложение А. Акты внедрения результатов диссертационного исследования

НЕВСКАЯ энергетика

ОГицкпи £ ограниченной опггегкшюстио пНеыхм Энергетика» Ллрл .мс1-г,1 нииаднш; г. СаикНТййрВяи;

ул. Е_нилапгап. л.4., яп.Л; г\.1[>1х ,1 .и направляли« ПичтовсН ^рреспоццецццк 1ИХЦ0. г. [^игт-ПстсрЙург. ул. Еухшш лит,А, пом.] Ген.:+7 456-7^ И (ЖПО 38090+48; (Ц РН I 1271М 71 [15173: ИНН/КПП

¿сУл ^ 2013

УТВЕРЖДАЮ

Генерал 1.ци и директор КнК01ь Е,А.

АКТ

О внедрении {использовании) результатов Кандидатской диссертационной работы

Комиссия & составе:

Председатель: Кикоть Е.А., генеральный директор Члены комиссии:

1 .Прохоров И,А., ведущий специалист 2.Бушуева У.С,, специалист

Составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы, разработанной ассистентом кафедры «Атомная и тепловая энергетика» Института энергетики и транспортных систем ФГАОУ ВО «СПЕШУ» Владимировым Ярославом Александровичем, представленным на соискание ученой степени кандидата технических наук, обладают актуальностью, представляют практический интерес и использовались ООО «Невская энергетика» прн раэра Жжения поселений и тородских

Председатель комиссии Кикоть С.А.

округов Российской Фе

<76 /<Г

Прохоров И.А.

ГЧ"- * £

Ьушуейа У ,С,

£ 0£ М11

О анедреннн результатов Кицднлзгсиой ¿неирииионноИ piioynl В.вдныирова Яреедаьа Александровиче

Кочи«кя в гдве

Прсяседиггспь: Рюннкннд }:..М.

Члены КИМУССНЧ! infiLviMn Н.Л.. Кллипик Л.Д.

Составили наеточтлй вит о тпм, что результаты диссертационной работы Владимирова Я.. А., предстэменней im coHcKanHi уч£№Й стилени кандидата гнйжчсСкнх наук. «cnüjibiöMLttu н ^Heömtvi процессе Институт эиергегикн и I Ii-партии>; chctcü Санкт-Петер&ургского политехнического унивиршгста Петре великого при лидссловке выпускных к1за.1мфиклпюнны\ pauiii 6а.к1лаврои м кагистп^р- Г|С1 нипрвадению I 3.03.4) I. аТеплознергсгнкд ит^ги1ПФсянн<й» м при iipji"j.;.iiiiM нанятой по дисциплине « Геило^икииии и теплоснабжение* il 0ЦД5!

Oojoisa 4üiuJ0ü >iicprei -екаВ утилиюпнн гиердых номинальных отлолои л 0екч?кн i iutl'i 11! 11 u. ui ил нспальзо: ■ : и спсгеча\ но нтрэл названного тегиминабжоднр;

- Методики предпрооктл: и оценки гехиико-эконоыичсскнч лок^апмий с летим централизованного тент, . и.и'менля:

- Мг^днчсСЮЙ nonpocLi-, разработки пдшнйй ришпнч систем Паи ра.ьнэоианного TCfinL. nid же млн

- Определений ЛИчалтОСЗ'И пепольчования Йшмислтных «ХЛОПОТнЛ при рпннтлл I (лмоенэовдения

[1 редеелагель юмнсСй^г

Гййрекгор п (г of>p:noiiü tlvi ьп. .i деятельности, д.пе.ън, проф,

ГЙ'лшкнид Ё,М. _

Члены кочпеепи;

Диреиор K3H'J С, К.Т.Н., jidil.II I Звбе шм 3 L А

| И'.Ii

f

jju. K-.ii |. к л и.. доиЕ1п

Калк]Т1Ек A.A.

Приложение Б. Перечень законодательных актов, регламентирующий

развитие систем теплоснабжения

1. Федеральный закон «О теплоснабжении» от 27.07.2010 №190-ФЗ;

2. Приказ Минэнерго России от 01.03.2017 №143 «Об утверждении схемы и программы развития Единой энергетической системы России на 20172023 годы».

3. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года [Электронный ресурс]. - http://minenergo.gov.ru/upload/iblock/621/621d81f0fb5a11919f912bfafb324 8d6.pdf

4. Приказ Министерства энергетики РФ и Министерства регионального развития РФ от 29.12.2012 №565/667 «Об утверждении методических рекомендаций по разработке схем теплоснабжения» URL: http://docs.cntd.ru/document/499000746

5. Постановление Правительства РФ от 22.02.2012 № 154 "О требованиях к схемам теплоснабжения, порядку их разработки и утверждения"

6. Основы государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года

7. Постановление Совета министров СССР от 22.10.1990 № 1072 «О единых нормах амортизации» с учетом Постановления Правительства РФ от 01.01.2002 № 1 «О классификации основных средств, включаемых в амортизационные группы».

8. Приказ Госстроя России от 22.03.1999 №65 «Рекомендации по нормированию труда работников энергетического хозяйства»

9. «Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения», утвержденная Заместителем председателя Госстроя России 12.08.03.

10. Порядок определения нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии, теплоносителя, утвержденный приказом Министерства Энергетики РФ №325 от 30.12.2008.

11. Directive 2000/76/ЕС of the European Parliament and of the Council of 4 December 2000 on incineration of waste// Official Journal of European Communities, 28.12.2000. - P. 332/91-332/111. Стандарт ЕС по очистке дымовых газов.

Приложение В. Описание обследовавшихся территорий и методические особенности экспериментального определения нормы накопления ТКО

Описание Территорий.

1. Территория, ограниченная красными линиями, дома по адресу: г. Петрозаводск, Комсомольский проспект, дома 19, 19А, 19Б, 21 (далее - Территория 1). Границы территории приведены на Рис. 2.2.1.

Численность населения, проживающего на Территории 1, по данным реестра многоквартирных домов на 01.01.2016 составляет 702 чел. Количество контейнеров на площадках, обслуживающих Территорию 1 - 5 ед. Таким образом, на Территории 1 на 1 контейнер приходится 140 чел.

о] <? л 5 II НН ---5 — —" а! + • ® вгц* та ПящЭчПЬ т

- V У1' 1 \

Ш _ |1 || *

Яшке

Рис. 2.2.1. Территория 1 - г. Петрозаводск, Комсомольский проспект, дома 19,

19А, 19Б, 21

2. Территория, ограниченная красными линиями, дома по адресу:г. Петрозаводск, ул. Маршала Мерецкова, дома 18, 20,22, 22А, 22Б, 24, 26, 28 (далее - Территория 2). Границы территории представлены на Рис. 2.2.2. Численность населения, проживающего на Территории 2, по данным реестра многоквартирных домов на 01.01.2016 составляет 1 011 чел. Количество контейнеров на площадках, обслуживающих Территорию 2 - 7 ед. Таким образом, на Территории 2 на 1 контейнер приходится 144 чел.

Рис. 2.2.2. Территория 2 - г. Петрозаводск, ул. Маршала Мерецкова, дома 18,

20,22, 22А, 22Б, 24, 26, 28 Для дальнейших расчетов будем использовать среднее количество жителей, приходящихся на один контейнер - 142 чел.

При проведении эксперимента использовалось следующее оборудование:

1. Мерная линейка на 1,5 м.

2. Весы электронные: OCS-1-SP и ОС8-005-БР. Основные принципы при проведении эксперимента:

1. сбор и замеры количества отходов исключают смешивание отходов от объектов различного назначения, т.е. торговых точек, садов, школ и иных организаций;

2. до начала замеров все контейнеры были полностью очищены.

3. при определении норм накопления исключается уплотнение отходов в контейнерах обслуживающим персоналом;

4. при определении компонентов ТКО учитывается, что материалы при отнесении их к той или иной категории должны быть чистыми, бумага и текстиль сухими.

Технология проведения эксперимента.

Определение массы и объема коммунальных отходов в контейнере проводится в следующем порядке:

1. отходы разравниваются (без уплотнения);

2. мерной линейкой, которая представляет собой окрашенную рейку с нанесенными делениями, определяется объем собранных отходов;

3. масса отходов определяется электронными весами. Из показателя вычитается масса пустого контейнера. Используются крановые весы серии ОСБ-ЬБР, имеющие точность до 0,5 кг, а также весы серии OCS-005-SP, имеющие точность до 0,02 кг.

Приложение Г. Формулы расчета теплофизических свойств топлив,

получаемых из ТКО

Определение теплоты сгорания топлива.

СУ

Для определения высшей и низшей теплотворности топлива согласно рекомендации [31] воспользуемся формулой Д.И. Менделеева. Только модифицируем её, исходя из того, что нам известен состав газовой смеси. Если предположить наличие газоанализатора, передающего на работающего маштабированный сигнал на компьютерное устройство, то все характеристики могут быть получены по ниже приведенным формулам в реальном масштабе времени.

Зная состав газа, выраженный в процентах по объему, подсчет ведём по следующим формулам:

бв=126,4С0+127,8Н2+397,8СН4+630,6С2Н4+699,7С2Нб+972,2СзН8+1285,9С4Н10 (кДж/м3),

С =126,4С0+107,8Н2+358,2 СН4+586,99С2Н4+637,5С2Нб+912,3СзН8+1186,5С4Н10

(кДж/м3),

где СО, Н2; СН4; С2Н4; С2Н6; С3Н8; С4Н10 - объемные доли соответствующих газов в смеси, %. Далее:

Средняя теплоемкость смеси определяется по формуле :

с = 0,0 (сс 41-С 4 + ссН • СО 2 + ЧО • Н2О).

Отношение теплоемкостей при постоянном давлении и постоянном объеме (показатель адиабаты):

Температура горения смеси

к ср/с~\>.

Ор +н +н

Т _ ~ н см в

горения у ^

см см

или в развернутом виде:

Т Снр + к +

9 г е г н Т7и г я -г г г -г г г

ус 2 • 2 + • Ч + ущо • сн20 + У • с

где Исм и Ив - теплота смеси и воздуха соответственно, кДж/кг., величинами которых при нормальных условиях можем пренебречь. Теоретически необходимый расход воздуха для сжигания смеси, м3/м3[67]:

У0 = 0,0476(0,5С0 + 0,5Н2 + 2СН4 + Е(ш + п/4)СшНп + 1,5^8 - О2). Объем продуктов сгорания, м3/м3 определяется формулой:

УШ2 = 0,01(С0 + СН4 + ХСшНп + Н2Б + СО2). Объем азота в теоретически необходимом воздухе:

У0 (N2) = 0,79У0 + N2/100, м3/м. Объем избыточного воздуха:

АУв = (ав - 1)У0, м3/м3. В расчетах принималась величина коэффициента избытка воздуха а = 1,05. Объем водяных паров. Массовая доля воды во влажном газе, %:

Wг = рН20-Н20/(рС02'С02 + РСН4-СН4 + рШО-^О). Тогда объем водяных паров:

Ув.п. = 0,01(Н2 + 2СН4 + Хп/2(СшНп + Н2Б + 0,124Wг) + 0,016У0-ав.

Приложение Д. Реестр характеристик СЦТ различных городов

численно сть населени я, тыс. чел Подключенная нагрузка, Гкал/час Источники

Город Пери од СТС площадь территор ии, кв км ОВ ГВС Техноло гия Отпуск тепл овой энергии, тыс. гкал Т отоп ит Схема Г ВС проектн ый темп график фактич темп график, срезка Протяжен ость тепловых сетей, км наименован ие уст мощно сть год вво да подкл нагрузка в го рячей воде резерв / дефиц ит, Гкал/ час резерв/ дефицит , % УР УТ вид топлив а

Ангарск 2016- 226,374 294 1130,286 455,4 30,2 2602 -33 открыта 143,7/70,7 143,7/70,7 442,3 ТЭЦ-9 2402,5 196 3 1400,24 585,88 24,53 139, 21 уголь

2031 33 я уч1 ТЭЦ-9 675,84 195 5 214,51 331,25 49,45 158, 76 уголь

Арзамас 20152030 104,547 34,32 222,17 12,21 3 0 665,9 -32 закрытая 105/70; 95/70 105/70; 95/70 161,9 42 котельных 0,5-110 155185 газ

котельная АМЗ 110 29,53 77,42 70,38

котельная Рикор-электроникс 58 30,03 24,765 42,70

Гай 20172032 35,2 62,14 68,577 11,81 6 0 506,8 -31 открыта я 130/70 130/70 50,22 ТЭЦ ГОК 580 196 4 80,39 478,98 84,6 157 газ

Кировск 20142029 25,98 84,9 66,892 33,83 8 0 188,51 -24 открыта я 150/70 150/70, срезка 110 51,96 Дубровская ТЭЦ 185 193 3 100,56 65,12 35,2 148, 74 газ

всего по го роду 4638,17 8457 -31 закрытая 130/70 130/70, срезка 115. После срезки количеств енное регулирование 942,5 КТЭЦ-1 630 194 6 649,21 -19,21 -3,0 148, 2 газ

КТЭЦ-2 991 195 8 547,68 443,32 44,7 142, 9 газ

Казань 20172032 1231,878 425 КТЭЦ-3 2401,6 197 1 623 1778,6 74,1 142, 7 газ

кот. Савиново 540 198 9 466,99 73,01 13,5 148, 6 газ

кот. Горки 200 124,15 75,85 37,9 152, 2 газ

кот. Азино 360 669,63 -309,63 -86,0 149, 2 газ

136 котельных

Кашира 20162031 49,247 26,4 129,55 16,16 0 471 -27 открыта я ГРЭС -105/70, котельны е 95-70 ГРЭС - 105/70, котельные 95-70 119,51 Каширская ГРЭС 349 196 7 73,03 144,22 3 41,3 187, 6 газ, уголь

38 котельных газ, уголь

Мурманс 20142029 298,096 154 827,74 126,1 3 1,76 2635,5 -30 закрытая , часть -открыта я 150/70, срезка 13 1 150/70, срезка 131 - МТЭЦ, котельные -150/70 204,3 Мурманская ТЭЦ 260 193 4 273,24 -85,66 -40 157, 3 мазут М-100

к 150/70 Восточная котельная 390 198 0 153,05 221,09 59 144, 8 мазут М-100

150/70 Южная 461 197 2 287,88 123,4 28 170, 5 мазут М-100

Город Пери од СТС численно сть населени я, тыс. чел площадь территор ии, кв км Подключенная нагрузка, Гкал/час Отпуск тепл овой энергии, тыс. гкал Т отоп ит Схема Г ВС проектн ый темп график фактич темп график, срезка Протяжен ость тепловых сетей, км Источники

ОВ ГВС Техноло гия наименован ие уст мощно сть год вво да подкл нагрузка в го рячей воде резерв / дефиц ит, Гкал/ час резерв/ дефицит , % УР УТ вид топлив а

150/70, срезка 13 0 150/70, срезка 130 Северная 367,7 196 1 195,7 131,96 38 166, 25 мазут М-101

105/70 срезка 95 105/70 срезка 95 Роста 59,74 198 8 27,535 19,61 38 181, 92 мазут М-102

110/70 срезка 95 110/70 срезка 95 Абрам-мыс 24,18 198 0 3,93 16,87 79 232, 2 мазут М-103

отпуск в паре отпуск в паре Завод ТО ТБО 60,3 198 6 15,41 44,89 74,4 144, 3 ТБО, мазут

Новокузн ецк 20172032 552,445 424 2656 265 0 11089 открыта я 150/70, срезка 12 5 150/70, срезка 125 646,1 КТЭЦ 810 194 1 848,8 -81,3 -10,0 164, 95 газ, уголь

150/70, срезка 12 0 150/70, срезка 120 ЗС ТЭЦ 1208 196 3 1264,9 -93,42 -7,7 159, 2 газ доменн ый, уголь

150/70, срезка 11 5 150/70, срезка 115 ЦТЭЦ 794,6 193 2 556,5 94,2 11,9 193, 08 газ

130/70 130/70 кот. Абашевская 60 198 8 45,73 13,1 21,8 258, 04 уголь

110/70 110/70 кот. Куйбышевск ая 104,8 61,28 42,11 40,2 273, 06 уголь

95/70 95/70 кот. Байдаевская 68 199 3 39,24 27,6 40,6 233, 63 уголь

95/70 95/70 кот. Зыряновская 120 198 1 65,91 52,04 43,4 224, 3 уголь

Назарово 20132030 50,397 47 182,16 31,49 0 608,75 -43 открыта я 130/70 130/70 79,7 Назаровская ГРЭС 870 196 1 206,5 663,5 76,3 177, 9 уголь

95/70 95/70 кот. Разрез Назаровский 27,5 6,8 20,7 75,3 176, 29 уголь

Озерск 20142029 79,5 125 417,72 87,85 0 566,26 -34 открыта я 165/70, срезка 15 0 110/70 233,16 Аргаяшская ТЭЦ+ПВК 521 505,57 -18,56 -3,6 152, 6 газ, уголь

Петрозаво дск 20132029 278,551 135 517,57 261,6 7 0 2295 -31 открыта я, закрытая 211/150/7 0 165/70, срезка 135 286,56 Петрозаводс кая ТЭЦ 668 197 6 669 304 31,2 газ

150/70 150/70, срезка 125 Котельная Петрозаводс кмаш 305 158, 2 газ

150/70 150/70, срезка 115 Котельная КАРТЭК 100 64,65 61,35 48,7 газ

150/70 150/70, срезка 115 кот Славмо 26 158 газ

прочие мелкие котельные

Приложение Е. Алгоритм расчета радиуса эффективного теплоснабжения