Жұмыстың идеясы қайта жаңартылатын энергия көздерін пайдалана отырып арзан және экологиялық таза энергияға қол жеткізу

 

 

 

2.2 Сурет - «Vestas NM82» қондырғысының қуаттылық беру мінездемесі

 

 

2.4 Жел қондырғысының негізгі бөліктері

 

 

 

2.3 Сурет - Гондоланың бойлық тілікті қимасы

 

ЖЭҚ-да металлдан жасалған үш қалақша бар. Бұл қалақтар түйісетін орын ступица деп аталады. Ступицада қалақша өз осі бойынаш айналдыратын қондырғылар тығылған. Ступица білікпен қатты байланысқан.

Генератор роторы басты білікпен байланысқан. Білік басты мойынтірек пен редуктор арқылы гондоланың негізгі  құрылымына тірелген. Редуктор генератордың білігінің айналу жиілігін түзу үшін арналған. Беру саны 1:87,8 редуктор. Генератор лопасттардың тұрақты айналу жиілікті және ауыспалы тез жүру режимінде жұмыс атқарады. Екі ұпты полюсты синхронды генератор гондоланың құйрық бөлігінде орналасқан. Генераторлық сымдар тоқ алу арқылы коллекторлы сақинамен байланысқан. Коллекторлық сақиналар қозғалмайтын шиналардың қызметін атқарады.

Гондолада бекітілген жұмыс  кеңістігі екі маманның жұмыс  істеуіне жағдай туғызады.

Гондоланың төбесінде  анемометр мен желдің бағытын  ұстауыш орнатылған. Желдің бағытының  өзгеруі кезінде бұрмалы қондырғы роторды жел бойынша айналдырады. Егер де жел жылдамдығы максималды жел жылдамдығынан асса, онда анемометр  дабылы лопасттың бұрмалы қондырғысына беріліп, лопастты айналдырады (жел  дөңгелегінің тоқтауы).

 

 

2.5 ЖЭҚ-на әсер ететін негізгі күштерді анықтау

Кез-келген қысым Р_л

 

                                 (2.1)

 

мұндағы В –кез-келген қысым коэффициенті, В=0.9 деп қабылдаймыз;

 

(2.2)

 

(2.3)

 

 

     

 

  = 5281м³- жел дөңгелектерінің ауданы

 

        

 

 

 

Р_л  = 52566/3 17522 кг = 17,522 т

 

Қалаққа әсер ететін моментті анықтаймыз.

- қалақшаға әсер ететін күштің жел агрегатынның орталығына дейінгі ар қашықтық.

 

(2.4)

 

 

 

 

Аударылым моменті:

(2.5)

 

 

 

Айналым моменті:

(2.6)

 

 

(2.7)

 

мұндағы m=0,01 0,05

        

 

 

 

Жел агрегаты мен мұнараның  жалпы массасы бірлік күшке .

 

Негіздің орнығу тереңдігінің ұйғарымы үшін орнығу тереңдігінің және топырақтың деформацияға беріктігін ескеруге қажет.

 

d_f=K_h∙d_fn     (2.8)

 

мұндағы K_h – ғимараттың жылу режимінің ықпалын, жылытылмайтын бөлмесінің тысқы және ішкі негіздері үшін 1,1 қабылданатын еселелік; d_fn –

грунттың (ортаның кеңдіктері үшін картадан анықталады, d_fn =1,88м) маусымдық орнығудың нормативтік тереңдігі.

 

 

 

 

Конструктивті шаршының негізін 20 м деп қабылдаймыз және оны на аудармалалы кездің әрекетін және жылжуын есептейміз.

 

 

      (2.9)

 

мұндағы – шаршылы негіздің кедергі моменті,

 

(2.10)

 

 

 

 

N – суммарлы күш, N = N_верт + G_фунд;

 

(2.11)

 

 2,3 т/м³ – грунттың және бетонның үлесті салмағының орташа мәні;

А –шаршы негізінің ауданы,

 

 

 

N = 183+1932 = 2115 т

 

  желдің күшінен туындаған момент;

 

 

 

 

 

 

2 шарт орындалуы қажет:

 

 

 

 

 

,   (2.12)

 

мұндағы және –жұмыстың шарттық коэффициенті:

, ;

; ;

, , ;

 және – топырақтың мінездемесі: глина , МПа;

d – фундаменнің қойылған тереңдігі, d = 2,1м;

b =20 м – фундаменттің ұзындығы;

 –жертөленің тереңдігі, .

 

 

Шарт  орындалады (0,06>0), фундамент желдік күшке төзімді.

Шарт   _{орындалады, ф}ундамент желдік күшке төзімді.

 

 

2.6 ЖЭҚ-ның энергия өндіруінің есебі

 

 

ЖЭҚ-ның ай бойынша өндірісі:

 

(2.13)

 

мұндағы: Т_исп – ЖЭҚ орнатылған қуатының қолданылатын уақыт саны, келесі формуламен анықталады:

 

(2.14)

 

мұндағы 30,5 – айдағы күндердің орташа мәні; 24 – тәуліктегі сағат саны; - ЖЭҚ-ның орнатылған қуаттылығының коэффициенті:

 

 

(2.15)

 

ЖЭҚ-ның жылдық өндірісі әр айдың өндірісінің қосындысымен анықталады.    

                                     

2.6 кесте

ЖЭҚ-ның жылдық өндірісі

 

айлар		, сағ	, кВт сағ
Қаңтар	0,281	205,7	399405
Ақпан	0,265	194,1	320265
Наурыз	0,11	80,52	132858
Сәуір	0,182	133,2	219780
Мамыр	0,321	235,1	417615
Маусым	0,08	58,56	96624
Шілде	0,15	109,8	181170
Тамыз	0,10	73,2	120780
Қыркүйек	0,16	117,1	193215
Қазан	0,19	139,1	299515
Қараша	0,17	124,4	205260
Желтоқсан	0,229	167,6	276540

 

 

1 Диаграмма - ЖЭҚ-ның жылдық өндірісі

2.7 Энергия өндіруінің айлық және жылдық есебінің ЖЭС құрамындағы қуатыллығын беру сызбасы мен тұтынушыларға жеткізу

 

 

Бұл жобада ара қашықтығы 7 диаметрлік 10 желдік қондырғы ұсынылады. ЖЭС-тың жалпы қуаты 16,5 МВт.

Орнатылған ЖЭС-тің қуаты  ЖЭҚ-ның сандық мөлшерімен анықталады:

 

(2.15)

 

 

 

ЖЭС-тың жылдық өндірісі:

 

(2.15)

 

 

 

мұндағы – ЖЭҚ-ның техникалық себептерге байланысты (жөндеу, жоспарланбаған бас тартулар) есептік кэффициенті, орташа есептік мөлшермен қабылданады

ЖЭС тағайындалған қуаттылықтың игерушілік сағатының жылдық саны:

 

(2.15)

 

 

 

 

ЖЭС қуаттылығының қайтарымының жылдық кестесін құру үшін ЖЭС-тың орташа айлық қуаттылығы анықталады, айталық, қаңтар айы үшін:

 

(2.15)

 

мұндағы - ЖЭС-тың тағайындалған қуаттылығының игерушілігінің еселігі қаңтар айымен анықталады жәнә желдің жылдамдығы қаңтар айы бойынша градацияларға таратушылығымен анықталады.

 

2.7 кесте

ЖЭС қуаттылығының қайтарымының жылдық өндірісі

 

ай		, кВт
Қаңтар	0,281	4172
Ақпан	0,265	3935
Наурыз	0,11	1633,5
Сәуір	0,182	2702,7
Мамыр	0,321	4766,9
Маусым	0,08	1188
Шілде	0,15	2227,5
Тамыз	0,10	1485
Қыркүйек	0,16	2376
Қазан	0,19	2821,5
Қараша	0,17	2524,5
Желтоқсан	0,229	3400,7

 

 

2. Диаграмма - ЖЭС қуаттылығының қайтарымының жылдық өндірісі

 

 

3 Қалаға жылу жетіспеушілікті толтыру мәселесін қарастыру

 

 

Аудан бойынша жылумен  жабдықтау жылына 2456,64 Гкал/жыл өндіретін  6 локальді қазаңдықпен, 13,7 Гкал/сағ өндіретін қатты жанар майдағы 51 автономды жылыту жүйесімен іске асырылады. Ауданның жылу желілерінің ескіруі жеке бөлімдерде 50%  жоғары.

Орталықтандырылған жылумен  жабдықтаумен Қарқаралы қаласының 25 көп қабатты тұрғын үйлері қамтамасыз етілген, жылу жабдықтаушы –ЖШС «Алмас-Мирас», ЖК «Есимбеков» және ЖК «Ибраев». Басқа тұрғын пунктілері пеш жылуынан келетін жылу энергиясымен қамтамасыз етіледі. Каланың жоғарғы бөлігіндегі жылу тапшылығы  1,6 МВт тең екі қабатты үйлер орналасқан. Үйлерді жылыту мақсатымен жергілікті отын түрімен жанатын қазандық құрудың маңызы зор.

Сабан энергияның маңызды  көзі болып табылады, бірақ мәселелі отын түрі, биогазды қондырғылы қазаңдықтарда  коррозияны тудырады. Энергияны алу  мақсатында сабанды пайдалану 1980 жылдардан  танымал бола бастады. Қазіргі уақытта 2 миллион тоннаға жуық сабан қолданылмайды  және мәдениеттің жаңа түрін жасау  кезде сабанның қалдығы көбейеді.

Органикалық отынның қазба  түрлерінің өсіп келе жатқан дефициті мен олардың бағасының тұрақты  өсуі отынның альтернативті және жергілікті түрлерін пайдалану маңыздылығын арттырады. Энергия көздерінің 25% отынның  жергілікті түрімен алмастыру мәселесі аса маңызды болып табылады. Кейбір жағдайларда осындайжылу энергиясының көздері ауыл шаруашылық өсімдіктерінің сабаны болып табылады. Сабанның энергетикалыұ  құндылығы қабылданған баға көрсеткіштері  бойынша өте жоғары. 1 т құрғақ сабан затының жылу қабілеттілігі 445 кг шикі мұнайға эквивалентті. Жылу көрсеткіші бойынша бидай сабаны 15,5 МДж/кг) ағашқа (14,6-15,9 МДж/кг) жақындады және қара көмірден (12,5 МДж/кг) асады. Германия жағдайында сабан 1 га жағу үшін қолданғанда 1200-1600 л сұйық отынды алмастыра алады. 3 т/га сабанның шығысында онда 1000 л  қарамай немесе 2,7 мың. м3 табиғи отында болатын энергияға эквивалентті энергия бар. Швецияда жүргізілген зерттеулер мәліметтері бойынша сабаннан алынатын энергия сұйық отынның энергиясынан арзан. Польша мемлекетінде отын ретінде ағаш қалдық пен сабанды қолданады. Мұндай отынды жағу үшін қазаңдардың жалпы саны жалпы қуаттылығы 500 МВт жоғары 500 бірліктен асады. Польшада биомассадан алынатын энергиялардың көлемі ішінде сабан мен басқа өсімдік қалдықтары 46% жоғары құрайды. Данияда 20 мыңнан көп жылу қондырғылары жұмыс істейді және оның әрқайсысында жылына 10-20 т сабан жағылады. Дүние жүзінің әр түрлі мемлекетінде сабанды отын ретінде қолдану тәжірибесі оң нәтижесін берді. Жылу қабілеттілігі органикалық заттың түріне байланысты және сабанның әр түріне орташа 16,56-17,69 МДж/кг шекте орналасады. Сабанның әр түріне 1 МДж дейінгі ауытқулары бар жылу қабілеттілігі көрсеткішінің тербелістері мүмкін. Ағаш материалдардың жылу қабілеттілігі бірнеше жоғары және орташа 16,85-18,52 МДж/га құрайды. Сабанды жаққаннан кейін күлдің құрамы 4,35-15,56% шегінде болады.

Сабандағы судың құрамы 14-20% жуық, ол жағу кезінде буланады. Құрғақ затта 50% көміртек, 6% сутек, 42% оттегі бар, сондай-ақ азоттың, күккірттің, кремнийдің, сілтінің, хлоридтің және т.б. кішкене құрамы бар. Отын ретінде сабанды қолдану кезінде ондағы судың құрамы 20%-дан аспауы керек. Судың құрамы жоғары болса, коррозия мен конденсат тәуекелі өседі. Сабанды жағудан газдың, хлордың, сілтінің болуы өте агрессивті заттар болып табылатын, жоғары температурада қондырғының коррозиясын туғызатын тұз бен калий хлоридының пайда болуына әкеп соғады. Сәйкесінше, зиянды заттардың төмен құрамды сабанды пайдалану үшін бұл жерде табиғат маңызды орын алады. Алаңда ұзақ уақыт жатқан, жаңбырмен дымқылданған және дымқылдан қарайған сабан таза сары сабанға қарағанда аз агрессивті. Сабанның күлділігі 2-10%, орташа көрсеткіш 4% құрайды. Төмен күлділікпен сипатталатын сабан құм топырақтарында өседі. Топырақтан алынған сабан жоғары күлділікті болады. Жылу қабілеттілігі жоғары болған сайын, сабанның күлділігі төмен. Бұл құм топырақтарындағы сабанды пайдалану жылу энергиясын алу үшін қолайлы. Сабанды жағу кезінде күл 600С кезінде-ақ жабысқақ бола бастайды. 

 

3.1 Жылу тапшылығы бар қала бөлігіне бидай сабанын тікелей жағатын қазандық құрудың маңыздылығы

 

 

Ауыл шаруашылық өндірушілері өздері білместен, аяқ астында тапталып жатқан отынның мол қорына иелік  етеді. Және бірінші кезекте бұл  алаңдағы егінді жинағаннан кейін қалатын  миллион тонналы сабан. Орташа 1 га астықты жинағаннан кейін жыл сайын 3-4 тонна сабан алынады, ол көлемнен жақсы жағдайда 5-10% шаруашылық қажеттіліктеріне шығындалады: тамақтандыру, мал астына төсеу және т.б. Тек Қарқаралы ауданында жыл сайын 300 мың тоннадан көп сабан қолданылмастан қалады. Сондықтан жиі сабанның қалдығын алаңда жағады, оған қоса экологиялық тепе-теңдік пен гумустың жоғарғы қабатын бұзады. Қазіргі уақытта Қарқаралы ауданының агроөнеркәсіптік кешеніндегі жағдай өндірістің тиімділігінің өсуімен, ауылдың қаржы қызметі нарығының дамуымен, ауыл тұрғындарының өмір сапасының жақсаруымен сипатталады. Астықтың жиналған көлемі 50,6 мың. тонна немесе 2011 жылға 136,8 %  (2011 жыл – 37,0 мың. тонна) құрады.

Биомассаны (БМ) термохимиялық  өңдеудің негізгі технологиялары тікелей  жағу (көбіне зерттелген және коммерциялық дамыған), газификация (дамудың көрсету  деңгейінде) және пиролиз (дамудың зерттеу  деңгейінде) болып табылады. БМ газификациялау және пиролиздау технологиясын қарастыру  жұмыста көрсетілген. Қазіргі уақытта  энергетикалық мақсатта сабанды  қолдануда Дания мемлекеті үздік  болып табылады. Жылу энергиясын алу  мақсатында сабанды Еуропада Австрия (бірнеше фермалық қондырғылар, 5 жылу станциялары) мен Швеция (сабанды  қосымша шикізат ретінде пайдаланатын 70 жуық фермалық қондырғылар мен 5 жылу станциялары) қолданады. Финляндия мен Францияда қуаттылығы  1МВт төмен сабанды қолданатын бір жылу станциядан және бірнеше фермалық қазаңдар бар. Даниядағы сабанның жалпы саны 1991 жылы 6.3 млн. тоннаны құрады. Оның ішінде 12,5% отын ретінде қолданылды (фермалық қазаңдарда 7,2, жылу станцияларында — 4,2, электр станцияларында — 1,1%), 36,5% ауыл шаруашылығының қажетіне жұмсалды (малға азық және төсем ретінде), сабанның қалдығы 48% құрады және ол БМ энергетикалық қолдануды кеңейту үшін потенциал ретінде қарастырылады. 1996 жылы Данияда сабанды отын ретінде қолдану есебінде Данияның жалпы энергия тұтынуынан (ЖЭТ)  1,37 % жуықты құраған (БМ ның Данияның ЖЭТ-ғы қосынды үлес – 6% жуық) 10,6ПДж алынды. Жыл сайын Данияда 3 млн.т сабан қолданылмай қалады. Энергетикалық қолдану кезінде Данияның ЖЭТ 5,8 % құрайтын  қосымша 46ПДж алуға болатын еді.