Улучшение экологической ситуации и безопасности мегаполиса путем модернизации энергопромышленного комплекса

Рассматриваются варианты модернизации энергопромышленного комплекса, включающего в себя большое количество предприятий и теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) с наличием низкопотенциального сбросного тепла. При модернизации предлагается использование тепловых насосов (ТНУ) в системах ТЭЦ. Представлен вариант использования низкопотенциального тепла незамерзающего в зимнее время Енисея. Произведены оценки экологической и экономической эффективности предлагаемых вариантов.

В качестве примера рассматривается город Красноярск, расположенный на обоих берегах Енисея. В Красноярске работают крупные ГЭС, которые по электроэнергии вырабатывают избыточную мощность. Также работают ТЭЦ-1, ТЭЦ-2 и ТЭЦ-3 и большое количество котельных, вредные выбросы которых подробно изложены в статье. Кроме этого, приводятся данные по количеству низкопотенциальных источников, рассматриваются варианты использования низкопотенциальных источников тепла в ТНУ. Представлен выход низкопотенциального тепла по месяцам, результаты расчета по сопоставлению вариантов использования ТНУ на трех ТЭЦ. Изучена возможность закрытия неэффективных котельных, работающих на угле, что позволит сократить вредные выбросы в атмосферу и уменьшить себестоимость производства тепла в мегаполисе для систем централизованного теплоснабжения.

Рассматривается работа Красноярского алюминиевого завода, который имеет вредные выбросы (фтор, оксиды серы, пыль, смолистые вещества), а также потери первичной энергии 13,5 млн. Гкал, из которых только 40% идет на производство алюминия, а 60% теряется и выбрасывается в окружающую среду. Для уменьшения этих потерь в 1,5 раза предлагается установить воздушные теплообменники. Перспектива использования ТНУ большой мощности обеспечивается наличием речной воды из Енисея, температура которой даже в зимние время не опускается ниже 3°С. Мощные ТНУ с центробежными компрессорами, выпускаемыми в г. Казань, позволят обеспечить теплом строящиеся в Красноярске административные и жилые здания с суммарной тепловой нагрузкой 803 Гкал/ч. Срок окупаемости систем с ТНУ составляет 6÷8 лет. 

1. Градирню ТЭЦ-3 в Иванове снесли направленным взрывом. [Электронный ресурс]. – https://ivteleradio.ru/news/2019/06/29/gradirnyu_tec_3_v_ivanove_snesli_napravlennym_vzryvom_video_ (Дата обращения 10.10.2019).

2. Схема теплоснабжения города Красноярск [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://docplayer.ru/84142-Shemateplosnabzheniya-goroda-krasnoyarska-do-2033-goda.html (Дата обращения 25.10.2019).

3. Немченко Н. И. Теплонасосная установка – перспективный источник теплоснабжения поселка [электронный ресурс]. http://www.promen.energy-journals.ru/index.php/PROMEN/article/view/289 (дата обращение 10.10.2020).

4. Национальный проект «Экология». Программа «Чистая страна». План сокращения выбросов в атмосферу в г. Красноярске. [электронный ресурс] https://strategy24.ru/rf/ecology/projects/natsional-nyy-proyekt-ekologiya (дата обращения 1.05.2020).

5. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям при производстве алюминия. [электронный ресурс] http://docs.cntd.ru/document/564068890 (дата обращения 10.05.2020).

6. Структура Красноярского металлургического завода: [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://kramz-trade.ru/about/production/prokatniy_uchastok.html (дата обращения: 01.05.2020).

7. Гашо Е. Г. Разработка методологии совершенствования промышленных и коммунальных теплоэнергетических систем: Автореферат дис. д-ра техн. наук: НИУ «МЭИ» 2018.

8. Гашо Е. Г., Зубкова А. Г., Фрей Д. А. Анализ экономических аспектов воздействия климатических факторов на энергокомплекс Москвы при формировании стратегии адаптации к изменению климата // Научные труды Вольного экономического общества России 2019. №2. [электронный ресурс]: https://cyberleninka.ru/article/n/analizekonomicheskih-aspektov-vozdeystviya-klimaticheskih-faktorov-naenergokompleks-moskvy-pri-formirovanii-strategii-adaptatsii-k (дата обращения: 08.06.2020).