СИСТЕМА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГИИ ДЛЯ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА

Назначение и область применения
Изобретение относится к энергетике, а именно к области энергоснабжения населенных пунктов с использованием теплотворной способности твердых бытовых отходов и отходов по типу бытовых.
Уровень техники
Известна система снабжения энергией населенных пунктов на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения от центрального источника либо от группы локальных источников, либо их комбинации, при котором источники энергии расположены на территории населенных пунктов и круглогодично работают на ископаемом топливе (Журнал «Теплоэнергетика», №5, 1997 г. статья «Комбинированные системы энергоснабжения», с.2-6.). Недостатком такого варианта теплоснабжения является расположение источников энергии на территории населенных пунктов, что негативно сказывается на их экологии, а также то, что производимые в населенных пунктах твердые бытовые отходы и отходы по типу бытовых вывозятся на свалки или в лучшем случае на полигоны, наличие которых негативно сказывается на экологии вокруг населенных пунктов.
Известна также система (см. там же), представляющая собой комбинацию центрального источника и группы локальных источников, работающих на ископаемом топливе, в которой центральный источник находится вне населенных пунктов и при этом производит для них круглогодично тепло на нужды бытового горячего водоснабжения, а тепло на другие нужды населенных пунктов производится на локальных источниках и только в отопительный период. Вода на нужды бытового горячего водоснабжение подается от центрального источника по однотрубной магистральной сети, которая может быть выполнена с применением пластмассовых труб. Недостатком данного варианта является, как и выше загрязнение окружающей среды вокруг населенных пунктов твердьми бытовыми отходами и отходами по типу бытовых, а также круглогодичное использование ископаемого топлива, в то время как отходы в качестве топлива вообще не используются.
В качестве ближайшего аналога патентуемого варианта принята система производства энергии для населенных пунктов, содержащая утилизационную тепловую электроцентраль (УТЭЦ), использующую в качестве топлива твердые бытовые отходы (ТБО), оборудованную системой очистки уходящих дымовых газов и круглогодично вырабатывающую тепло на нужды горячего водоснабжения и электроэнергию для населенных пунктов. В известной системе при круглогодичной работе источников тепла, работающих на ископаемом топливе, параллельно работает УТЭЦ («Использование твердых бытовых отходов в системах
энергоснабжения». Б.И.Левин, Энергоиздат, 1982, с.187). Тепло от УТЭЦ отдается в действующую теплосеть. Недостатком такого варианта энергоснабжения населенных пунктов является то, что источники энергии, использующие ископаемое топливо и расположенные на территории населенных пунктов, работают круглогодично, что негативно сказывается на их экологии. Круглогодичное использование топлива из бытовых отходов на нужды теплоснабжения населенных пунктов сокращают объем потребления ископаемого топлива, но не пропорционально объему использованного тепла от сжигания ТБО, так как передача тепла в данном варианте от УТЭЦ до потребителей может осуществляется только по двух- или более трубной магистрали, выполненной из металлических труб. Необходимость расположения УТЭЦ в удалении от населенного пункта - в санитарно-защитной зоне ведет к значительным потерям тепла при его транспорте.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение функциональных возможностей системы для производства энергии для населенных пунктов, обеспечивающей:
- экологически чистое обезвреживание ТБО, с использованием его энергии круглогодично на нужды бытового горячего водоснабжения;
- сокращение потребления ископаемого топлива;
- сокращение выбросов от источников энергии на ископаемом топливе, расположенных на территории населенных пунктов;
- повышение надежности круглогодичного теплоснабжения населенных пунктов.
В качестве технических результатов от внедрения данного изобретения можно отметить:
- ТБО, собираемое в населенных пунктах экологически чисто обезвреживаются с выработкой энергии в виде тепла, которое круглогодично используется на бытовые нужды горячего водоснабжения этих населенных пунктов, и электроэнергии;
- источники энергии на ископаемом топливе работают только в отопительный период и вырабатывают тепло только на отопление, а, следовательно, сокращаются выбросы от этих источников энергии и количество, потребляемого ископаемого топлива;
- использование однотрубной магистрали из неметаллических некорродирующих труб, например из пластмассы, в бесканальной прокладке для передачи горячей воды на бытовые нужды с температурой до 90°С позволяет существенно снизить потери тепла при его транспортировании от УТЭЦ до населенных пунктов, при одновременном сокращении затрат на ее прокладку и обслуживание против известных схем с
использованием УТЭЦ в которых магистрали выполняются из металлических труб по двух и более трубному варианту в канале.
Для достижения этих технических результатов при решении поставленной задачи производства энергии для населенных пунктов система содержит утилизационную тепловую электроцентраль (УТЭЦ), использующую в качестве основного топлива твердые бытовые отходы и отходы по типу бытовых (ТБО), оборудованную системой экологически чистой очистки уходящих дымовых газов, образуемых при сжигании ТБО, и круглогодично вырабатывающую тепло на бытовые нужды горячего водоснабжения населенных пунктов, локальные источники энергии, подключенные к отопительной системе населенных пунктов, использующие для выработки энергии ископаемое топливо и работающие только в отопительный период, систему горячего водоснабжения на бытовые нужды населенных пунктов, связанную с УТЭЦ и выполненную в виде некорродируемого трубопровода, рассчитанного на температуру рабочей среды, не превышающую 90°С, и систему горячего водоснабжения на отопление населенных пунктов.
Возможны и другие варианты выполнения изобретения, согласно которым необходимо, чтобы
- трубопровод системы горячего водоснабжения на бытовые нужды населенных пунктов был бы проложен бесканально по однотрубной схеме;
- трубопровод системы горячего водоснабжения на бытовые нужды населенных пунктов был бы выполнен из не металлических, полимерных материалов, с возможностью обеспечения непрерывной подачи тепловой энергии в течение года.
Патентуемая система предназначена для экологически чистого обезвреживания ТБО, а также снабжения энергией населенных пунктов от входящей в систему УТЭЦ таким образом, что локальные источники энергии, использующие ископаемое топливо и расположенные на территории населенных пунктов, и в зоне действия УТЭЦ, работают только в отопительный период, а горячая вода на бытовые нужды населенных пунктов круглогодично подается от УТЭЦ по однотрубной магистрали, которая может быть выполнена из неметаллического материала.
Изобретение поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.
Согласно изобретению система производства энергии для населенных пунктов 1 содержит утилизационную тепловую электроцентраль 2 (УТЭЦ), использующую в качестве основного топлива твердые бытовые отходы 3 (ТБО), оборудованную системой 4 очистки уходящих дымовых газов, образуемых при сжигании ТБО. Теплоэлектроцентраль 2
обеспечивает круглогодично производство тепла на бытовые нужды горячего водоснабжения населенного пункта 1. Кроме этого, система содержит источники 5 энергии, подключенные к отопительной системе 6 населенных пунктов 1, при этом источники 5 используют для выработки энергии ископаемое топливо только в отопительный период, и систему 7 горячего водоснабжения на бытовые нужды потребителей, связанную с УТЭЦ 2 и выполненную в виде некорродируемого трубопровода, рассчитанного на температуру рабочей среды, не превышающую 90°С. Трубопровод системы 7 горячего водоснабжения на бытовые нужды потребителей проложен бесканально по однотрубной схеме, например, на глубине до 150 см и выполнен из полимерных материалов, обеспечивающих непрерывную подачу тепловой энергии в течение года. Выбор материала и температурные условия эксплуатации позволяют с максимальной экономичностью и затратами на обслуживание, включая ремонт, обеспечивать функционирование трубопровода в течение года.
Система работает следующим образом. На УТЭЦ 2, расположенной в удаленной от населенных пунктов санитарно-защитной зоне, круглогодично обезвреживаются твердые бытовые отходы и отходы по типу бытовых (ТБО). Образующееся в результате этого процесса на УТЭЦ 2 тепло используется на бытовые нужды горячего водоснабжения населенных пунктов 1. Параллельно выработки тепловой энергии на УТЭЦ 2 производится электроэнергия на собственные нужды, а также для других потребителей.
Большая часть производимого на УТЭЦ тепла покрывается за счет сжигания ТБО, собранных в этих населенных пунктах, и используется на УТЭЦ для нагрева холодной водопроводной воды до температуры не более 90°С, которая по системе 7 направляется в населенные пункты 1. Использование однотрубной магистрали для передачи воды на бытовые нужды горячего водоснабжения от УТЭЦ до населенных пунктов из неметаллических некорродирующих труб, например из пластмассы, в бесканальной прокладке позволяет существенно снизить потери тепла и потери, связанные с гидравлическим сопротивлением магистрали, при одновременном сокращении затрат на ее прокладку и обслуживание против известных схем, с использованием УТЭЦ, в которых магистрали выполняются из металлических труб, выполненные по двух и более трубному варианту прокладки в канале.
Образуемые на УТЭЦ в результате сжигания ТБО дымовые газы подвергаются глубокой очистки системой 4 и не создают ни в самом населенном пункте ни в его окрестностях дополнительного источника загрязнения окружающей среды.
Источники энергии 5, работающие на ископаемом топливе, снабжают теплом группы зданий населенных пунктов 1 по системе 6 отопления и только в отопительный период.