10716

GeoConference SGEM 2016, www.sgem.org, SGEM2016 Conference Proceedings, Book2 Vol. 1, 781-788 pp

Сухаров А.В.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ КОТЕЛЬНОЙ

Любое промышленное предприятие, независимо от его профиля и размеров, нуждается в тепловой энергии для отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, а также технологических процессов. Существует два основных вида источников тепловой энергии: котельные и ТЭЦ. Если ТЭЦ является источником и тепловой и электрической энергии, то котельная вырабатывает только теплоту.

Котельная установка (котельная) - сооружение, включающее в себя котельные агрегаты и вспомогательное оборудование, в котором осуществляется нагрев рабочей жидкости (теплоносителя, как правило, воды) для системы отопления или пароснабжения (представляющих собой систему труб) за счет тепловой энергии от сжигания топлива [1]. Котельные в своей основе имеют водогрейные или паровые котлы.

Главной частью котлоагрегата являются: топочная камера и газоходы, в которых размещены поверхности нагрева, воспринимающие теплоту продуктов сгорания топлива (пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель), каркас с лестницами и помостами для обслуживания, обмуровка, тепловая изоляция, обшивка, арматура и гарнитура [2].

Всостав вспомогательных устройств и механизмов входят: тягодутьевые механизмы, насосное оборудование, оборудование водоподготовки, теплообменное оборудование, системы топливоподачи и золо-шлакоудаления, золоуловители, газоходы и дымовые трубы, контрольно-измерительные приборы и системы автоматизации.

Всвязи с нагрузкой на окружающую среду в топливо использующих установках, в настоящее время широко используют природный газ. Природный газ по сравнению с углём и мазутом имеет очевидные экологические преимущества, так как является наиболее экологически чистым и экономически эффективным энергоносителем. Природный газ является не возобновляемым источником энергии, по этому вопросам энергосбережения и энергоэффективности уделяется значительное внимание.

390

Основными показателями, характеризующими эффективность работы котельного агрегата, являются тепловой баланс и коэффициент полезного действия (КПД). Тепловой баланс устанавливает соотношение между количеством теплоты, поступившей в котельный агрегат, и суммой израсходованной теплоты, которая слагается из полезно используемой теплоты и неизбежных тепловых потерь. Потери теплоты в котельной установке складываются из потерь с уходящими дымовыми газами (самые значительные потери тепла), потерь на химическую и механическую неполноту сгорания топлива, и потерь тепла в окружающую среду через обмуровку котельного агрегата.

Вэнергетических балансах предприятий особенно энергоемких отраслей значительное место занимают вторичные энергетические ресурсы (ВЭР). ВЭР образуются в технологических агрегатах и используют энергетический потенциал отходов продукции, побочных и промежуточных отходов, образующихся в технологических установках, который не используется в самой установке, но может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других установок [3]. В целях повышения энергоэффективности теплосиловых установок для отбора тепловой энергии отходящих газов в котельных промышленных предприятий применяются дополнительные устройства – экономайзеры. Экономайзер - это элемент котлоагрегата, теплообменник, в котором питательная вода перед подачей в котёл подогревается уходящими из котла газами.

Вкачестве примера рассмотрим котельную завода по изготовлению железобетонных изделий. В газифицированной котельной установлены три паровых котла ДКВР 2.5-13, за каждым, из которых установлены водяные

дымовой трубе будет образовываться конденсат, который в свою очередь, способствует коррозии металлических стенок газоходов и дымовой трубы. Однако для более глубокого использования теплоты уходящих газов можно организовать выпадение росы в контактном водяном экономайзере, с поверхностями нагрева, выполненными из кислотостойких материалов, если установить его за одним из котлов.

Основной особенностью использования контактного экономайзера является то, что удается использовать высшую теплоту сгорания топлива. Высшей теплотой сгорания называется количество теплоты (кДж), выделяющееся при полном сгорании единицы топлива (кг или м3), с учетом конденсации водяных паров. Уменьшение температуры уходящих газов приводит к уменьшению потерь с уходящими газами, вследствие

391

чего повышается КПД котельной установки и снижается потребление топлива.

В контактном экономайзере происходит охлаждение дымовых газов до температуры примерно. Для того, чтобы конденсат, не

образовывался в газовом тракте часть дымовых газов 1020% от объема

дымовых газов, отходящих от котла, проходят по обводной линии газохода, минуя контактный экономайзер. При этом за ним образуется смесь дымовых газов с низким влагосодержанием и достаточной температурой. Более того, эта смесь перед поступлением в дымовую трубу смешивается, с двумя другими потоками отходящих от котлов дымовых газов, обеспечивая тем самым температуру смеси выше точки россы, для прохождения дымовой трубы без конденсации водяных паров.

Вконтактном экономайзере вода непосредственно соприкасается с

продуктами сгорания природного газа и нагревается с 5 до . Продукты сгорания при полном сгорании состоят из углекислого газа, водяных паров, азота и кислорода, а при наличии химического недожога – и окиси углерода, водорода и метана. Кроме того, в продуктах сгорания имеется окись азота NO. Исследования качества воды, нагретой в контактном экономайзере, установленном на Жодинской ТЭЦ, показали, что химический состав воды практически не меняется, ее качество с точки зрения санитарно – гигиенических требований, практически не ухудшается. Таким образом, нагретая в контактном экономайзере вода является безвредной, не только при полном сгорании природного газа, но даже при наличии продуктов химического недожога в количествах, встречающихся на практике.

Итак, нагреваемую воду в контактном экономайзере, можно использовать на различные нужды. Например, использовать ее в качестве сырой воды направляемой в систему теплоснабжения или можно установить рядом с котельной снеготаялку и зимой использовать эту воду для таяния снега.

Врезультате, использования тепловых вторичных энергетических ресурсов, удается снизить потери теплоты с уходящими газами, обеспечить экономию топлива, снизить нагрузку на окружающую среду и повысить КПД котельной установки.

Литература

1.Котельная [Электронныйресурс] // Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Котельная (дата обращения 01.10.2017).

2.Котлоагрегат [Электронный ресурс] // Большая советская энциклопедия. URL: http://www.вокабула.рф/энциклопедии/бсэ/котлоагрегат (дата обращения

01.10.2017).

392

3. Лекция 7. Вторичные энергетические ресурсы [Электронный ресурс] // URL: https://studfiles.net/preview/4615000/ (дата обращения 01.10.2017).

Харитонов А.А.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

СИСТЕМЫ ЕСТЕСТВЕННО-МЕХАНИЧЕСКОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ МНОГОКВАРТИРНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ

Наиболее распространенным решением при организации воздухообмена в помещениях многоквартирных и индивидуальных жилых домов является применение систем естественно-механической (гибридной) вентиляции. Принцип работы данных систем заключается в притоке воздуха через регулируемые оконные створки, фрамуги, форточки, клапаны и другие устройства и последующем удалении загрязненного воздуха по вытяжным вентиляционным каналам, заложенным в конструкции внутренних стен. Подачу воздуха при этом рекомендуется осуществлять в помещения жилых комнат, а удаление через кухни, коридоры, уборные, ванные комнаты и совмещенные санузлы.

Современными производителями оборудования и устройств для систем естественно-механической вентиляции, предлагается целый комплекс взаимосвязанных решений по обеспечению воздухообмена в помещениях многоквартирных жилых домов [1]. Принципиальная схема одного из решений приведена на рисунке 1. Приток воздуха осуществляется через приточные оконные и стеновые клапаны 1, 2 (рис. 2, 3). Холодный воздух нагревается с помощью отопительных приборов 3 и в результате перемешивания с нагретым приточным. По мере поступления следующих объемов холодного воздуха, уже нагретый поднимается в верхнюю зону помещений и попадает в вытяжные устройства 4, откуда по вентиляционным каналам 5 поступает выбросному отверстию, на которое установлен гибридный вентилятор 6. В холодный и часть переходного периода гибридные вентиляторы выключены. Воздухообмен обеспечивается за счет избыточного ветрового и атмосферного давлений. В теплый период расчетный воздухообмен обеспечивается гибридными вентиляторами (рис. 4).

Лопасти гибридного вентилятора располагаются параллельно направлению воздушного потока, что создает минимальные потери давления в естественном режиме работы (коэффициент местного сопротивления вентилятора ξ в выключенном виде составляет 1,04 [2]). Вентилятор оборудован колпаком для защиты вентиляционного канала от атмосферных осадков, а также решеткой для предотвращения попадания

393

мусора и проникновения животных и птиц. В конструкции вентилятора предусмотрено тиристорное регулирование числа оборотов лопастей в зависимости от показаний датчиков температуры наружного воздуха и скорости ветра.

Рис. 1. Схема работы системы естественно-механической вентиляции многоквартирного жилого дома: 1, 2 – соответственно оконный и стеновой приточные клапаны, 3 – отопительные приборы; 4 – вытяжные устройства; 5 – вентиляционные каналы; 6 – гибридные вентиляторы низкого давления

394

Стеновые приточные клапаны (рис. 3) имеют теже возможности, что и оконные, кроме того они дополнительно оборудованы фильтром для очистки воздуха и сеткой, предотвращающей проникновение насекомых. Максимальная пропускная способность стеновых клапанов равна 40 м3/ч.

Недостатками данной схемы являются: невозможность соблюдения актуальных требований к допустимому перепаду между температурами приточной струи и внутреннего воздуха; малая пропускная способность, требующая установки нескольких клапанов в одной комнате.

Рассмотренная схема естественно-механической вентиляции может быть рекомендована в типовых панельных жилых домах, где нет технической либо финансовой возможности устройства механической приточно-вытяжной вентиляции с утилизацией теплоты вытяжного воздуха.

Литература 1. Руководство пользователя оконными и стеновыми приточными

устройствами. – М.: АО «АЭРЭКО». – 8 с.

2. Гибридный вентилятор VBP043. – М.: АО «АЭРЭКО». – 16 с.

Шубернецкий С.С., Рябова А.Н.

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»

ПРИМЕНЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ В МОНИТОРИНГЕ ПОЛИГОНОВ ТБО

ИНЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ СВАЛОК

ВXXI веке все чаще и чаще поднимаются экологические вопросы. В современном обществе наверно мало кто не слышал о проблемах загрязнения воздуха и водоёмов промышленными отходами, о глобальной вырубке лесов, нехватки ресурсов из-за стремительного роста населения земли, а также проблема вывоза мусора и его утилизации.

Вывоз мусора из крупных городов уже стал заметной проблемой для всего мира, практически ни одна страна не может похвастаться хорошо отлаженной системой утилизации городского мусора. В РФ мусор обычно отвозят на свалки или полигоны для захоронения отходов.

Внастоящее время в России накоплено свыше 80 млрд. т отходов, ежегодно их образуется еще до 5 млрд. т, при этом количество отходов заметно превышает объемы получаемого (добываемого) первичного сырья

иматериалов. [1]

Что касается состояния по утилизации и хранению отходов в Нижегородской области, то в восточной промышленной зоне Дзержинска,

396

в двух километрах юго-западней поселка Лесная Поляна, справа от дороги Москва — Нижний Новгород, располагался крупнейший по площади в Европе межмуниципальный полигон твердых бытовых отходов «Игумновский», где в накопителях хранились, по разным оценкам, от 2 до 7 млн. т отходов, в том числе отходы производства химического оружия.

Полигон был построен в соответствии с проектом «Свалка бытовых отходов для г. Горького и г. Дзержинска» и эксплуатировался с 1983 года по 2012 год. Площадь складирования отходов составляла 41,7 га. По оценке городской администрации Дзержинска, объем отходов, размещенных на полигоне, составляет 5,54 миллиона кубометров. Игумновский полигон был предназначен для захоронения бытовых отходов III-IV классов опасности, доставляемых из Нижнего Новгорода (80%), а также Дзержинска и Володарского района (20%). [2]

Рис. 1. Космический снимок полигона «Игумновский»

Согласно постановлению правительства Нижегородской области от 06.03.2009 N 104 (ред. от 08.10.2014) "Об утверждении государственной программы "Развитие системы обращения с отходами производства и потребления в нижегородской области до 2016 года": По данным формы N 2-ТП (отходы), утвержденной постановлением Росстата от 30 декабря 2004 года №157, в 2007 году в Нижегородской области образовалось около 3 млн тонн отходов производства и потребления. Наибольшее количество промышленных отходов в области образуется организациями и предприятиями обрабатывающих отраслей (пищевая, текстильная, обувная, деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная, нефтехимическая, химическая, металлургическая, машиностроительная, электронная и др.).

397

Источниками образования твердых бытовых отходов на территории Нижегородской области являются организации и промышленные предприятия, население области и объекты инфраструктуры. Ежегодно в области образуется более 1,2 млн. тонн ТБО, из них на долю населения приходится максимальное количество ТБО - около 900 тыс. тонн. Примерное количество твердых бытовых отходов, образующихся на промышленных предприятиях и в организациях области, - 58 тыс. тонн.

В среднем 33% образующихся ТБО не санкционированно размещается в окружающей среде. Морфологический состав ТБО, образующихся в Нижегородской области, следующий (вес. %): пищевые отходы - 23,56; бумага, картон - 30,24; дерево - 2,27; металл цветной - 0,91; металл черный - 1,36; текстиль - 1,14; кости - 0,57; стекло - 9,68; кожа, резина - 0,54; пластмасса - 12,79; прочее - 10,55; отсев - 6,39.

Общая масса утильных фракций ТБО, которая может быть отсортирована и использована в качестве вторичного сырья, составляет 39% от общего количества, остальная часть подлежит захоронению на полигонах.

Существующая система сбора ТБО позволяет удалять из мест образования только 67% образующихся отходов, что в свою очередь приводит не только к возможности несанкционированного размещения ТБО, но и к значительным экономическим потерям.

Согласно анализу, только в 2006 году сфера санитарной очистки недополучила порядка 217,6 млн. руб. Объекты захоронения, находящиеся практически возле каждого крупного населенного пункта, в основном представляют собой свалки без каких-либо сооружений по защите окружающей среды. Из 246 объектов захоронения отходов лишь 8 (около 3%) созданы в соответствии с проектами, имеющими согласования, должным образом оформлены отводы земельных участков.

Для отслеживания роста несанкционированных свалок, мониторинга полигонов ТБО, выявления нелегальных сбросов опасных отходов с промышленных предприятий можно применять различные методы. Одним из наиболее актуальных, дающий полную оперативную информацию по проблеме, является метод с применением современных компьютерных технологий и программ с использованием космических снимков, и данных дистанционного зондирования.

Использование космических снимков имеющих большую информативность и высокое пространственное разрешение на местности, дает возможность уменьшить временные затраты на изучение и картографирование полигонов, свалок и прилегающих к ним территорий на значительных площадях.

Рассмотрим применение космических снимков в мониторинге свалок и полигонов ТБО.

398

Исходными данными стали космические снимки, выгруженные из программы SAS.planet. Это программа позволяет просматривать и загружать картографические материалы и спутниковые фотографии с геопривязкой, предоставленные различными сервисами. Используя государственный реестр объектов размещения отходов по Нижегородской области, было выбрано несколько полигонов ТБО для мониторинга, представленных в таблицах №1-2.

Чтобы найти нужный объект – отдешифрируем снимки. Главным отличительными признаками свалок на снимке являются: неопределённая форма, большая объём занимаемой территории, белые и светло-серые оттенки, мозаично-пятнистая структура. Санкционированные свалки обычно расположены около населённых пунктов, их огораживают, к ним проложены подъездные пути, внутри территории расположено здание контрольно-пропускного пункта, а также можно обнаружить тяжелую рабочую технику (рис.2). Несанкционированные свалки обычно же, располагаются вдоль трасс, около полигонов ТБО, гаражных кооперативов, озер, рек и мелких населённых пунктов.

399