Материал: Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура

10.Sotnikova O. A., Chudinov D. M. Using the thermal energy of the sun in passive and active heat supply systems. Bulletin of Voronezh State Technical University. 2005. T. 1. No. 6. Pp. 56-63. (in Russian)

11.Bogoslovsky V. N. Internal sanitary facilities. At 3 h. Part I. Heating. Moscow, Stroyizdat.1990. 344 p. (in Russian)

Received 28 February 2021

ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ:

Попова, Н. М. Оценка конкурентной способности гелиосистемы гостиницы в Воронежской области / Н. М. Попова, Д. М. Чудинов, О. А. Сотникова, Н. А. Петрикеева // Жилищное хозяйство и коммунальная инфраструктура. – 2021. – № 3(18). – С. 97-105. – DOI 10.36622/VSTU.2021.18.3.010.

FOR CITATION:

Popova N. M., Chudinov D. M., Sotnikova O. A., Petrikeeva N. A. Competitiveness assessment of the solar system of a hotel in the Voronezh region. Housing and utilities infrastructure. 2021. No. 3(18). Pp. 97-105. DOI 10.36622/VSTU.2021.18.3.010. (in Russian)

- 105 -

DOI 10.36622/VSTU.2021.18.3.011

УДК 621.438:330.322.55

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ГАЗОПОРШНЕВОЙ УСТАНОВКИ В КОТЕЛЬНОЙ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ

Д. А. Емельянов, П. А. Артамонов

Емельянов Денис Александрович, магистрант кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция», ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет», Тюмень, Российская Федерация, тел: +7(982)966-12-64; e-mail: deniska-emelyanov-96@mail.ru

Артамонов Павел Александрович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция», ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет», Тюмень, Российская Федерация, тел: +7(922)475-40- 73; e-mail: artamonovpa@tyuiu.ru

Рассмотрена проблема сокращения затрат при потреблении электрической энергии оборудованием центральной котельной средней мощности. Перспективным направлением в решении этой задачи является использование альтернативного источника электроэнергии в виде газопрошневой установки. Теплогенерирующие установки для централизованного теплоснабжения были рассчитаны с учетом минимального потребления электроэнергии и достижения надежности. Проведен анализ потребления электроэнергии оборудованием котельной установленной мощностью 4,7 МВт. Определены технические характеристики газопоршневой установки, выбранной в качестве нового источника электроэнергии. Проведены технико-экономические расчеты стоимости производства собственного электричества для котельной. Применение собственного источника электроэнергии позволяет снизить стоимость электроэнергии в сравнении с покупкой от центральных электросетей. Сделан вывод о том, что применение собственного альтернативного источника электроэнергии для котельной – это выгодное вложение для снижения финансовой нагрузки на теплоснабжающую организацию и для снижения стоимости тарифа на тепловую энергию.

Ключевые слова: альтернативный источник; газопоршневая электростанция; стоимость электроэнергии; технико-экономическое обоснование; теплоснабжение; котельные.

Большинство котельных малой мощности в Тюменском районе подключены к центральным распределительным сетям электроэнергии одного поставщика, который определяет цену тарифа на электрическую энергию по договору между ним и потребителем. С 2003 по 2013 г. цены на электроэнергию в промышленности возросли примерно в 3 раза [1]. Изменения действующих тарифов на электроэнергию всегда существенно, причем крайне негативно, сказывается на уровне жизни населения, результатах хозяйственной деятельности организаций и развитие экономики в целом, так как затраты на электроэнергию на некоторых предприятиях составляют значительную величину [2]. Предприятия, которые производят и продают тепловую энергию потребителям, несут большую финансовую нагрузку по покупке электрической энергии от централизованных электросетей для обеспечения работоспособности оборудования котельных. Поэтому, даже при практически постоянных затратах, таких как фонд оплаты труда сотрудников, амортизационные отчисления, ремонтный фонд и т. п., рост себестоимости выработки тепловой энергии неизбежен [3]. Поэтому на объектах теплоснабжения требуются новые нетрадиционные подходы для снижения эксплуатационных затрат, финансовой нагрузки на предприятия жилищно-коммунального хозяйства, что при успешном внедрении приведет к снижению конечной стоимости тарифа на тепловую энергию.

Вбольшинстве развитых стран быстро растет интерес к автономным источникам

©Емельянов Д. А., Артамонов П. А., 2021

-106 -

энергии сравнительно малой мощности [4].

Рассмотрим возможность применения альтернативного источника электроэнергии для котельной средней мощности на примере существующей центральной котельной вс. Горьковка Тюменской области, Тюменского района мощностью 4,7 МВт.

В с. Горьковка централизованное теплоснабжение представлено тремя источниками тепловой энергии. Одним из самых загруженных источников тепловой энергии по потреблению электрической энергии является котельная «Центральная» по адресу ул. Сибирская 18. Регулирование отпуска тепла осуществляется качественным методом. Принципиальная схема котельной с указанием оборудования, затрачивающего электроэнергию, представлена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная тепломеханическая схема котельной

Основные цели производства тепловой энергии – отопление многоквартирных домов и объектов социально-бытового назначения. Нагрузка на горячее водоснабжение, вентиляцию, кондиционирование – отсутствует.

В табл. 1 приведен перечень основного оборудования, потребляющего электроэнергию, с указанием времени работы.

Данные в табл. 1приведены для всего отопительного периода по предоставлению услуги для нужд отопления. Исходя из этого, рассчитано потребление электроэнергии.

Среднесуточное потребление электроэнергии составит:

24 ч·15 кВт+24 ч·7,5 кВт+1 ч·1,5 кВт+24 ч·1,5 кВт+8 ч·0,3 кВт =579,9 кВт· ч /сут.

Среднечасовое электропотребление составит: 579,9/24 = 24,16 кВт.

- 107 -

Стоимость электроэнергии от центральных электросетей для котельной составляет 6,5 руб/кВт·ч (цена на электроэнергию принята на уровне фактической цены, сложившейся за 2016 г., по данным первичных документов эксплуатирующей организации с учетом индексов роста цен на 2018 и 2021 годы).

Для уменьшения стоимости электроэнергии возможно применение собственного альтернативного источника электроэнергии. На существующем рынке представлены разнообразные установки для выработки электрической энергии, работающие на различных видах топлива (мазут, уголь, газ, дизель и т.д.). Однако, эти виды топлива слишком дорогие для производства собственной электроэнергии. Кроме того, дизельные электростанции имеют низкий КПД и очень высокую себестоимость производства электроэнергии, которая доходит до 80-120 рублей за кВт·ч [6].

В условиях роста цен на топливо энергетика обращается все к более экономичным технологиям производства электроэнергии [5]. Многим крупным и средним предприятиям стало выгоднее генерировать собственную электроэнергию из газа [7].

Рассматриваемая котельная работает на природном газе, поступающем по централизованным трубопроводам газоснабжения в ГРП внутри котельной с давлением 300 кПа. Необходимое давление газа и его количество спроектировано с запасом для работы горелок котлов (300 кПа– давление перед входом в горелку) даже при одновременном их включении. А так как в работе на самые холодные дни отопительного периода находятся всего 2 горелки, поэтому разумным решением является установка собственного источника электроэнергии в виде газопоршневой установки (ГПУ), работающей на природном газе.

Для обоснования внедрения и расчета технико-экономического обоснования использованы данные среднечасового расхода электроэнергии и стоимости электроэнергии от центральных сетей, газа от центрального газопровода. Стоимость газа 5,51 руб./м3 (в соответствии с приказами ФАС России, ФСТ России, распоряжением Правительства Тюменской области, а также надбавки за калорийность и с индексами роста цен на 2019 год.).

Говоря о перспективах ГПУ, целесообразно выделить целый ряд преимуществ данных установок: адаптация к ситуациям с кратковременной эксплуатацией и очень частыми запусками; возможность переносить резкие перепады температурного режима; низкая стои-

- 108 -

мость обслуживания; износостойкость; простота в управлении [8]. Такие установки, как показала практика их применения на объектах в разных странах мира (Англия, Германия, Франция, Чехия и др.), являются высокоэффективными и надежными источниками энергии. Они широко используются на малых и средних промышленных предприятиях, в системах теплоснабжения городов, для тепло- и электроснабжения больниц, плавательных бассейнов, сельскохозяйственных предприятий [9]. Современные газопоршневые установки обладают феноменальной экономичностью, базирующиеся на высоком уровне электрического КПД [10].

Изучив варианты ГПУ различных мощностей и установленного двигателя для вращения генератора, выбрана установка «Газопоршневая электростанция ГэС-60» от НПО «ГэС», технические характеристики которой приведены в табл. 2. Такая установка перекроет все потребности в электричестве котельной «Центральная».

Выбранная ГПУ базируется на самом распространенном двигателе ЯМЗ-236М Ярославского моторного завода. Проведем технико-экономический расчет для котельной «Центральная», которая работает на выработку тепла для отопления.

Исходные данные:

время работы в году с 15 сентября по 15 мая (начало и окончание отопительного сезона в Тюменском районе), что составляет 242 дня или год = 5808 часов;

среднечасовое электропотребление котельнойWобор. = 24,16кВт·ч;

срок службы до первого ремонта по данным изготовителяTсл1= 30000 ч;

коэффициент использования ГПУ (Ки) = 1,00; так как ГПУ работает постоянно 24 часа в сутки за отопительный период;

стоимость газа Gгаз= 5,51руб/м3;

стоимость электроэнергии от центральных сетей Sэл = 6,5руб/кВт;

удельный расход топлива ГПУ: Gуд.=0,3 м3/кВт·ч.

Затраты на техническое обслуживание ГПУ в год составляют:

замена масла 10W40 – (4500 руб. – масло, 700руб. – фильтр, итого 5200 руб. за 20 литров(объем смазки двигателя);

замена тосола «-30» – 4200 руб. за 62 л (объем системы охлаждения установки).

-109 -