Енергозбереження у процесах вироблення теплової енергії в котельних.

Починаємо аналіз за розглянутою раніше глобальною структурою аналізу за етапами.

Етап 1. Виробництво теплової енергії в котельних є споживачем двох видів ене­р­горесурсів - енергії органічного палива та електричної енергії для власних пот­реб. Стратегія енергозбе­ре­ження полягатиме у зменшенні як абсолютних – В _ПК, (т у.п/год), та W _ПК, (кВт.год/добу), так і питомих – b _т ^ПК, (кг у.п/Гкал) та е _т ^ПК, (кг у.п/Гкал), витрат палива та електричної енергії.

Розрахункові формули для визначення витрати палива – B _ПК , Гкал/год, та електричної енергії – W_вл.п^ПК, кВт.год/год,в котельній мають наступний ви­г­ляд:

B_ПК = Q _відп^ПК / (Q_н ^р · η _кот) (12.5)

де:

Q _відп^ПК – обсяг відпущеної від парової котельні теплоти, Гкал/год;

η _кот – ККД парового котла, од.

W_вл.п^ПК = e _вл.п^ПК · Q _відп^ПК (12.6)

де:

e _вл.п^ПК – питома витрата електричної енергії на систему власних потреб ко­тель­ні. Визначається за відповідними методиками, кВт.год/Гкал;

Q _відп ^ПК – кількість відпущеної теплової енергії котельнею за визначений термін часу, наприклад за годину, Гкал/год.

Процес вироблення теплової енергії має наступні загальновідомі парамет­ри: ККД котлів, кількість виробленої теплової енергії, кількість електроенергії спожитої системою електропрводів власних потреб, тощо. І загального пере­лі­ку параметрів, що визначають процес виділяємо “енергетичні” з метою по­даль­шого впливу на них і одержання ефекту енергозбереження.

Реальними енергетичними параметрами, що впливають на зменшення спо­жи­вання палива та електричної енергії є:

- зменшення відпущеної теплової енергії від котельні – Q _відп^ПК;

- збільшення ККД котлоагегатів η _кот;

- зменшення електричної потужності, що споживають димососи, вентиля­то­ри, живильні насоси, система освітлення, система автоматичного регулюван­ня –W _вл.п^ПК;

- збільшення теплоти згорання палива –Q _н^р.

- зменшення втрат теплоти у внутрішньокотельних системах – Q _втр^ПК.

Етап 2. Макропоказниками енергоспоживання котельні є годинна витрата палива, що визначається формулою (5.12), годинна витрата електроенергії на власні потреби котельні, що визначається за формулою (6.11) та годинна втрата теплової енергії в системі власних потреб котельні, що визначається за формулою:

Q_втр^ПК = Σ Q_втр^і (12.7)

де:

Q_втр^і – втрата теплоти у кожному елементі структури парової котельні (в деае­ра­торі, в системі приготування палива, в системі підготовки хімочи­ще­ної води, тощо), Гкал/год.

Показниками енергетичної ефективності котельні є:

- ККД котельні з виробленої теплоти, що визначається за формулою:

η _ПК^вир = η _т.п · η _котл (12.8)

де:

η _т.п – коефіцієнт, що враховує втрати теплоти у внутрішньо котельних трубопроводах, од.

- питома витрата умовного палива на одну відпущену Гкал теплової енергії – b _т^ПК, кг у.п/Гкал.

b _т^ПК = 143 · φ _т^ПК / η _ПК^вир (12.9)

де:

143 – кореляційний коефіцієнт, од;

φ _т^ПК – коефіцієнт, що враховує витрати теплової енергії на споживачі теплоти системи власних потреб котельні. Визначається за відповідними методи­ками. Знаходиться в межах від 1,02 до 1,07.

- питома витрата електроенергії на власні потреби – e _вл.п^ПК, кВт.год/Гкал;

- питома витрата теплової енергії на власні потреби – q _вл.п^ПК, Гкал/Гкал.

Етап 3. За базу порівняння визначаємо котельну європейської комплектації, такої ж виробничої потужності у якої питомі витрати палива та електричної енергії – (b _т^ПК)^Lim та (е _вл.п^ПК)^Lim, відповідно на 15 % та на 20 % менші.

Етап 4. Формування методики енергетичного розрахунку не становить труд­нощів.Методики розрахунку параметрів та обсягів споживання енергоносіїв котельними є у відкритих джерелах інформації.

Етап 5. Енергетичними недосконалостями в існуючій котельні є:

- занижений на 10 % ККД котельні, внаслідок низького експлуатаційного ККД котельних агрегатів у зв’язку із завищеною температурою відхідних га­зів, завищеним вмістом кисню в димових газах та підвищеним вмісто СО в ди­мових газах.

- завищене на 15 % електроспоживання системи електроприводів димососів, вентиляторів та живильних насосів;

- не використання вищої теплоти згорання палива – природного газу, яка на 10 % перевищує нижчу теплоту його згорання..

Таким чином, існуюча парова котельна налічує три вузли енергетичної недосконалості (ВЕН).

Етап 6. Формую систему технічних рішень, що ліквідують всі три виявлені ВЕН, а саме:

- потрібно збільшити ККД котельні за рахунок реалізації відповідних тех.­ніч­них рішень з очистки поверхні теплообміну котлоагрегатів, удоско­на­лення пальників, ліквідації присосів повітря по газовму тракту котлів, з удосконалення режиму роботи тяго-дутьової установки, з налагоджу­Ван­ня системи управління горінням палива;

- потрібно удосконалити систему власних потреб – електроприводів та вентиляторів, димососів, живильних насосів та їх електроприводів в напряму зменшення споживання електричної енергії.

- потрібно використати вищу теплоту згорання природного газу за рахунок встановлення контактного економайзера з активною насадкою (КТАН) для використання теплоти конденсації водяних парів для нагрівання сирої води для потреб котельні.

Етап 7. Формуємо пропозиції на перший (він же буде завершальним) етап робіт з енергозбереження, вклю­чивши в нього ліквідацію всіх виявлених ВЕН.

Етап 8. Новими, енергощадними експлуатаційними параметрами оновленої котельні будуть:

- збільшений ККД котельні;

- зменшена витрата палива на котельну;

- збільшена теплота згорання палива;

- зменшено вміст кисню в димових газах котлоагрегатів;

- зменшено споживання електроенергії системою власних потреб котельні;

Очікуваним результатом робіт з енергозбереження є зменшення вит­ра­ти па­лива, що визначено за ф-лою (12.5) шляхом підстановки в неї змінених проект­но-очікуваних (енергоощадних) параметрів, визначених на 6-му етапі.

Виконаний за відповідною методикою розрахунок теплової схеми енерго­о­щад­ної котельні засвідчує зменшення витрати палива на 15 % та зменшення пи­томої витрати електричної енергії на 30 %.

Етап 9. Оскільки всі виявлені ВЕН були ліквідовані за один етап (тобто на 1-му етапі робіт з енергозбереження) то проектно-очікувані показники всієї ро­бо­ти будуть ідентичними, визначеним на 8-му етапі.

Етап 10. Економічним показником реалізованих робіт з енергозбереження бу­де зменшення витрат коштів на закупівлю палива та електроенергії.

Етапи 11 – 15 виконуються у разі наявності вимог Замовника щодо їх вико­нан­ня.