32 УДК 536.3 ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЯ МЯСОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ ЗА СЧЕТ УТИЛИЗАЦИОННОЙ ТЕПЛОТЫ ВЭР КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА Докт. техн. наук, проф. НЕСЕНЧУК А. П.1), магистр техн. наук АБРАЗОВСКИЙ А. А.2), канд. техн. наук РЫЖОВА Т. В.3) 1)Белорусский национальный технический университет, 2)ГИПК «ГАЗ-ИНСТИТУТ», 3)ОАО «МАЗ» – управляющая компания холдинга «БелавтоМАЗ» Привод газоперекачивающего агрегата, установленного на компрессор- ной станции магистрального газопровода, является серьезным источником внешнего (утилизационного) теплоиспользования, способным удовлетво- рить потребности в энергии как промышленного, так и сельского товаро- производителя [1]. В рамках государственной политики по созданию вертикально-интегрированных объектов в мясной отрасли имеющиеся на компрессорной станции ВЭР могут быть использованы, в том числе, и для энергообеспечения крупного агрокомбината, в котором объединены орга- низации, производящие сельскохозяйственную продукцию, и перерабаты- вающие предприятия. Энергетический потенциал имеющихся на компрес- сорной станции тепловых ВЭР отождествляется с их энтальпией [2] p 0 ,h Vc T T (1) где V – суммарный объем энергоносителя; pc – изобарная теплоемкость энергоносителя в интервале температур Т – Т0; Т, Т0 – соответственно тем- пература энергоносителя и окружающей среды. Возможная выработка теплоты, ГДж/год, в утилизационной установке T 6 возм уд 2 1 ут 1э βη κ 10 ,W G h h (2) где G – расход дымовых газов, кг/c; эуд – удельная выработка теплоты за счет ВЭР, кДж/кг; h1, h2 – энтальпии ВЭР на входе и выходе из утилизаци- т е п л о э н е р г е т и к а 33 онной установки, кДж/кг; – коэффициент, учитывающий несоответствие режима и числа часов работы основного и утилизационного оборудова- ния, = 0,80–0,95; ут – КПД утилизационной установки, ут = 0,75–0,90; 1κ – число часов использования ВЭР. Возможная выработка холода, ГДж/год, определяется 6 возм уд 2 1 1э βεκ 10 , xW G h h (3) где эуд – удельная выработка холода за счет ВЭР, кДж/кг; – холодильный коэффициент. Для выбора теплоутилизационных схем необходимо определить структуру энергопотребления предприятия (вид и параметры требуемых энергоносителей). В качестве потребителя ВЭР предлагается рассмотреть предприятие мясоперерабатывающей промышленности, а именно мясо- комбинат. Типовой мясокомбинат с трехсменным режимом работы, включающий базу предубойного содержания, мясожировой корпус, холо- дильник, колбасные и консервные цеха [3], имеет в наличии собствен- ную котельную, снабжающую предприятие тепловой энергией в виде па- ра и горячей воды (рис. 1, 2). Природный газ используется в работе кот- лов и на производстве. Потребляемая электроэнергия направляется на привод технологического оборудования, холодильной техники, выра- ботку сжатого воздуха, вентиляцию и освещение, тепловая энергия для технологических нужд, отопления, вентиляции и горячего водоснаб- жения. Сгенерированный на котельной пар используется как в техноло- гических операциях, так и на нагрев воды, которая в свою очередь направляется на технологические, отопительные и хозяйственно-бытовые нужды. 42% 58% 55% 45% Рис. 1. Структура энергопотребления мясокомбината: – электроэнергия; – топливо Рис. 2. Структура потребления тепловой энергии по видам теплоносителей: – горячая вода; – пар К наиболее энергоемким технологическим процессам на мясокомбина- те относится производство холода, который используется для хране- ния сырья, при производстве и хранении продукции. На выработку холода на предприятии расходуется 55–60 % всей потребляемой электроэнер- гии, удельный расход которой на эти цели составляет 125 кВт∙ч/ГДж. Удельные нормы расхода энергии по основным видам продукции и на технологические нужды представлены в табл. 1. 42 % 58 % 55 % 34 Таблица 1 Нормы расхода энергии по основным видам продукции и на технологические нужды Вид продукции, технологические нужды Единица измерения Удельный расход Тепловая энергия Мясо и субпродукты МДж/т 2500 Полуфабрикаты МДж/т 2700 Колбасные изделия МДж/т 3400 Сухие корма МДж/т 17500 Отопление, вентиляция МДж/(тыс. м3∙сут) °С 50 Горячее водоснабжение МДж/чел. 1200 Электрическая энергия Мясо и субпродукты кВт∙ч/т 305 Полуфабрикаты кВт∙ч/т 291 Колбасные изделия кВт∙ч/т 454 Сухие корма кВт∙ч/т 890 Используя ВЭР компрессорной станции, можно обеспечить предприятие тепловой энергией и холодом в полном объеме. Пар и горячая вода необхо- димых параметров могут быть получены в водогрейных и паровых котлах- утилизаторах (КУ). Кроме индивидуальных водогрейных и паровых КУ, воз- можно применение комбинированных КУ, вырабатывающих как пар, так и горячую воду (после экономайзерного участка размещен дополнительный газоводяной теплообменник (ГВТО)). Тепловая мощность КУ (ГВТО), кВт, в зависимости от типа тепловой нагрузки может быть определена т дг дг дг п п ок в в в ,Q G h h D h h G h h (4) где дгG – количество дымовых газов ГТУ, кг/с; п ,D вG – количество пара и воды, кг/c; дг дг,h h – энтальпии дымовых газов на входе и выходе из КУ, кДж/кг; п ок,h h – энтальпии пара и его обратного конденса- та, кДж/кг; в в,h h – энтальпии воды на выходе и входе в КУ; – коэффи- циент сохранения теплоты в КУ. Коэффициент эффективности утилизации теплоты в КУ можно выра- зить [4] дг ут дг β 1 . h h (5) Зависимость данного показателя от температуры дымовых газов на входе и выходе из КУ приведена на рис. 3. Рис. 3. Зависимость степени утилизации дымовых газов ГТУ от температуры: 1 – дгТ = 60 °С; 2 – 80 °С; 3 – 100 °С 300 350 400 450 500 дг ,Т °С βут 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 1 2 3 35 Что же касается холода, то его производство можно осуществить с по- мощью теплоиспользующих холодильных машин (пароэжекционных и аб- сорбционных) [5]. Пароэжекционные холодильные машины потребляют теплоту греющих источников с высокой температурой и характеризуются низкой энергетической эффективностью. Что же касается использования абсорбционных холодильных машин (АХМ), то они нашли широкое при- менение для холодоснабжения предприятий различных отраслей промыш- ленности. В зависимости от конкретных требований объекта с помощью абсорбционных машин можно вырабатывать холод, осуществлять тепло- снабжение, а также комбинированную выработку холода и теплоты. Несмотря на все многообразие бинарных растворов, используемых в АХМ, преимущественное применение нашли только два: вода – аммиак, бромистый литий – вода [6]. Получить отрицательные температуры в испа- рителе, используя воду как хладагент, не представляется возможным, по- этому лишь водоаммиачная машина позволяет обеспечить холодом такой промышленный объект, как мясокомбинат. В общем случае при рассмотрении схем холодоснабжения промышлен- ного предприятия, которые базируются на различных холодильных маши- нах (компрессионных и абсорбционных), экономия ежегодных издержек на эксплуатацию может быть определена ТЭС т т т a p п к т ω , εη ξη b b S S P P K S (6) где Sт – затраты на топливо в рассматриваемом районе потребления, у. е./т у. т.; ТЭСb – удельный расход топлива на производство электроэнергии на тепло- вой электрической станции, т у. т./ГДж; – холодильный коэффициент компрессорной холодильной машины; к – коэффициент потерь компрес- сорной холодильной машины, учитывающий потери энергии в приводе компрессора (электромеханический КПД эм), в электрических ( эсη ) и хо- лодильных сетях ( хсη ) и дополнительный расход электроэнергии на при- вод вспомогательных механизмов доп(η ) : кη = эм эс хс доп; тη – коэффи- циент потерь в абсорбционной холодильной машине, учитывающий поте- ри теплоты в тепловых сетях тс(η ) и холода в холодильных сетях ( хсη ): тη = тс хсη η ; тω – коэффициент, учитывающий расход энергии на привод механизмов абсорбционной холодильной машины; тb – удельный расход топлива на отпущенную теплоту от ТЭЦ либо котельной для обогрева генератора, т у. т./ГДж; – тепловой коэффициент холодильной машины; Ра, Рр – доля амортизационных отчислений и расходов на текущий ремонт; Sп – постоянная часть ежегодных издержек. Используя для обогрева генератора ВЭР компрессорной станции, сни- жение ежегодных издержек можно вычислить ВЭР т ТЭС a p п зам ВЭР ω1 , εη η S S b P P K S (7) 36 где замη – коэффициент потерь энергии замещаемой холодильной машины; ВЭРη – коэффициент, учитывающий потери энергии в холодильной ма- шине, использующей тепловые ВЭР; ВЭРω – коэффициент, учитывающий дополнительный расход энергии на собственные нужды. В Ы В О Д Ы 1. Рассмотрена структура энергопотребления предприятия мясоперера- батывающей отрасли с приведением удельных норм расхода энергии по основным видам продукции. 2. Предложены схемы обеспечения предприятия теплотой и холодом за счет утилизации ВЭР компрессорной станции магистрального газопровода. Л И Т Е Р А Т У Р А 1. В л и я н и е теплоутилизационного «хвоста» компрессорной станции на эффектив- ность работы газотурбинного привода с изобарным подводом теплоты и регенеративным теплоиспользованием / А. П. Несенчук [и др.] // Энергетика… (Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ). – 2013. – № 4. – С. 37–46. 2. С и с т е м ы производства и распределения энергоносителей промышленных пред- приятий: учеб. / Б. М. Хрусталев [и др.]. – Минск: Технопринт, 2005. – Ч. 1. – 544 с. 3. П р о е к т и р о в а н и е предприятий мясной отрасли с основами САПР / Л. В. Антипова [и др.]. – М.: КолосС, 2003. – 320 с. 4. Г а з о т у р б и н н ы е и парогазовые установки тепловых электростанций: учеб. по- собие для вузов / Под ред. С. В. Цанаева. – М.: Изд-во МЭИ, 2002. – 584 с. 5. С и с т е м ы производства и распределения энергоносителей промышленных пред- приятий: учеб. / Б. М. Хрусталев [и др.]. – Минск: Технопринт, 2005. – Ч. 2. – 410 с. 6. Д я ч е к, П. И. Холодильные машины и установки: учеб. пособие / П. И. Дячек. – Ростов н/Д.: Феникс, 2007. – 424 с. Представлена кафедрой ПТЭ и Т Поступила 30.05.2013 УДК 696.2 (075.8) РЕКОНСТРУКЦИЯ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ Докт. техн. наук, проф. ОСИПОВ С. Н. РУП «Институт жилища – НИПТИС имени Атаева С. С.» Многие жилые районы г. Минска и других городов Беларуси нуждают- ся в реконструкции, а жилые здания – в капитальном ремонте. Это отно- сится и к распределительным газопроводным сетям, особенно низкого дав- ления, многие из которых исправно работают около 50 лет.