DOI 10.35776/VST.2021.04.06
УДК 628.336.6:620.97:621.515

Баженов В. И., Устюжанин А. В., Королева Е. А.

Установки когенерации для компенсации потребности станций аэрации в энергетических ресурсах

Аннотация

Актуальность работы связана с повышением эффективности использования энергоресурсов. Начало реализованных объектов водопроводно-канализационного хозяйства с когенерацией относится к 2009 г.: АО «Мосводоканал» (Курьяновские и Люберецкие очистные сооружения, мощность по 10 МВт), АО «Водоканал» г. Иваново (2,55 МВт), МУП «Водоканал» г. Череповца (2,4 МВт). Стоимость жизненного цикла определялась на основе эксплуатационных затрат при ограничении условиями самоокупаемости проектов. Эксплуатационные затраты включали: газ, электро­энергию, тепловую энергию, расходы на запчасти, масло, персонал и др. Использование газопоршневых установок когенерации для компенсации потребности в энергоресурсах станций аэра­ции с воздуходувными агрегатами является экономичес­ки выгодным решением в условиях РФ. Это служит основанием для использования установок когенерации в проектах станций аэрации с близким расположением к магистральным газопроводам. Оптимистический и пессимистический сценарии развития этого направления зависят от желания водоканалов потреблять тепловую энергию. Стои­мость очистки 1 м³ сточных вод может быть снижена: на 0,894/0,44 руб. для действую­щих воздуходувных агрегатов (с перерасходом электроэнергии 28% вследствие износа); на 0,644/0,317 руб. для современных воздуходувных агрегатов; на 0,688/0,361 руб. для современных управляемых воздуходувных агрегатов. Выгода от использования установок когенерации составляет 53,3%/36% и 56,9%/41% для не­управляемых и управляемых воздуходувных агрегатов соот­ветственно. Капитальные затраты целесообразно рассмат­ривать на этапе проектирования, включающем конкретные, объектно ориентированные запросы на изготовителя оборудования.

Ключевые слова

биогаз , когенерация , аэрация сточных вод , воздуходувная станция , альтернативное энергоснабжение , природный газ , технико-экономический анализ

Дальнейший текст доступен по платной подписке.
Авторизуйтесь: введите свой логин/пароль.
Или оформите подписку

Список цитируемой литературы

1. Березин С. Е., Баженов В. И. Воздуходувные станции с регулируемыми центробежными компрессорами. – Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2019, 188с.
2. Домников А. Ю., Домникова Л. В. Развитие систем когенерации энергии в условиях кризиса. – Екатеринбург: Издательство УМЦ УПИ, 2016. 349 с.
3. Малая Э. М. Возможности и максимальное использование когенерации // Ресурсоэнергоэффективные технологии в строительном комплексе региона. 2018. № 9. С. 325–328.
4. Налбандян Г. Г., Жолнерчик С. С. Ключевые факторы эффективного применения технологий распределенной генерации в промышленности // Стратегические решения и риск-менеджмент. 2018. № 1 (104). С. 80–87.
5. Guo Z., Sun Y., Pan S.-Y., Chiang P.-C. Integration of green energy and advanced energy-efficient technologies for municipal wastewater treatment plants // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2019. No. 16. 1282. Pp. 1–22. DOI:10.3390/ijerph16071282.
6. Gandiglio M., Lanzini A., Soto A., Leone P., Santarelli M. Enhancing the energy efficiency of wastewater treatment plants through co-digestion and fuel cell systems // Frontiers in Environmental Science. 2017. No. 5:70. Pp. 1–21. DOI: 10.3389/fenvs.2017.00070.
7. MosayebNezhad M., Mehr A. S., Gandiglio M., Lanzini A., Santarelli M. Techno-economic assessment of biogas-fed CHP hybrid systems in a real wastewater treatment plant // Applied Thermal Engineering. 2018. No. 129. Pp. 1263–1280.
8. Schäfer M., Gretzschel O., Schmitt T. G., Knerr H. Wastewater treatment plants as system service provider for renewable energy storage and control energy in virtual power plants – A potential analysis // Energy Procedia. 2015. No. 73. Pp. 87–93. DOI: 10.1016/j.egypro.2015.07.566.
9. US Department of Energy (2019). Characterization of CHP Opportunities at U.S. Wastewater Treatment Plants. DOE/EERE-1969, 13 p. https://betterbuildingssolutioncenter.energy.gov/sites/default/files/Characterization_CHP_Opportunities_US_Wastewater_Plants_April2019.pdf (дата обращения 29.03.2021).
10. Пирси П., Миллс Н., Уинтер П. Инновационные методы обработки осадка (опыт Великобритании) // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. 2016. № 5. С. 52–60.
11. Храменков С. В., Пахомов А. Н., Хренов К. Е., Стрельцов С. А., Хамидов М. Г., Белов Н. А. Утилизация био­газа и создание автономных источников энергоснабжения на очистных сооружениях // Водоснабжение и санитарная техника. 2010. № 10. Часть 1. С. 48–53.
12. ИТС 10-2015 «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов». – М.: Бюро НДТ, 2015. 377 с.
13. ИТС 48-2017 «Повышение энергетической эффективности при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности». – М.: Бюро НДТ, 2017. 165 с.
14. ИТС 38-2017 «Сжигание топлива на крупных установках в целях производства энергии». – М.: Бюро НДТ, 2017. 271 с.
15. ИТС 50-2017 «Переработка природного и попутного газа». – М.: Бюро НДТ, 2017. 213 с.
16. ИТС 8-2015 «Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях». – М.: Бюро НДТ, 2015. 116 с.
17. Баженов В. И., Пупырев Е. И., Самбурский Г. А., Березин С. Е. Разработка методики расчета стоимости жизненного цикла оборудования, систем и сооружений для водоснабжения и водоотведения // Водоснабжение и санитарная техника. 2018. № 2. С. 10–19.
18. Глушич Д. В., Константинов А. А. Автономная электростанция нового поколения для тепличного комбината «Майский» // Турбины и Дизели. 2014. № 6. С. 12–15.
19. Ракицкий Д. С., Егорова Ю. А., Левин Д. И., Гордеев С. А., Нагорный С. Л., Баженов В. И., Петров В. И., Устюжанин А. В. Энергоэффективный принцип реконструкции воздуходувной станции городских очистных канализационных сооружений Самары // Водоснабжение и санитарная техника. 2016. № 8. С. 52–62.
20. Егорова Ю. А., Ракицкий Д. С., Левин Д. И., Гордеев С. А., Нагорный С. Л., Баженов В. И., Петров В. И., Устюжанин А. В. Регулирующая арматура в управляемых процессах пневматической аэрации // Водоснабжение и санитарная техника. 2016. № 10. С. 44–53.