Комплексные системы теплохладоснабжения на базе сорбционных термотрансформаторов
Рассмотрено перспективное направление решения проблемы по усовершенствованию существующих систем теплохладоснабжения и разработке новых комплексных систем с использованием низкотемпературных вторичных энергоресурсов и возобновляемых источников энергии при помощи сорбционных термотрансформаторов. Роз...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Дата: | 2007 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2007
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61312 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Комплексные системы теплохладоснабжения на базе сорбционных термотрансформаторов / Ю.Ф. Снежкин, Д.М. Чалаев, В.С. Шаврин, Р.А. Шапарь, Т.В. Коринчевская // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 7. — С. 7-12. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859478064162930688 |
|---|---|
| author | Снежкин, Ю.Ф. Чалаев, Д.М. Шаврин, В.С. Шапарь, Р.А. Коринчевская, Т.В. |
| author_facet | Снежкин, Ю.Ф. Чалаев, Д.М. Шаврин, В.С. Шапарь, Р.А. Коринчевская, Т.В. |
| citation_txt | Комплексные системы теплохладоснабжения на базе сорбционных термотрансформаторов / Ю.Ф. Снежкин, Д.М. Чалаев, В.С. Шаврин, Р.А. Шапарь, Т.В. Коринчевская // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 7. — С. 7-12. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | Рассмотрено перспективное направление решения проблемы по усовершенствованию существующих систем теплохладоснабжения и разработке новых комплексных систем с использованием низкотемпературных вторичных энергоресурсов и возобновляемых источников энергии при помощи сорбционных термотрансформаторов.
Розглянуто перспективний напрямок вирішення проблеми по удосконаленню існуючих систем теплохолодопостачання і розробці нових комплексних систем з використанням низькотемпературних вторинних енергоресурсів і відновлюваних джерел енергії за допомогою сорбційних термотрансформаторів.
The perspective direction of the decision of a problem on improvement of existing systems of heating and refrigerating supply and development of new complex systems with use the low-temperature secondary power resources and renewed sources of energy is considered with the help of sorptive type thermal transformers.
|
| first_indexed | 2025-11-24T11:50:44Z |
| format | Article |
| fulltext |
Существующие системы теплохладоснабже;
ния промышленных предприятий в подавляю;
щем большинстве не отвечают современным тре;
бованиям энергосбережения, т.к. отдельные
технологические процессы не сбалансированы
по потреблению и затратам теплоты и искусст;
венного холода, а в низкотемпературных техно;
логических процессах допускаются затраты пер;
вичной тепловой энергии при наличии на
предприятии вторичных энергоресурсов. Наи;
большие потери тепловой энергии в абсолютных
значениях имеют место в энергетике, химичес;
кой, нефтеперерабатывающей, коксохимической
и металлургической промышленностях, где сум;
марные потери энергоресурсов превышают 30 млн
тонн условного топлива в год, а коэффициент
полезного использования энергии составляет
лишь 43 %, при этом значительная часть тепло;
вой энергии на температурном уровне 40…130 oС
отводится в окружающую среду. В то же время,
как показали результаты обследования предпри;
ятий химической и нефтехимической отрасли, в
теплое время года имеет место неудовлетвори;
тельное охлаждение технологического оборудо;
вания, вследствие чего уменьшается выпуск про;
дукции, ухудшается ее качество, возрастает
загрязнение окружающей среды. Системы тепло;
снабжения коммунальных объектов в своем
большинстве также сориентированы на потреб;
ление первичной тепловой энергии даже в регио;
нах с наличием возобновляемых источников
энергии [1,2].
Существенным резервом экономии топлива и
сокращения дефицита энергоносителей является
утилизация вторичных энергоресурсов и вовле;
чение в энергооборот возобновляемых источни;
ков энергии в первую очередь геотермальной и
солнечной, а мероприятия по усовершенствова;
нию существующих систем теплохладоснабже;
ния и разработка новых комплексных систем, при;
влекающих к использованию низкотемпературные
вторичные энергоресурсы и возобновляемые ис;
точники энергии, являются важной научно;техни;
ческой задачей, соответствуют энергосберегаю;
щей политике государства, рациональному
использованию топлива и энергии, а также осу;
ществлению мероприятий по охране окружаю;
щей среды.
Одним из перспективных направлений реше;
ния этой проблемы является применение в сис;
темах теплохладоснабжения абсорбционных тер;
мотрансформаторов, которые наиболее полно
отвечают требованиям комплексного развития
систем теплохладоснабжения и энерготехноло;
гического комбинирования [3, 4]. В зависимости
от потребностей системы теплохладоснабжения,
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7 7
Розглянуто перспективний напрямок
вирішення проблеми по удосконаленню
існуючих систем теплохолодопостачан)
ня і розробці нових комплексних систем
з використанням низькотемпературних
вторинних енергоресурсів і відновлюва)
них джерел енергії за допомогою
сорбційних термотрансформаторів.
Рассмотрено перспективное на)
правление решения проблемы по усо)
вершенствованию существующих сис)
тем теплохладоснабжения и разработке
новых комплексных систем с использо)
ванием низкотемпературных вторичных
энергоресурсов и возобновляемых ис)
точников энергии при помощи сорбци)
онных термотрансформаторов.
The perspective direction of the deci)
sion of a problem on improvement of exist)
ing systems of heating and refrigerating
supply and development of new complex
systems with use the low)temperature sec)
ondary power resources and renewed
sources of energy is considered with the
help of sorptive type thermal transformers.
УДК 621.577
СНЕЖКИН Ю.Ф., ЧАЛАЕВ Д.М.,
ШАВРИН В.С., ШАПАРЬ Р.А., КОРИНЧЕВСКАЯ Т.В.
Институт технической теплофизики НАН Украины
КОМПЛЕКСНЫЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОХЛАДОСНАБЖЕНИЯ
НА БАЗЕ СОРБЦИОННЫХ ТЕРМОТРАНСФОРМАТОРОВ
температурного потенциала источника энергии и
температуры окружающей среды абсорбционные
термотрансформаторы могут с успехом эксплуа;
тироваться как в режимах повышающего или по;
нижающего теплового насоса, так и в режиме хо;
лодильной машины.
Режим работы понижающего термотрансфор;
матора предполагает наличие двух источников
энергии – бросовой низкопотенциальной и вы;
сокопотенциальной первичной энергии. Коэф;
фициент преобразования теплоты в аппаратах
такого типа, представленный как отношение
произведенного количества теплоты промежу;
точного потенциала к количеству затраченной
теплоты высокого потенциала, находится в пре;
делах μ = 1,6…2,2. Нижняя граница коэффици;
ента преобразования соответствует одноступен;
чатым агрегатам, которые применяются при
наличии источника высокого потенциала с тем;
пературой до 120 oС, а верхняя – двухступенча;
тым агрегатам, использующим теплоту источни;
ка с температурой ≥ 160 oС или генератор с газо;
вым обогревом [5].
Наглядным примером использования тепло;
насосных агрегатов в комплексных схемах тепло;
снабжения и утилизации бросовой теплоты явля;
ется разработанная в ИТТФ НАН Украины
система теплоэнергосбережения станций очист;
ки канализационных вод г. Симферополя, прин;
ципиальная схема которой представлена на
рис. 1. Данная система включает установку полу;
чения биогаза и абсорбционные понижающие
термотранформаторы с газовым обогревом. Теп;
лопроизводительность системы 8,3 Гкал/ч, капи;
тальные затраты без проектно;конструкторских
работ составляют 1,8 млн долларов США, в т.ч.
0,65 млн долларов США – стоимость четырех аг;
регатов АБТН, срок окупаемости при условии
стоимости тепла 80 грн/Гкал – 1,7 года.
В режиме повышающего термотрансформато;
ра при наличии лишь низкотемпературного ис;
точника тепловой энергии в холодное время года
8 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7
Рис. 1. Система теплоснабжения и очистки канализационных стоков в г. Симферополе.
возможно повысить температурный уровень
имеющейся теплоты на 35…45 oС с коэффициен;
том трансформации μ = 0,5…0,45. На рис. 2 при;
ведены температурные характеристики повыша;
ющего термотрансформатора. Так, например,
при температуре низкотемпературного источни;
ка ≤ 55 oС и температуре охлаждающей воды
≤ 8 oС температура горячей воды, которая отво;
дится из агрегата, будет находиться на уровне
90 oС и может быть использована для технологи;
ческих целей и отопления. Применение таких аг;
регатов целесообразно в системах, работающих
на низкотемпературных термальных водах.
В теплое время года и понижающий и повы;
шающий термотрансформаторы с успехом могут
работать в режиме холодильной машины для по;
лучения холодной воды с температурой
+5...+10 oС. Также возможна эксплуатация тер;
мотрансформаторов в режиме с одновременным
производством теплоты и холода. В этом режиме
термотрансформатор будет потреблять внешнюю
теплоту повышенного потенциала (140…160 oС), а
вырабатывать холодную воду с температурой
+5 oС и горячую воду с температурой +55…+65 oС.
Для предприятий химической промышленно;
сти Институтом технической теплофизики НАН
Украины разработана комплексная схема тепло;
хладоводоснабжения на базе абсорбционных
термотрансформаторов – холодильного агрегата
с двухступенчатой регенерацией раствора и по;
нижающего теплового насоса. Особенностями
предлагаемой схемы являются:
; круглогодичная потребность предприятия в
искусственном холоде и тепле;
; использование в качестве внешнего источ;
ника теплоты высокопотенциальных ВЭР (пар от
котлов;утилизаторов);
; утилизация теплоты абсорбции холодильного
агрегата в тепловом насосе и повышение ее тем;
пературного потенциала до уровня, обеспечиваю;
щего ее использование в системе отопления;
; использование теплоты конденсации холо;
дильного агента в системе низкотемпературного
воздушного отопления;
; использование водооборотного цикла пред;
приятия для сбалансирования тепловых нагрузок
технологических процессов и термотрансформа;
торов.
Принципиальная схема станции теплохладо;
снабжения (ТХВС) представлена на рис. 3. В со;
став станции входит: абсорбционный бромисто;
литиевый холодильный агрегат со ступенчатой
регенерацией раствора; абсорбционный бромис;
толитиевый тепловой насос; отопительно;венти;
ляционные агрегаты (ОВА): градирня, бак;акку;
мулятор, промежуточные теплообменники,
циркуляционные насосы, запорная и регулирую;
щая арматура.
Холодильный агрегат предназначен для круг;
логодичного обеспечения производства захоло;
женной водой с температурой 7 oС. В целях сни;
жения расхода оборотной воды и утилизации
низкопотенциального тепла абсорбции, схемой
предусматривается его использование в качестве
ВЭР в испарителе теплонасосного агрегата, теп;
ло конденсации которого используется для на;
грева наружного воздуха в І ступени отопитель;
но;вентиляционных аппаратов.
Теплонасосный агрегат предназначен для по;
крытия базовой нагрузки в системах отопления и
горячего водоснабжения за счет теплоты абсорб;
ции холодильного агрегата.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7 9
Рис. 2. Характеристики повышающего
термотрансформатора на растворе LiBr–H2O.
Пиковый догрев сетевой воды осуществляется
в паровых подогревателях. В летнее время года
избыток низкопотенциального тепла абсорбции
и конденсации холодильного агрегата отводится
в окружающую среду.
Отопительно;вентиляционные агрегаты пред;
назначены для тепловлажностной обработки ат;
мосферного воздуха, направляемого в систему
воздушного отопления.
Рабочие процессы в системе теплохладоводо;
снабжения протекают следующим образом. В
трубном пространстве испарителя холодильного
агрегата охлаждается хладоноситель, отдавая теп;
лоту кипящему на наружной поверхности труб
хладагенту. Образовавшиеся пары хладагента по;
глощаются в абсорбере раствором бромистого ли;
тия. Выделяющаяся теплота абсорбции отводится
охлаждающей водой, которая циркулирует в кон;
туре, включающем испаритель теплового насоса и
промежуточный теплообменник. Промежуточный
теплообменник предназначен для снятия избытка
теплоты при снижении тепловой нагрузки на АТН.
Для организации непрерывного процесса не;
обходимо постоянно восстанавливать концент;
рацию водного раствора. Восстановление кон;
центрации абсорбента производится ступенчато
в генераторах высокого и низкого давлений. При
этом генератор высокого давления обогревается
внешним теплоносителем (паром от котлов;ути;
лизаторов), а генератор низкого давления – вто;
ричным паром, образовавшимся в генераторе
высокого давления при восстановлении концен;
трации раствора бромистого лития. Пар из гене;
ратора низкого давления поступает в конденса;
тор, где конденсируется, отдавая теплоту
конденсации охлаждающей воде. В свою оче;
10 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7
Рис. 3. Принципиальная схема станции теплохладоснабжения ТХВС:
1 – испаритель; 2 – абсорбер АХУ; 3 – генератор ВД АХУ; 4 – генератор НД АХУ; 5 – конденсатор;
6 – переохладитель; 7 – нагреватель; 8 – отопительно)вентиляционный аппарат ОВА;
9 – контур циркуляции; 10 – градирня; 11 – конденсатор АТН; 12 – генератор АТН;
13 – подогреватель; 14 – пиковый подогреватель; 15 – тепловая нагрузка; 16 – абсорбер АТН;
17 – испаритель АТН; 18 – промежуточный теплообменник; 19 – бак аккумуляторов;
20 – холодильная нагрузка.
редь, вода служит источником теплоты для на;
грева теплоносителя в нагревателе, включенном
в первый контур циркуляции теплоносителя ото;
пительно;вентиляционных аппаратов. В теплое
время года при отсутствии нагрузки на ОВА теп;
лота конденсации отводится в окружающую сре;
ду путем подачи охлаждающей воды на градир;
ню. Процесс поглощения водяных паров в
абсорбере теплового насоса происходит при тем;
пературе 65…70 oС, а конденсации – при темпе;
ратуре 90 oС, что позволяет нагреть теплоноси;
тель до температуры 75…80 oС и использовать его
в системе отопления и горячего водоснабжения.
В отличие от холодильного агрегата, работаю;
щего круглогодично в постоянном режиме, близ;
ком к номинальному, АТН в течение всего отопи;
тельного сезона эксплуатируется в переменном
режиме. На рис. 4 изображен годовой график
отопительной нагрузки для города Дзержинска,
где отражены особенности работы АТН в течение
отопительного сезона. В течение 4000 часов, ког;
да отопительная нагрузка превышает производи;
тельность АТН, количество теплоты, получаемой
от него изменяется незначительно (от 7 до
6,4 Гкал/ч) вследствие переменной температуры
обратной сетевой воды на входе в абсорбер. На;
грузка пикового подогревателя при этом изменя;
ется от максимума (9,5 Гкал/ч) до нуля. В период,
когда отопительная нагрузка становится меньше
производительности АТН, для обеспечения его
экономичной работы необходимо ступенчато
уменьшать расход пара в генератор АТН в зави;
симости от отопительной нагрузки. Поскольку
нагрузка абсорбера холодильного агрегата при
всех режимах совместной работы машин больше
нагрузки испарителя АТН, избыток тепла аб;
сорбции отводится в промежуточном теплооб;
меннике, включенном последовательно с испа;
рителем АТН, который охлаждается оборотной
водой. В летний период (tн > 4...8 oС) теплонасос;
ный агрегат отключается. Охлаждение абсорбера
холодильного агрегата осуществляется от градир;
ни, а теплота конденсации используется для це;
лей горячего водоснабжения.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7 11
Рис. 4. Годовой график отопительной нагрузки (а) и график температур сетевой воды (б):
ΣQс ≈ 40600 Гкал; Qтн ≈ 30800 Гкал.
1 – температура прямой сетевой воды; 2 – температура на выходе из переохладителя конденсата;
3 – температура на выходе из абсорбера; 4 – температура на входе в абсорбер.
Выводы
Анализ технологической схемы подтверждает
экономическую целесообразность использова;
ния абсорбционных термотрансформаторов в си;
стемах теплохладоводоснабжения промышлен;
ных предприятий. Реализация такой схемы
позволяет получить значительный экономичес;
кий эффект благодаря:
; использованию ВЭР (утилизационного пара)
для выработки холода при двухступенчатой схеме
регенерации раствора;
; использованию низкопотенциальной тепло;
ты конденсации холодильного агента для нагрева
приточного воздуха в отопительно;вентиляцион;
ных аппаратах;
; использованию теплоты абсорбции холо;
дильного агрегата в тепловом насосе;
; существенному уменьшению нагрузки водо;
оборотного цикла.
Ожидаемый экономический эффект от внед;
рения разработанной схемы ТХВС составляет
более 250 тыс. долларов США в год. Срок окупа;
емости – 3,5…4 года.
ЛИТЕРАТУРА
1. Cухін Є. Доповідь голови Національного
агентства України з питань забезпечення ефек;
тивного використання енергетичних ресурсів на
засіданні Кабінету Міністрів України 22 лютого
2006 року // Энергосбережение. – 2006. – № 3. –
С. –7 – 10.
2. Енергетичні ресурси та потоки. – Київ. Ук;
раїнські енциклопедичні знання, 2003.– 472 с.
3. Мартыновский В.С. Циклы, схемы и харак;
теристики термотрансформаторов. – М.: Энер;
гия, 1979. – 286 с.
4. Краевский В.Н., Чалаев Д.М., Шаврин В.С.
Перспективы использования абсорбционных
бромистолитиевых термотрансформаторов на
предприятиях химической промышленности //
Промышленная теплотехника. – 2003. – Т. 25,
прилож. к № 4. – С. 276 – 777.
5. Гросман Э.Р., Шаврин В.С. Эксперимен;
тальное исследование процессов абсорбционной
холодильной установки со ступенчатой регенера;
цией раствора // Холодильная техника. – 1979.
№ 5. – С.12–16.
12 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61312 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-24T11:50:44Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Снежкин, Ю.Ф. Чалаев, Д.М. Шаврин, В.С. Шапарь, Р.А. Коринчевская, Т.В. 2014-04-30T15:37:25Z 2014-04-30T15:37:25Z 2007 Комплексные системы теплохладоснабжения на базе сорбционных термотрансформаторов / Ю.Ф. Снежкин, Д.М. Чалаев, В.С. Шаврин, Р.А. Шапарь, Т.В. Коринчевская // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 7. — С. 7-12. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61312 621.577 Рассмотрено перспективное направление решения проблемы по усовершенствованию существующих систем теплохладоснабжения и разработке новых комплексных систем с использованием низкотемпературных вторичных энергоресурсов и возобновляемых источников энергии при помощи сорбционных термотрансформаторов. Розглянуто перспективний напрямок вирішення проблеми по удосконаленню існуючих систем теплохолодопостачання і розробці нових комплексних систем з використанням низькотемпературних вторинних енергоресурсів і відновлюваних джерел енергії за допомогою сорбційних термотрансформаторів. The perspective direction of the decision of a problem on improvement of existing systems of heating and refrigerating supply and development of new complex systems with use the low-temperature secondary power resources and renewed sources of energy is considered with the help of sorptive type thermal transformers. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Комплексные системы теплохладоснабжения на базе сорбционных термотрансформаторов Complex systems of heating and refrigerating supply on base of sorptive thermal transformers Article published earlier |
| spellingShingle | Комплексные системы теплохладоснабжения на базе сорбционных термотрансформаторов Снежкин, Ю.Ф. Чалаев, Д.М. Шаврин, В.С. Шапарь, Р.А. Коринчевская, Т.В. |
| title | Комплексные системы теплохладоснабжения на базе сорбционных термотрансформаторов |
| title_alt | Complex systems of heating and refrigerating supply on base of sorptive thermal transformers |
| title_full | Комплексные системы теплохладоснабжения на базе сорбционных термотрансформаторов |
| title_fullStr | Комплексные системы теплохладоснабжения на базе сорбционных термотрансформаторов |
| title_full_unstemmed | Комплексные системы теплохладоснабжения на базе сорбционных термотрансформаторов |
| title_short | Комплексные системы теплохладоснабжения на базе сорбционных термотрансформаторов |
| title_sort | комплексные системы теплохладоснабжения на базе сорбционных термотрансформаторов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61312 |
| work_keys_str_mv | AT snežkinûf kompleksnyesistemyteplohladosnabženiânabazesorbcionnyhtermotransformatorov AT čalaevdm kompleksnyesistemyteplohladosnabženiânabazesorbcionnyhtermotransformatorov AT šavrinvs kompleksnyesistemyteplohladosnabženiânabazesorbcionnyhtermotransformatorov AT šaparʹra kompleksnyesistemyteplohladosnabženiânabazesorbcionnyhtermotransformatorov AT korinčevskaâtv kompleksnyesistemyteplohladosnabženiânabazesorbcionnyhtermotransformatorov AT snežkinûf complexsystemsofheatingandrefrigeratingsupplyonbaseofsorptivethermaltransformers AT čalaevdm complexsystemsofheatingandrefrigeratingsupplyonbaseofsorptivethermaltransformers AT šavrinvs complexsystemsofheatingandrefrigeratingsupplyonbaseofsorptivethermaltransformers AT šaparʹra complexsystemsofheatingandrefrigeratingsupplyonbaseofsorptivethermaltransformers AT korinčevskaâtv complexsystemsofheatingandrefrigeratingsupplyonbaseofsorptivethermaltransformers |