Статья поступила в редакцию 20.05.11. Ред. рег. № 1016
The article has entered in publishing office 20.05.11. Ed. reg. No. 1016
УДК 620.4:621.482
ГЕОТЕРМАЛЬНЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ПЕРЕРАБОТКЕ И ХРАНЕНИЮ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ
В.Г. Олейниченко, М.Ю. Швец
Институт возобновляемой энергетики НАНУ 02094 Украина, Киев, ул. Красногвардейская, д. 20А Тел./факс +38-044-537-26-57, e-mail: renewable@ukr.net
Заключение совета рецензентов: 08.06.11 Заключение совета экспертов: 18.06.11 Принято к публикации: 28.06.11
Создание геотермального технологического комплекса - это наиболее экономичный способ использования этого источника энергии. В статье описано, в каких технологических процессах в агропромышленном комплексе можно использовать геотермальную энергию. Приведены схемы установок, технико-экономические показатели.
Ключевые слова: геотермальный комплекс, экономичный способ, геотермальная энергия, схемы установок, технико-экономические показатели.
GEOTHERMAL TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR AGRICULTURAL PRODUCTION PROCESSING AND STORAGE
V.G. Oleynichenko, M.Yu. Shvets
Institute of Renewable Energy, National Ukrainian Academy of Science 20А Krasnogvardejska str., 02094, Kyev-94, Ukraine Phone/fax: +38-044-537-26-57, e-mail: renewable@ukr.net
Referred:08.06.11 Expertise: 18.06.11 Accepted: 28.06.11
Creating a geothermal technological complex is the most effective method of using this source of energy. The article describes those technological processes that can use geothermal energy in agro-industrial complex. The installation schemes as well as technical and economic indexes have been presented in the article.
Keywords: geothermal complex, cost-effective way, geothermal energy, circuit installations, technical-economic indicators.
Одним из перспективных направлений надежного и экологически чистого энергообеспечения объектов агропромышленного комплекса и сельских населенных пунктов является использование геотермальной энергии. Разведанные месторождения термальных вод имеются на территории большинства областей Украины. Широкомасштабное использование этого нетрадиционного энергоисточника возможно в Автономной республике Крым, Закарпатской, Львовской, Николаевской, Херсонской, Одесской, Полтавской, Харьковской и Черниговской областях.
Технически доступный теплоэнергетический потенциал геотермальной энергии в указанных регионах оценивается величиной 28 млн МВт-часов в год, что позволяет создать установки суммарной тепловой мощностью 9000 МВт [1, 2].
Использование геотермальной энергии позволяет создать в агропромышленном комплексе предприятия с замкнутым циклом выращивания, переработки
и хранения сельхозпродукции без расхода органического топлива.
Переработка всей продукции на месте ее выращивания и без затрат топлива позволяет значительно увеличить экономическую эффективность всего сельскохозяйственного производства.
Первый в Украине проект использования геотермальных источников энергии для автономного теплоснабжения населенных пунктов и всего цикла агропромышленного производства разработан для коллективного сельскохозяйственного предприятия «Агрофирма Мир», расположенного в поселке Янтарное Красногвардейского района АР Крым.
В 1993 г. в с. Янтарное был построен и сдан в эксплуатацию геотермальный тепловой пункт мощностью 4,2 МВт. Термальная вода используется в течение зимнего периода для отопления многоэтажных домов поселка Янтарное. Добыча термальных вод ведется с существующей скважины, сведения о которой приведены в табл. 1.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 8 (100) 2011
© Scientific Technical Centre «TATA», 2011
Использование геотермальной энергии только в зимний период снижает экономические показатели установки. Технико-экономические показатели существующей системы приведены в табл. 2.
Таблица 1
Характеристики действующей скважины, пробуренной в с. Янтарное
Table 1
Statements of existing well, drilled in Yantarnoe
Параметр Значение
Глубина продуктивной скважины, м 2231
Интервал водопродуктивности, м 1841-2231
Статическое избыточное давление на устье скважины, атм 12
Расход воды, кг/с 17,5
Температура термальной воды на устье скважины, °С 85
Минерализация термальной воды, г/л 38
Мощность коллектора, м 360
Средняя пористость, % 10
Средняя проницаемость, дарси 0,1
Средняя температура, °С 90
Таблица 2
Показатели системы геотермального теплоснабжения
Table 2
Geothermal heating system indicators
Показатель Значение
Тепловая мощность системы, МВт 4,2
Годовое производство теплоты, МВтч 15000
Годовая экономия топлива, т у .т. 2000
Расход электроэнергии на собственные нужды, МВт ч/год 540
Суммарные эксплуатационные расходы, тыс. дол. 30
Чистая прибыль от эксплуатации, тыс. дол./год 60
Для обеспечения круглогодичного использования геотермальной энергии целесообразно создать технологический комплекс, в котором геотермальная энергия будет использоваться не только для теплоснабжения жилых домов, а также и во многих технологиях по переработке и хранению продукции, выращиваемой в данном хозяйстве. Для этого нужно установить геотермальную сушильную и геотермальную холодильную установки. Кроме того, нужно создать цех по производству овощных, фруктовых
и мясных продуктов и консервов с использованием геотермальной энергии. Геотермальная энергия будет также использована для отопления существующих теплиц.
Проведенные специализированными медицинскими учреждениями анализы показали, что термальные воды геотермального месторождения в с. Янтарном имеют ценные бальнеологические свойства и рекомендованы для лечения многих заболеваний. Создание лечебного и спортивно-оздоровительного центра, использующего термальную воду, является важным социальным фактором.
Эксплуатация перечисленных основных элементов геотермального сельскохозяйственного комплекса требует вывода на поверхность дополнительных объемов термальных вод. Поэтому необходимо дополнительно к существующим пробурить еще три скважины, а также увеличить существующую мощность геотермальных теплообменников, кроме того, предполагается установить новое геотермальное оборудование для переработки и хранения сельхозпродукции. Планируется построить бальнеологический комплекс для использования лечебных свойств термальной воды.
Таким образом, геотермальный технологический комплекс, который предлагается для создания, будет иметь следующие технические параметры:
- система геотермального теплоснабжения -мощность 12 МВт;
- система геотермального теплоснабжения тепличного комплекса - мощность 3 МВт;
- геотермальная холодильная установка с использованием абсорбционного термотрансформатора для снижения температуры в овоще- и фруктохранили-щах летом (мощностью 116 кВт) и повышения температуры отопительной воды зимой (мощность -340 кВт);
- геотермальная сушильная установка туннельного типа для переработки выращенной продукции производительностью 20-25 кг/ч сухого сырья или порошка;
- линия по производству пищевых продуктов и лекарственных препаратов - потребность в теплоте -0,5 МВт;
- бальнеологический лечебно-оздоровительный комплекс на 100 процедур в сутки.
Суммарная тепловая мощность комплекса составляет 20 МВт.
Технологическая схема геотермального комплекса показана на рис. 1.
При создании геотермального комплекса необходимо использовать существующее и прошедшее промышленную проверку технологическое оборудование. Это оборудование производится заводами Украины.
Геотермальная сушильная установка и геотермальная холодильная установка разработаны Институтом технической теплофизики НАН Украины.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 8 (100) 2011 © Научно-технический центр «TATA», 2011
Рис. 1. Технологическая схема геотермального комплекса Fig. 1. Flow chart of geothermal complex
Рис. 2. Схема геотермальной сушильной установки: 1 - сушильная камера; 2 - воздухоподогреватель; 3 - вентилятор; 4 - теплогенератор; 5 - возок Fig. 2. The scheme of geothermal dryer: 1 - drying chamber; 2 - air heating; 3 - fan; 4 - heat; 5 - sleigh
Геотермальная сушильная установка технологически универсальна и позволяет перерабатывать разнообразное сырье: овощи, фрукты, плоды, пряно-
ароматическую зелень, лекарственные травы, грибы, ягоды и т. п. При необходимости можно осуществлять копчение мяса и рыбы [3]. Схема геотермальной сушильной установки показана на рис. 2.
Линия по сушке овощей, фруктов, сельскохозяйственного и лекарственного растительного сырья с использованием теплоты геотермальных теплоносителей позволяет переработать сырье в сушеную продукцию или в порошок, что значительно сокращает энергетические затраты на переработку и повышает качественные показатели продукции.
На сушилке с использованием теплоты геотермальной воды за час можно произвести в среднем 20 кг сушеной продукции или пищевого порошка (150-250 кг/ч по сырью).
Прибыль от работы одной геотермальной сушильной установки на протяжении 200 дней за сезон составит более 40 тыс. долл. США.
Рис. 3. Схема геотермальной холодильной установки:
1 - генератор; 2 - конденсатор; 3 - испаритель; 4 - абсорбер; 5 - теплообменник системы отопления; 6 - геотермальная скважина; 7 - насос; 8 - градирня Fig. 3. The scheme of the geothermal refrigeration unit: 1 - generator; 2 - condenser; 3 - evaporator; 4 - absorber; 5 - a heat exchanger heating system; a 6 - well geothermal; 7 - pump; 8 - cooling tower
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 8 (100) 2011
© Scientific Technical Centre «TATA», 2011
Наряду с геотермальной сушильной установкой в с. Янтарное предполагается создать также геотермальную холодильную установку с использованием абсорбционного термотрансформатора, которая в холодное время года (в течение отопительного периода) может работать в теплонасосном режиме (рис. 3).
В предложенный комплекс входит также линия по производству пищевых продуктов и экстрактов лекарственных трав, содержащая роторный гомогенизатор, вакуумный концентратор, установку по производству водных и водно-спиртовых экстрактов из растит
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.