Еколого-енергетичний аналіз двох способів підігріву газу на ГРС

За запропонованою вище методикою планується виконати порівняння ПЕЕПГ при використанні двох способів підігріву газу на ГРС - використання традиційного підігрівача газу ПТПГ-30 (в якому для підігріву використовується теплота від спалювання природного газу) і теплового насосу (споживає електроенергію з мережі і вироблену ДГА).

Прямі викиди, які потрапляють в атмосферу в процесі експлуатації цих пристроїв - прямі викиди СО₂ від спалювання природного газу в ПТПГ-30 і прямі викиди ізобутану з теплового насосау в разі витікання (ізобутан є парниковим газом). Непрямі викиди, пов'язані з капітальними витратами на створення засобів скорочення втрат і з виробництвом електроенергії, яка в даному випадку споживається компресором теплового насосу. Тут слід відзначити той факт, що прямих викидів при виробленні електроенергії в ДГА не буде, оскільки електроенергія виробляється за рахунок утилізації енергії тиску природного газу, а не за рахунок спалювання органічного палива.

Розрахунок носить порівняльний характер, тому викиди однакові для порівнюваних варіантів (капітальні витрати на обладнання ГРС, його експлуатацію тощо) не враховуються.

Стосовно до розглянутих пристроїв для підігріву газу на ГРС можна записати:

- підігрівач газу ПТПГ-30:

(6.5)

- тепловий насос, що споживає електроенергію з електромереж:

(6.6)

- тепловий насос, що споживає електроенергію, вироблену ДГА (вважається, що ця електроенергія виробляється без викидів СО₂ в атмосферу):

(6.7)

Розглянемо послідовно величини, що входять у формулу.

- термін експлуатації установки, приймаємо для порівнюваних варіантів однаковим 15 років.

е_п.г.– кількість СО₂, що виділяється при роботі ПТПГ-30 через спалювання в ньому природного газу. В роботі [40] на підставі розрахунку згоряння природного газу встановлено, що спалювання 1 кг природного газу призводить до емісії 2,75кг(СО₂). З урахуванням ККД підігрівача ПТПГ-30, який за даними підприємства-виробника становить не менше 82 %, отримуємо:

. (6.8)

G_год - річна витрата природного газу на підігрівач. Так як розрахунок витрати газу по сезонах не виконувався, то в рамках порівняльних розрахунків будемо використовувати витрату газу, визначену на одному режимі роботи підігрівача (так само як і витрату електроенергії, споживаної тепловим насосом) в техніко-економічному розділі . Тоді річна витрата палива, що спалюється в підігрівачі природного газу (переведена з урахуванням щільності 0.731 кг/м³ з об'ємного в масовий):

. (6.9)

- витрата електроенергії на роботу компресора теплового насосу, кВт·год/рік. З попередніх розрахунків потужність компресора . Виходячи з цього річні витрати електроенергії на роботу компресора:

кВт·год/рік. (6.10)

- величина капітальних витрат на обладнання. Величина визначена в техніко-економічній частині проекту.

Величина при аналізі теплового насоса, що споживає електроенергію з енергомереж дорівнює вартості теплового насосу =264765 грн. при аналізі теплового насосу, що споживає електроенергію від ДГА повинна враховуватися і вартість самого ДГА

=264765+200000=464765 грн. (6.11)

Для підігрівача газу ПТПГ-30 =201150 грн.

– потенціал глобального потепління холодоагенту, кг(СО₂)/кг холодоагенту, показує у скільки разів внесок 1кг холодоагенту в парниковий ефект вище, ніж 1 кг(СО₂); для холодоагенту R600а =20 кг(СО₂)/кг;

– маса холодоагенту в установці, кг; приймаємо = 20 кг;

– частка холодоагенту, яка утилізується після закінчення терміну експлуатації обладнання; приймаємо =0, що відповідає реальній ситуації в Україні.

– витікання холодоагенту в процесі експлуатації теплового насосу, кг/рік; приймаємо =10% (0,1 в частках).

Розрахунок ПЕЕПГ для порівнюваних варіантів:

- викиди парникових газів при використанні для підігріву ПТПГ-30 за весь період його роботи:

- викиди парникових газів при використанні для підігріву теплового насоса, що споживає електроенергію з енергомереж, за весь період його роботи:

- викиди парникових газів при використанні для підігріву теплового насоса, що споживає електроенергію, вироблену ДГА на ГРС, за весь період його роботи (тут треба розуміти, що при виробленні електроенергії ДГА не виробляються прямі викиди парникових газів, тому що паливо не спалюється):

Для зручності порівняння, особливо коли розглядаються підігрівачі різної пропускної здатності, доцільно ввести новий критерій: відношення величини ПЕЕПГ за одиницю часу до витрати газу, що підігрівається:

. (6.12)

.

.

.

Результати розрахунку еколого-енергетичних характеристик трьох порівнюваних систем підігріву газу на ГРС наведені в таблиці 6.2.

Таблиця 6.2 Еколого-енергетичні характеристики трьох порівнюваних способів підігріву газу на ГРС

Величина	Підігрівач газу ПТПГ-30	Тепловий насос працює на електроенергії з енергомережі	Тепловий насос працює на електроенергії, виробленої ДГА на ГРС
V, м^3/год
ПЭЭПГ, кг
ПЭЭПГ, кг/год	381.1	304.3	0.5038
,	0.0127	0.0101	0.000017

Таким чином, як видно з наведених у таблиці 6.2 результатів розрахунку варіант підігріву з використанням теплового насосу, що споживає електроенергію, вироблену ДГА є найвигіднішим. Якби електроенергія вироблялася за рахунок спалювання палива, то варіант з тепловим насосом програвав би традиційно використовуваному способу підігріву в підігрівачі за рахунок спалювання природного газу. Пояснюється це тим, що при виробництві електроенергії більша частина теплового потенціалу палива втрачається, і в цьому випадку прямий нагрів (як в ПТПГ-30) набагато ефективніший електрообігріву.

Так як зниження викидів парникових газів і енергозбереження нерозривно пов'язані, то можна сказати, що впровадження обраного способу підігріву газу на ГРС сприятиме виконанню не тільки вимог Кіотського протоколу, а й закону України про енергозбереження.

Дата добавления: 2015-07-13