Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
177
|
[1] КУРС ЛЕКЦИЙ [1.1] "ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ И ТЕХНОЛОГИЯХ" [2] Литература [3] Лекция №1 [3.1] Энергоресурсы. Актуальность энергосбережения в России и мире. [4] Лекция №2 [4.1] Основы государственной политики в области энергосбережения.
[5] [5.1] Энергетические характеристики объектов теплоэнергетики и промышленных предприятий. [6] Лекция 4. [6.1] Энергоаудит.
[7] [7.1] Углубленные энергетические обследования.
[8] [8.1] Рационализация энергоиспользования на ТЭС. [9] Лекция 7. [9.1] Энергосбережение в электрических сетях и в системах аккумуляции электроэнергии. [10] Лекция 8. [10.1] Энергосбережение при производстве и распределении тепловой энергии.
[11] [11.1] Энергосбережение на промышленных предприятиях различного профиля. [12] Лекция 10. [12.1] Энергосбережение на объектах аграрно-промышленного комплекса. [13] Лекция 11. [13.1] Энергосбережение в системе жилищно-коммунального хозяйства. [14] Теплоносители и их характеристика. |
Основная
Дополнительная
Методические разработки к проведению лабораторных работ
Энергоресурсы. Структура и перспективы развития топливно-энергетического баланса. Классификация форм и методов энергоиспользования. Виды применяемого оборудования (генераторы, аккумуляторы, передающие и распределительные устройства, энергоиспользующее оборудование). Основные направления рационального электро- и теплоиспользования. Потенциал энергосбережения.
Энергосбережение и экология. Общая характеристика экологического состояния окружающей среды. Оценка эффективности природоохранных мероприятий. Способы уменьшения вредных выбросов теплоэнергетических установок. Перспективные энергетические установки.
Энергосбережением называют это комплекс мер, направленных на экономию всех видов энергоресурсов.
Энергосбережение по праву занимает место ключевой энергетической проблемы современности как в России, так и в других странах мира, развитых и развивающихся. В различных странах и в различных отраслях экономики эта проблема имеет свои аспекты.
Виды энергоресурсов:
Виды топлива: органическое (уголь, нефть, газ, биомасса), радиоактивное.
К нетрадиционным источникам энергии относят: энергию солнца, ветра, морских приливов, геотермальную (тепло нижних пластов земли и подземных вод), биомассу.
В промышленности расходуется 2/3 органического топлива при коэффициенте полезного использования 10–15%.
Российская Федерация является одной из ведущих энергетических держав мира. Она обладает большими запасами топливно-энергетических ресурсов, как уже открытых, так и потенциальных. В мировых разведанных запасах доля России составляет: нефти — 13, природного газа — 36, угля — 12 % (по прогнозным запасам — 30 %). Россия располагает самой протяженной береговой линией, что предоставляет в ее распоряжение огромные площади континентального шельфа (3,9 млн. км2 ), высокоэффективные в отношении обнаружения запасов нефти и газа. На шельф приходится свыше 100 млрд. т начальных потенциальных ресурсов углеводородов. При этом нужно учитывать, что объем углеводородных ресурсов в шельфовой зоне так же, как и в материковой части России, еще недостаточно исследован. Следует отметить, что нефтяной потенциал недр России, по оценке экспертов, реализован лишь на треть, а газовый — на пятую часть.
Долгое время основным показателем успешного развития топливно-энергетического комплекса считался рост производства энергоресурсов. Должного внимания их рациональному использованию и экономии не уделялось. Научно обоснованные темпы разработки нефтяных и газовых месторождений не анализировались. В результате уникальные нефтяные месторождения в Татарии и Тюменской обл. были истощены в короткие сроки. Открыть новые крупные месторождения, способные поддержать достигнутые высокие уровни добычи нефти, за последние 30 лет не удалось. По этим причинам, а также в связи с перемещением работ в районы Севера и Востока, т.е. с более сложными горно-геологическими условиями разработки нефтяных месторождений и резко возросшими затратами на их освоение, началось систематическое падение уровня добычи нефти.
Запасов газа в России значительно больше, чем нефти, но не приняв мер по обеспечению рациональной разработки газовых месторождений и эффективному их использованию, страна может оказаться в таком же положении, как и с нефтью. В погоне за высокими уровнями производств нефти, угля, газа и электроэнергии были упущены вопросы обновления основных фондов и решения социальных и экологических проблем.
Продукция ТЭК продолжает оставаться одним из основных источников валютных поступлений страны (более 50 % суммарного экспорта).
Современная ситуация в развитии топливно-энергетического комплекса убедительно доказала необходимость разработки Федеральной целевой программы "Энергосбережение России". Такая программа сформирована и одобрена Правительством 18 декабря 1997г. За период ее реализации с 1998 по 2005 г. предусматривается сэкономить от 365 до 435 млн. т условного топлива, что должно уменьшить энергоемкость ВВП на 13,4 %. Стоимость программы оценивается ее разработчиками в 55,3 млрд. руб. в ценах 1998г. Предусматривается, что финансирование из федерального бюджета будет самым минимальным и не превысит 3 % ее общей стоимости. Причем после 2000 г. эта цифра должна уменьшиться. Потребителей будут оснащать приборами и системами учета и регулирования расхода энергоресурсов. На каждый вложенный в энергосбережение рубль ожидается отдача в размере 3 руб.
Типы электростанций: ГЭС, ТЭС, АЭС, нетрадиционные.
Рис. 1. Доля различных типов электростанций в производстве электроэнергии в России на 2000 г.
На рис. 1 представлена доля различных типов электростанций в производстве электроэнергии в России. Тепловые электростанции занимают наиболее значительное место. Установленная мощность ТЭС составляет около 130 млн кВт, но используется не полностью. В настоящее время часть базовой нагрузки перебрасывается с ТЭС на АЭС. ТЭС покрывают часть базовой и полупиковую нагрузку, частично – пиковую.
Рис. 2. Доля различных видов топлива в производстве электроэнергии на ТЭС в России на 01.01.2000 г.
В производстве электроэнергии на ТЭС различным видам топлива принадлежит следующее место (рис. 2). 2/3 электроэнергии вырабатывается на газомазутных ТЭС. Это связано, во-первых, с удобством газа в использовании по сравнению с углем, и во-вторых, с низкими ценами на газ. Однако, в связи с окончанием "газовой паузы" доля пылеугольных ТЭС будет неуклонно расти. В настоящий момент в России более 21% всей электроэнергии (более 42 млн кВт) производят электростанции, работающие на угле.
"Газовая пауза" – искусственно заниженные цены на газ на внутреннем Российском рынке в 90-е годы ХХ века.
В других государствах структура производства электроэнергии может значительно отличаться (табл. 1). Однако, проблемы энекргосбережения стоят не менее остро.
После энергетического кризиса 70-х годов в результате осуществления комплекса энергосберегающих актов потребление нефти снизилось за 10 лет в США на 65, в Англии — на 20, в ФРГ — на 21, во Франции — на 30 млн. т условного топлива. Почти 10 лет экономика США и стран Западной Европы развивалась без прироста потребления энергоресурсов. В России за этот период потребление энергоресурсов возросло на 250 млн. т условного топлива. По оценке специалистов такой прирост доказывает, что реальной энергосберегающей политики у нас не проводилось. Да и законодательный экономический механизм не позволял это сделать, так как был нацелен на расточительное использование материальных и энергетических ресурсов. Экономическая оценка работы предприятий проводилась по валовым показателям, рост которых и обеспечивал экономическое благополучие предприятий и работников всех рангов.
Развитые страны после энергетического кризиса создали правовые и экономические стимулы для осуществления крупных энергосберегающих мероприятий, вложив необходимые финансовые и материальные ресурсы в экономию топлива (особенно нефти и нефте продуктов) и энергии. В нашей стране на энергосбережение государство не выделяло ни одного рубля, направляя все средства только на увеличение добычи и производства энергоресурсов.
Результаты таких подходов налицо. Экономика западных стран и США процветает при устойчивом и надежном снабжении нефтью и нефтепродуктами, а Россия никак не может выйти из глубокого экономического кризиса. Следовательно, только путем проведения активной и жесткой, законодательно подкрепленной энергосберегающей политики, можно вывести топливно-энергетический комплекс страны из современного состояния.
Экономическая эффективность энергосбережения настолько велика по сравнению с наращиванием добычи и производства энергоресурсов, что ее реализация позволит одновременно решить проблему обновления и модернизации основных фондов, экологические и социальные проблемы и создаст условия для увеличения добычи и производства топлива и энергии, если это потребуется в более отдаленной перспективе. При этом следует помнить, что 1 т условного топлива, сэкономленного у потребителя, равноценна добыче (производству) 1,3 т условного топлива.
Эффективность использования энергоресурсов в России значительно ниже, чем в развитых странах. По расчетам специалистов, энергоемкость национального дохода у нас в 2-3 раза выше, т. е. более 50% энергоресурсов мы расходуем впустую. Если взять энерго потребление в расчете на одного жителя России и сравнить его с соответствующими показателями, достигнутыми в таких странах, как Англия, Франция, то это выглядит следующим образом: Россия — 7, Англия — 5,3, Франция — 5,1 т условного топлива/чел. В то же время показатели уровня развития экономики, производительности труда, жизни населения в Англии и Франции значительно превосходят достигнутые в России. Следовательно, дело не в объемах потребления, а в рациональности и эффективности использования энергоресурсов.
Распределение энергоресурсов по направлениям экономики в странах Западной Европы и России значительно различается. На удовлетворение социальных потребностей населения в Западной Европе расходуется в 2 3 раза больше энергоресурсов, чем в России. Следовательно, при достигнутом уровне производства энергоресурсов мы можем повысить обеспеченность ими всех сфер экономики, включая социальную, за счет рационального использования и всемерной экономии энергоресурсов, внедрения энергосберегающих мероприятий во всех отраслях страны.
Таблица 1. Данные производства электроэнергии некоторых стран мира по состоянию на 1995 г.
|
Страны |
Установленная мощность |
Производство электроэнергии |
||||||||
|
Всего, МВт |
ТЭС % |
ГЭС % |
АЭС % |
НЭС % |
Всего, ГВ |
ТЭС % |
ГЭС % |
АЭС % |
НЭС % |
|
|
Великобритания |
70213 |
75,7 |
6,0 |
18,2 |
0,1 |
334454 |
71,2 |
2,0 |
26,6 |
0,1 |
|
Германия |
115428 |
72,2 |
7,7 |
19,8 |
0,3 |
534902 |
66,6 |
4,5 |
28,8 |
0,1 |
|
Испания |
45764 |
47,8 |
36,7 |
15,4 |
0,1 |
166380 |
51,9 |
14,8 |
33,3 |
0,1 |
|
Италия |
65821 |
69,1 |
30,1 |
–– |
0,75 |
241111 |
81,2 |
17,4 |
–– |
1,4 |
|
Канада |
113340 |
30,9 |
56,1 |
13,0 |
0,04 |
537114 |
21,2 |
61,6 |
17,2 |
0,007 |
|
Китай |
204100 |
75,4 |
23,5 |
1,0 |
–– |
1007726 |
79,8 |
18,9 |
1,2 |
–– |
|
Корея (Южная) |
35355 |
66,88 |
8,75 |
24,37 |
–– |
205102 |
64,65 |
2,67 |
32,7 |
–– |
|
Россия |
210857 |
69,2 |
20,7 |
10,1 |
0,005 |
860026 |
67,8 |
20,6 |
11,6 |
0,003 |
|
США |
764876 |
73,2 |
13,1 |
13,0 |
0,6 |
3345314 |
70,1 |
9,2 |
20,1 |
0,5 |
|
Франция |
107611 |
22,2 |
23,2 |
54,4 |
0,2 |
493177 |
8,0 |
15,4 |
76,5 |
0,2 |
|
Швейцария |
16637 |
6,0 |
75,5 |
18,5 |
–– |
63080 |
3,5 |
57,0 |
39,5 |
–– |
|
Юж. Америка |
131806 |
27,7 |
71,1 |
1,27 |
–– |
572465 |
17,2 |
80,9 |
1,89 |
–– |
|
Япония |
226996 |
62,4 |
19,1 |
18,2 |
0,2 |
989965 |
61,0 |
9,2 |
29,4 |
0,3 |
Классификация форм и методов энергоиспользования.
Наиболее энергоемкими являются металлургические и некоторые виды химических процессов.
Наиболее крупными потребителями электроэнергии обычно являются:
Основные крупные потребители топлива:
Виды оборудования, применяемого в теплоэнергетике.
Основные направления рационального электро- и теплоиспользования.
Важнейшим направлением топливно-энергетической политики Правительства РФ на перспективу до 2005 г. является реализация мероприятий федеральной целевой программы "Энергосбережение России". В этой программе, в частности, говорится, что:
Существуют три крупных направления энергосбережения.
Первое весьма эффективное малозатратное направление для начальной стадии осуществления энергосберегающей политики — это рационализация использования топлива и энергии. В отличие от развитых стран в России значительное количество энергоресурсов расходуется на производство неконкурентоспособных товаров, строительство объектов с повышенной теплоотдачей, с потерями в промышленности и сельском хозяйстве. За счет реализации этого направления можно сократить потребность в топливе и энергии на 1215 %.
Второе направление связано со структурной перестройкой экономики, изменением темпов развития энергоемких и менее энергоемких отраслей. Например, энергоемкость продукции легкой промышленности, сферы услуг, строительства в 810 раз ниже, чем в топливно-энергетических отраслях и в 1215 раз ниже, чем в металлургии. Энергоемкость продукции машиностроения в 3 раза ниже, чем в топливной отрасли, и в 810 раз ниже, чем в металлургии. Резерв снижения потребности в топливно-энергетических ресурсах за счет ускоренных структурных изменений в экономике страны составляет 1012% от существующего потребления.
Третье направление, наиболее детально проработанное в программе "Энергосбережение России", предусматривает внедрение энергосберегающих технологий, процессов, аппаратов и оборудования в наиболее энергоемких отраслях и ЖКХ. В этом направлении представляется возможным снизить потребность страны в энергоресурсах на 25 30 %. Реализация этих возможностей связана, как правило, с определенными финансовыми и материальными затратами. Однако эти затраты в 2 4 раза ниже затрат, необходимых для эквивалентного повышения добычи и производства топлива и энергии. Кроме того, энергосберегающие технологии являются экологически чистыми и не требуют дополнительных затрат на решение социальных проблем.
Потенциал энергосбережения в России составляет 500 млн. т условного топлива в год.
Актуальность проблемы энергосбережения обусловлена следующими факторами:
Энергосбережение и экология.
Общая характеристика экологического состояния окружающей среды.
Экология – это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязей между организмами и окружающей средой. Она включает в себя такие разделы, как биоэкология, геоэкология, экология человека, социальная экология, прикладная экология.
Экологическое состояние окружающей среды включает
Загрязнением природной среды называется привнесение в нее или возникновение в ней новых, обычно нехарактерных для нее физических, химических или биологических веществ, агентов, оказывающих вредное воздействие на природные экосистемы и человека.
Основные типы загрязнений: физическое, химическое, биологическое.
Воздействие ТЭС на окружающую среду.
Следует признать, что в ходе работы ТЭС окружающая среда подвергается практически всем видам загрязнений, при этом воздействию подвергается воздух, поверхностные воды, почва.
Воздух:
Классификация сточных вод ТЭС. Сточной водой является любой поток воды, выводимой из цикла электростанции:
Все сбросные воды, кроме несколько повышенных температур, имеют повышенную минерализацию и щелочность, содержат вредные соединения.
Почва загрязняется в результате
Для оценки эффективности природоохранных мероприятий проводят
Способы уменьшения вредных выбросов теплоэнергетических установок:
Перспективные энергетические установки и технологии.
Нормативно-правовая база энергосбережения.
1) Федеральные законы Российской Федерации.
2) Указы Президента Российской Федерации.
3) Постановления Правительства Российской Федерации.
4) Отраслевые нормативные акты.
Закон РФ "Об энергосбережении" от 3 апреля 1996 года.
Настоящий Федеральный закон регулирует отношения, возникающие в процессе деятельности в области энергосбережения, в целях создания экономических и организационных условий для эффективного использования энергетических ресурсов.
Глава I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Статья 1. Основные понятия
В настоящем Федеральном законе используются следующие понятия:
Статья 2. Законодательство Российской Федерации об энергосбережении
Законодательство Российской Федерации об энергосбережении состоит из настоящего Федерального закона и принимаемых в соответствии с ним других федеральных законов, иных нормативных правовых актов Российской Федерации, а также законов и иных нормативных правовых актов субъектов Российской Федерации по вопросам энергосбережения, принимаемых в соответствии с договорами по разграничению предметов ведения и полномочий между органами государственной власти Российской Федерации и органами государственной власти субъектов Российской Федерации.
Статья 3. Область применения настоящего Федерального закона
Настоящий Федеральный закон действует на всей территории Российской Федерации.
Статья 4. Основные принципы энергосберегающей политики государства
Энергосберегающая политика государства основана на следующих принципах:
Глава II. СТАНДАРТИЗАЦИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ И МЕТРОЛОГИЯ В ОБЛАСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
Статья 5. Стандартизация
В государственные стандарты на энергопотребляющую продукцию включаются показатели ее энергоэффективности в порядке, установленном законодательством Российской Федерации. При добыче, производстве, переработке, транспортировке, хранении и потреблении энергетических ресурсов показатели их эффективного использования, а также показатели расхода энергии на обогрев, вентиляцию, горячее водоснабжение и освещение зданий, иные показатели энергопотребления производственных процессов в установленном порядке включаются в соответствующую нормативно-техническую документацию.
Требования, устанавливаемые в области энергопотребления государственными стандартами, техническими нормами и правилами, обязательны для выполнения на всей территории Российской Федерации.
Статья 6. Сертификация
Энергопотребляющая продукция любого назначения, а также энергетические ресурсы подлежат обязательной сертификации на соответствующие показатели энергоэффективности. Обязательная сертификация осуществляется в порядке, установленном законодательством Российской Федерации. Соответствие производимого бытового оборудования требованиям, установленным государственными стандартами в части показателей энергопотребления, подтверждается путем обязательного маркирования указанного оборудования.
Статья 7. Метрология
При добыче, производстве, переработке, транспортировке, хранении и потреблении энергетических ресурсов, а также при их сертификации осуществляется обязательный государственный метрологический контроль и надзор в области энергосбережения.
Глава III. ОСНОВЫ ГОСУДАРСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕМ
Статья 8. Основные принципы управления в области энергосбережения
Энергосберегающая политика государства осуществляется на основе реализации федеральных и межрегиональных программ в области энергосбережения путем:
Статья 9. Разработка энергосберегающей политики государства и осуществление государственного надзора за эффективным использованием энергетических ресурсов
Разработка энергосберегающей политики государства осуществляется в порядке, определяемом Правительством Российской Федерации.
Государственный надзор за эффективным использованием энергетических ресурсов организует и проводит уполномоченный на то Президентом Российской Федерации федеральный орган исполнительной власти.
Статья 10. Проведение энергетических обследований организаций
Энергетические обследования проводятся в целях оценки эффективного использования энергетических ресурсов и снижения затрат потребителей на топливо- и энергообеспечение.
Обязательным энергетическим обследованиям подлежат организации независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности, если годовое потребление ими энергетических ресурсов составляет более шести тысяч тонн условного топлива или более одной тысячи тонн моторного топлива. Энергетические обследования организаций, если годовое потребление ими энергетических ресурсов составляет менее шести тысяч тонн условного топлива, проводятся по решению органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации, ответственных за координацию работ по эффективному использованию энергетических ресурсов.
Порядок и сроки проведения энергетических обследований определяются Правительством Российской Федерации.
Статья 11. Учет энергетических ресурсов
Весь объем добываемых, производимых, перерабатываемых, транспортируемых, хранимых и потребляемых энергетических ресурсов с 2000 года подлежит обязательному учету. Очередность и правила оснащения организаций приборами для учета расхода энергетических ресурсов, а также правила пользования электрической и'тепловой энергией, природным и сжиженным газом, продуктами нефтепереработки устанавливаются в порядке, определяемом Правительством Российской Федерации. Учет потребляемых энергетических ресурсов осуществляется в соответствии с установленными государственными стандартами и нормами точности измерений.
Статья 12. Государственное статистическое наблюдение за потреблением энергетических ресурсов и их эффективным использованием
Государственное статистическое наблюдение за величиной и структурой потребления энергетических ресурсов и их эффективным использованием организует и проводит уполномоченный на то федеральный орган исполнительной власти по статистике в порядке, определяемом Правительством Российской Федерации.
Глава IV. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ФИНАНСОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
Статья 13. Финансирование программ в области энергосбережения
Финансирование федеральных и межрегиональных программ в области энергосбережения осуществляется за счет средств государственной финансовой поддержки федерального бюджета, средств бюджетов соответствующих субъектов Российской Федерации, средств российских и иностранных инвесторов, а также за счет других источников в порядке, установленном законодательством Российской Федерации, законами и иными нормативными правовыми актами субъектов Российской Федерации.
Статья 14. Льготы потребителям и производителям энергетических ресурсов
Потребителям и производителям энергетических ресурсов, осуществляющим мероприятия по энергосбережению, в том числе за счет производства и потребления продукции с лучшими, чем предусмотрено государственными стандартами, показателями, предоставляются льготы в порядке, определяемом Правительством Российской Федерации.
… Для энергетических установок, которые используют возобновляемые источники энергии и сооружение которых осуществляется в соответствии с программами в области энергосбережения, цены на электрическую энергию должны обеспечить окупаемость капитальных вложений в строительство этих установок в срок, согласованный с региональной энергетической комиссией.
Строительство и эксплуатация энергетических установок, которые используют сертифицированное оборудование и имеют производительность тепловой энергии до трехсот киловатт или электрическую мощность до ста киловатт, осуществляются без лицензии.
В целях стимулирования эффективного использования энергетических ресурсов в порядке, определяемом Правительством Российской Федерации, осуществляется установление сезонных цен на природный газ и сезонных тарифов на электрическую и тепловую энергию, а также внутрисуточных дифференцированных тарифов на электрическую энергию…
Глава V. МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО В ОБЛАСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
Статья 15. Международное сотрудничество в области энергосбережения
Международное сотрудничество Российской Федерации в области энергосбережения осуществляется в соответствии с законодательством Российской Федерации.
Основными направлениями международного сотрудничества в области энергосбережения являются:
Если международным договором Российской Федерации установлены иные правила, чем предусмотренные настоящим Федеральным законом, то применяются правила международного договора.
Глава VI. ОБРАЗОВАНИЕ И ПОДГОТОВКА КАДРОВ. ПРОПАГАНДА ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ
Статья 16. Образование и подготовка кадров
Имеющие государственную аккредитацию учреждения среднего профессионального, высшего профессионального и послевузовского профессионального образования, а также учреждения подготовки и переподготовки кадров в программах по обучению и подготовке работников в области энергообеспечения должны предусматривать основы эффективного использования энергетических ресурсов, в том числе основы эффективного использования возобновляемых источников энергии и альтернативных видов топлива.
Статья 17. Информационное обеспечение энергосбережения
Информационное обеспечение энергосбережения осуществляется путем:
Глава VII. ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЗА НАРУШЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЙ НАСТОЯЩЕГО ФЕДЕРАЛЬНОГО ЗАКОНА
Статья 18. Ответственность за нарушение положений настоящего Федерального закона
Лица, виновные в нарушении положений настоящего Федерального закона, несут ответственность в соответствии с законодательством Российской Федерации.
Глава VIII. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Статья 19. Вступление в силу настоящего Федерального закона
Настоящий Федеральный закон вступает в силу со дня его официального опубликования.
Федеральная целевая программа "Энергосбережение России"(1998- 2005 годы и на период до 2015 г.).
|
Цель и задачи программы |
Реализация основных положений энергосберегающей политики (Указ Президента РФ от 7 мая 1995г. № 472). Достижение в период до 2005 года экономии ТЭР в объеме 365-435 млн. т у.т., снижение на этой основе энергоемкости ВВП на 13,4%, сокращение бюджетных дотаций регионам на топливо- и энергообеспечение при снижении цен и тарифов на топливо и энергию. |
|
Сроки и этапы реализации Программы |
1998-2005 годы, в том числе: 1 этап - 1998-2000гг. 2 этап - 2001-2005гг. |
|
Государственный заказчик-координатор Программы |
Министерство топлива и энергетики РФ. |
|
Структура Программы |
Основной текст и 5 приложений. Основу Программы составляют 5 подпрограмм: - энергосбережение в ТЭКе - энергосбережение в ЖКХ - энергосбережение в энергоемких отраслях промышленности - оснащение приборами учета потребителей - энергосберегающая электротехника |
|
Величина затрат и источники финансирования Программы |
- федеральный бюджет - 1,6 трлн. рублей (3% от стоимости программы). - местные бюджеты и региональные фонды энергосбережения -11,2 трли. рублей (20%). - внебюджетные целевые средства Минтопэнерго РФ -1,2 трлн. рублей (2%). - средства предприятий - 12,1 трлн. рублей (22%). - кредиты - 16,7 трлн. рублей (30%). - средства от использования рыночных механизмов -12,5 трлн. рублей (23%). Всего: 55,3 трлн. рублей. |
|
Эффективность |
- экономия ТЭР в 2000 году (к 1995г.) - 38-45 млн. т у.т., в 2005 году - 88-102 млн. т у.т. - экономия бюджетных средств за счет сокращения дотаций -32,9 трлн. рублей. Снижение тарифов и цен на газ к энергии на 8-13%. |
Федеральная целевая программа "Энергосбережение России" разработана на срок 1998-2005гг. в соответствии с поручением Правительства Российской Федерации от 17 сентября 1997 года № ВЧ-11729646 и исходя из требований Указа Президента Российской Федерации от 7 мая 1995 года № 472.
Государственный заказчик и координатор Программы - Министерство топлива и энергетики Российской Федерации. Государственный заказчик подпрограммы - "Энергосбережение в жилищно-коммунальном хозяйстве -Госстрой России. Основные разработчики программы - Минтопэнерго РФ, Минэкономики РФ, Госстрой РФ, проектные и научные организации РАН, ТЭК, машиностроения к других отраслей.
Программа аккумулирует конкретные направления, меры и проекты, обеспечивающие снижение удельной энергоемкости экономики России и является инструментом наиболее эффективного удовлетворения спроса, на энергетические ресурсы по мере подъема российской экономики при сокращении бюджетных дотаций в регионах на топливо- и энергообеспечение и одновременном снижении тарифов на энергоресурсы.
|
Этапы реализации программы |
Экономия ТЭР за период (млн. т у.т.) |
Объем финансирования (трлн. руб.) |
|
1. (1998-2000гг.) |
53-69 |
15,2 |
|
2. (2001-2005гг.) |
312-366 |
40,1 |
|
ВСЕГО: (1998-2005гг.) |
365-435 |
55,3 |
На первом этапе, к 2001 году, в период осуществления антикризисных мер в экономике и энергетическом хозяйстве страны, должно быть завершено, в основном, оснащение потребителей приборами и системами учета расхода и регулирования энергоресурсов, средствами энергосберегающей электротехники, а также реализована инвестиционная программа по расширению использования энергосберегающих технологий, производству энергетически высокоэффективных материалов, оборудования и конструкций. Будет создана нормативно-правовая база и отлажен финансово-экономический механизм энергосбережения на федеральном и региональных уровнях.
На втором этапе, связанном с преодолением энергетического кризиса и формированием развитого энергетического рынка в России, предусматривается масштабная реализация указанных разработок и механизмов, обеспечивающих достижение указанных разработок и механизмов.
Общие затраты на реализацию программы энергосбережения с учетом производства приборной техники и электротехнического оборудования оцениваются на уровне 55,3 трлн. рублей в ценах 1995 года. Структура затрат приводится в соответствующих разделах программы.
Из общего объема финансирования 46,7 трлн. рублей составляют капитальные вложения, из которых 14 трлн. рублей направляются на реализацию проектов по установке приборов учета и средств регулирования энергоресурсов и эти работы должны выполняться в первоочередном порядке. 9 трлн. рублей из них должны быть направлены в жилищно-коммунальное хозяйство с целью сокращения дотаций на переплаты за тепловую энергию, горячую и холодную воду, газа и проведения энергосберегающих мероприятий.
Подпрограммы производства сертифицированных приборов и систем учета расхода энергоресурсов и оснащение ими потребителей и производства средств энергосберегающей электротехники приведены в приложениях 4 и 5. На выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторские работ, на реализацию предусматриваются более 7,0 трлн. рублей.
В период реализации Программы прогнозируется двукратное увеличение амортизационных средств в общем объеме капитальных вложений, совершенствование правовых основ и механизмов лизинговой деятельности, организация на коммерческой основе постоянно действующей выставки (биржи) высокоэффективных энергосберегающих инвестиционных проектов.
В целях привлечения национального и иностранного капитала в российскую экономику Программой учитывается формирование благоприятного инвестиционного климата, завершение формирования нормативно-правовой базы энергосбережения на федеральном и региональном уровнях, обеспечение иностранным инвесторам условий стабильности и гарантий.
Важными направлениями деятельности при привлечении иностранных инвестиций в энергосберегающие программы и проекты должны стать развитие различных организационно-правовых форм привлечения иностранных ( инвестиций (международные консорциумы, международные венчурные фонды, международные лизинговые, энергосервисные компании).
Пакет инвестиционных проектов формируется Государственным Заказчиком - Минтопэнерго России по предложениям разработчиков и исполнителей этих проектов и согласовывается в установленном порядке с Минэкономики России. Государственный Заказчик проводит в соответствии с законодательством необходимую экспертизу и конкурсный отбор наиболее эффективных и значимых проектов и обеспечивает решение задач, связанных с их реализацией и финансированием.
Перечень энергосберегающих проектов, подлежащих реализации в 1998 году при бюджетной финансовой поддержке, и укрупненные показатели инвестиционных проектов, намечаемых к реализации в отраслях экономики в период 1999-2005 годов приведены в приложении 3.
В качестве критериев при отборе проектов, срок инвестиционного цикла ограничивается в среднем - 1-1,5 годами, а сроки окупаемости -1,5-2 годами.
Экспериментальными полигонами для отработки организационно-финансовых методов и нормативно-правовой базы федеральной и региональной политики энергосбережения, внедрения энергоэффективных технологий и оборудования являются Российские демонстрационные зоны высокой энергетической эффективности реализуемые в рамках Международного проекта "Энергетическая эффективность - 2000", осуществляемого при поддержке Европейской экономической комиссии ООН .
Проект опирается на межправительственные соглашения по реализации демонстрационных проектов, заключенных Россией с США, Великобританией, Норвегией, и тесно связан с международными программами технического содействия, осуществляемыми в Российской Федерации (US AID, TACIS, GEF, UNDP, TAGOS, THERMIE и т.д.). Ряд демонстрационных проектов осуществляется в рамках кредитов Мирового банка
нормативно-правовое обеспечение, включая развитие требований, установленных федеральным Законом "Об энергосбережении " №28-ФЗ от 3 апреля 1996 года;
стандартизация энергопотребления и сертификация, энергопотребляющего оборудованная, материалов, конструкций и топливно-энергетических ресурсов;
ценовое и тарифное регулирование (на федеральном уровне - цены на природный газ, а на региональном уровне - тарифы на электротеплоэнергию);
налоговая политика (использование налоговых льгот и санкций в целях. государственного регулирования процесса энергосбережения);
бюджетная политика (на всех этапах развития экономики энергосбережению требуется государственная финансовая поддержка. Программой предусматривается поддержка энергосбережения из федерального бюджета в объеме 600 млрд. рублей в 1998-2000 гг. и 1000 млрд. рублей в период 2001-2003гг. 3% от затрат на реализацию программы;
совершенствование денежно-кредитной системы (за счет кредитов для финансирования Программы предусматривается привлечь 16,7 трлн. рублей, или 30% от общего объема финансирования),
стимулирование потребителей энергоресурсов (необходимо практически реализовать меры прямого действия, предусмотренные федеральным Законом "Об энергосбережении" и проектом постановления Правительства РФ "О мерах по энергосбережению в России ";
рыночные механизмы (целевые облигационные займы, паевые инвестиционные фонды, финансовый лизинг).
Общие затраты на реализацию настоящей программы, с учетом программы производства приборной техники и электротехнического оборудования., в период 1998-2005 гг. составят 55,3 трлн. рублей, из которых 46,7 трлн. рублей - капитальные вложения, 7,0 - затраты на НИОКР и 1,65 трлн. рублей - затраты на прочие текущие расходы.
Государственная поддержка энергосбережения осуществляется в форме предоставления исполнителям средств на возвратной основе, на льготных условиях и на ограниченный срок, исходу из значимости к сроков окупаемости проектов.
Источниками таких средств являются:
Региональные фонды энергосбережения формируются органами исполнительной власти субъектов РФ исходя из требований федерального закона "Об энергосбережении". Консолидируемые в соответствии с этим законом средства используются для финансирования региональных программ энергосбережения, а в соответствии с настоящей программой - для финансирования на первом этапе оснащения бюджетных потребителей приборами и системами учета энергетических ресурсов.
Настоящей программой предусмотрено консолидировать такие средства в объеме не менее 8520 млрд. рублей. В этих целях администрации субъектов РФ должны завершить в основном в 1998-1999 годах формирование таких финансовых систем и управляющих структур при поддержке Российского Агентства энергоэффективности и методической помощи Российского фонда энергосбережения и Государственного межотраслевого Центра энергосбережения Минтопэнерго России.
Государственная финансовая поддержка способствует привлечению других инвестиционных средств. Ее величина, принятая в настоящей программе, находится на уровне 25% от общего объема ее финансирования и дифференцируется по направлениям энергосбережения и этапам выполнения программы.
ПОДДЕРЖКА ИЗ ФЕДЕРАЛЬНОГО БЮДЖЕТА ОКАЗЫВАЕТСЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ В ЖКХ И ЭНЕРГОЕМКИХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В ОБЪЕМЕ ДО 3% ЗАТРАТ НА РЕАЛИЗАЦИЮ ПРОГРАММЫ.
Минтопэнерго России из внебюджетных средств, формируемых Министерством для поддержки инвестиционных программ, предусматривает в период реализации настоящей программы направление 1,2 трлн. рублей (150 млрд. рублей в год), на энергосбережение в ТЭКе.
Вторым источником являются собственные средства предприятий - исполнителей энергосберегающих проектов. Это - их денежные средства, ценные бумаги, либо части основных производственных фондов. Величина этих средств принята в настоящей программе на уровне 22% от общих затрат на реализацию программы.
Третьим источником инвестиций являются заемные средства и средства, получаемые в результате использования рыночных механизмов. Величина этих средств должна быть не менее 50% общих затрат (заемные средства - 30%, от рыночных механизмов - 23%.
Одной из главных целей Программы является перенос тяжести основной работы в области энергосбережения на региональный уровень. Необходимо обеспечить социально-экономическое развитие регионов путем эффективного и надежного энергоснабжения при минимальных затратах на производство, преобразование, транспорт и потребление энергоносителей и приемлемом уровне техногенного воздействия на окружающую природную среду.
При этом федеральные органы формируют главным образом нормативно-правовую базу энергосбережения и осуществляют - координацию работ по межотраслевым и межрегиональным проблемам. Федеральные органы играют ведущую роль в создании материально-технической базы энергосбережения, что отражено в настоящей программе.
Реализация региональной энергетической политики осуществляется на основе ценовой и налоговой политики, формирования конкурентной среды в ТЭКе и государственного регулирования энергетической сферы, создания системы стимулов и условий для энергосбережения, экономической .политики в инвестиционной сфере и нормативно-законотворческой деятельности.
Важнейшим средством или инструментом реализации региональной энергетической политики должны стать региональные энергетические программы, в ходе которых формулируются цели и задачи энергетической политики на своей территории, формируются механизмы ее реализации и финансирования, разрабатываются конкретные мероприятия и проекты и создаются необходимые для этого структуры управления.
Общая координация работ по реализации Федеральной целевой программы "Энергосбережение России" по поручению Правительства Российской Федерации осуществляется ее государственным заказчиком и координатором Минтопэнерго России, уполномоченные структуры которого ( Российское Агентство энергетической эффективности. Правление Российского внебюджетного межотраслевого фонда энергосбережения. Государственный межрегиональный центр энергосбережения) осуществляют совместно с органами Госэнергонадзора конкретную работу с предприятиями и организациями различных форм собственности по реализации энергосберегающих проектов и мероприятий программ.
12.3 Затраты на реализацию программы энергосбережения оцениваются в период 1998-2005 годов в 55,3 трлн. рублей. Потребность в капитальных вложениях для реализации инвестиционных проестов составляет 46,7 трлн. рублей, в средствах на осуществление научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ - 7,0 трлн. рублей.
Доля федерального бюджета в общем объеме затрат предусмотрена на уровне 3%.
12.4 Экономическая эффективность настоящей программы определяется главным образом стоимостью сэкономленных энергоресурсов, которая в ценах 1995 года за период 1998-2005 годов составит 146-168 трлн. рублей, или в среднем 18-21 трлн. рублей в год при среднегодовых затратах на реализацию программы в 6,8-7 трлн. рублей. На каждый вложенный в программу энергосбережения 1 рубль затрат ожидается прибыль в 2,6-3 рубля при сроке окупаемости инвестиционных энергосберегающих проектов в 1,5-2 года.
12.5 Будут предотвращены выбросы атмосферу вредных веществ в объеме 3,0-3,2 млн. тонн в год, в том числе2000году-1,3-1,4млн.тонн.
Сокращение затрат на проведение соответствующих природоохранных мероприятий в ценах 1995 года оценивается в период 1998-2005 годов на уровне 4,2-4,7 трлн. рублей.
Энергосбережение позволит с меньшими затратами развивать топливно-энергетический комплекс. Снижение инвестиционной составляющей в ценах и тарифах на энергоносители уменьшит их величину (по отношению к 1995 год)'') по электроэнергии на 9-11% в 2000 году, а в 2005 году - на 10-13%, По природному газу соответственно на 8-9% и 11-13%. Это создает реальные предпосылки для стабилизации, а затем снижения регулируемых государством цен и тарифов на энергоносители, ограничивая долю расходов населения на оплату используемых энергоресурсов в общих затратах на оплату жилья и коммунальных услуг.
12.8 Выполнение Программы обеспечит повышение уровня газификации к электрификации быта на 25-30% в дефицитных по газу и электроэнергии районах, а также в районах с неблагоприятной экологической обстановкой. Расширение газификации населенных мест потребует прироста потребления газа к 2005 году на 17 млрд. куб. в год.
12.9 Предусмотренное программой вовлечение в хозяйственный оборот местных и нетрадиционных возобновляемых энергоресурсов, обеспечение учета и регулирования расхода энергоносителей, техническое перевооружение производства с целью снижения его энергоемкости и повышения конкурентоспособности отечественной продукции позволит создать не менее 100 тыс. новых рабочих мест и закрепить на местах кадры специалистов.
Намечается Программой обучение и переподготовка кадров численностью не менее 200 тыс. работников, занятых в производстве или обслуживании топливо- и энергопотребляющих видов техники, энергоэкономичных материалов и конструкций;
Для достижения этих результатов необходимо ввести в действие, начиная с 1998 года, ряд следующих нормативов и механизмов стимулирования энергосбережения, предусмотренных в основном проектом постановления Правительства РФ "О мерах по энергосбережению в России".
Потенциал энергосбережения и объемов экономии в период 1998-2005 г. (из ФЦП "Энергосбережение России"
|
Отрасли ТЭК, ЖКХ и промышленности |
Потенциал энергосбережения, млн т у.т. |
Экономия ТЭР в 2005 г. по сравнению с 1995 г., млн т у.т. |
Суммарная экономия ТЭР за период 1998-2005 гг., млн т у.т. |
Использование потенциала энергосбережения, % |
|
Отрасли топливно-энергетического комплекса, ТЭК |
110-130 |
33-37 |
136-155 |
28-30 |
|
Жилищно-коммунальное хозяйство, ЖКХ |
65-75 |
22-25 |
93-110 |
30-34 |
|
Энергоемкие отрасли проиышленности |
100125 |
33-40 |
136-170 |
32-33 |
|
Всего по отраслям ТЭК, ЖКХ и промышленности |
275-330 |
88-102 |
365-435 |
30-32 |
Нормативно-техническая база энергосбережения.
Нормативно-техническую базу энергосбережения составляют следующие типы документов:
1) Нормативы.
Это законодательно закрепленные в стандартах и других документах методики снятия показаний, расчета параметров; контрольные значения параметров и допустимые погрешности.
Виды нормативных документов:
2) Формы сбора информации и учета.
Эти документы не имеют силы закона или приказа и служат только для сбора информации. Примеры:
3) Отчетные документы.
Непременно подписываются исполнителями (например, аудитором и директором предприятия), после чего документ вступает в юридическую силу.
Пример. Энергетический паспорт предприятия, включающий следующие разделы:
Основные направления энергосберегающей политики в России.
Согласно ФЦП "Энергосбережение…" выделяются 5 направлений:
Механизмы реализации ФЦП "Энергосбережение…":
нормативно-правовое обеспечение, включая развитие требований, установленных федеральным Законом "Об энергосбережении " №28-ФЗ от 3 апреля 1996 года;
стандартизация энергопотребления и сертификация, энергопотребляющего оборудованная, материалов, конструкций и топливно-энергетических ресурсов;
ценовое и тарифное регулирование (на федеральном уровне - цены на природный газ, а на региональном уровне - тарифы на электротеплоэнергию);
налоговая политика (использование налоговых льгот и санкций в целях. государственного регулирования процесса энергосбережения);
бюджетная политика (на всех этапах развития экономики энергосбережению требуется государственная финансовая поддержка. Программой предусматривается поддержка энергосбережения из федерального бюджета в объеме 600 млрд. рублей в 1998-2000 гг. и 1000 млрд. рублей в период 2001-2003гг. 3% от затрат на реализацию программы;
совершенствование денежно-кредитной системы (за счет кредитов для финансирования Программы предусматривается привлечь 16,7 трлн. рублей, или 30% от общего объема финансирования),
стимулирование потребителей энергоресурсов (необходимо практически реализовать меры прямого действия, предусмотренные федеральным Законом "Об энергосбережении" и проектом постановления Правительства РФ "О мерах по энергосбережению в России ";
рыночные механизмы (целевые облигационные займы, паевые инвестиционные фонды, финансовый лизинг).
Энергосберегающая политика в развитых капиталистических странах.
Анализ приведенных прогнозных оценок свидетельствует о том, что истощение запасов органического топлива произойдет задолго до стабилизации потребления энергии. В середине следующего века первыми исчезнут нефть и газ, а все остальные находящиеся на Земле органические топливные ресурсы будут исчерпаны к концу XXI века.
Рост потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в промышленно развитых капиталистических странах может повлечь за собой уже в начале XXI века такие неблагоприятные последствия, как:
– повышение напряженности мирового топливно-энергетического баланса;
– неустойчивость энергоснабжения;
– возможность возникновения энергетических кризисов.
Проблему удовлетворения спроса на энергоресурсы можно было бы решить за счет использования энергии ветра, солнца и других чистых источников. Однако США, Великобритания, Дания и другие высоко развитые государства только к середине XXI века предлагают на 20 % вовлечь эти источники в энергобаланс своих стран.
Поэтому сложная ситуация в промышленно развитых странах с обеспечением топливно-энергетическими ресурсами привела к тому, что в последние 20 лет самое пристальное внимание уделяется вопросам повышения эффективности их использования во всех сферах потребления.
Многие зарубежные исследователи (В. Леонтьев, В. Хотерн, Н. Кендалл) считают, что теоретически можно сэкономить примерно половину потребляемой в настоящее время энергии. Однако эффективно решить эту проблему можно только путем активного внедрения энергосберегающих мероприятий научно-технического прогресса (НТП).
Известно, что энергетическим базисом НТП является электрификация. Она служит основой механизации и автоматизации промышленного производства, способствует внедрению прогрессивных технологий и технологических процессов в промышленности, развитию электроники, микроэлектроники и других отраслей, определяющих НТП, и приводит к экономии живого труда, сырья и материалов, энергетических ресурсов.
Электрификация способствует повышению эффективности функционирования экономики в целом, а также успешному проведению мер по энергосбережению. Это проявляется в снижении энергоемкости валового внутреннего продукта (ВВП) при одновременном росте электроемкости за счет уменьшения доли его топливной составляющей, а также в тесной корреляционной зависимости между динамическими рядами объемов потребления электроэнергии и величиной ВВП. За период с 1973 по 1990г. энергоемкость ВВП уменьшилась в США на 21,6%, в ФРГ — на 46,1, во Франции — на 35,9, в Японии — на 45,4 %. Электроемкость за это же время увеличилась в США на 2,2, в ФРГ — на 17,1, во Франции — на 37,5 %, в Японии осталась на прежнем уровне.
Электрификация способствует повышению эффективности функционирования энергохозяйства промышленно развитых капиталистических стран. Происходит совершенствование структуры топливно-энергетического баланса первичных энергоресурсов: дефицитные виды топлива — нефть и газ — замещаются электроэнергией. Это подтверждается динамикой электротопливного коэффициента. Так, в США этот показатель вырос за тот же период на 30 %, в ФРГ — на 44, во Франции — на 60, в Японии — на 39 %.
Также происходит структурная перестройка в сфере преобразования энергии в сторону уменьшения объемов потребления нефти и газа. Доля нефти, используемой для производства электроэнергии на ТЭС, снизилась за период с 1973 по 1990г. в США с 11,8 до 5,0 %; в ФРГ — с 15 до 2,3; во Франции — с 21,7 до 2,2; в Японии — с 58,5 до 35,8 %.
Развитие электрификации вызвало структурную перестройку в сфере конечного потребления на всех его уровнях, а также углубление процесса электросбережения. Это характеризуется динамикой коэффициента электрификации. Доля электроэнергии в общем объеме конечного потребления за период с 1973 по 1990г. выросла в США в 1,4 раза, в Японии и ФРГ — в 1,5, во Франции — в 1,7 раза.
Электрификация повышает эффективность промышленного производства, что выражается в тесной корреляционной зависимости между ростом производительности труда и его электровооруженностью. В ряде отраслей промышленности (металлообрабатывающая, пищевая, химическая) использование электроэнергии примерно в 2,5 раза эффективнее, чем непосредственное использование топлива в технологических процессах, т. е. 1 кВт • ч электроэнергии, для выработки которого на ТЭС США затрачивается примерно З6О г у. т., позволяет заменить 900 г у. т.
Электроэнергия, применяемая в непроизводственной сфере, вытесняет из баланса энергопотребления дефицитные энергоресурсы. Рост потребления электроэнергии в коммунально-бытовом секторе при снижении потребления энергии на душу населения также свидетельствует о более эффективном использовании электроэнергии по сравнению с другими видами энергоресурсов. Таким образом, можно сделать вывод, что развитие электрификации способствует энергосбережению во всех сферах национальной экономики промышленно развитых капиталистических стран.
Согласно оценкам Международного энергетического агентства суммарное производство электроэнергии в странах — членах Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), включающая 29 промышленно развитых стран мира в 2000 г. достигнет 8250 млрд. кВт • ч, т. е. возрастет на 959 млрд. кВт • ч по сравнению с 1992г. Среднегодовые темпы прироста электроэнергии составят в 1992-2000 гг. примерно 1,5 % против 3 % в 1973-1991 гг. При этом наиболее высокими темпами (на 6,3 % в среднем за год) будет увеличиваться производство электроэнергии на ТЭС (в основном за счет ПГУ), работающих на газе.
Ожидается следующая структура производства электроэнергии в странах — членах ОЭСР по видам используемых энергетических ресурсов (в процентах):
|
Вид получения энергии |
2000 г., % |
2005 г., % |
|
Уголь |
36,2 |
38,1 |
|
Прочие виды твердых топлив |
1,7 |
1,9 |
|
Нефть |
6,8 |
5,8 |
|
Газ |
15,6 |
17,0 |
|
Ядерное горючее |
23,0 |
22 0 |
|
Геотермальная и солнечная энергия |
1,1 |
2,1 |
|
Гидроэнергетика |
15.6 |
13.1 |
Динамика производство электроэнергии в странах мира до 20005 г.
|
Страна |
Среднегодовые темпы прироста за период с 1991 по 2005 гг., % |
Производство электроэнергии, млрд. кВт • ч |
Снижение электроемкость ВВП , % |
Рост нетто-импорта электроэнергии, млрд. кВт • ч |
|
США |
1,1 |
3813 |
6 |
140 |
|
Япония |
1,8 |
1040 |
9 |
– |
|
Канада |
1,8 |
652 |
7 |
(экспорт) 50 |
|
Франция |
2,3 |
585 |
15 |
(экспорт) 85 |
|
Великобритания |
0,3 |
355 |
12 |
25 |
Во многих европейских государствах: Австрии, Германии, Италии, Швейцарии, Швеции и др. заморожены программы развития атомной энергетики, снижаются запасы и эффективность добычи собственных энергоресурсов. Степень зависимости Западной Европы от внешнего импорта энергоресурсов возрастает. В 1986г. она составляла 43 %, в 1992г. — 51, а к 2020г. возрастет по разным оценкам от 70 до 80 %.
Важным направлением для решения этой проблемы является образование энергетического сообщества стран Европы.
Разработанная им Концепция Энергетической Хартии и договор к ней предусматривали взаимодействие западных рынков капитала и технологий, с одной стороны, и природных энергетических ресурсов стран, располагающих ими, прежде всего России, с другой. Поток энергетических ресурсов с Востока на Запад в виде нефти, газа и в меньшей мере электроэнергии сегодня уже действует. Например, Россия покрывает на 30 % потребности Германии в газе и нефти. Планируется к 2010г. увеличить вдвое поставки газа в Польшу, Венгрию и другие страны Европы.
Экспорт российской электроэнергии в 1996 г. составил 20 млрд. кВт • ч, в том числе в страны СНГ — 14,6 и в страны дальнего зарубежья — 5,4 млрд. кВт • ч. В ближайшие годы он существенно возрастет. К сожалению, инвестиционные и инновационные потоки с Запада на Восток, предусмотренные балансом интересов Энергетической Хартии, применительно к электроэнергетике пока отсутствуют.
ОЭСР, реализует долгосрочную программу сотрудничества в области энергетики, в том числе две программы:
– экономии энергии и развития новых источников энергии. Целью программы экономии энергии является уменьшение потребления энергии (путем снижения до минимума отходов производства, более эффективного использования тепловой энергии, внедрения новых норм расхода топлива на транспорте и т. д.), не связанное с ограничением экономического роста или снижением уровня жизни населения.
В рамках ОЭСР поставлена задача сократить в 2005г. потребность в энергии на 10% по сравнению с предполагавшимся ее уровнем по прогнозам 1992 г., причем на транспорте — примерно на 12 %, а в коммунально-бытовом секторе и торговле — до 20 %.
При этом доля нефти, добываемой в странах — членах ОЭСР, составит в 2005 г. 20 %, а остальные 80 % должны импортироваться из других стран.
В целом годовая экономия энергоресурсов на уровне 2005 г. в странах ОЭСР прогнозируется в объеме примерно 390 млн. т у. т., в том числе в промышленности — 130, на транспор те — 60, в коммунально-бытовом секторе и торговле — 140 и в электроэнергетике — 30 млн. т у. т. Экономический эффект от реа лизации программы экономии оценивается в ценах 1992г. в объеме 38 млрд. долл.
Наряду с общей программой ОЭСР разработаны программы экономии энергоресурсов в отдельных странах этого сообщества.
Энергетическая программа США нацеливает правительство страны на сокращение к 2005 г. среднегодовых темпов роста потребления всех видов ТЭР до уровня менее 2 %. Это снижение предполагается достичь в основном за счет сокращения непроизводительных затрат бензина на транспорте, уменьшения потерь тепла при отоплении зданий, совершенствования тарифов на топливо и энергию, быстрого развития комбинированного производства тепловой и электрической энергии и централизованного теплоснабжения, внедрения в промышленность .менее энергоемких технологий.
Для усиления влияния государственных органов власти на развитие топливно-энергетического комплекса в США действует федеральное Министерство энергетики, в котором учрежден специальный пост заместителя министра по проблемам экономии энергии. Вопросами ее экономии в США в настоящее время занимаются Бюро по сохранению энергии и Национальный совет по экономии энергии в промышленности.
Аналогичные тенденции наблюдаются в Японии и странах Западной Европы, здесь также разработаны и реализуются программы по экономии энергии. Выполнение их может дать в ближайшие годы эффект в снижении потребности в энергии при меньших затратах денежных, материальных и людских ресурсов по сравнению с затратами на добычу и производство эквивалентного количества энергии.
В Японии всегда уделялось серьезное внимание экономному использованию энергии, поэтому резервы в этой области в стране невелики. Согласно оценке специалистов, Япония сможет снизить свои потребности в энергоресурсах в 2005 г. лишь на 3 5 % против 1218 % в США, причем наибольшие резервы имеются на транспорте, в коммунально-бытовом секторе и торговле. Существенным подспорьем в экономии ТЭР этой стране является реализуемая программа "Солнечный свет", направленная на широкое вовлечение в топливно-энергетический баланс страны возобновляемых источников энергии (солнечной, геотермальной и др.) с целью экономии нефтегазового топлива.
В Великобритании, согласно анализу, выполненному специалистами по использованию топливно-энергетических ресурсов, имеются следующие резервы экономии топлива и энергии: в коммунально-бытовом и торговом секторах за счет улучшения теплоизоляции торговых и жилых помещений — 20 %, в металлургической промышленности — 9 %, металлообрабатывающей — 8 %, в промышленности строительных материалов (керамическая, стекольная и кирпичная) — 7,5 %, в химической — 9 %, в текстильной, кожевенной, пищевой и табачной — 8 %.
Во Франции, в рамках Министерства промышленности и исследований, успешно работает Агентство по экономии энергии с широкими полномочиями. В стране действует закон по проблемам ее экономии, на основе которого издан ряд правительственных декретов, направленных на рационализацию использования и экономию топлива и энергии. Перед промышленностью Франции поставлена задача снизить в 2005г. потребность в энергии на 10-12% по сравнению с 1992 г.
В Германии осуществляется ряд мероприятий по экономии энергии в строящихся жилых домах за счет усиления теплоизоляции зданий и установки модернизированных систем отопления. Законом установлены льготы на капиталовложения, направленные на экономию энергии, а также субсидии правительства в размере до 30 % от объема таких капиталовложений при ремонте и модернизации имеющегося жилого фонда. В результате осуществляемых в настоящее время в Германии и намеченных на перспективу до 2005 г. мероприятий по экономии ТЭР предусматривается снизить потребность в них примерно на одну десятую современного годового энергопотребления.
Проблемами экономии и эффективного использования топливно-энергетических ресурсов в Германии занимается рабочая группа по рациональному использованию энергии, состоящая из правительственных должностных лиц, представителей научно-исследовательских организаций и промышленных фирм.
В целом за рубежом в настоящее время существуют следующие три направления экономии энергоресурсов:
Соблюдение "этики экономии" — это наиболее простой путь достижения ощутимой экономии в ближайшем будущем, не требующий дополнительных капиталовложений и изменений в конструкции оборудования. Экономия энергии, например, в промышленности может быть достигнута за счет оптимальной загрузки оборудования, оптимизации режимов освещения и отопления производственных помещений и т. п. В коммунально-бытовом и коммерческом секторах при сознательном отношении массового потребителя также может быть достигнута значительная экономия энергии за счет своевременного отключения энергопотребляющих установок, ограничения рекламы и т. п.
С помощью проведения соответствующей политики цен также можно на какой-то период сократить энергопотребление.
Но наиболее существенная и долговременная экономия во всех сферах энергопотребления может быть получена за счет повышения к. п. д. энергопотребляющих приборов и установок и снижения энергоемкости технологических процессов.
Таким образом на основании анализа состояния энергоресурсов Российской Федерации и основных направлений энерго- и теплоиспользования в промышленно развитых странах можно сделать вывод, что основной задачей рационального использования энергоресурсов является всеобщее энергосбережение и использование любых источников энергии и технологий.
Подводя итог, можно выделить следующие группы методов проведения энергосберегающих мероприятий
Классификация энергетических характеристик.
|
Тип оборудования / предприятия |
Вид характеристики |
Единицы измерения |
Численное значение |
|
Котлы и котлоагрегаты |
Индивидуальный норматив расхода газа на выработку тепловой энергии |
кг у.т./ Гкал |
152 181 |
|
Объекты теплоэнергетики |
|
кг/с, т/час, т/год г/кВт ч г/ккал |
120 140 |
|
Промышленные предприятия |
Расход условного топлива на выработку единицы продукции |
кг |
|
Тип предприятия |
Вид характеристики |
Единицы измерения |
Численное значение |
|
Объекты теплоэнергетики |
Расход электроэнергии на собственные нужды (СН)
мощностью свыше 200 МВт |
% от выработки |
Для максимальной нагрузки СН 8 14 5 7 6 8 3 5 5 8 93 2 1 0,5 |
|
Промышленные предприятия |
Расход электроэнергии на выработку единицы продукции, конкретно по отраслям
|
кВтч |
8,4 9,9 685 693 93,8 99,9 385 401 3840 4862 482 502 17400 18400 1,5 5,6 28,8 26,4 625 11800 10500 1918 2268 980 58,2 289,8 1366,2 7657,2 300 640 36,9 58 34,4 65,4 96,6 |
|
Тип объекта |
Порядок расчета |
|
Плавильные печи в металлургии |
Рассчитывают расход тепла (топлива) на расплавление тонны металла (ГДж/т) и сравнивают с нормативными показателями в зависимости от номинальной производительности печи (т/ч). |
|
Печи туннельные для обжига бытовой фарфоровой посуды, керамических плиток и т.п. |
Рассчитывают расход тепла (топлива) на обработку кг изделий (МДж/кг) и сравнивают с нормативными показателями зависимости от удельной производительности печи (кг/м3 ч). |
|
Печи туннельные для обжига глиняного кирпича. |
Рассчитывают расход тепла (топлива) на обработку кг изделий и сравнивают с нормативными показателями в зависимости от производительности печи (млн шт./год) и вида топлива (газ, мазут, уголь). |
|
Камеры периодического или непрерывного действия для тепловой обработки железобетонных изделий. |
Рассчитывают расход тепловой энергии (МДж/м3) на обработку удельной массы металла опалубочных форм (т/м3) и сравнивают с нормативными показателями в зависимости от коэффициента заполнения полезного объема (Kzk). Коэффициент заполнения полезного объема камеры определяется по формуле Kzk = VБ / VK, где VБ – объем бетона, м3, VK – внутренний объем камеры, м3 |
|
Термоформы для тепловой обработки железобетонных элементов |
Рассчитывают расход тепловой энергии (МДж/м3) на нагрев единицы объема (м3) изделий и сравнивают с нормативными показателями в зависимости от значения коэффициента термоформы (Kт, 1/м) и теплоизоляции внешней поверхности термоформы (%). Коэффициент термоформы определяется по формуле Kт = 2Fт / VБ, где Fт – внешняя поверхность формы, определена по ее габаритам, м2, VБ – объем бетона изделий, м3 |
|
Сушилки для пиломатериалов |
Рассчитывают расход энергии (ГДж) на испарение 1 т м влаги либо на сушку 1 м3 условного пиломатериала и сравнивают с нормативным показателем в зависимости от вида энергии (тепловая, электрическая) и типа сушилки. |
|
Выпарные установки |
Рассчитывают расход энергии (ГДж) на испарение 1 т влаги и сравнивают с нормативным показателем в зависимости от типа установки. |
|
Отопление в коммунально-бытовом секторе |
Рассчитывают расход энергии (ГДж или м3 горячей воды) на обогрев 1 м2 общей площади и сравнивают с нормативным показателем в зависимости от климатических условий местности, типа домостроения, удаленности от ТЭЦ и других показателей. |
|
Тип объекта |
Порядок расчета |
|
Холодильные установки в пищевой промышленности |
Рассчитывают расход холода (в тыс. стандартных ккал на 1 кг или 1 штуку готовой продукции) и сравнивают с нормативными показателями. |
|
Установки кондиционирования воздуха в производственных помещениях |
Рассчитывают расход холода (в тыс. стандартных ккал на 1 м3 объема помещения) и сравнивают с нормативными показателями в зависимости от типа установки и характеристик обслуживаемого помещения. |
|
Тип объекта |
Порядок расчета |
|
Объекты теплоэнергетики |
Рассчитывают расход воды (в м3/сек, кг/сек; м3, кг) на выработку единицы (кДж) тепловой или электрической энергии и сравнивают с нормативными показателями в зависимости от типа используемого оборудования. |
|
Промышленные предприятия |
Рассчитывают расход воды (в м3/сек или кг/сек) на 1 кг или 1 штуку готовой продукции) и сравнивают с нормативными показателями в зависимости от типа предприятия. |
|
Орошение земель |
Рассчитывают расход воды (в м3/сек, кг/сек, т/год) на единицу площади (м2, га) и сравнивают с нормативными показателями в зависимости от типа сельскохозяйственных культур и климатических характеристик региона. |
|
Животноводческий комплекс |
Рассчитывают расход воды (в м3/сек, кг/сек, т/год) на единицу площади (м2, га) или на единицу поголовья и сравнивают с нормативными показателями в зависимости от типа предприятия. |
|
Жилые здания |
Рассчитывают расход воды (в м3/сек или кг/сек) на 1 человека или на 1м2 общей площади и сравнивают с нормативными показателями. |
|
Тип объекта |
Цели использования |
Порядок расчета |
|
Предприятие химической промышленности |
Обогрев выпарной установки |
Рассчитывают расход пара (кг) на единицу упариваемого раствора (кг) или приведенный к параметрам установки (объем м3, время работы сек) и сравнивают с нормативными показателями в зависимости от типа и производительности установки. |
|
Предприятие пищевой промышленности |
На технологические нужды и на вентиляцию |
Рассчитывают расход пара (т/час) на единицу готовой продукции (тонну) и сравнивают с нормативными показателями в зависимости от типа продукции |
|
Тип объекта |
Порядок расчета |
|
Объекты теплоэнергетики |
Рассчитывают расход воздуха (в м3, кг) на сжигание единицы топлива (кг, тонна) с учетом коэффициента избытка воздуха или на выработку единицы (кДж) тепловой или электрической энергии, а также на вентиляцию производственных помещений (на м3 объема) и сравнивают с нормативными показателями в зависимости от типа используемого оборудования. |
|
Промышленные предприятия |
Рассчитывают расход воздуха (в м3/сек или кг/сек) на вентиляцию помещений (на м3 объема) и на технологические нужды и сравнивают с нормативными показателями в зависимости от типа предприятия. |
|
Животноводческий комплекс |
Рассчитывают расход воздуха (в м3/сек, кг/сек, т/год) на вентиляцию помещений (на м3 объема) и на технологические нужды (на единицу поголовья) и сравнивают с нормативными показателями в зависимости от типа предприятия. |
|
Тип объекта |
Порядок расчета |
|
Объекты теплоэнергетики |
Рассчитывают расход газа (в м3/сек, кг/сек; м3, кг) на выработку единицы (кДж) тепловой или электрической энергии и сравнивают с нормативными показателями в зависимости от типа используемого оборудования. |
|
Промышленные предприятия |
Газ используется в качестве топлива – аналогично объектам теплоэнергетики. Газ используется в качестве сырья – рассчитывают расход газа на выработку единицы продукции (кг, штуку). |
|
Сельскохозяйственные объекты |
Газ используется как топливо аналогично объектам теплоэнергетики. |
|
Жилищно-коммунальный сектор |
Газ используется как топливо для обогрева помещений. Газ используется в быту. |
|
Тип предприятия |
Вид ВЭР (источники низкопотенциального тепла) |
Порядок расчета показателя выхода ВЭР |
|
Объекты теплоэнергетики |
|
При расчете учитывают источник сброса, количество и температуру воды. При расчете учитывают источник газа, объем, состав и температуру. При расчете учитывают марку топлива, способ шлакоудаления, температуру шлака, тип и производительность печи. При расчете учитывают температуру и количество возвратных вод, удаленность отапливаемых объектов. |
|
Промышленные предприятия |
|
Аналогично объектам теплоэнергетики При расчете учитывают количество производимого пара, воды или другого продукта, их температуру, особенности установки. |
|
Сельскохозяйственные предприятия |
|
При расчете учитывают количество теплоносителя, температуру, степень загрязнения. Учитывают количество топлива, его теплоемкость, возможность утилизации и уровень развития утилизационных технологий. |
|
Объекты ЖКХ |
|
При расчете учитывают количество теплоносителя, температуру, степень загрязнения. Учитывают объем необходимых инвестиций и количество сэкономленного тепла. |
Рассчитывают в общем случае как отношение К = Qи / Qо, где Qи – количество утилизованного, полезно использованного тепла, Qо – общее количество теплового ресурса ВЭР.
Выражаются в процентах экономии топлива, уменьшения расхода электрической и тепловой энергии, увеличения КПД установок, снижения тепловых потерь в результате внедрения энергосберегающих мероприятий
|
Наименование мероприятия |
Возможная экономия топлива, энергии |
|
Замена морально и физически устаревших котлов. Установка турбогенераторов единичной мощностью от 0,5 до 3,5 МВт в промышленно-отопительных котельных с паровыми котлами. Использование дизельных блок-ТЭЦ малой мощности (500 кВт – 4 МВт) на природном газе для энергоснабжения промпредприятий. Применение вакуумных и щелевых деаэраторов (позволяющих снизить температуру питательной воды с 04 до 65-70ОС). Забор теплого воздуха их верхней зоны котельного зала. Автоматизация процессов горения и питания котлоагрегатов. Установка обдувочных агрегатов для очистки наружных поверхностей нагрева котлоагрегатов и котлоутилизаторов. Замена горелок ГМГ на ГМГ-М в котлах ДКВР с уменьшением α до 1,05 Увеличение возврата конденсата в котельную на каждые 10%. Установка воздухоподогревателя или экономайзера поверхностного питательного |
19-20 кг у.т. /Гкал отпущенной тепловой энергии Снижение удельного расхода топлива до 167-174 г у.т. /кВт ч Повышение КПД энергоустановки с учетом утилизации тепла – 83%. Повышение КПД на 1,5-2%. 0,013 т у.т. на 10 м3 воздуха. Топливо – 1,5-2%. Топливо – 1,5-2% для котлоагрегатов, до 5% для котлов-утилизаторов. Увеличение КПД на 1-1,5%. Топливо – 1,0-1,5%. Топливо 4-7%. |
|
Установка экономайзера: Поверхностного теплофикационного. Контактного при наличии за котлом поверхностного экономайзера и потребителей горячей воды. Контактного при отсутствии за котлом поверхностного экономайзера и наличии потребителей всей горячей воды. Использование эффективных теплоизоляционных материалов для снижения нормативных потерь теплоэнергии в бесканальных теплопроводах: фенольных и фурфурольных паропластов типа ФЛ и ФТ с коэффициентом теплопроводности 0,04-0,05 ккал/м час ОС карбамидных пенопластов с коэффициентом теплопроводности 0,03 ккал/м час О пенополимербетонной теплоизоляции (0,015ккал/м час О) пенополимеруретановой теплоизоляции (0,015ккал/м час О) Применение автоматического регулирования непрерывной продувки котлов. Использование тепла конденсата для подогрева воды на обратной линии системы отопления. Использование тепла отработавшего пара для подогрева сетевой воды. Использование тепла воды, охлаждающей технологическое оборудование. Использование избыточного тепла верхней зоны горячих цехов для обогрева холодных участков (теплообменники типа ТСН) Применение конденсатоотводчиков. |
Топливо 6-9%. Топливо 8-10%. Топливо 12-18%. Снижение тепловых потерь в 2-3 раза. Снижение тепловых потерь в 2 раза. Снижение тепловых потерь в 2 раза. Снижение тепловых потерь в 2-3 раза. Сокращение продувки на 18-20%. 10-20% от тепла конденсата. 10-30% от тепла отработавшего пара. 10-40% от тепла охлаждающей воды. Экономия теплоэнергии 13 Гкал/г.м2 площади. Экономия теплоэнергии 10-40%. |
Рассчитывают в общем случае как отношение (в рублях) К = Пр / И, где И – объем необходимых для внедрения технологии инвестиций, Пр – прибыль, полученная от внедрения технологии (количество сэкономленных ресурсов).
Нормативные и расчетные характеристики.
Нормативные значения параметров заложены в нормативных документах и определяют максимально допустимые значения параметров (ПДК), предельно допустимые значения суммарных показателей (ПДВ, ПДС), номинальные и предельные значения параметров (паровая нагрузка котла), временные характеристики (наработка на отказ), допустимые погрешности (температура пара 5455ОС) и т.д. Также в нормативах закрепляются правила, определяющие порядок сбора данных, и расчетные формулы.
Расчетные значения характеристик получают на основании формул, как правило, эмпирических, с использованием данных, полученных опытным путем.
Удельные и суммарные показатели.
Энергетические характеристики могут иметь удельное и суммарное выражение. В общем случае энергетические характеристики зависят от целого ряда параметров, в зависимости от типа производства:
F = F(x1, x2, … , xN)
Удельные величины представляют расход энергии в том или ином виде (Дж, кг у.т., м3 пара и т.п.), приходящийся на единицу значений влияющих величин, т.е. производимый в единицу времени (сек., год), или приходящийся на единицу продукции (штуку, кг, м3 и т.п.), или потребляемый единицей оборудования, или расходуемый на единицу площади или объема помещения и т.п.:
Суммарные величины представляют расход энергии, проинтегрированный по одному или нескольким значениям влияющих величин, т.е. расход энергии за определенный промежуток времени или на выпуск партии товара и.т.п.
Критерии энергетической оптимизации
Материальный баланс. Масса затраченного сырья всех видов должна равняться массе продуктов, основных и побочных (включая загрязнения воздуха, воды).
Тепловой баланс. Количество произведенной и полученной энергии должно равняться количеству потраченной и отпущенной энергии, с учетом потерь.
Виды теплового баланса.
1) Тепловой баланс теплоэнергетического предприятия
QТОП = QПР + QПОТ1 ; QПР = QОТП + QСН + QПОТ2 , QОТП = QПОЛ + QПОТ3 , где
QТОП – теплотворная способность топлива (низшая теплота сгорания);
QПР – количество произведенной тепловой и электрической энергии;
QПОТ1 – потери при производстве тепловой и электрической энергии;
QОТП – количество тепловой и электрической энергии, отпущенной потребителям;
QСН – расходы тепловой и электрической энергии на собственные нужды;
QПОТ2 – потери при распределении тепловой и электрической энергии.
QПОЛ – количество тепловой и электрической энергии, полученное потребителем;
QПОТ3 – потери тепловой и электрической энергии в сетях.
2) Тепловой баланс промышленного предприятия.
QПОЛ + QТОП = QИСП + QПОТ, где
QПОЛ – количество энергии, полученное от внешнего поставщика;
QТОП – теплота сгорания топлива, использованного в технологических процессах предприятия;
QИСП – энергия, потребленная энергоиспользующим оборудованием;
QПОТ – потери энергии при производстве и использовании.
3) Тепловой баланс объектов ЖКХ.
QПОЛ = QИСП + QВОЗВР + QПОТ, где
QПОЛ – тепловая и электрическая энергия, полученная потребителем;
QВОЗВР – тепловая энергия, возвращенная в сеть;
QПОТ – потери энергии при использовании.
Критерии энергетической эффективности технологий.
Важнейшей предпосылкой повышенного внимания к проблеме энергосбережения в промышленных теплотехнологических установках, системах и комплексах является наличие для них объективной системы критериев энергетической эффективности, отражающих энергосберегающий эффект собственно технологии, качество (эффективность) использования топливно-энергетических ресурсов (относительную долю полезного их использования), потенциальный уровень возможной экономии ресурсов, энергосберегающий эффект отдельных мероприятий.
К числу таких критериев можно отнести:
Интенсивное энергосбережение.
Энергосбережение можно классифицировать на пассивное и интенсивное.
Пассивное энергосбережение – уменьшение расхода энергии путем снижения мощности работающих предприятий, сокращения времени работы оборудования и т.п. при использовании старых типов оборудования и технологий.
Интенсивное энергосбережение – уменьшение расхода энергии при увеличении мощности предприятий, увеличении времени работы оборудования и т.п. за счет внедрения новых типов оборудования и энергосберегающих технологий, изменения структуры производства за счет увеличения доли менее энергоемких отраслей.
(4 часа) Определение и задачи энергоаудита. Права энергоаудитора, требования к аудиторам. Виды энергоаудита. Этапы энергоаудита. Отчет по энергоаудиту. Экспресс-аудит. Особенности энергоаудита предприятий различного профиля деятельности (теплоэнергетические предприятия, прочие энергетические объекты; промышленные, аграрно-промышленные и жилищно-коммунальные предприятия).
Экономика топливно-энергетических ресурсов и применение современных энергосберегающих технических решений является для России тем путем, который уже прошли западноевропейские страны в период нефтяного кризиса 70-х годов.
Российская экономика является одной из наиболее энергоемких в мире. Удельная энергоемкость отечественного промышленного производства в 1,8-3,5 раза выше, чем в США, Японии, странах западной Европы. Причинами такого положения являются как технологическое несовершенство производственного потенциала основных фондов, так и недогрузка производственных мощностей из-за спада производства в последние годы.
Системы жизнеобеспечения предприятий, рассчитанные на номинальный режим эксплуатации, в условиях полной загрузки производства оказались не адаптированы к колебаниям и спаду производственной нагрузки, что характерно в настоящий период для многих предприятий. Энергетические затраты на эксплуатацию вспомогательных систем сохраняются при сократившемся в 4-5 и более раз объеме выпуска продукции. Это приводит к росту удельных затрат на единицу продукции. За прошедший период удельные затраты на многие виды продукции возросли на величину около 40%. Сложившаяся ситуация снижает конкурентоспособность отечественных товаров. Необходимо принимать срочные меры по повышению гибкости управления работой систем энергоснабжения внутри предприятий, так как этого часто можно достичь сравнительно дешевым путем, заменяя при ремонтах изношенное оборудование на оборудование, соответствующее требуемым параметрам и не разрушая существующие на предприятиях системы жизнеобеспечения, позволяющие при восстановлении объемов производства использовать заложенные ранее возможности.
Необходимо устранять энергорасточительность и бесхозяйственность, налаживать приборный учет расхода топлива и энергии потребителями.
При сравнении энергозатрат следует учитывать, что более высокая энергоемкость экономики России связана также и с ее климатическими особенностями.
Низкая энергетическая эффективность российской экономики является одной из причин напряженного состояния в топливно-энергетическом комплексе страны. Доля энергозатрат в себестоимости продукции и услуг составляет в среднем на транспорте 17%, в сельском хозяйстве – 11%, в промышленности – 18%, а в ряде энергоемких производств достигает 40 и даже 60%. Высокая энергоемкость производства в России приводит к высокому уровню себестоимости продукциии и тормозит развитие производства.
Известно, что инвестиции на проведение энергосберегающих мероприятий в 3-4 раза ниже, чем затраты на их альтернативную добычу и производство. Доля продукции топливно-энергетического комплекса (ТЭК) в стране составляет одну треть от общего объема промышленного производства. Доля инвестиций в этот комплекс достигает почти 30% от суммарных инвестиций в экономику. При этом более 60% объема продукции ТЭК используется для удовлетворения внутренних энергетических потребностей России. Макроскопический эффект от снижения удельной энергоемкости валового внутреннего продукта на каждый процент оценивается ростом национального дохода на 0,3-0,4%. Расчеты показывают, что потенциал энергосбережения в России составляет почти 40% всего энергопотребления. Потребление топливно-энергетических ресурсов в России в 1996 году составило около 840 млн т у.т. К 2010 году оно возрастет до 1050-1060 млн т у.т. За период 1999-2005 годы может быть реализовано около 30-32% потенциала энергосбережения, инвестиции для реализации которого окупаются за период, не превышающий 1,5-2 года.
Энергосбережение является одним из направлений повышения экономической эффективности производства. Экономия энергоресурсов должна осуществляться на всех этапах выработки, транспортировки и потребления.
Таблица I. Потенциал энергосбережения и объемов экономии
в период 1998-2005 гг.
(Из Федеральной целевой программы "ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ РОССИИ")
|
Отрасли ТЭК. ЖКХ и промышленности |
Потенциал энергосбережения млн. т у. т. |
Экономя:! ТЭР в 201)5 году по сравнению с 1995 годом млн. т у. т. |
Суммарная экономия ТЭР за период 1998-2005 гг.. млн. т у. т. |
Использование потенциала энергосбережения % |
|
Отрасли топливно-энергетического комплекса, ТЭК |
110-130 |
33-37 |
136-155 |
28-30 |
|
Жилищно-коммунальное хозяйство, ЖКХ |
65-75 |
22-25 |
93-110 |
30-34 |
|
Энергоемкие отрасли промышленности |
100-125 |
33-40 |
136-170 |
32-33 |
|
Всею по отраслям ТЭК, ЖКХ и промышленности |
275-330 |
88-102 |
365-435 |
30-32 |
При предварительном анализе возможных резервов экономии энергии на предприятии целесообразно провести сравнение расходов энергоресурсов предприятия с результатами расчетов, выполненными на основе удельных затрат энергоресурсов на единицу продукции, имеющихся в справочной литературе 1974, 1985 и других лет, полученных на основе статистической обработки таких материалов для периода, когда предприятия работали с полной загрузкой.
На рис. 1 приведен прогноз 1985 г. по продукции народного хозяйства России.
Эти данные можно использовать в качестве опорных точек при анализе энергетической эффективности работы предприятия. Данные по удельным затратам этих лет приведены в приложении.
Рис 1. Отношение темпов потребления эл. энергии к темпам производства продукции (коэффициект опережения Ко)
Обозначения: 1 – промышленность; 2 – строительство; 3 – транспорт; 4 – сельское хозяйство.
1. ЗАДАЧИ ЭНЕРГОАУДИТА
В прошлом службы Энергонадзора России вели постоянный контроль. за рациональным использованием энергоресурсов на государственных предприятиях. В недавнем прошлом, ввиду ряда сложившихся причин, эффективность действия этой системы контроля несколько ослабла. Сейчас Госэнергонадзор усиливает контроль за эффективностью использования энергоресурсов на предприятиях России независимо от их юридической принадлежности.
Спад производства осложнил проблему экономии энергоресурсов. Падение уровня производства в России привело к тому, что многие предприятия должны обеспечивать энергоресурсами производственные площади, не соответствующие фактическим объемам производства. Вспомогательные системы часто спроектированы для обеспечения потребностей технологических систем, работающих в экономичном номинальном режиме, не закладывалась возможность их адаптации к колебаниям производственной загрузки предприятия, особенно в условиях спада производства. Ограниченные финансовые возможности приводят к тому, что возникающие на предприятиях технические проблемы часто решаются по временной схеме, без технико-экономической проработки, а это приводит, в долговременном плане, к большим финансовым потерям.
Увеличение стоимости энергоресурсов и планомерное снижение государственных дотаций в коммунальной сфере ставит острой проблему энергосбережения в системах жизнеобеспечения населения.
Возникает необходимость в ревизии систем для нахождения возможностей снижения потерь энергоресурсов и их экономии во всех звеньях систем энергоснабжения и энергопотребления. Только так можно ограничить рост коммунальных оплат при проведении жилищно-коммунальной реформы и обеспечить повышение конкурентоспособности отечественной продукции при прочих равных экономических условиях.
Стоящую перед производством и населением задачу снижения затрат на энергоресурсы помогает решить энергоаудит систем энергоснабжения и энергопотребления.
Энергетический аудит – это техническо-экономическое инспектирование систем энергогенерирования и энергопотребления предприятия с целью определения возможностей экономии затрат на потребляемые ТЭР, разработки технических, организационных и экономических мероприятий, помогающих предприятию достичь реальной экономии денежных средств и энергоресурсов. Экономия достигается путем выявления и устранения недопустимых потерь энергии, внедрения более экономичных схем и процессов, адаптирующихся к меняющимся условиям работы, использования постоянно действующей системы учета расхода и анализа энергопотребления, позволяющих постоянно контролировать эффективность использования энергоресурсов (системы энергетического менеджмента), а также системы организационных и экономических мер, стимулирующих экономию ТЭР.
Задачи энергоаудита:
Профессиональная подготовка энергоаудитора должна быть достаточной для проведения обследования любого объекта, потребляющего ТЭР и любого предприятия, выпускающего любой вид продукции. Методика проведения энергоаудита не должна зависеть от вида выпускаемой продукции, применяемой технологии и формы организации обследуемого предприятия.
Методика проведения энергоаудита проводится по стандартному (типовому) алгоритму, что сокращает общие затраты на его проведение, позволяя эффективно подключать других аудиторов на определенных (стандартных!) этапах работ.
Комплексный энергоаудит - большая и трудоемкая работа. Принимая во внимание ее сложность и высокую стоимость, необходимость и полезность энергоаудита не всегда очевидны для руководства обследуемого предприятия. Часто случается, что энергоаудит предприятия является тем инициирующим фактором, который побуждает специалистов предприятия по новому посмотреть на сложившуюся ситуацию в области энергопользования, начать работы по внедрению более эффективных методов энергоснабжения.
2. ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ЭНЕРГОАУДИТА
В настоящее время в России практически сформирована правовая база для выполнения энергетических обследований предприятий, на основе следующих документов.
Согласно приведенным выше документам – обязательному обследованию один раз в пять лет подлежат предприятия с суммарным энергопотреблением более 6000 т у.т. и предприятия, финансируемые или имеющие дотации на энергоресурсы из Госбюджета.
Право на проведение энергетических обследований потребителей ТЭР предоставляется:
Условно разделено, что энергоаудит, проводимый за счет государственных средств органами энергонадзора назван энергетическим обследованием.
Энергоаудитор в своих действиях должен руководствоваться Законами Российской Федерации, актами органов государственной власти субъектов РФ, Правилами пользования электрической, тепловой энергии, газа, Правилами учета электрической, тепловой энергии, газа, Временными руководящими указаниями по организации работ в сфере энергосбережения в управлениях государственного энергетического надзора в субъектах Российской Федерации, ПТЭ и ПТБ в электроустановках.
Энергоаудитор должен отвечать следующим требованиям:
Рекомендации по порядку аккредитации энергоаудиторов
в органах Государственного энергетического надзора.
1. Энергоаудитор аккредитуется в территориальных органах Энергонадзора по месту юридического адреса. Данная аккредитация признается на территории Российской Федерации.
2. Аккредитация заключается в проверке готовности энергоаудитора к проведению работ по энергетическим обследованиям.
3. Отказ от аккредитации служит основанием для приостановки лицензии в данном виде работ. Вопрос об отзыве лицензии решается в установленном порядке.
4. В случае аккредитации энергоаудитора, в дальнейшем один раз в год производится проверка его на предмет соблюдения условий аккредитации.
5. Энергоаудитор должен отвечать следующим требованиям:
6. Для аккредитации необходимо предоставить:
Согласно правилам, различается шесть видов проведения энергетических обследований (энергоаудитов):
1, 2. предпусковой и предэксплуатационный (проводится энергоаудит заложенных в проект энергосберегающих технических решений, соответствие их современным требованиям ГОСТов и СНиПов);
3. первичный (проводится экспресс-анализ резервов энергосбережения с целью оценки необходимости проведения глубокого энергетического обследования, определения планируемого объема затрат и стоимости энергоаудита, подготовки договора на проведение энергетического обследования);
4. в полный (повторный) энергоаудит (проведение глубокого энергетического обследования предприятия с целью определения эффективности использование потребляемых энергоресурсов: электроэнергии, теплоты, газа, воды);
5. внеочередной энергоаудит (в случае, когда по ряду косвенных признаков возникли предположения о резком снижении эффективности использования ТЭР);
6. локальные (проводится обследование эффективности использования отдельных видов ТЭР, либо режимов наиболее энергопотребляющих установок, агрегатов).
3. ОБЩИЕ ЭТАПЫ ЭНЕРГОАУДИТА И ИХ СОДЕРЖАНИЕ
Вопрос о проведении энергоаудита предприятия на первом этапе обычно решается непосредственно с руководством организации, заинтересованной в повышении своей экономической эффективности. Первый контакт рекомендуется устанавливать непосредственно с ее ответственным руководителем. Появление заинтересованности руководителя в необходимости энергоаудита приводит к снятию многих проблем, которые могут возникнуть при проведении этой работы.
Организация и проведение работ по энергоаудиту на обследуемом предприятии обычно проводится в четыре этапа:
Этап 1. Предварительный контакт с руководителем.
Ознакомление с основными потребителями, производственными процессами и линиями, общим построением системы энергоснабжения.
Заключение общего договора на последующую деятельность.
Этап 2. Первичный, экспресс-энергоаудит.
Составление карты потребления ТЭР.
Оценка возможностей экономии ТЭР. Выявление и локализация систем и установок, имеющих большой потенциал для энергосбережения.
Заключение договора на проведение полного энергоаудита.
Этап 3. Полный энергоаудит:
Оценка экономии энергии и экономических преимуществ от внедрения различных предлагаемых мероприятий.
Выбор конкретной программы по энергосбережению с выделением первоочередных, наиболее эффективных и быстроокупаемых мероприятий.
Составление энергетического паспорта (обязательно для организаций, финансируемых из госбюджета).
Составление и представление руководству предприятия отчета и энергетического паспорта по результатам проведения энергетического аудита. Согласование их с органами Госэнергонадзора, если в этом есть необходимость.
Принятие руководством организации решения о реализации программы энергосбережения, составленной по результатам полного энергоаудита.
Этап 4. Мониторинг.
Организация на предприятии системы энергетического менеджмента, как системы постоянно действующего учета и анализа эффективности расхода энергоресурсов.
Продолжение деятельности, дополнительное обследование, дополнение программы реализации мер по энергосбережению, изучение достигнутых результатов.
В расширенном изложении содержание этих этапов включает проведение следующих видов работ.
Этап 1.
После установления контакта с руководителем предприятия и оформления правовой договорной основы для будущего сотрудничества необходимо выяснить мнение сотрудников и работников предприятия об их представлении путей и методов решения задачи энергосбережения на данном предприятии, их подход в этой области, что предпринималось раньше и какие планы на будущее.
Проводится начальное ознакомление с системой генерирования, распределения и энергопотребления на предприятии, выявляются места нерационального энергопотребления, оценивается потенциал энергосбережения, намечается состав бригады энергоаудита и оценивается объем предполагаемой работы. Как правило, энергообслуживающий персонал предприятия хорошо знает различие проектной и исполнительной схем энергоснабжения, нарушение правил эксплуатации установленного энергетического оборудования, ведущие к дополнительным потерям энергии, имеет свое видение решения проблемы энергосбережения. Поэтому энергоаудитор должен завоевать доверие сотрудников, получить от них реальную картину о режимах эксплуатации энергетического оборудования и информацию об имеющихся нарушениях правил его эксплуатации. Персонал предприятия, лучше всех знает сложившуюся реальную картину на предприятии и должен понять, что выявление нерациональных энергопотерь не приведет к штрафным для него санкциям. Энергоаудитор – представитель не карающей, а помогающей организации.
Со своей стороны энергоаудитор может проинформировать руководство предприятия об основных направлениях своей работы и ожидаемых результатах.
По отработанному перечню вопросов (см. приложение) собирается информация по энергопотреблению за прошедшие периоды времени. Ответы по вопроснику, переданному знергоаудиторской компанией, предприятие может выслать по почте. Сбор и накопление информации рекомендуется производить с использованием стандартных форм (см. Приложение, таблицы сбора информации Т1-Т201), которые близки к обобщающим формам выпускаемого отчета по энергоаудиту.
По материалам первичного энергоаудита возможна корректировка планируемых объемов работ и заключаемого договора на проведение работ.
Этап 2.
Общее энергопотребление организацией различных энергоносителей (как правило, отражаемое в финансовой отчетности предприятия в разделе оплаты за энергоносители) разбивается по отдельным зданиям, группам технологических процессов, отдельным основным процессам и установкам, видам продукции (как составляющие в себестоимости). Этот этап работы называется созданием карты энергопотребления. При этом используются стационарные средства учета предприятия, проводятся дополнительные измерения в узловых точках предприятия с помощью переносных приборов, используются расчетные методы.
Опытный энергоаудитор, которым, как правило, является специалист –энергоснабженец, может быстро выявить места возможной экономии энергии по:
Все выявленные возможности экономии энергии должны быть внесены в перечень рекомендаций с указанием приоритета на реализацию, определяемому технико-экономическим расчетом.
В объем работ полного энергоаудита входит также трудоемкая оценка удельных энергозатрат на единицу выпускаемой продукции (если это оговорено в договоре на выполняемые работы), используемая при сравнении с показателями аналогичных передовых предприятий, и составление топливно-энергетического баланса. Эти работы по трудоемкости составляют около 70% всего объема работ.
Для организаций с суммарным энергопотреблением более 6 тыс. т у.т. в год составляется Энергетический паспорт (согласно Положению Минтопэнерго от 1998 г. о проведении энергетических обследований организаций).
Отчет по энергоаудиту содержит балансы потребляемых ТЭР и предложения по энергосбережению.
Составление энергетического паспорта практически не дает новой информации, но на его составление расходуется около 35% трудозатрат на выполнение энергоаудита.
В Дании при проведении энергоаудита не составляют энергетические паспорта. Его оформление не является общеобязательным.
Энергетический паспорт целесообразно оформлять для предприятий, дотируемых из госбюджета.
Результаты энергоаудита согласовываются с органами энергонадзора в тех случаях, когда этого требует законодательство. Информировать органы энергонадзора желательно, но только по согласию заказчика и это не должно вызывать репрессивных мер. Накапливаемая в органах информация по результатам энергоаудита позволит анализировать общее состояние с энергосбережением в стране. Введение стимулирующих налоговых и других льгот для предприятий, занимающихся энергосбережением, позволит заинтересовать их в проведении энергоаудитов, при этом вопросы будут решаться в других условиях.
Для государственных и коммунальных организаций, энергоснабжение которых финансируется из госдотаций, задача составления энергетического паспорта связана с выявлением резервов для экономии общественных средств и лимитирования энергопотребления и выделяемых финансовых средств. Для этих случаев составление энергетического паспорта оправдано и целесообразно.
Этап 3.
Возможные решения по экономии ТЭР, имеющие более высокий приоритет по условию экономической эффективности, прорабатываются более детально технически, организационно и экономически.
Руководству предприятия передается отчет по энергоаудиту. Предварительно целесообразно провести его обсуждение с сотрудниками предприятия, которые имеют отношение по характеру их служебной деятельности к энергоснабжению и реализации энергосберегающих предложений, учесть их критические замечания и получить их поддержку. Важно своевременно, без проволочек передать отчет, т.к. при переносе сроков принятия решения теряется эффект новизны и увеличивается вероятность принятия руководством отрицательного решения no реализации энергосберегающих мероприятий.
Отчет и Энергетический паспорт согласовываются, если 'это необходимо, с органами Главгосэнергонадзора РФ.
Этап 4.
Этот этап включает в себя планирование и внедрение предложенной программы энергосбережения. Возможно заключение с предприятием договора на проведение авторского надзора за реализацией предложенных решений, на организацию на предприятии энергетического менеджмента, системы учета энергопотребления, на разработку методики анализа накапливаемых новых данных.
Договор на мониторинг программы энергосбережения при необходимости также может быть согласован с органами Госэнергонадзора.
Энергетический аудитор должен отвечать следующим требованиям:
Содержание отчета по знергоаудиту должно включать:
Во введении обосновывается необходимость проведения энергоаудита предприятия, указываются источник финансирования и участники выполнения работы, ответственные исполнители и участники со стороны заказчика, сроки выполнения договора.
В аннотации кратко описываются содержание, методика проведения, применяемые приборы и результаты работы, а также перечень (оформляемый в виде таблицы) предлагаемых рекомендаций по их эффективности.
В описании предприятия даются схемы производства, расположение объектов, карта потребления энергии, объемы выпускаемой продукции.
В разделе энергоснабжения и энергопотребления содержится информация о потреблении различного вида энергоресурсов и динамике цен, карта энергопотребления за предшествующий и текущий годы, суточные и сезонные характеристики потребления ТЭР, удельные энергозатраты по системам распределения ТЭР, видам выпускаемой продукции.
В разделах, отражающих возможности экономии энергии в основных системам и этапах производства, содержатся следующие сведения:
В разделе, содержащем программы по экономии энергии, описываются рекомендуемые решения энергосбережения, очередность по эффективности и срокам окупаемости.
В разделе энергетического менеджмента приводятся рекомендации для развертывания системы учета потребления энергоресурсов с целью выявления нерациональных потерь и выработки других энергосберегающих решений.
В приложении к отчету можно привести материалы собранной в процессе энергоаудита информации, представляющей ценность для предприятия:
4. ЭНЕРГОАУДИТ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
4.1. ЭНЕРГОАУДИТ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ
Как правило, на промышленных предприятиях ведется постоянный учет расхода электроэнергии, оборудован ее входной коммерческий учет, на распределительных устройствах для крупных внутренних потребителей установлены электросчетчики. Система электроснабжения проектируется в соответствии с требованиями и нормами ПТЭ и ПТБ, при этом закладываются условия энергетической экономичности.
Имеющее место сокращение объемов выпуска продукции на предприятиях России привело к тому, что системы электроснабжения эксплуатируются не в номинальных режимах, электрооборудование недогружено. Это приводит к увеличению доли потерь в трансформаторах, электродвигателях, к снижению значения cosφ в системе электроснабжения. Изменились цены на энергоносители, что отразилось на переоценке экономичности реализованных схем энергоснабжения. Задача знергоаудиторов проанализировать режимы эксплуатации энергооборудования в новых условиях и дать рекомендации по его эксплуатации в сложившейся для предприятия ситуации.
Анализ режимов работы трансформаторных подстанций и систем регулирования cosφ.
В связи со значительным снижением объемов промышленного производства на российских промышленных предприятиях (на отдельных предприятиях молочной промышленности он упал в четыре раза) сложилась ситуация, при которой система электроснабжения работает не в номинальном режиме, увеличилась доля потерь, связанная с недогрузкой трансформаторов.
Потери активной электроэнергии в трансформаторе рассчитываются по формуле:
, кВт ч.
– приведенные потери мощности холостого хода трансформатора, кВт;
– приведенные потери мощности короткого замыкания, кВт;
КЗ = Iср/ Iн - коэффициент загрузки трансформатора по току;
– потери мощности холостого хода, в расчетах следует принимать по каталогу равными потерям в стали (Для трансформатора ТМ- 1000/10 = 2,1 – 2,45 кВт);
– потери мощности короткого замыкания; в расчетах следует принимать равными по каталогу потерям мощности в металле обмоток трансформатора (для приведенного выше трансформатора = 12,2 – 11,6 кВт);
Кип – коэффициент изменения потерь, зависящий от передачи реактивной мощности (для промышленных предприятий, когда величина его не задана энергосистемой, следует принимать в среднем равным 0,07), кВт/кВАр;:
То – полное число часов присоединения трансформатора к сети;
Тр – число часов работы трансформатора под нагрузкой за учетный период;
= SHT IXX / 100 – постоянная составляющая потерь реактивной мощности холостого хода трансформатора, кВАр;
= SHT – UK / 100 – реактивная мощность, потребляемая трансформатором при полной нагрузке, кВАр;
IХХ – ток холостого хода, % (1,4 - 2,8%);
UK – напряжение короткого замыкания , % (5,5%);
SHT – номинальная мощность трансформатора, кВА. (1000 кВа);
Iср – средний ток за учетный период, А ;
IНТ – номинальный ток трансформатора. (Потери активной мощности в режиме холостого хода названного выше трансформатора равны 4,41 кВт).
Потери реактивной энергии за учетный период
= SHT IXX TO /100 + SHT UK K23 TP /100 (потери реактивной мощности в режиме холостого хода названного выше трансформатора 28 кВт, суммарные потери 32,41 кВт, что при цене 330 руб./кВт составит около 940 тыс. руб. за год). Влияние материалов трансформатора на его потери приведены в табл. 2.
При подсчете потерь мощности в трехобмоточном трансформаторе пользуются выражением
где , , – приведенные потери активной мощности в обмотках высшего (1), среднего (2), и низшего (3) напряжения; KЗ1, КЗ2, КЗ3 – коэффициенты загрузок этих же обмоток.
Активные потери энергии в двухобмоточных трансформаторах в зависимости от степени их загрузки Ncp / NHOM равны:
ΔЭа = (А + В (Nср / NНОМ)2 ) NНОМ τ /100 кВт ч.
ΔРА.ПОТ = А + В – мощность активных потерь трансформатора при работе на номинальной нагрузке в % от номинальной мощности трансформатора (%);
Эа – общее потребление трансформатором активной мощности за отчетный (τ) период, (кВт ч);
Ncp – средняя мощность активной нагрузки трансформатора за отчетный период Ncp =Э/τ (кВт);
NHOM – номинальная активная мощность трансформатора (кВт).
τ – отчетный период эксплуатации трансформатора (ч).
А – активная мощность потерь трансформатора при работе на холостой нагрузке в % от номинальной мощности трансформатора, (%);
В – активная мощность потерь трансформатора от составляющей нагрузки, в % от номинальной мощности трансформатора (%).
Таблица 2. Относительные данные для расчета потерь в высоковольтных
масляных трансформаторах
|
Тип тр-ра |
NHOM кВт |
ΔРхх кВт |
ΔРкз кВт |
Ixx % |
UK % |
А % |
В % |
ΔРн.пот % |
|
ТМ-5/10 |
5 |
0.09 |
1.165 |
ю |
5.5 |
2.5 |
23.6 |
26.18 |
|
ТМ-10/10 |
10 |
0.14 |
0.335 |
10 |
5.5 |
2.1 |
3.73 |
5.83 |
|
ТМ-10/6 |
10 |
0.105 |
0.335 |
10 |
5.5 |
1.7 |
3.7 |
5.48 |
|
ТМ-20/10 |
20 |
0.22 |
0.6 |
10 |
5.5 |
1.8 |
3.38 |
5.18 |
|
ТМ-20/6 |
20 |
0.155 - |
0.515 |
9.5 |
4.5 |
1.44 |
2.89 |
4.33 |
|
ТМ-25/10 |
25 |
0.125 |
0.69 |
3.2 |
4.7 |
0.72 |
3:08 |
3.81 |
|
ТМ-25/6 |
25 |
0.125 |
0.69 |
3.2 |
4.7 |
0.72 |
3.09 |
3.S1 |
|
ТМ-40/10 |
40 |
0.18 |
1 |
3 |
4.7 |
0.66 |
2.83 |
3.48 |
|
ТНЗ-40/10 |
40 |
0.15 |
0.85 |
3 |
4.5 |
0.58 |
2.44 |
3.02 |
|
УМ -40/6 |
40 |
0.24 |
0.88 |
4.5 |
4.5 |
0.91 |
2.51 |
3.43 |
|
ТМ-63/6 |
63 |
0.36 |
1.47 |
4.5 |
4.7 |
0.88 |
2.66 |
3.54 |
|
ТМ-63/10 |
63 |
0.265 |
1.47 |
2.S |
4.7 |
0.61 |
2.66 |
3.27 |
|
ТМ- 100/10 |
100 |
-0.365 |
2.27 |
2.6 |
4.7 |
0.54 |
2.59 |
3.14 |
|
ТМ- 100/6 |
100 |
0.365 |
2.27 |
2.6 |
4.7 |
0.54 |
2.59 |
3.14 |
|
ТМ-180/6 |
ISO |
1 |
4 |
6 |
5.6 |
0.97 |
2.61 |
3.58 |
|
ТМ- 100/35 |
100 |
0.465 |
2.27 |
4.16 |
6.8 |
0.75 |
2.74 |
3.50 |
|
ТМ-250/10 |
250 |
1.05 |
4.2 |
3.68 |
4.7 |
0.67 |
2.01 |
2.68 |
|
ТМ-320/6 |
320 |
1.35 |
4.85 |
5.5 |
4.5 |
0.80 |
1.83 |
2.63 |
|
TM-320/iO |
320 |
1.9 |
6.2 |
7 |
5.5 |
1.08 |
2.32 |
3.40 |
|
ТМ-400/10 |
400 |
1.08 |
5.9 |
3 |
4.5 |
0.48 |
1.79 |
2.27 |
|
ТМ-400/35 |
400 |
1.35 |
5.9 |
2.1 |
6.5 |
0.48 |
1.93 |
2.41 |
|
ТМ-560/10 |
560 |
2.5 |
9.4 |
6 |
5.5 |
0.86 |
2.06 |
2.93 |
|
ТМ-630/10 |
630 |
1.68 |
8.5 |
3 |
5.5 |
0.47 |
1.73 |
2.21 |
|
ТМ-630/35 |
630 |
2 |
7.6 |
2 |
6.5 |
0.45 |
1.66 |
2.11 |
|
ТМ-750/10 |
750 |
4.1 |
11 9 |
6 |
5.5 |
0.96 |
1.97 |
2.93 |
|
ТМ- 1000/6 |
1000 |
2.75 |
12.3 |
1.5 |
8 |
0.38 |
1.79 |
2.17 |
|
ТМ-1000/10 |
1000 |
2.45 |
11.6 |
2.8 |
5.5 |
0.44 |
1.54 |
1.98 |
|
ТМ- 1000/35 |
1000 |
2.75 |
10.6 |
1.4 |
6.5 |
0.37 |
1.51 |
1.88 |
|
ТМ-1600/ 10 |
1600 |
3.3 |
18 |
2.6 |
5.5 |
0.38 |
1.51 |
1.89 |
|
ТМ-1600/35 |
1600 |
3.65 |
16.5 |
1.4 |
6.5 |
0.32 |
1.48 |
1.81 |
|
TM-2500/10 |
2500 |
4.6 |
23.5 |
1 |
5.5 |
0.25 |
1.32 |
1.57 |
|
ТМ-2500/35 |
2500 |
5.1 |
23.5 |
1.1 |
6.5 |
0.28 |
1.39 |
1.67 |
|
ТМ-4000/10 |
4000 |
6.4 |
33.5 |
0.9 |
6.5 |
0.22 |
129 |
1.51 |
|
ТМ-4000/35 |
4000 |
6.7 |
34.777 |
1.3 |
7.5 |
0.25 |
1.35 |
1.65 |
|
|
Средние значения |
1.07 |
3.91 |
4.98 |
Потери активной энергии в трансформаторе при известной продолжительности времени его нахождения во включенном состоянии можно оценить по среднему значению коэффициента загрузки трансформатора (КЗ = Iср / Iном = Nср / Nном), % потерь мощности в трансформаторе от величины номинальной мощности трансформатора и продолжительности нахождения трансформатора под нагрузкой за отчетный период.
При обследовании следует оценивать степень загрузки трансформаторных подстанций, выключать незагруженные трансформаторы, увеличивая степень загрузки остальных трансформаторов. При этом необходимо принять меры по защите изоляции трансформаторов от влаги. Попытка сделать линию разграничения с энергосбытом по низкой стороне, с уходом от управления загрузкой трансформаторов путем отключения, не снимает проблемы.
Необходимо также оценить эффективность работы компенсационных устройств, проанализировать влияние изменения cosφ на потери в сетях в течение суток (табл. 3), подобрать режимы эксплуатации косинусных батарей (рис. 2, табл. 4) и при наличии синхронных двигателей, работающих в режиме компенсации реактивной мощности, использовать автоматическое управление током возбуждения.
Реактивная мощность при синусоидальном напряжении однофазной сети равна Q=UI sinφ = P tgφ, в трехфазной сети – как алгебраическая сумма фазных реактивных мощностей. Уровень компенсируемой мощности QK определяется как разность реактивных мощностей нагрузки предприятия Qп и представляемой предприятию энергосистемой Qз.
Основными потребителями реактивной мощности на промышленных предприятиях являются:
Влияние материалов трансформатора на его потери приведено в табл. 5.
Таблица 3. Влияние увеличения coscp на снижение реактивных потерь
|
Прежний costp |
0,5 |
0,5 |
0,6 |
0,6 |
0,7 |
0,7 |
0,8 |
|
Новый coscp |
0,8 |
0,9 |
0,8 |
0,9 |
0,8 |
0,9 |
0,9 |
|
Снижение тока, % |
37,5 |
44,5 |
25 |
33 |
12,5 |
22 |
11 |
|
Снижение потерь по сопротивлению, % |
61 |
69 |
43,5 |
55,5 |
23 |
39,5 |
21 |
Таблица 4. Рекомендуемая емкость статических конденсаторов
для корректировки единичных асинхронных двигателей
|
Мощность двигателя (кВт), -380 В х 3 |
Статический конденсатор ( кВАр в % мощности двигателя) |
|
1-3 |
50 |
|
4-10 |
45 |
|
11-29 |
40 |
|
30 и более |
35 |
Рис. 2. Правильная компенсация реактивной мощности электродвигателя
Трансформатор(1), электродвигатель (2) и конденсатор (3). В примере без использования конденсатора нагрузка на трансформатор и электрическую сеть увеличивается из-за реактивной мощности (пунктирная стрелка). Этого можно избежать, как в примере справа, когда только активная мощность (жирная стрелка) влияет на нагрузку.
Таблица 5. Влияние материалов трансформатора на его потери
|
Трансформатор 3-х фазный. Номинальная мощность, кВА |
Потери в сердечнике, Вт |
Потери в обмотке, Вт |
||
|
Кремниевая сталь |
Аморфная сталь |
Кремниевая сталь |
Аморфная сталь |
|
|
300 |
516 |
167 |
1854 |
1538 |
|
750' |
864 |
269 |
4886 |
5388 |
|
1000 |
1129 |
374 |
5983 |
5626 |
Перечень мероприятий, позволяющих повысить соsφ:
Технические средства компенсации реактивной мощности:
Общие требования – компенсаторы должны быть приближены к генераторам реактивной мощности.
Обследование электропотребляющего оборудования, проверка соответствия мощности электродвигателей и мощности потребителя
Электродвигатели являются наиболее распространенными электропотребителями промышленных предприятий. На них приходится около 80% потребления электроэнергии. Большую долю установленной мощности составляют асинхронные электродвигатели.
При проведении энергоаудита необходимо проверять соответствие мощности привода (электродвигателя) потребляемой мощности нагрузки, т.к. завышение мощности электродвигателя приводит к снижению КПД и cosφ. С уменьшением степени загрузки двигателя возрастает доля потребляемой реактивной мощности на создание магнитного поля системы по сравнению с активной мощностью и снижается величина cosφ. Капитальные затраты на замену одного двигателя другим двигателем с соответствующей номинальной мощностью целесообразны при его загрузке менее 45%; при загрузке 45-75% для замены требуется проводить экономическую оценку мероприятия; при загрузке более 70% замена нецелесообразна.
Эффективность зависит от типа, скорости, времени нагрузки двигателя, а также от его мощности:
Для двигателей мощностью 5 кВт при 100%. нагрузке КПД = 80%, для двигателей 150 кВт КПД = 90%.
Для двигателем мощностью 5 кВт при 50% нагрузке КПД = 55%, для двигателей мощностью 150 кВт КПД равен 65%.
При снижении нагрузки двигателя до 50% и менее его эффективность начинает быстро падать по причине того, что потери в железе начинают преобладать.
Суммарные потери в электродвигателе имеют четыре основных составляющих (см. рис. 3):
Снижение регулятором напряжения питания электродвигателя позволяет уменьшить магнитное поле в стали, которое избыточно для рассматриваемого режима нагрузки, снизить потери в стали и уменьшить их долю в общей потребляемой мощности, т.е. повысить КПД двигателя. Сам регулятор напряжения (обычно в тиристорном исполнении) потребляет мало энергии. Его собственное потребление становится заветным, когда двигатель работает на полной нагрузке.
Часто в режиме холостого хода потребляется почти столько же энергии, сколько необходимо для работы. Переключение обмоток двигателя мощностью 7,5 кВт, работающего в номинальном режиме (линейное напряжение равно 380 В) по схеме "треугольник", на схему звезды при работе на пониженной нагрузке 1 кВт (режим холостого хода) позволяет уменьшить потери с 0,5 кВт до 0,25 кВт (рис. 4).
Автоматическое переключение обмоток со схемы "треугольник" на схему соединения "звезда" в зависимости от нагрузки является простейшей схемой регулирования двигателя, длительное время работающего на малой нагрузке. Необходимо избегать работы двигателя в режиме холостого хода.
В установках с регулируемым числом оборотов (насосы, вентиляторы и др.), широко применяются регулируемые электроприводы. Оценочные значения экономии электроэнергии при применении регулируемого электропривода в вентиляционных системах – 50%, в компрессорных системах – 40–50%, в воздуходувках и вентиляторах – 30%. в насосных системах – 25%. Тиристорные регуляторы напряжения дешевле и диапазон регулирования скорости вращения меньше (снижение на 10-15% ниже номинальных), частотные регуляторы (наиболее часто в транзисторном исполнении) дороже и диапазон регулирования шире.
Стоимость частотного регулятора оборотов электродвигателя примерно равна стоимости электродвигателя.
В 1994 г. ориентировочная стоимость тиристорного регулятора напряжения для регулирования оборотов обычного электродвигателя составляла около 55–59 дол. США за кВт мощности двигателя. Применение регуляторов мягкого пуска и торможения позволяет достичь экономии 1.6-3,7% электроэнергии для двигателей мощностью 22–30 кВт при 20% загрузке двигателя. Удельная стоимость регулятора в 1994г. составила 50 дол. США за кВт (для двигателей менее 20 кВт) и 33 дол. США за кВт для двигателей более 20 кВт.
Для электроприводов, работающих большую часть рабочего времени на нагрузку, достигающую 30% и менее от номинальной мощности для которой регулирование можно осуществлять изменением оборотов электропривода (насосы, вентиляторы, мешалки и др.), эффективно применение частотных регуляторов оборотов электродвигателя. Для 15-киловаттного двигателя стоимость электронной частотной системы управления составляла около 200 дол. США за кВт. Она снижается при увеличении единичной мощности привода.
На Западе широко применяются энергетически эффективные (ЭЭ) двигатели, использующие более качественные электротехнические стали и медные обмотки, позволяющие на 2–5% уменьшить активные потери.
Фирма–производитель Brook Crompton Parkinson отмечает четыре направления повышения энергоотдачи таких устройств:
Энергоэффективные двигатели имеют более высокий КПД, допускают термические перегрузки, менее требовательны к обслуживанию, менее чувствительны к колебаниям напряжения сети и меньше шумят. Некоторые ЭЭ двигатели имеют цену двигателей обычного исполнения.
Рис. 3. Сложение составляющих потерь мощности в электродвигателях
Степень загрузки электродвигателя в %
Рис. 4. Влияние на потери переключения из "треугольника" в "звезду" стандартного двигателя мощностью 7,5 кВт
Выходная мощность, Кзт
Сводка общих мероприятий по энергосбережению в установках, использующих электродвигатели:
Эффективность применения злектроприводов
с частотными регуляторами (ЧРП)
Частотно регулируемый электропривод – это электродвигатель (асинхронный или синхронный), оснащенный регулируемым преобразователем частоты (Рис..5).
В качестве первоочередных приоритетных и быстроокупаемых проектов программы "Топливо и энергия. Энергосбережение России на 1996–2000 годы" и "Федеральная целевая программа "Энергосбережение России" – основа энергосберегающей политики государства в регионах и отраслях экономики на 1998–2005" предусматривается широкое внедрение частотно регулируемого электропривода (ЧРП) на прогрессивной элементной базе, обеспечивающее экономию электроэнергии на 30% и более.
В силу психологической инерции и отсутствия финансовых средств в промышленности и коммунальном хозяйстве частотные регуляторы находят недостаточное применение, несмотря на то, что они являются эффективным средством, позволяющим адаптировать режимы работы вспомогательного энергетического и промышленного оборудования к колебаниям производственной загрузки промышленных предприятий и коммунальных систем.
Это особенно актуально для сложившихся условий работы промышленных предприятий, при значительном спаде загрузки, часто достигающей 12-15% от проектной мощности!
Область применения частотных регуляторов обширна:
По результатам внедрения ЧРП на 16 центральных тепловых пунктах (ЦТП) и одной районной тепловой станции (РТС) г. Москвы получены следующие результаты:
Рис. 5(6). Принципиальная электрическая схема частотно-регулируемого электропривода
Коммутационная
аппаратура
Преобразователь
частоты
Асинхронный
электродвигатель
Сеть питания
Регулятор (контроллер)
Датчик технологического
параметра
Насос технологический
Рис. 7. Экономия мощности при использовании ЧРП с нагрузкой вентиляторного типа.
Мощность
Рис. 8. Экономия мощности при использо вании ЧРП с нагрузкой насосного типа с подпором. Характеристика сети
Рис. 9. Сравнение мощности привода насоса при регулировании дросселированием (1), направляющим аппаратом (2), частотным регулятором Danfos (3)
Рис. 10. Сравнение мощности привода вентилятора при регулировании подачи направляющим аппаратом (1), дросселированием (2), частотным регулятором Danfos (3).
При использовании ЧРП для регулирования режимов работы вентиляторов вместо метода дросселирования (вентиляторы, дымососы) потребляемая мощность ЧРП (при подаче, равной 0,5 от номинального значения) равна 13% от номинальной мощности, при дросселировании – 75%, т.е. экономия составит 60% номинальной мощности. В режиме регулирования суточных и сезонных графиков ТЭС, снижение мощности газомазутных энергоблоков достигает 70–75% (аналогичные режимы имеют место и на котлоагрегатах промышленных котельных), на угольных – 50%. Применение ЧРП даже на ТЭС, где уделяется много внимания экономичности генерирования энергии и каждое мероприятие в этом направлении весомо в абсолютном значении, позволяет повысить экономичность блоков в среднем на 1-2%. Особенно такие решения эффективны для промышленных котельных в условиях спада производства, где максимальная нагрузка котлоагрегатов иногда достигает 25-35%
На рисунках 7 и 8 показано, как формируется экономия мощности при использовании ЧРП, работающего на вентиляторную и насосную нагрузку. КПД частотного преобразователя около 98%.
Оценка экономического эффекта при использовании ЧРП, работающих на насосную нагрузку.
Методика оценки эффективности применения ЧРЭП приведена в "Инструкции по расчету экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода", разработанной АО ВНИИЭ и МЭИ и утвержденной Заместителем Министра топлива и энергетики РФ В. В. Бушуевым, Москва 1997 год.
Экономический эффект применения ЧРП в насосных и вентиляционных системах без подпора, устанавливается на основе следующих расчетов (см. Рис. 7):
Этот режим характерен для вентиляторов, дымососов и циркуляционных насосов.
Целесообразность применения ЧРП взамен дросселирования оценивается по заданным режимам расхода воды, воздуха для обслуживаемых установок.
I. Регистрируют номинальные данные вентилятора (насоса) – QHOM м3/ч, Нном м.вод.ст., ηНОМ, и двигателя – мощность Рдв.ном. кВт, ток IНОМ А, частота вращения nНОМ, КПД ηДВ.НОМ , коэффициент мощности cosφ.
2. На действующей установке измеряют или устанавливают расчетным путем мощность Р, кВт, потребляемую двигателем, и производительность Q, м3/ч, при полностью открытой задвижке или заслонке (Pмакс, Qмакс) и в ряде промежуточных точек. Строится зависимость Р кВт от относительного расхода Q*=Q/Qмакс – график 1 на рис 7.
При расчете экономии от внедрения ЧРП на механизмах, участвующих в производстве энергии (пара) – дымососы, вентиляторы, питательные насосы и т.п., график P(Q) перестраивается в аналогичную зависимость от относительной мощности котла, с которой он находится в пропорциональной зависимости
N* = N /Nном = Q / Qном = Q*
3. Определяется требуемая мощность преобразователя частоты Рпч, кВт:
Рпч = (1,1 1,2) Рмакс
4. Строится зависимость потребляемой мощности Р, кВт, от относительного расхода Q* или производительности котлоагрегата D* при частотном регулировании по формуле
Р = Рмакс (Q*)3
и получается кривая 2 на Рис. 7 .
Разница ΔР между значениями кривых для каждого значения Q* представляет экономию мощности при использовании частотного регулятора.
5. По величине Рном = Pдв.ном / ηном с помощью кривой 2 оценивается допустимый расход Q*доп при номинальном режиме двигателя и проверяется условие 1 < Q*доп (обычно двигатель устанавливается с 10–20% запасом по мощности). Слишком большой запас свидетельствует о неудачном выборе оборудования.
6. Строится диаграмма зависимости относительного расхода Q* вентилятора (насоса) или производительности котла D* (подача вентилятора, дымососа пропорциональна D) от времени t. За цикл удобно принять число часов работы насоса или котла в году.
/Рисунки/
7. Перестраивается с помощью рис.: диаграмма, расхода Q*(t*) в диаграмму сэкономленной мощности ΔР(t), определяя ΔРi на каждом интервале по соответствующему значению Q* или D* из Рис. п.6.
8. Определяется энергия, сэкономленная за цикл (год) ΔЭЦ
ΔЭЦ =
где m – число участков времени с разными значениями ΔРi.
9. Определяется при заданном тарифе Цэл.эн (руб. /кВт ч или дол. США / кВт ч) стоимость сэкономленной энергии за год (руб. / год или дол. США / год):
ΔСэл.эн = ΔЭЦ Цэл.эн
10. Определяется срок окупаемости выбранное оборудования Ток, год:
Ток = Цпч / (ΔСэл.эн k),
где Цпч – стоимость выбранного оборудования, руб. или D;
k > 1 – коэффициент, учитывающий дополнительно ресурсосбережение, для сетевых и подпиточных насосов, значение коэффициента может быть принято равным 1,25 – 1,335.
Экономический эффект применения ЧРП в насосных станциях ЦТП коммунальной сферы может быть оценен по следующей методике (Рис. 8):
1. Регистрируются номинальные данные насоса QHOM, Нном,. м вод. ст., ηНАС.НОМ, и двигателя мощность Рдв.ном, ток Iном А, частота вращения nНОМ, КПД ηдв.ном, коэффициент мощности cosφ.
2. В часы максимального потребления (для коммунальной сферы это будет 8–10 ч или 18–20 ч, для административных зданий – 13–15 ч) измеряют напор Н м вод. ст. на входе Нвх и выходе Нвых„ насоса по манометрам, установленным в системе, 1–3 измерения в течении часа усредняются.
3. В тех же режимах с помощью токоизмертельных клещей измеряют ток двигателя I (А). Результаты усредняются. Проверяется соотношение I ≤ Iном.
4. Измеряется средний расход за сутки Qср м3 / ч, по разности показаний расходомера в начале Q1 и в конце О2 контрольных суток.
Qср = (Q2 – Q1) / 24
5. Рассчитывается минимально необходимый общий напор при наибольшей подаче по формуле (статический + динамический напоры):
Ннеобх = CN + D, м вод. ст.
где: N – число этажей (включая подвал – для индивидуальных тепловых пунктов), для группы домов – число этажей самого высокого дома. CN – дополнительный статический напор создаваемый сетевым насосом.
С = 3 – для стандартных домов, С = 2,5 – для домов повышенной комфортности.
D = 10 – для одиночных домов и 15 – для группы домов, обслуживаемых ЦТП.
6. Оценивается требуемый дополнительный напор, создаваемый регулируемым насосом.
Нтреб = Ннеобх – Нвх.
7. Определяется требуемая мощность преобразователя частоты:
Рпч = (1,1 1,2) Нтреб Qср / (367 ηНС ηДВ.НОМ)
Величину КПД насосного агрегата ηНС определяют как ηНС = К ηДВ.НОМ ,где К – определяют по графику Рис. 11 для расхода Qcp, измеренного в п.4 и отнесенного к Qном из п.1.
8. Определяется стоимость годовой экономии электроэнергии, руб. / год по формуле:
ЦΔЭгод = ΔЭгод Цэл.эн = (Нвых – Ннеобх) Q tГОД Цэл.эн / (367 ηНАС ηДВ.НОМ)
где: ΔЭгод – электроэнергия, сэкономленная за год, кВт ч;
tГОД – число часов работы оборудования в течении года;
Цэл.эн – цена 1 кВт ч электроэнергии, руб. или дол. США.
9. Определяют стоимость годовой экономии воды вследствие уменьшения разбора:
ЦΔВгод = ΔВгод Цводы = 0,07 (Нвых – Ннеобх) Qср tГОД Цводы / 10
ΔВгод – количество воды, сэкономленной за год, м3;
Цводы – цена воды, с учетом очистки, руб. или дол. США;
Нвых, Ннеобх – напор, обеспечиваемый хозяйственными насосами ЦТП.
10. Определяется годовая экономия тепла за счет сокращения потребления горячей воды (дополнительно для системы горячего водоснабжения), Гкал/год.
Δθ = С Δt ΔВгор.вод 10–3
где: С = 1 – коэффициент теплоемкости воды, ккал/кг ОС;
Δt – расчетный перегрев горячей воды на ЦТП
ΔВгор.вод – экономия горячей воды за год, т.
Для типовых ЦТП расчетный расход горячей воды принимается 0,4 от общего расхода воды, подаваемой хозяйственными насосами.
Цена годовой экономии тепла равна:
ЦΔθ = Δθ ЦГкал руб./год
где: ЦΔθ – цена 1 Гкал тепла, руб. или дол. США.
11. Оценивается ориентировочный срок окупаемости дополнительного оборудования Ток год.
Ток = Цпч / (ЦΔθ.ГОД + ЦΔВ.ГОД + ЦΔθ)
где: Цпч – стоимость дополнительного оборудования ЧРП, включая установку.
Анализ режимов работы системы электроосвещения
Примерно 10% электропотребления предприятия расходуется на функционирование системы освещения. В ходе энергоаудита необходимо проверить степень использования естественного освещения и применение эффективных источников искусственного освещения, применение новых технологий, его регулирования.
Применение новых эффективных источников света позволяет значительно снизить затраты электроэнергии на освещение.
Замена ламп накаливания на люминесцентные в 6 раз снижает электропотребление.
Таблица 6. Основные характеристики источников света.
|
Тип источников света |
Средний срок службы, ч |
Индекс цветопередачи, Ra |
Свето вая отдача лм / Вт |
Световая энергия, вырабатываемая за срок службы (на 1 усл. Вт) |
|
|
Млм ч |
Относ, ед. |
||||
|
Лампы накаливания общего назначения (ЛН) |
1000 |
100 |
8-117 |
0.013 |
1 |
|
Люминесцентные лампы (ЛЛ) |
10000-12000 |
92-57 |
48-80 |
0.900 |
69 |
|
Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) |
5500-8000 |
85 |
65-80 |
4.60 |
35 |
|
Дуговые ртутные лампы (ДРЛ) |
12000-20000 |
40 |
50-54 |
0.632 |
48 |
|
Натриевые лампы высокого давления (НЛВД) |
10000-12000 |
25 |
85-100 |
0.960 |
94 |
|
Металлогалогенные лампы (МГЛ) |
3000-10000 |
65 |
66-90 |
0.780 |
60 |
Таблица 7. Возможная экономия электрической энергии (ЭЭ) при переходе на более эффективные источники света (ИС).
|
При замене ИС |
Средняя экономия ЭЭ, % |
|
ЛН на КЛЛ |
40-60 |
|
ЛН* на ЛЛ |
40-54 |
|
ЛН* на ДРЛ |
41-47 |
|
ЛН* на МГЛ |
54-65 |
|
ЛН* на НЛВД |
57-71 |
|
ЛЛ на МГЛ |
20-23 |
|
ДРЛ на МГЛ |
30-40 |
|
ДРЛ на НЛВД |
38-50 |
* При снижении нормированной освещенности для ЛН на одну ступень в соответствии с действующими нормами освещения.
Таблица 8. Сравнительные характеристики компактных люминесцентных ламп с лампами накаливания.
|
ЛН |
КЛЛ |
Отношение световой отдачи КЛЛ к световой отдаче ЛН, отн. Ед. |
||
|
Мощность, Вт |
Световой поток, лм |
Мощность, Вт |
Световой поток, лм |
|
|
25 |
200 |
5 |
200 |
4.3 |
|
40 |
420 |
7 |
400 |
5.3 |
|
60 |
710 |
11 |
600 |
4.5 |
|
75 |
940 |
15 |
900 |
4.7 |
|
100 |
1360 |
20 |
1200 |
4.3 |
|
2x60 |
1460 |
23 |
1500 |
5.4 |
Применение в комплекте люминесцентных источников света вместо стандартной пуско-регулирующей аппаратуры (ПРА) электромагнитных ПРА с пониженными потерями повышает светоотдачу комплекта на 6–26%, а электронной ПРА – на 14-55%.
Применение комбинированного (общего + локального) освещения вместо общего освещения позволяет снизить интенсивность общего освещения и в конечном счете получить экономию электрической энергии.
Таблица 9. Экономия электрической энергии при применении комбинированной системы освещения.
|
Доля вспомогательной площади от полной площади помещения, % |
Экономия электрической энергии, %. |
|
25 |
20-25 |
|
50 |
35-40 |
|
75 |
55-65 |
Таблица 10. Оценка возможностей экономии электрической энергии при различных способах регулирования искусственного освещения.
|
Число рабочих смен |
Вид естественного освещения в помещении |
Способ регулирования искусственного освещения |
Экономия электрической энергии, % |
|
1 |
Верхнее |
непрерывное |
36-27 |
|
ступенчатое |
32-13 |
||
|
Боковое |
непрерывное |
22-7 |
|
|
ступенчатое |
12-2 |
||
|
1 |
Верхнее |
непрерывное |
36-27 |
|
ступенчатое |
32-13 |
||
|
Боковое |
непрерывное |
22-7 |
|
|
ступенчатое |
12-2 |
Для систем освещения, устанавливаемых на высоте более 5 м от уровня освещаемой поверхности, рекомендуется применение металлогалогенных ламп вместо люминесцентных. Рекомендуется шире применять местные источники освещения.
Применение современных систем управления.
Автоматическое поддержание заданного уровня освещенности с помощью частотных регуляторов питания люминесцентных ламп, частота которых пропорциональна требуемой мощности освещения, позволяет достичь экономии электроэнергии до 25–30%.
Использование современной осветительной арматуры (применение пленочных отражателей на люминесцентных светильниках позволяет на 40% сократить число ламп и, следовательно, мощность светильников).
Применение аппаратуры для зонального отключения освещения.
Использование эффективных электротехнических компонентов светильников (балластных дросселей с низким уровнем потерь и др.).
Применение автоматических выключателей для систем дежурного освещения в зонах непостоянного, временного пребывания персонала. Управление включением освещения может осуществляться от инфракрасных и другого типа датчиков, применяемых в системах охранной сигнализации.
Комплексная модернизация системы освещения позволяет экономить до 20–30% электроэнергии при среднем сроке окупаемости 1,5–2 года.
Потенциал экономии электрической энергии в осветительных установках при проведении комплексных мероприятий: чистка светильников; очистка стекол световых проемов; окраска помещений в светлые тона; своевременная замена перегоревших ламп со снижением расчетного коэффициента запаса мощности системы при осмотре через интервал времени составляет: для ЛН – 0,1 τ; для ДРЛ – 0,035 τ: для МГЛ и НЛВД – 0,02 τ (τ – средний срок службы ламп) – и замене , позволяет реализовать потенциал экономии.
Таблица 11. Потенциал экономии электрической энергии при применении перечисленных средств.
|
Мероприятия |
Экономия ЭЭ% |
|
1. Переход на светильники с эффективными разрядными лампами (в среднем): |
20-80 |
|
- использование энергоэкономичных ЛЛ |
10-15 |
|
- использование КЛЛ (при прямой замене ЛН) |
75-80 |
|
- переход от ламп ДРЛ на лампы ДнаТ |
50 |
|
- улучшение стабильности характеристик ламп (снижение коэффициента запаса (ОУ) |
20-30 |
|
2. Снижение энергопотерь в пуско-регулировочной аппаратуре (ПРА): |
|
|
- применение электромагнитных ПРА с пониженными потерями для ЛЛ |
30-40 |
|
- применение электронных ПРА |
70 |
|
3. Применение светильников с эффективными КСС и высоким КПД |
15-20 |
|
4. Применение световых приборов нужного конструктивного исполнения с повышенным эксплуатационным КПД - снижение коэффициента запаса (на 0.2-0.35) |
25-45 |
Потери в электрических сетях предприятия
Потери электроэнергии на какой-либо линии электроснабжения предприятия за учетный период составляют:
ΔЕ = 3К2Ф I2СР RЭ ТР ,
где: Кф – коэффициент формы графика суточной нагрузки (для электрических нагрузок большинства промышленных предприятий Кф = 1,01-1,10), Кф = Iск / Iср;
Iск – среднеквадратичная величина тока;
Iср – средняя величина тока (Iср – средняя за характерные сутки величина тока линии);
Iср = или Iср = );
Эа, Эр – расход активной и реактивной энергии за характерные сутки, кВт ч;
U – линейное напряжение, кВ;
tр – число рабочих часов за характерные сутки (за учтённый период);
cosφСВ – средневзвешенная величина коэффициента мощности линии;
Rэ – эквивалентное активное сопротивление линии.
Электробаланс и оценка режима электропотребления
Электробаланс промышленного предприятия состоит из прихода и расхода электрической энергии (активной и реактивной). В приход включается электроэнергия, полученная от энергосистемы и выработанная электроустановками предприятия. Учет ведется по показаниям электросчетчиков.
Расходная часть электробаланса активной электроэнергии делится на следующие статьи расхода:
В зависимости от специфики обследуемой организации набор статей может быть различным, могут отсутствовать часть статей.
Полученный в результате анализа удельный расход электрической энергии должен быть отнесен на единицу выпускаемой продукции и сопоставлен с показателями других передовых предприятий.
Задачами составления электробаланса являются:
Для уменьшения стоимости потребляемой энергии необходимо провести анализ режимов суточного электропотребления и режимов работы технологического оборудования с целью определения экономического эффекта от перехода на двухтарифный режим оплаты за пользование электрической энергией. При этом может оказаться целесообразным изменение графика работы отдельного технологического оборудования (перенести период включения скважинных насосов, подающих воду в емкости второго подъема, на ночной период и др.).
4.2. ЭНЕРГОАУДИТ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО И
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Анализ режимов работы систем хозяйственно-питьевого и горячего водоснабжения и водоотведения
На промышленных предприятиях снабжение водой осуществляется либо от системы водоснабжения ближайшего населенного пункта, либо от собственного водозаборного узла. Сброс сточных вод производится либо в городскую канализационную сеть, либо на собственные очистные сооружения.
В 1996 г. стоимость питьевой воды, забираемой из городской системы водоснабжения г. Москвы составляла семь тысяч py6./м3 , оплата за сброс в канализационную сеть около 6,8 тыс. руб./м3. Себестоимость питьевой воды для предприятия складывается из стоимости энергии, затрачиваемой в системе водозабора, затрат на обслуживание системы и амортизационных отчислений. Плата за использование недр составляет около 10% стоимости затрат предприятия на водоснабжение.
Оплата за сброс одного куб. метра сточных вод на очистные сооружения подмосковных городов составляла в 1998 г. около 2400 руб./м3 в некоторых регионах до 10500 руб./м3.
Анализ соотношения экономических затрат предприятий на используемые энергоресурсы показал, что затраты на систему водопользования стали соизмеримы с затратами за электрическую энергию и газ.
На одном из предприятий пищевой промышленности, на котором не работали системы оборотного водоснабжения, затраты в системе водопользования превысили затраты за газ и электроэнергию.
Возможные причины потерь энергии в системах водоснабжения и водоотведения, оборотного водоснабжения, связанные с режимами насосного оборудования:
– Высота подъема скважинного насоса не соответствует глубине динамического уровня воды в скважине.
ΔЭ = (ρgQ ΔH τР ) / (1000 ηНА) кВт ч,
где: ΔЭ – потери электрической энергии в электронасосном агрегате вследствие несогласования высоты подъема с характеристикой насосного агрегата; ρ – плотность воды, кг/м3; g -ускорение свободного падения 9,81 м/сек2; Q – производительность скважинного насоса, м3/ч; ΔН – разность высоты напора насоса и высоты подъема с учетом гидродинамических потерь в линии, м; ηНА – КПД электронасосного агрегата; τρ – время работы насосного агрегата, ч.
– Напор, создаваемый насосами второго подъема, превышает необходимый по технологическим условиям. Потери рассчитываются аналогично.
– Производительность насосного агрегата должна соответствовать потребностям предприятия. Мощность, потребляемая насосным агрегатом в холостом режиме, достигает около 60% мощности от номинального режима. Это в настоящее время особенно характерно для условий работы предприятий при спаде производственной нагрузки. Поэтому целесообразно при снижении водопотребления до 30% от номинальной величины агрегата переключаться на агрегат меньшей производительности.
– Наличие в системе потребителя с небольшим водопотреблением и большим напором, отличающимся по напору от других потребителей. Потери энергии определяются тем, что во всей системе необходимо поддерживать диктуемое этим потребителем давление. Величина потерь рассчитывается по формуле
ΔЭ = , кВт ч,
где: Qi – водопотребление i-го потребителя (м3/сек); ΔНi – разность между напором, создаваемым системой, и напором, необходимым для данного i-го потребителя, м; tPi – продолжительность работы i-го агрегата, ч.
– Целесообразно провести технико-экономический анализ необходимости создания насосных станций третьего подъема, рассчитанных на обеспечение потребителя с сильно отличающейся величиной требуемого напора и незначительным, по отношению к общему расходу, удельным водопотреблением.
Рис. 12. Составляющие энергозатрат сети, работающей на двух, потребителей с различным требуемым напором.
Влияние конструктивного исполнения и состояния систем водопользования на потери:
– Отсутствие оборотного водоснабжения. Это увеличивает водопотребление и нагрузку на очистные сооружения.
– С возрастанием стоимости воды и ее очистки сильно увеличились экономические последствия нарушений режимов эксплуатации и небрежного расходования воды в системах водопользования на финансовые потери предприятий.
– Зарастание трубопроводов камнем в результате солеотложений, приводящее к уменьшению их проходного сечения и, следовательно, к увеличению гидравлического сопротивления. Вопросы борьбы с отложениями в системах водоснабжения являются очень актуальными. Теплообменные аппараты систем горячего водоснабжения увеличивают гидравлическое и термическое сопротивление. В системах водоснабжения домов, находящихся в эксплуатации 25-40 лет наблюдаются случаи, когда трубы зарастают камнем так, что не было видно просвета.
Особенно эта проблема актуальна для малых сельских поселков и небольших городов с плохо работающей системой водоподготовки. Водогрейные котлы систем горячего водоснабжения через 3-4 месяца зарастают камнем, их КПД падает с 85% до 50%, водогрейные трубы быстро прогорают. Все это приводит к значительному перерасходу топлива.
– В системе оборотного водоснабжения при использовании в ней для подпитки жесткой воды; также возможно зарастание обратной линии камнем и возникновение ненормальных режимов эксплуатации циркуляционного насоса (увеличение гидравлических потерь с системе и увеличении подачи воды на подпитку системы).
В настоящее время созданы и начали широко внедряться в системах отопления, горячего и оборотного водоснабжении автономные автоматизированные дешевые установки для обработки воды присадками типа "Комплексоны", которые после добавления их в малых, дозах (около 0,6 г/м3) в подпитывающую воду, не меняя жесткости воды, препятствуют накипеобразованию. Действие присадки основано на нарушениях центров кристаллообразования накипи. Разложившиеся при нагреве соли временной жесткости агрегатируются в виде пыли, остаются в воде и выпадают в осадок в зонах с низкой скоростью движения воды. При концентрации присадки, превышающей равновесное значение, начинается процесс отмывки системы водопользования. С этой целью целесообразно применение неполнопоточных грязевиков с низкой скоростью движения воды.
При применении комплексное пет необходимости в применении Na-катионитовых ионообменных фильтров, устраняются потери воды на их промывку, отсутствует в сточных водах сброс хлоридов, что станет в ближайшее время актуальным.
Стоимость обработки питательной воды при этом снижается на один-два порядка. Одного килограмма присадки достаточно для обработки около 1500м воды.
Комплексоны в РФ применяются около 20 лет. Но широкое распространение этого способа было ограничено отсутствием надежных, автоматических дозирующих систем.
Сейчас обстановка изменилась.
В теплосетях г. Белгорода, подземные воды которого отличается высокой жесткостью, опробирован способ отмывки сетей домов и котлов с помощью комплексонов. Это весьма актуально в связи с изношенностью систем водоснабжения жилого фонда.
– Утечки в системе (табл. 12). Потери энергии равны величине утечек, умноженных на удельные энергозатраты подачи воды в систему. Кроме видимых утечек воды через неплотности в системах водопользования, важно определение величины потерь в подземных частях водопроводов и емкостей для хранения воды. Локализация мест этих утечек трудоемка и требует применения специальных акустических течеискателей, улавливающих звуковые колебания струй в местах повреждения системы. В настоящее время разработаны и проходят испытания отечественные приборы такого типа (см. раздел приборов).
– В системе водоотведения дополнительные потери могут возникнуть при нарушении технологии очистки сточных вод.
– Уменьшение гидравлических потерь на теплообменных аппаратах кожухотрубной конструкции при применении компактных с малым гидравлическим сопротивлением пластинчатых теплообменников приводит к экономии затрат электроэнергии на прокачку систем. Очистка теплообменных аппаратов и трубопроводов водоснабжения от зарастания "камнем" позволяет увеличить проходное сечение и снизить гидравлические потери. В этих целях перспективно применение обработки воды с помощью "комплексонов" (см. далее).
Использование акустических и электроискровых высоковольтных методов очистки теплообменных аппаратов и трубопроводов менее эффективно и носит эпизодический характер.
– Недостаточное повторное использование воды в системах оборотного водоснабжения приводит к дополнительной нагрузке на очистные сооружения и на насосное оборудование.
– Неконтролируемые технологические расходы воды.
Стоимость затрат на водопотребление предприятий часто бывает соизмерима со стоимостью затрат на потребляемую тепловую и электрическую энергию.
Необходимо составить водный баланс предприятия, проанализировать схемы водопользования и расходы воды, экономически оптимизировать систему водопользования.
Таблица 12. Влияние давления в системе и диаметра отверстия
на величину утечек воды и пара.
|
Давление в системе (ата) |
Утечки воды через отверстие площадью 1 мм2 (л/ч) |
Утечки пара через отверстие площадью 1 мм2 (кг/ч) |
|
2 |
33 |
0,73 |
|
3 |
47 |
1,1 |
|
4 |
56 |
1,35 |
|
5 |
66 |
1,7 |
|
6 |
75 |
2,1 |
|
7 |
81 |
2,4 |
|
8 |
88 |
2,75 |
|
9 |
94 |
3,0 |
|
10 |
100 |
3,4 |
Организационные мероприятия для обеспечения экономичных режимов эксплуатации насосов:
Улучшение конструкции системы:
Анализ режимов эксплуатации котельного оборудования
Раз в пять лет в котельных проводятся пуско-наладочные работы и тепловые балансовые испытания, в которых проверяется КПД котлов, подбирается оптимальный, по результатам газового анализа, коэффициент избытка воздуха α на различных режимах нагрузки котлов. Составляются режимные карты работы котлов. При энергоаудите целесообразно провести газовый анализ уходящих дымовых газов для проверки q2, q3 и α (коэффициент избытка воздуха в уходящих газах позволяет оценить подсосы воздуха и качество обмуровки котла, допустимое значение α при работе на газообразном топливе равно 1,05 – 1,20). Низкое содержание СО и α указывают на правильную настройку режимов работы горелочных устройств.
По температуре уходящих газов необходимо оценить возможность применения экономайзера и контактных теплообменников для увеличения КПД котельных агрегатов. При использовании газообразного топлива особенный интерес представляют контактные теплообменники, позволяющие значительно снизить температуру уходящих газов, т.к. нагреваемая вода практически не загрязняется продуктами сгорания.
Более точные результаты получают при проведении тепловых балансовых испытаний котельных агрегатов, которые проводятся специальными лицензированными Госэнергонадзором организациями. Испытания ограничиваются 3–4 наиболее характерными режимами: 50, 70, 90 и 100% номинальной производительности при соблюдении заданных параметров теплоносителя и питательной воды.
При испытаниях проводится осмотр котла и вспомогательного оборудования, определяется засоренность золой поверхностей теплообмена, наличие отложений, накипи. (Отмеченные недостатки устраняются до начала испытаний, что оформляется соответствующим актом).
Плохая работа деаэратора приводит к наличию в питательной воде растворенных газов (особенно вредных для металлоконструкций кислорода и углекислого газа), вызывающих интенсивную коррозию внутренних поверхностей нагрева котлов, тепловых сетей, местных систем отопления и горячего водоснабжения.
Каждый случай питания котлов сырой водой должен фиксироваться в журнале.
При нагреве воды растворимость газов в воде уменьшается, они становятся как бы избыточными, более химически активными и агрессивными к металлам. Практика показывает, что при наличии избыточного кислорода и углекислого газа в системах горячего теплоснабжения и котлах, отопления трубы могут выйти из строя на 3–5 год эксплуатации. Коррозионный коэффициент кислорода при наличии углекислого газа увеличивается почти в 3 раза.
Образующаяся из солей кальция и магния накипь в 10–700 раз хуже проводит теплоту, чем сталь. Хлориды натрия и магния усиливают коррозию.
При толщине слоя накипи 0,5 мм перерасход топлива составляет 1%, при 2 мм – 4%. Вследствие термического сопротивления слоя накипи уже при ее толщине 0,2 мм температура стенок котла может сильно отличаться от температуры котловой воды и в современных котлах достигать 700ОС.
При переводе паровых котлов на водогрейный режим по отопительному графику без предварительного подогрева воды: на входе в котел возникает низкотемпературная коррозия хвостовых поверхностей нагрева котла. Иногда такая коррозия выводит из строя котлы на 3-5 год эксплуатации.
Согласно СНиП 11-35-76 температура питательной воды на входе в экономайзер и в водогрейные котлы должна на 5-10ОС превышать температуру точки росы дымовых газов. Эта температура для продуктов сгорания природного газа составляет 60°С. для мазута – 143ОС. При работе котла на сернистом мазуте температура питательном воды на входе в стальной экономайзер должна превышать 135°С.
В связи с возрастанием стоимости топлива необходимо оценить целесообразность улучшения теплоизоляции котлов, водоподогревателей, трубопроводов для уменьшения потерь в системах генерирования и распределения теплоты. Рекомендуемая наружная температура обмуровки современных котлов не превышает на 10-15°С температуру окружающего воздуха.
По результатам измерения расходов подпиточной воды определяются потери воды в системе теплоснабжения и степень возврата конденсата в систему питания котлов. По данным кафедры водоподготовки Московского энергетического института себестоимость только обработки питательной воды в котельных в 1996г. в г. Москве составила 8000 руб. за м3. Стоимость сброса воды на очистные сооружения в отдельных регионах колеблется от 2,4 до 14 тыс. руб./м3. Анализ показывает, что экономические потери от невозврата конденсата в систему питания котлов значительно превышают потери тепловой энергии, связанные с недоиспользованием тепла конденсата.
В системе водоподготовки питательной воды применяются новые способы ее обработки (комплексоны). Их использование позволяет не только избежать отложения накипи в котлоагрегатах и теплообменниках, но и очистить контуры системы теплоснабжения и котлоагрегата от предыдущих отложений. При применении комплексонов в системах с большими объемами воды, где накопилось, большое количество отложений, необходима установка фильтров осадителей твердых мелкодисперсных отложений, так как они начинают скапливаться в зонах с низкими скоростями течения (мала скорость витания), которые часто расположены в нижних коллекторах котлов, а это может привести к прогоранию его труб. После очистки системы от накипи эта опасность уменьшается. Возможно, что перед началом применения комплексонов необходимо промыть систему на холодном режиме, с улавливанием и удалением накопившихся отложений.
Таблица 13. Примеры предлагаемых мероприятий и их эффективность
при эксплуатации котлоагрегатов
|
N° п/п |
Мероприятия |
Топливо (%) |
|
|
Экономия |
Перерасход |
||
|
1. |
Снижение присосов воздуха по газовому тракту котлоагрегата на 0.1% |
0,5 |
– |
|
2. |
Увеличение коэффициента избытка воздуха в топке на 0,1% |
– |
0,7 |
|
3. |
Установка водяного экономайзера за котлом |
5-6 |
– |
|
4. |
Применение за котлоагрегатами установок глубокой утилизации тепла, установок использования скрытой теплоты парообразования уходящих дымовых газов (контактный теплообменник) |
до 15 |
– |
|
5. |
Применение вакуумного деаэратора |
1,0 |
– |
|
6. |
Отклонение содержания СО2 в уходящих дымовых газах от оптимального значения на 1% |
– |
0,6 |
|
7. |
Снижение температуры отходящих дымовых газов на 10°С для сухих и влажных топлив |
0,6 и 0,7 |
– |
|
8. |
Повышение температуры питательной воды на входе в барабан котла на 10°С ( Р=13 ата и кпд =0.8) |
2,0 |
– |
|
9. |
Повышение температуры питательной воды на входе в водяной экономайзер на 10°С |
– |
0,23 |
|
10. |
Подогрев питательной воды в водяном экономайзере на 6°С |
1,0 |
– |
|
11. |
Увеличение продувки котла более нормативных значений на 1% |
– |
0,3 |
|
12. |
Установка обдувочного аппарата для очистки наружных поверхностей нагрева |
2,0 |
– |
|
13. |
Наличие накипи на внутренней поверхности нагрева котла, толщиной 1мм |
– |
2,0 |
|
14. |
Замена 1 т невозвращенного в тепловую схему котельной конденсата химически очищенной водой |
– |
20 кг у.т. |
|
15. |
Перевод работы парового котла на водогрейный режим |
2,0 |
– |
|
16. |
Работа котла в режиме пониженного давления (с 13 ата) |
– |
6,0 |
|
17. |
Отклонение нагрузки котла от оптимальной на 10% в сторону уменьшения в сторону увеличения |
– |
0,2 0,5 |
|
18. |
Испытания (наладка) оборудования и эксплуатация его в режиме управления КИП . |
3,0 |
– |
|
19. |
Утечка пара через отверстие 1 мм при Р = 6 ата |
– |
3,6 кг у. т. |
|
20. |
Забор воздуха из верхней зоны котельного зала на каждые 1 000 м3 газообразного топлива |
17 кг у. т. |
– |
|
21. |
Повышение температуры воды на выходе из котла |
– |
4 |
|
22 |
Применение щелевых деаэраторов |
|
|
|
23 |
Применение транссоников, (пароструйных смесительных теплообменников), экономящих затраты энергии на перекачку воды в системе. |
|
|
Анализ режимов работы системы теплоснабжения и отопления
Тепловая энергия, передаваемая различными энергоносителями (газ, топливо, водяной пар, горячая вода), на промышленных предприятиях используется для:
Наиболее распространенными теплоносителями являются водяной пар и вода с температурой до 150ОС, производимые в котельной, и по трубопроводам направляемые к потребителям. Во многих случаях использование пара неэффективно, т.к. сложен контроль за потреблением энергии и дорого поддержание давления и температуры неиспользуемого пара. Паропроводы зачастую плохо изолированы, имеют утечки в местах соединений по всей сети.
Система регулирования отопления осуществляется изменением температуры при постоянном расходе воды (качественное регулирование). Во многих случаях поток регулируется дважды в год в начале и конце отопительного периода. Расход воды по сети летом составляет около 80% от зимнего расхода. Обычно температура воды в прямой линии колеблется от 80 до 150ОС; в обратной линии в основном находится в пределах 55-70ОС.
Системы отопления, работающие при постоянном расходе и регулировании температурой теплоносителя, имеют недостатки по сравнению с системой регулирования подачей воды (количественное регулирование).
Система инерционна, изменение температуры в системе затягивается на несколько и более часов. Температура регулируется несколько раз в сутки, для того, чтобы удовлетворить запросы потребителей, наиболее удаленных от источника теплоты.
Сетевой циркуляционный насос работает с постоянной нагрузкой, не зависящей от передаваемой тепловой мощности и рассчитанной на максимальный режим теплопотребления системы отопления. Это приводит к перерасходу электрической энергии. Площадь под отопительным графиком "тепловая нагрузка – время работы с этой нагрузкой" пропорциональна количеству теплоты, переданной в систему теплоснабжения за отопительный сезон.
При регулировании отопления температурой подаваемой воды мощность, потребляемая циркуляционным насосом, постоянна, а знергия пропорциональна площади прямоугольника, одна из сторон; которого равна мощности, потребляемой насосом, соответствующей максимальной подаче, а другая – продолжительности отопительного периода.
При регулирований системы: теплоснабжения подачей необходимого количества горячей воды, нагретой до заданной постоянной температуры, мощность насосного агрегата пропорциональна расходу горячей воды в системе в третей степени (для турбулентного режима) и график зависимости мощности насоса во времени отопительного сезона напоминает отопительный график. Плошадь под графиком Q–H равна энергии, затраченной на прокачку теплоносителя, которая меньше, чем в первом случае (см. рис. 13).
Согласно опыту работы в Польше и Венгрии переход к системе отопления с регулированием расхода воды в системе позволяет достичь 60% экономии электроэнергии на привод циркуляционных сетевых насосов. Кроме этого замена элеваторных узлов экономичными малошумящими циркуляционными насосами с системой автоматического регулирования отопления дополнительно экономит энергию циркуляционных насосов (нет необходимости поддерживать в системе дополнительный напор около 6-8 м. вод. ст., необходимый для работы элеватора в качестве циркуляционного насоса).
Развитие систем автоматизации, появление новой элементной базы позволяет по-новому решать конструкции и схемы систем отопления. В настоящее время созданы автоматизированные блочные и крышные котельные, которые работают без постоянного обслуживающего персонала. Применение таких технических решений позволяет избежать затрат на создание внешних теплотрасс, уменьшить тепловые потери в системе, рассредоточить выбросы вредных веществ в атмосферу. Экономические затраты при теплоснабжении от собственной котельной могут быть в 3–5 раз ниже по сравнению с централизованным теплоснабжением. В каждом конкретном случае необходимо проводить технико-экономический анализ.
Рис. 13. Экономия энергии циркуляционного насоса
при переходе на количественное регулирование системы теплоснабжения
Nэд кВт
Обозначения:
Nэд – мощность, потребляемая циркуляционным насосом.
τРАБ – продолжительность отопительного периода.
Анализ затрат теплоты на отопление
Для составления теплового баланса и оценки состояния системы отопления необходимо выполнить сравнение тепловой мощности, потребляемой на отопление зданий различного назначения, с расчетными данными, которые были заложены при проектировании. Сравнительный анализ позволяет определить наличие перетопа здания и необходимость настройки его системы на проектные показатели. Это особенно важно при настройке на номинальные показатели системы централизованного теплоснабжения. Превышение теплопотерь в зданиях и элементах системы централизованного теплоснабжения больше проектных значений приводит к необходимости проведения восстановительных работ по их устранению.
Как известно расход теплоты на отопление здания рассчитывается по формуле:
Q0 = (1 + β) q0 α VH (tB.CP – tH.O) Вт, (1 ккал/ч=1.163 Вт; 1 МВт=0.86 Гкал/ч)
где: β – поправочный коэффициент, учитывающий расход теплоты на подогрев инфильтрационного воздуха. Значение β равно 0,1–0,3 для аэровокзалов и пассажирских павильонов при скорости ветра 5–10 м/с за 3 наиболее холодных месяца, для старых жилых зданий β = 0,15, для ангаров с одинарным остеклением β = 1–2;
q0 (qB) – удельные тепловые характеристики на отопление (вентиляцию) здания (табл. 15);
α – поправочный коэффициент (принимают только для отопительной характеристики здания);
Табл.14
|
tН.О , ОС |
-10 |
-15 |
-20 |
-25 |
-30 |
-40 |
-45 |
-50 |
|
α |
1.45 |
1.29 |
1.17 |
1.08 |
1 |
0.9 |
0.85 |
0.82 |
VН – отапливаемый объем здания, м3;
tBCР – средняя температура воздуха в здании;
tН.О (tН.В) – температура атмосферного воздуха, принятая в расчете отопления (вентиляции) данного объекта;
Qo (Qв) – расход теплоты на отопление (вентиляцию) здания. При расчете Qо и Qв складываются.
Таблица 15. Теплотехнические характеристики зданий
|
Здание |
Объем Vн |
Удельн. тепловые характеристики |
Здание |
Объем Vн |
Удельн. тепл. хар-ки |
||
|
тыс. м3 |
q0 Вт / (м3 °с) |
qВ Вт / (м3 °с) |
тыс. м3 |
q0 Вт / (м3 °с) |
qВ Вт / (м3 °с) |
||
|
Жилые, гостиницы, общежития, залы ожидания Административные Клубы, дворцы культуры |
до 3 . |
0.49 |
– |
Поликлиники, амбулатории, диспансеры Больницы Приемные Предприятия общественного питания |
до 5 |
0.46 |
" |
|
<5 |
0.44 |
– |
< 10 |
0.42 |
0.29 |
||
|
<10 |
0.4 |
– |
<15 |
0.37 |
0.29 |
||
|
< 15 |
0.36 |
– |
>15 |
0.35 |
0.26 |
||
|
<20 |
0.33 |
– |
<5 |
0.47 |
0.34 |
||
|
<25 |
0.32 |
– |
<10 |
0.42 |
0.33 |
||
|
<30 |
0.3! |
– |
<15 |
0.37 |
0.30 |
||
|
>30 |
0.3 |
– |
>15 |
0.35 |
0.29 |
||
|
<5 |
0.5 |
1.02 |
<5 |
0.44 |
0.93 |
||
|
<10 |
0.44 |
0.09 |
<10 |
0.38 |
0.90 |
||
|
<15 |
0,40 |
0.08 |
>10 |
0.36 |
0.87 |
||
|
>15 |
0.37 |
|
<5 |
0.40 |
0.81 |
||
|
<5 |
0,3 |
0.29 |
<10 |
0.38 |
0.75 |
||
|
<10 |
0.38 |
0.27 |
>10 |
0.35 |
0.70 |
||
|
|
|||||||
|
Здание |
Объем Vн |
Удельн. тепловые характеристики |
Здание |
Объем Vн |
Удельн. тепл. хар-ки |
||
|
тыс. м3 |
q0 Вт/(м3 °с) |
qВ Вт/(м3 °с) |
тыс. м3 |
q0 Вт/(м3 °с) |
qВ Вт/(м3 °с) |
||
|
Детские сады и ясли Учебные заведения Механосборочные, механические и слесарные отделения инструментальных Цеха покрытий (гальвакич. и др.) |
>10. |
0,35 |
0.23 |
Лаборатории Пожарное депо Гаражи Деревообделочные цеха Ремонтные цеха |
<5. • |
0.43 |
1.16 : |
|
.. <5 ... . |
0.44 |
0.13 |
<10 |
0.40 |
1.10 |
||
|
>5 |
0.40 |
0.!2 |
>10 |
0.33 |
1.05 |
||
|
<10 |
0.41 |
- |
<2 |
0.56 |
0.16 |
||
|
<15 |
0.38 |
0.12 |
<5 |
0.54 |
... 0.1! |
||
|
<20 |
0.35 |
0.09 |
>5 |
0.53 _, |
0.11 |
||
|
>20 |
0.28 |
0.09 |
<2 |
0.81 |
|
||
|
5-10 |
0.64-0.53 |
0.47-029 |
<3 |
0.70 |
- |
||
|
10-15 |
0.53-0.47 |
0.29-0.18 |
<5 |
0.64 |
0.8 |
||
|
50 - 100 |
0.47-0.44 |
0.18-0.14 |
>5 |
0.57 |
0.75 |
||
|
100-200 |
0.44-0.41 |
0.14-0.09 |
<5 |
0.7-0.64 |
0.7-0.58 |
||
|
<2 |
0.76-0.7 |
6-4.7 |
5-10 |
0.64-0.53 |
0.58-0.53 |
||
|
2-5 |
0.7-0.64 |
4.7-3.5 |
5-10 |
0.7-0.58 |
0.23-0.18 |
||
|
Компрессорные Служебные и административно-вспомогательные здания Казармы и помещения ВОХР |
5-10 |
0.64-0.53 |
3.5-2.3 |
Котельные Газогенераторные Регенерация масел Склады химикатов и красок и т:п. Проходные |
10-20 |
0.58-0.53 |
0.18- 0.12 |
|
<0.5 |
0.81-2.3 |
- |
2-10 |
0.12 |
0.35-0.6 |
||
|
0.5-1 |
0.7-0.81 |
- |
10-20 |
0.09 |
0.23-0.47 |
||
|
1-2 |
0.52-0.7 |
- |
5-10 |
0.12 |
2.1 |
||
|
2-5 |
0.47-0.53 |
- |
2-3 |
0.7-0.87 |
0.58-0.7 |
||
|
5-10 |
0.40-0.47 |
|
<1 |
1.0-0.87 |
|
||
|
0.5-1 |
0.7-0.52 |
|
1-2 |
0.87-0.75 |
|
||
|
1-2 |
0.52-0.47 |
|
2-5 |
0.75-0.67 |
0.7-0.52 |
||
|
2-5 |
0.47-0.38 |
0.16-0.14 |
<0.5 |
1.5-1.4 |
- |
||
|
5-10 |
0.38-0.35 |
0.14-0.13 |
0.5-2 |
1.4-0.81 |
- |
||
|
10-20 |
0.35-0.29 |
0.13-0.12 |
2-5 |
0.81-0.64 |
0.17-0.12 |
||
|
5-10 |
0.44-0.38 |
- |
|
|
|
||
|
10-15 |
0.38-0.36 |
- |
Расход тепловой энергии на вентиляцию:
Qв = qВ Vн (tВ.СР – tН),
tH= tH.B в системах вентиляции с рециркуляцией, tH = tH.О – без рециркуляции.
Значения tB.СР в зданиях комбинированного назначения принимают как средневзвешенную по объему внутреннюю температуру по объему помещений.
Расход тепла на горячее водоснабжение
Расход воды и тепла на горячее водоснабжение необходимо оценить как при составлении теплового баланса предприятия, так и водного баланса. Нормативы суточного удельного расхода горячей воды для различных потребителей заданы в (СНиП 2.04.01-85, приложение 3) и приведены в приложении.
Расчетный среднегодовой расход тепла на горячее водоснабжение, соответствующий СНиПовским нормам можно оценить по формулам:
Qгв = ; ккал/год, где:
m – количество видов потребителей горячей воды;
ni – число потребителей (одного вида) горячей воды,
qCPi – средняя норма расхода горячей воды , м3/сутки, (СНиП 2.04.01-85, приложение 3);
ρB – плотность воды, кг/м3 ;
С – теплоемкость воды, 1 ккал/(кг °С);
tTi – средняя температура горячей воды в водоразборных стояках, (для жилых домов + 50 °С);
tX.B – температура холодной воды в водопроводе в зимний период (при отсутствии данных принимается равной 5 °С, при питании из скважины - 13-14°С);
Ti – период потребления горячей воды в сутках;
TХ.Л – температура холодной воды в водопроводе в летний период (при отсутствии данных принимается равной 15 °С);
Расход воды в системе ГВС равен:
WГВ = м3
Экономии тепла в системе отопления также можно достичь техническими и организационными мероприятиями:
Тепловые потери тепловых трасс системы теплоснабжения.
В системе отопления и теплоснабжения имеются потери энергии, связанные с повреждением теплоизоляции трубопроводов.
Для оценки состояния теплотрасс необходимо сравнить в них потери теплоты с теми значениями, которые допускались при проектировании. Ниже приведены значения потерь в изолированных и неизолированных трубопроводах (табл. 16-18). Эти данные можно использовать для оценки эффективности рекомендаций по улучшению теплоизоляции труб систем теплоснабжения. Особенно велики теплопотери в разводящих трубопроводах при подземной прокладке с высоким уровнем грунтовых, дождевых и паводковых вод, при прокладке магистралей в бездренажных каналах.
В Омске, где близко к поверхности залегание грунтовых вод, теплопотери в магистральных трубопроводах достигают 50%.
Таблица 16. Потери тепловой энергии изолированными водяными теплопроводами при подземной бесканальной прокладке и в непроходных каналах (температура грунта на глубине заложения трубопроводов +5°С), Вт/м
|
Наружный диаметр теплопровода, мм |
Температура воды в теплопроводах, °С |
||||||
|
Обратном 50 |
Подающем 65 |
Двухтрубном 65 |
Подающем 90 |
Двухтрубном 90 |
Подающем 110 |
Двух-труб ном 110 |
|
|
32 |
23 |
29 |
52 |
37 |
60 |
44 |
67 |
|
57 |
29 |
36 |
65 |
47 |
76 |
55 |
84 |
|
76 |
34 |
41 |
75 |
52 |
86 |
62 |
95 |
|
89 |
36 |
44 |
80 |
57 |
93 |
66 |
102 |
|
108 |
38 |
49 |
88 |
63 |
102 |
72 |
112 |
|
159 |
49 |
60 |
109 |
76 |
124 |
87 |
136 |
|
219 |
59 |
72 |
131 |
92 |
151 |
106 |
165 |
|
273 |
70 |
84 |
154 |
105 |
174 |
120 |
189 |
|
325 |
79 |
94 |
173 |
116 |
195 |
134 |
213 |
|
377 |
88 |
136 |
213 |
146 |
235 |
||
|
426 |
95 |
141 |
236 |
159 |
254 |
||
|
478 |
106 |
153 |
259 |
174 |
280 |
||
|
529 |
117 |
165 |
282 |
186 |
303 |
||
|
630 |
132 |
189 |
321 |
213 |
346 |
||
|
720 |
145 |
210 |
355 |
234 |
378 |
||
|
820 |
163 |
233 |
396 |
258 |
422 |
||
|
920 |
180 |
253 |
434 |
282 |
462 |
Таблица 17. Потери тепловой энергии изолированным водяным трубопроводом при надземной прокладке (температура атмосферного воздуха +5°С), Вт/м.
|
Наружный диаметр теплопро вода, мм |
Разность температур между водой в трубах и. воздухом, ОС |
Наружный диаметр теплопровода. мм |
Разность температур между водой в трубах и воздухом. °С |
||||||
|
45 |
70 |
95 |
120 |
45 |
70 |
95 |
120 |
||
|
32 |
17 |
27 |
36 i |
44 |
273 |
62 |
81 |
102 |
125 |
|
48 |
21 |
31 |
42 |
52 |
325 |
70 |
93 |
116 |
140 |
|
57 |
24 |
35 |
47 |
57 |
377 |
83 |
108 |
133 |
157 |
|
76 |
29 |
41 |
52 |
54 |
426 |
96 |
122 |
150 |
174 |
|
89 |
33 |
44 |
58 |
70 |
478 |
104 |
132 |
158 |
186 |
|
108 |
36 |
50 |
64 |
78 |
529 |
11! |
140 |
169 |
198 |
|
133 |
41 |
56 |
70 |
86 |
630 |
121 |
155 |
187 |
222 |
|
159 |
44 |
58 |
76 |
93 |
720 |
134 |
169 |
2135 |
240 |
|
194 |
48 |
68 |
85 |
102 |
820 |
157 |
196 |
233 |
271 |
|
219 |
54 |
70 |
91 |
111 |
920 |
181 |
222 |
263 |
303 |
Таблица 18. Тепловые потери неизолированных черных труб
Данные представлены в Вт/пог. м. Эти цифры соответствуют количеству литров нефти, потерянной на погонный метр трубопровода за год при круглогодичной эксплуатации. Температура окружающей среды принята 10°С. Расчеты выполнены при естественной конвекции.
|
Диаметр труб, мм |
Превышение температуры поверхности над температурой окружающей среды °С |
||||||||
|
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
140 |
160 |
180 |
|
|
17 |
14 |
32 |
53 |
76 |
102 |
131 |
163 |
1_ 198 |
236 |
|
21 |
16 |
38 |
63 |
91 |
123 |
157 |
196 |
237 |
283 |
|
27 |
20 |
47 |
78 |
113 |
152 |
195 |
243 |
295 |
352 |
|
34 |
25 |
57 |
95 |
138 |
185 |
238 |
296 |
360 |
430 |
|
42 |
30 |
69 |
114 |
165 |
222 |
286 |
356 |
433 |
518 |
|
48 |
33 |
77 |
128 |
185 |
250 |
321 |
400 |
487 |
583 |
|
60 |
40 |
93 |
155 |
225 |
303 |
390 |
487 |
593 |
709 |
|
76 |
50 |
114 |
' 190 |
276 |
372 |
480 |
599 |
730 |
875 |
|
89 |
57 |
131 |
218 |
317 |
428 |
551 |
688 |
840 |
1006 |
|
102 |
64 |
148 |
245 |
357 |
482 |
621 |
776 |
948 |
1136 |
|
108 |
68 |
155 |
258 |
375 |
507 |
654 |
817 |
997 |
1196 |
|
114 |
71 |
163 |
271 |
393 |
531 |
686 |
857 |
1046 |
1255 |
|
133 |
81 |
186 |
310 |
450 |
609 |
786 |
982 |
1200 |
1441 |
|
140 |
85 |
195 |
324 |
471 |
637 |
822 |
1028 |
1256 |
1508 |
|
159 |
95 |
218 |
362 |
527 |
713 |
920 |
1152 |
1408 |
1691 |
|
168 |
100 |
229 |
380 |
563 |
748 |
967 |
1210 |
1479 |
1777 |
|
194 |
114 |
260 |
432 |
628 |
850 |
1099 |
1376 |
1683 |
2023 |
|
219 |
126 |
289 |
481 |
700 |
947 |
1224 |
1533 |
1877 |
2257 |
|
245 |
140 |
320 |
531 |
773 |
1046 |
1353 |
1696 |
2076 |
2498 |
|
273 |
154 |
352 |
585 |
851 |
1153 |
1491 |
1869 |
2289 |
2755 |
|
324 |
179 |
410 |
681 |
992 |
1343 |
1739 |
2181 |
2673 |
3219 |
|
356 |
195 |
446 |
741 |
1079 |
1462 |
1893 |
2375 |
291! |
3507 |
|
406 |
220 |
502 |
833 |
1213 |
1645 |
2131 |
2674 |
3280 |
3954 |
В настоящее время в системах централизованного теплоснабжения все шире начинается применение предварительно теплоизолированных труб. Эти трубы имеют слой качественной полиуретанозой изоляции и снаружи помешены в сплошной пластмассовый кожух. Стыки секций труб также имеют тепло- и гидроизоляцию из заранее приготовленных в заводских условиях элементов (скорлупы из полиуретана, термоусадочные муфты). Для контроля за состоянием гидроизоляции магистрали внутри теплоизоляции труб заложены медные проводники, которые соединяются при монтаже магистрали. Нарушение гидроизоляции приводит к электрическому замыканию проволочек на основную трубу и сигнализирует о повреждении теплотрассы. Выпускаются также предварительно изолированные трубы, герметизированные по торцам в заводских условиях. Это повышает надежность системы, локализует место повреждения гидроизоляции трубопровода.
В Дании имеется в эксплуатации магистральный теплопровод из предварительно изолированных труб, в котором падение температуры воды вследствие утечек через теплоизоляцию составляет около 5°С на расстоянии 150 км.
Анализ режимов работы системы вентиляции.
Вентиляционные системы потребляют значительную часть общего потребления энергии на предприятии. Они обычно являются элементами технологических установок и средством обеспечения санитарно-гигиенических условий для рабочих в производственных помещениях. В условиях экономического кризиса предприятия стремятся ограничить время работы вентиляционных систем.
При анализе работы вентиляционных систем нужно выяснить, какова реальная потребность в вентиляции в изменившихся условиях, насколько широко применяется местная наиболее эффективная вентиляция, как изменились производственные условия и технологические процессы с момента ее проектирования. Делается поверочный расчет с учетом существующих условий (наличие вредных выбросов, тепловая нагрузка, влажность в помещении и др.) и их изменением в течение дня, недели и года. Проверяется возможность рекуперации тепловой энергии (теплоты вытяжного вентиляционного воздуха).
Анализируется возможность применения регулируемых электроприводов при переменном режиме эксплуатации.
При охлаждении или обогреве зданий с помощью воздушных систем отопления большие избыточные потери могут возникнуть за счет инфильтрации наружного воздуха через неплотности ограждения зданий, они могут быть соизмеримы с расчетным теплопотреблением.
Для уменьшения потерь энергии в вентиляционных системах используются традиционные решения:
Анализ режимов работы теплопотребляющего технологического оборудования
В условиях приближения цен на энергоносители к мировому уровню важнейшей задачей руководителя каждого предприятия является повышение энергозффективности производства, которое в РФ зачастую в 3-5 раз ниже, чем на передовых западноевропейских предприятиях.
При проведения анализа теплопотребления в технологических процессах необходимо выполнить:
Оценка эффективности отдельных мероприятий по теплосбережению:
Тепловой баланс
Тепловой баланс промышленного предприятия состоит из прихода и расхода тепловой энергии. Он составляется аналогично электрическому балансу. В приход включается тепловая энергия, полученная в виде топлива и теплоты от внешних источников. Учет ведется по показаниям счетчиков топлива и теплосчетчиков.
Расходная часть теплового баланса делится на следующие статьи расхода:
Наличие всех статей расхода необязательно.
Удельный расход должен быть отнесен на единицу выпускаемой продукции и сопоставлен с показателями других передовых предприятий (см. таблицы Приложения).
Задачами составления теплового баланса являются:
Анализ режимов работы компрессорного оборудования, системы разводки и потребления сжатых газов
Рис. 14. Принципиальная схема системы получения сжатого воздуха
Compressed Air System - Schematic Representation
1 – воздухозаборный фильтр; 2 – компрессоры; 3 – воздухоохладитель; 4 – влагоотделитель; 5 – воздушный ресивер; 6 – воздухоосушитель (необязательно); 7 – распределительная сеть; 8 – потребители сжатого воздуха.
Влагоотделитель может устанавливаться после ресивера.
Сжатие воздуха – неэффективный процесс. Оптимальный процесс сжатия происходит, если сжатие осуществляется в компрессоре при постоянной температуре (изотермическое сжатие). Около 90% потребляемой мощности теряется в виде отводимой теплоты. Несовершенная конструкция и недостатки системы (особенно утечки воздуха) понижают эффективность еще на 30%.
Сжатый воздух широко применяется на предприятиях для системы пневмоприводов, продувки различных фильтров и других устройств. Для получения сжатого воздуха чаще всего применяются компрессоры с электроприводом. На промышленных предприятиях широко применяются поршневые, винтовые и ротационные компрессоры.
Потери энергии в системе производства, транспортировки и распределения сжатого воздуха могут быть следующими:
L1/L2 = (β1(n-1) n – 1) / (β2(n-1) n – 1)
Здесь: n – показатель политропы сжатия в компрессоре, β1 , β2 – степень повышения давления в компрессоре в первом и во втором режиме эксплуатации.
Таблица 19. Влияние диаметра отверстия и давления в системе сжатого воздуха на потери воздуха и мощности компрессора
|
Диаметр отверстия утечки (мм) |
Давление, МПа |
|||||||
|
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
|||||
|
Расход, дм3 / с |
Потери мощности кВт |
Расход, дм3 / с |
Потери мощности кВт |
Расход, дм3 / с |
Потери мощности кВт |
Расход, дм3 / с |
Потери мощности кВт |
|
|
1 |
0.7 |
0.2 |
1 |
0.3 |
1.3 |
0.5 |
1.6 |
0.7 |
|
5 |
18 |
4.6 |
26 |
8 |
33 |
13 |
40 |
17 |
|
10 |
73 |
18 |
103 |
33 |
132 |
50 |
161 |
69 |
Расчет выполнен для одноступенчатого сжатия.
Пример: Если Вы устраняете одну постоянную (365 дней, 24 часа в день) утечку диаметром 5 мм при давлении 0,8 МПа, вы будете экономить:
13 kW * 365 * 24 = 114000 кВт ч
Расход воздуха различными инструментами приведен в табл. 20.
Таблица 20. Потребление воздуха различными инструментами
|
Инструмент |
Расход воздуха при давлении 0,7 МПа (дм3/с) |
|
Дрель 5 - 1 0 мм |
4-8 |
|
Дрель 10 - 13 мм |
8-16 |
|
Перфоратор |
20 - 250 |
|
Пневмоинструмент для клепки, гайковерты |
5-30 |
|
Полиспаст - 1000 кг |
30-40 |
|
Полиспаст - 5000 кг |
80 - 120 |
|
Окраска пистолетом |
5-130 |
|
Пневмодвигатель 1 - 4 кВт |
30-100 |
|
Пнезмодвигатель 2 - 10 кВт |
35-175 |
Диаметры воздухопроводов и переходников должны соответствовать расходу (см. табл. 24 и 22.).
Таблица 21. Рекомендуемые диаметры воздухопроводов
|
Расход воздуха дм3/с |
Диаметр трубопровода |
|
8 |
1 " |
|
15 |
1 "- 1.25" |
|
30 |
1.25"- 1.5" |
|
65 |
1.5 "-2" |
|
200 |
2.5 " - 3 " |
|
300 |
3.5" |
|
350 |
3.5" |
Таблица 22. Рекомендуемые диаметры труб и переходников
для присоединения пневмоинструмента
|
Расход воздуха дм3/с |
Диаметр трубы / переходника (мм) |
|
0-4 |
6.3 |
|
4-7 |
8 |
|
7-13 |
10 |
|
13-21 |
12.5 |
|
21-40 |
16 |
Распространенные способы экономии энергии при эксплуатации компрессоров:
Анализ режимов работы холодильного оборудования
Холодильное оборудование широко применяется на производстве, особенно в пищевой промышленности для обеспечения условий хранения сырья и скоропортящихся продуктов. Наибольшее применение в промышленности находят аммиачные парокомпрессионные установки (см. рис. 15) получения холода с поршневыми и винтовыми компрессорами, имеющие электрический привод. Аммиак не разрушает озоновый слой атмосферы и все больше в качестве хладагента вытесняет из холодильной техники фреоны.
Рис.15. Схема простейшей одноступенчатой
парокомпрессионной холодильной установки
Обозначения: 1 – компрессор; 2 – конденсатор; 3 – дроссельный вентиль; 4 – испаритель; 5 – насос или вентилятор для охлаждения конденсатора; 6 – насос или вентилятор на холодной стороне.
Необходимо помнить, что каждый киловатт теплоты каким-либо образом вносимой в холодильную камеру требует дополнительно ε кВт мощности на привод холодильной установки (рис. 13–14), где: ε = QXOЛ / L - холодильный коэффициент системы получения холода. Для известного цикла Карно
ε = Тхол / (Тнар – Тхол)
где: QXOЛ – холодопроизводительность холодильной установки;
L – мощность, затрачиваемая на привод системы;
Тхол – температура в холодильной камере;
Тнар – температура среды, в которую отводится теплота от холодильной установки.
В действительности значение ε оказывается ниже вследствие необратимости термодинамических процессов (перепады температур в теплообменных устройствах, их загрязнения и другие причины).
Основные причины потерь энергии в системе производства и использования холодя:
Основные технические приемы экономии энергии:
В морозильной камере объемом 8000 м3 на восполнение потерь холода теряется электроэнергии:
Рис.16. Эффективность аммиачных холодильных машин с поршневыми компрессорами в зависимости от температуры конденсатора Тс и испарителя То
600
Рис 17. Холодильный коэффициент аммиачной поршневой холодильной установки /отсутствует/
Обозначения: Qxол – холодопроизводительность холодильной установки кВт; То – температура в испарителе; Тс – температура в конденсаторе; Lком – мощность электродвигателя кВт; εХОЛ – холодильный коэффициент (Qхол / Lком); εK / εКАРНО – эффеетивность Карно, отношение холодильного коэффициента цикла холодильной установки к холодильному коэффициенту цикла Карно.
Рис. 18, Холодильная камера – основные элементы и типичные потери
Обозначения: 1 – компрессор; 2 – воздухоохлаждаемый конденсатор; 3 – испаритель; 4 – потери из-за воздушного проникновения; 5 – потери из-за теплопередачи; 6 – потери из-за внутренних источников тепловыделений.
Рис. 19. Потери энергии через открытый дверной проем 2x3 м из холодильной (1) или морозильной (2) камеры при различных значениях разности температуры снаружи и внутри камеры. Принято, что относительная влажность внутри – 80% , снаружи – 50%.
10 15 20 25 30 35
Разность температур снаружи и внутри камеры, град. С.
Пример:
Открытие входных дверей площадью 2x3 м2 холодильной камеры с температурой внутри – 30 ОС на 4 часа каждый день при загрузке-выгрузке хранимых продуктов приводит к потерям мощности 200 кВт на привод компрессоров (рис. 11). При сокращении длительности периода работы с открытыми дверями в 2 раза экономия энергии составит 88000 кВт ч. в год. Применение дверей с тамбуром может еще больше сократить потери.
Цели углубленных энергетических обследований.
А) системы энергоснабжения и энергосбережения предприятия в целом.
Б) подробное локальное исследование конкретных частей схемы энергоиспользования предприятия (например, системы теплоснабжения, освещения).
В) докальное исследование отдельных узлов схемы энергоиспользования (например, отдельной установки – техническое состояние установки, ее обеспечение сырьем и энергией, режимы эксплуатации)
Изучаемые показатели.
Формы и методы проведения углубленных энергетических обследований.
Оборудование для проведения энергетических обследований.
В процессе энергетических обследований производятся инструментальные измерения параметров действительных режимов эксплуатации энергогенерирующего и потребляющего оборудования, эффективности систем распределения энергетических ресурсов.
Приборы, применяемые для проведения энергетических обследований, должны отвечать следующим требованиям:
В настоящее время имеется широкий ассортимент приборов иностранного и отечественного производства, удовлетворяющих этим требованиям.
В зависимости от характера измеряемых параметров приборы можно разделить на электроизмерительные и теплотехнические.
Примерный комплект приборов для проведения энергоаудита, их возможности и область применения
А. Электроизмерительные приборы.
1. Универсальные токоизмерительные клещи. Clamp Power Meter
Назначение. Измеряют, в том числе с запоминанием к выводом информации на персональный компьютер, постоянные и переменные ток (до 1000 A), напряжение (до 700В), частоту (40–1000 Гц), COS φ, активную и реактивную мощности в промышленной сети напряжением до 700 В (интервал между измерениями от 0.5 до 4000 сек.)
Применение. Позволяют производить без отключения измерения режимов работы электродвигателей, трансформаторов, можно проверять симметричность электрической нагрузки, записывать разгонные характеристики потребления электропривода. Имеется программа для совместной работы с Ноутбуком для сбора информации в процессе измерений и обработки результатов.
2. Тарифный 3-х фазный счетчик с микро-ЭВМ ТАСОМ (Производство Дании)
Назначение. Измеряет активное энергопотребление в 3-х фазной сети с линейным напряжением до 400 В и током до 1000 А, с помощью многопредельных токоизмерительных клещей (0-1000А) с выходом на 5А. Подключение обмоток напряжения по схеме "звезда". Встроенный компьютер записывает среднюю мощность нагрузки за заданные периоды осреднения в четвертях часа. Работает как многотарифный электрический счетчик с запоминанием графика потребления за 94 суток. Имеется возможность через оптическую связь программировать режим работы счетчика при его запуске и сбрасывать собранную информацию на компьютер. Имеется программа для графической и цифровой обработки собранной информации. Стоимость около 2000 USD.
Применение. В энергоаудите используется для снятия кривых электропотребления трансформаторных подстанций, цехов, технологического оборудования за исследуемый период, определения периода максимума электропотребления при определении заявляемого максимума в часы пик и принятия решения о корректировке временного режима эксплуатации электропотребляющего оборудования.
Российские аналоги: Трехфазные счетчики активной энергии микропроцессорные, многофункциональные, многотарифные, повышенной надежности ABB Евро-альфа, ЦЭ6823. Класс точности 2,0; 1,0; 0,5. Имеют встроенный программируемый таймер, энергонезависимую память. Оборудованы оптическим портом ввода/вывода и интерфейсом RS485 или ИРПС. При доукомплектовании тремя измерительными клещами с выходом на 5А и соединительными проводами с зажимами типа "Крокодил" позволяет проводить измерения злектропотребления без остановки на период подключения, с регистрацией точных графиков получасовых мощностей за несколько суток.
3.Портативные электроанализаторы AR.4M, AR.5 фирмы CIRCUTOR
Назначение. Анализ количества и качества электроэнергия и сетях 220/380 В, a также в высоковольтных сетях при наличии измерительных трансформаторов. Запись суточных, недельных и месячных графиков нагрузки. Обработка данных на персональных компьютерах. Простая установка без отключения потребителя. Регистрируются напряжение фаза-нейтраль и среднее значение, ток в каждой фазе, гармоники тока и напряжения до 15 (AR.4M), 49 (AR.5) порядка, cosφ. Система подключается к измеряемому объекту через токоизмерительные клещи и зажимы типа "Крокодил". Стоимость около 7000 USD.
Применение. Подробный анализ качества электроэнергии, характера нагрузки потребителя, запись графиков потребления энергии.
Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23, т. (095) 2757563.
Б. Теплотехнические измерительные приборы.
1. Ультразвуковой расходомер Portaflow MK11-R, Portaflow 204 и 208, Portaflow 300 фирмы Micronics (прибор с датчиками накладного типа, работает без врезки в трубопровод).
Назначение. Использован "время–проходной" способ измерения. Регистрирует скорость и считает расход жидкости в трубах 15-5000 мм с температурой трубы от –20 до +200ОС при скорости 0,3–12 м/сек (Re = > 4000), вывод информации на дисплей, есть дополнительно аналоговый выход на принтер или запоминающее устройство. Загрязнения воды влияют на надежность измерений. Устойчивы к загрязнениям и пузырькам воздуха приборы использующие доплеровский эффект. Питание от NiCd батареи 2,2Ачас (без подзарядки работает 10 час). Имеется зарядное устройство 9–25В. Стоимость около 8000 USD.
Рабочая температура датчиков типа А от –35 до 100ОС; В от –35 до 200ОС.
Применение. В комплекте с блоком-накопителем предназначен для проведения измерения графика водопотребления и расхода теплоты (при анализе режимов работы элементов системы отопления, зданий). Можно анализировать режимы работы систем хозяйственно-питьевого и горячего водоснабжения при подборе насосного оборудования, настраивать гидравлический режим систем отопления, проверять исправность узлов учета расхода воды и т.д.
В комплекте с двухканальным термометром МК–44 (ТК–5) позволяет проводить измерения мощности теплопотребления элемента нагрузки теплотрассы.
Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109230, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23, т. (095) 2757563.
Российский аналог. Ультразвуковой расходомер "Днепр-7". Использован доплеровский принцип, работает в условиях чистой среды, диапазон скорости 0,1-3 м/с, диаметр трубы 20-1000мм, температура среды 3–150ОС. Имеется модель с двумя термопарными аналоговыми входами, позволяющими использовать его в режиме теплосчетчика. Изготовитель НПА ТЕХНОАС, М.О., г. Коломна, а/я 4, ул. Октябрьской революции, 406а, т. (09661)+35147
2. Электронный прибор сбора данных Squirrel -1000 (блок накопитель).
Назначение. Прибор предназначен для регистрации показаний термопар, времени и аналоговых сигналов с заданным интервалом между записями. Прибор укомплектован термопарами накладного типа с рабочим диапазоном температур от –30 до 70ОС, от –50 до 150ОС, от –100 до 300ОС, имеется четыре температурных канала и четыре аналоговых канала. К аналоговым каналам могут быть подключены приборы с аналоговым выходом (от ультразвукового расходомера и др. приборов). Интервал периодов при записи может изменяться от 1 сек до 24 часов с шагом 1с. Емкость памяти 128 кБ, т.е. могут храниться 65000 показаний. Можно менять масштаб записываемого сигнала. Питание от 6 пальчиковых батарей АА (одного комплекта достаточно на 1 год).
Применение. Накопитель информации используется при измерениях температур непосредственно с термопарами и в комплекте с любым прибором, имеющим аналоговый выход. При работе с ультразвуковым расходомером может работать в режиме счетчика расхода воды и теплоты с записью графиков водо- и теплопотребления.
Режим теплосчетчика реализуется при подключении двух термопар на прямую и обратную линии теплосети. Стоимость около 2000 дол. США.
Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23, т. (095) 2757563.
3. Ультразвуковой толщиномер SONAGAGE 11
Назначение. Измеряет толщину стенки труб и других твердых материалов. Диапазон измерения 0,95 – 199 мм. Питание от батареи РРЗ (на 55 час).
Применение. Предназначен для работы с ультразвуковым расходомером для измерения толщины стенки труб.
Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23, т, (095) 2757563.
Российский аналог. Толщиномер ультразвуковой УТ-80. Диапазон измеряемых толщин 0.5 – 100 мм. Изготовитель НПА ТЕХНОАС, М.О., г. Коломна, а/я 4, ул. Октябрьской революции, 406а, т. (09661)+35147
4. Электронные газоанализаторы дымовых газов Minilyser-02.
Назначение. Прибор измеряет разрежение в газоходе, температуру, содержание О2, CO, NO, топочных газов котлов, температуру наружного воздуха, вычисляет содержание СО2, КПД, коэффициент избытка воздуха α, потери тепла с уходящими газами q2. В России налажен выпуск приборов модели "Детан-газ", имеющих фильтры для защиты датчиков от окислов серы.
КМ-900 фирмы Kane-May.
Измеряет О2, СО, NO, температуры и давление газов в газоходах, рассчитывает КПД горения, коэффициент избытка воздуха.
Применение. Предназначен для анализа режимов работы котлов и других горелочных устройств при проведении пуско-наладочных работ. Производство Дания, Германия. Стоимость около 3000 дол. США.
Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23, т. (095) 2757563
5. Инфракрасный термометр КМ-826, КМ-1000 с лазерным прицелом.
Назначение. Прибор предназначен для дистанционного измерения температур поверхностей в диапазоне от –20 до 500ОС с цифровой индикацией результатов измерений и указанием лазером точки измерений. Точность измерений 2°С. Питание 9 В (типа Крона) на 50 час. Режимы измерения:
Применение. Обследование состояния теплоизоляции теплотрасс, домов, мест утечек теплоты, холода, поиск объектов с заданной температурой поверхности.
Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23. т. (095) 2757563
Российские аналоги
Инфракрасный термометр КЕЛЬВИН. Высокая угловая разрешающая способность. Показатель визирования 1/80, 1/120, 1/250, 1/300.
Диапазоны измерения температур от –30 до +1800ОС, точность измерения 1°С, запоминание и удержание измеренного максимума, корректировка степени черноты. Имеет лазерный целеуказатель измерения. Напряжение питания – - батареи типа "Крона".
№ 16 957 98 в Государственном реестре измерительных средств.
Для технологии выпускаются инфракрасные датчики температур.
Изготовитель: НПО "ДИПОЛЬ", г. Москва, 117342, а/я №37. т. (095)+3339! 12.
Портативная тепловизионная система МРТИС-200, в комплект входит ноутбук, позволяет за 1-2 секунды формировать инфракрасное изображение обследуемого объекта, угол изображения 20х25О, чувствительность 0,05ОС. Термографические обследования позволяют получать термограммы подземных и наземных теплотрасс, высоковольтного оборудования, теплопотерь через стыки зданий. Вес: 1,8 кг.
Изготовитель НПА ТЕХНОАС, М.О., г. Коломна, а/я 4, ул. Октябрьской революции, 406а, т. (09660+35147
6. Термоанемометр "Swema" Air-30
Назначение. Прибор измеряет температуру газового потока в диапазоне от –30 до 90ОС, скорость воздуха от 0 до 30 м/сек. Прибор с телескопическим выдвижным датчиком. Напряжение питания 9 В (батарея типа Крона).
Применение. Прибор предназначен для обследования сушильных установок, систем .вентиляции.
7. Прибор для измерения температуры и влажности воздуха КМ-8006. Назначение. Прибор измеряет температуру от 0 до 450ОС и влажность от 0 до 97%, имеется аналоговый выход. Напряжение питания 9 В.
Применение. Применяется для анализа режимов paботы вентиляционных систем, сушильных установок, климатических камер.
Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23, т. (095) 2757563
8. Контактный цифровой термометр KМ–44 для измерения температур с помощью контактных термодатчиков.
Назначение. Двухканальный прибор для измерения температуры поверхности твердых тел, жидкостей, сыпучих веществ, воздуха и газовых смесей с помощью термопар погружного и накладного типа в диапазоне температур от –200 до 400ОС, позволяет измерять разность температур.
Применение. Прибор в комплекте с ультразвуковым расходомером МК–11 позволяет измерять расход теплоты в системах теплоснабжения.
Поставщик: НТЦ ЭНЕРГОЭФФЕКТ, 109280, г. Москва, ул. Автозаводская, 14/23, т. (095) 2757563
Российские аналоги. Цифровые контактные термометры ТК-3М, микропроцессорный ТК-5М.
Диапазон измеряемых температур для ТК-3М равен –10 ...+600ОС, для ТК-5М: –200...+1300ОС, разрешающая способность для ТК-ЗМ равна 1ОС, для ТК-5М – 0,1..–1ОС, время установки индикации показаний 0,1–6 с., габариты - 180x60x20 мм, масса 0,32 кг.
Изготовитель НПА ТЕХНОАС, М.О., г. Коломна, а/я 4, ул. Октябрьской революции, 406а, т. (09661)+35147
9. Акустический ультразвуковой дефектоскоп (течеискателъ) Betasonic 1000M
Назначение. Прибор по уровню шума, создаваемого струей в месте утечки из пневмосистем, с помощью чувствительной остронаправленной микрофонной системы, позволяет локализовать дефекты в магистралях, емкостях, вентилях и других устройствах. Напряжение питания 9В (элемент типа Крона).
Применение. Прибор является акустическим дефектоскопом, предназначен для обнаружения мест утечек в газовых системах, работающих под давлением и разрежением, определить дефекты в подшипниках, неплотности емкостей и др.
10. Сигнализатор утечек метана многоуровневый "Метан-9М"
Назначение. Используется для контроля взрывоопасных (концентрации метана и газовоздушных смесей (ацетилен, пары бензина). Диапазон измерения % объемных долей до 3,5. Вес 0,5 кг.
Применение. Прибор можно применять для определения наличия и мест утечек в объектах газового и коммунального хозяйства.
Изготовитель НПА ТЕХНОАС, М.О., г. Коломна, а/я 4, ул. Октябрьской революции, 40ба, т. (09661)+35147
11. Течеискитель акустический портативный "Успех-АТ-1"
Назначение. С помощью высокочувствительного сейсмического микрофона, чувствительность которого выше зарубежных аналогов, высококачественного усилителя с системой фильтров (прибор имеет 3 рабочих режима) по акустическому излучению определяется место утечки и повреждения системы, находящейся под землей на глубине до 5 м. с точностью до 0,6 м.
Применение. Определение мест утечек воды в системах водоснабжения и отопления, газа в системах газоснабжения при давлении не менее 1,8 атм.
12. Тахометр КМ-6003
Назначение. Прибор измеряет контактным либо дистанционным оптическим способом скорость вращения. Прибор цифровой. Предел измерения от 0 до 10000 об/мин. Напряжение питания 9В (элемент типа Крона).
Применение. Прибор предназначен для определения режима работы вентиляторов, насосов, компрессоров, электродвигателей.
13. Люксметр модель 931065.
Назначение. Предел измерения уровня освещенности от 0 до 20000 люкс.
Применение. Предназначен для обследования системы освещения.
14. Ноутбук TOSHIBA Satellite 110CS
Назначение. Процессор Pentium, емкость памяти 780 Мбайт.
Применение. Применяется для сбора и обработки собираемой информации.
Каждый прибор имеет подробные инструкции и методику по их применению на русском языке.
Технико-экономический анализ энергосберегающих мероприятий.
В конечном итоге работа по проведению знергоаудита должна заканчиваться разработкой программы устранения нерациональных потерь энергии и связанным с этим повышением экономической эффективности предприятия и объектов системы коммунального хозяйства. Проводится технико-экономический анализ эффективности предлагаемых мероприятий, определяются сроки окупаемости, разрабатывается очередность их внедрения. Предпочтение отдается тем предложениям, которые имеют небольшие затраты и малые сроки окупаемости.
Как правило, низкозатратные организационно-технические мероприятия, наводящие элементарный порядок в энергопользовании, позволяют получить в самый короткий срок экономию до 15-25% энергоресурсов.
Затем следуют мероприятия с небольшими капиталовложениями и малыми сроками окупаемости.
Реализация проектов с большими финансовыми затратами и сроками окупаемости переносится на более поздний период и учитывается при планировании капитальных ремонтных работ.
В простейшем случае оценка эффективности применения энергосберегающих проектов проводится по сроку окупаемости инвестиций, необходимых для реализации этих проектов:
Ток = ΣИ / ΣЭ, год.
где: ΣИ – суммарные инвестиции на реализацию энергосберегающего проекта;
ΣЭ – годовой экономический эффект от применения энергосберегающего проекта, включая экономию знергоресурсов и других затрат предприятия, связанных с реализацией предприятия.
Более глубокой является оценка эффективности инвестиций на реализацию энергосберегающих проектов, учитывающая также оплаты по банковской кредитной ставке, инфляцию, в некоторых случаях обесценивающую положительный эффект от энергосбережения. Инвестиционный анализ позволяет: сравнить эффективность различных энергосберегающих проектов, оценить, насколько эффективнее вкладывать денежные средства в реализацию энергосберегающего проекта по сравнению с использованием их в банковском бизнесе и других финансовых проектах, в которых можно получить заранее обусловленный процент прибыли.
Для этого к начальному времени реализации проекта приводят все доходы, поступающие за время его действия и сравнивают их с затратами на реализацию проекта, т.е. с инвестициями в проект.
Чистая приведенная стоимость проекта (Net Present Value. NPV) – разность между инвестиционными затратами и суммой дисконтированных денежных потоков, генерируемых проектом и приведенных к моменту начала реализации проекта через действующую ставку доходности.
Если полученная разница положительна, то проект за время его реализации окупается и имеет смысл его реализовать. Если разница отрицательна, необходимо искать другие варианты осуществления энергосберегающих решений. При этом целесообразно проводить сравнительный анализ различных энергосберегающих проектов и отобрать к реализации тот, который требует меньших инвестиций и имеет более короткий срок окупаемости.
Процесс приведения будущих доходов от реализации проекта, с учетом действующей банковской процентной ставки, к моменту начала реализации проекта, сопровождающейся инвестициями, называется дисконтированием, а закладываемая процентная ставка доходности называется коэффициентом (ставкой) дисконтирования.
Дисконтирование (discounting) – процесс приведения будущей стоимости денег (Future Value FV) к их текущей стоимости через действующую в финансовом пространстве на период реализации проекта норму доходности, – ставку дисконтирования.
Ставка дисконтирования (Discount rate) – требуемый инвестором уровень доходности инвестиций, например, процентная кредитная ставка банка.
Основные показатели эффективности инвестиционного проекта:
Чистая приведенная стоимость проекта (Net Present Value NPV) – разность между инвестиционными затратами и суммой дисконтированных денежных потоков, генерируемых проектом. Критерием финансовой эффективности является условие, при котором чистая приведенная стоимость является положительной величиной, т.е. инвестиционные затраты не превышают поступления от проекта, приведенных к началу его финансирования.
NPV = CF(t) / (l+k)t - I
CF(t) – денежные потоки с учетом дисконтирования будущих доходных поступлений от реализации проекта;
I – требуемые инвестиции;
k – коэффициент дисконтирования – минимальная норма доходности, ожидаемая инвестором от данного проекта (оценивается цена времени, инфляция, риск, действующие проценты банковских ставок);
t – продолжительность периода действия проекта.
Строится график приведения к начальному периоду (дисконтирования) будущих поступлений от времени действия проекта t, определяется время когда инвестиции проекта (с учетом дисконтирования) себя окупят будущими доходами, и когда начнется положительный эффект от его реализации (в приведенном примере t>4.5 лет).
Особенности оценки эффективности использования ВЭР.
Использование специализированного программного обеспечения.
Для расчета денежных потоков и показателей эффективности реальных проектов, связанных с установкой высокотехнологичного энергозффективного оборудования, нельзя обойтись без использования средств вычислительной техники. Существуют специальные вычислительные средства и разработанные программы, с помощью которых удобно производить расчеты. Одной из наиболее используемых программ такого рода является программа Project-expert, которая позволяет готовить все необходимые для инвестиционного проекта финансовые документы. Специалисты НТИЦ ЭТТ МЭИ и консалтинговой компании ИНТЕХЭНЕРГО проводят оценку инвестиционных проектов как на базе программы Project-expert, так и на базе собственных адаптированных под энергосберегающие проекты программных комплексов.
Оценка стоимости работ по проведению энергетических обследований предприятий, составлению энергетического паспорта и экспертизе проектной документации (на примере г. Москвы).
Ценник на выполнение работ по обследованию предприятий для выявления возможных резервов экономии топливно-энергетических ресурсов, составлению энергетического паспорта объекта и экспертизы проектов систем производства, распределения и потребления ТЭР по разделу энергосбережения и повышения эффективности работы, разработан Московским Агентсвом по энергосбережению Правительства Москвы.
Составлен на основании прейскуранта Минжилкомхоза РСФСР № 26-05-204-01, книга вторая "Наладка энергетического оборудования", М; 1990 г. с акцентом на выполнение энергосберегающих мероприятий и Прейскуранта № 06-05-45, книга вторая "Оптовые цены на ремонт и наладку электроэнергетического оборудования и средств измерений, выполняемые предприятиями Минхимнефтепрома СССР", М, 1990.
В прейскуранте учтены следующие виды работ:
Техническая часть
Раздел 1. Составление энергетического паспорта объекта и разработка предложений по реализации энергосберегающих мероприятий.
1. Обследование систем теплопотребления для выявления резервов экономии ТЭР.
2. Обследование технического состояния отопительно-производственных котельных и других топливо-потребляющих установок для выявления резервов экономии ТЭР.
3. Обследование схем энергоснабжения объекта (потребителя) для выявления резервов экономии электроэнергии.
Раздел 2. Экспертиза проекта и разработка технических решений по его совершенствованию.
4.Анализ проекта котельной.
5.Анализ проекта центрального теплового пункта (ЦТП).
6.Анализ проекта тепловой сети.
7.Анализ проекта автоматизации объекта теплоснабжения.
8.Разработка предложений по автоматизации и диспетчеризации объектов теплоснабжения и учету выработки и потребления тепловой энергии.
9.Анализ энергоэффективности проектов жилых, общественных, административных зданий и производственных предприятий.
10.Обследование состояния эксплуатации систем вентиляции, воздушного отопления, кондиционирования воздуха общественно-гражданских зданий.
Раздел 3. Разработка нормативных показателей расхода ТЭР и других нормативно-методических и информационных материалов.
11. Определение удельного расхода топлива и электроэнергии на отпуск тепла.
12.Разработка мероприятий по повышению надежности и экономичности энерготехнологического оборудования.
13.Разработка нормативно-методических, руководящих и информационных материалов.
14.Участие в проведении эксплуатационных испытаний тепломеханического оборудования, систем автоматизации и выполнение разовых измерений.
Пояснительная записка к обоснованию принятых цен.
Далее эти пункты рассмотрены подробно.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1. Полная стоимость составления энергетического паспорта объекта определяется на основании цен по отдельным элементам обследования систем производства, распределения и потребления ТЭР.
2. Цены учитывают основную заработную плату исполнителей (аудиторов), дополнительная, отчисления на социальное страхование, накладные расходы и прибыль.
3. Указанная в Ценнике стоимость подлежит индексации в зависимости от инфляции по повышающим коэффициентам.
Раздел 1. СОСТАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПАСПОРТА ОБЪЕКТА И РАЗРАБОТКА ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО РЕАЛИЗАЦИИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ МЕРОПРИЯТИЙ
1. Обследование систем теплопотребления для выявления резервов экономии ТЭР.
Объем работ. Ознакомление и анализ технической документации по системам теплопотребления, подбор исходных нормативно-технических материалов. Обследование систем теплоснабжения, отопления, горячего водоснабжения и отопительно-вентиляционных установок, оборудованных калориферами, оценка рабочего состояния системы авторегулирования и учета подачи тепла и воды. Определение тепловых нагрузок потребителей и расчетных расходов сетевой воды или пара. Составление принципиальных технологических схем и плана объекта с трассировкой тепловой сети. Анализ параметров работы и эксплуатационных данных по режимам функционирования систем. Составление теплового баланса абонента, сопоставление фактических и расчетных параметров работы систем и расходов тепла и воды потребителями. Выявление резервов экономии ТЭР и разработка предложений по реализации энергосберегающих мероприятий. Составление энергетического паспорта потребителей тепла из тепловой сети.
2. Обследование технического состояния отопительно-производственных котельных и других топливопотребляющих установок для выявления резервов экономии ТЭР
Объем работ. Ознакомление с проектной эксплуатационной документацией, паспортами и режимными картами оборудования, производственными инструкциями. Составление тепловой схемы котельной. Анализ графика нагрузок, показателей расхода топлива, состояния учета выработки и отпуска теплоэнергии (в горячей воде и паре), структуры расходов теплоты на собственные нужды. Осмотр, оборудования, оценка его технической эксплуатации и технического состояния. Составление теплового баланса.
Выявление резервов экономии ТЭР. Составление энергетического паспорта котельной или другой топливопотребляющей установки в части затрат топлива и выработки тепловой энергии.
3. Обследование схемы электроснабжения объекта (потребителя) для выявления резервов экономии электроэнергии
Объем работ. Ознакомление с проектно-технической документацией, схемой электроснабжения и режимами ее работы. Анализ схемы электроснабжения, изучение схемы внешнего электроснабжения от питающих центров энергосистемы до трансформаторных подстанций. Обследование системы электроснабжения с целью получения исходных данных об установленных электроприемниках, сечений электрических сетей и их загрузки.
Анализ режимов электропотребления. Анализ договорных обязательств между энергосистемой и предприятием. Определение количества узлов электрических нагрузок. Анализ существующей на предприятии системы учета злектропотребления. Сбор данных по имеющимся на предприятии компенсирующим устройствам, их типам, мощностям, местам установки, режимам работы. Изучение режима работы электрооборудования.
Анализ технологического процесса при работах по рационализации режимов злектропотребления. Ознакомление с проектной и эксплуатационной документацией, технологическим процессом, его особенностями, оборудованием и основными его параметрами, технологическими режимами работы электрооборудования. Опредеоение нормативных и эксплуатационных зависимостей и коэффициентов, характеризующих работу технологического оборудования, степень их обоснованности. Выявление наиболее энергоемких потребителей, их режимов работы. Определение мест установки приборов и объема необходимых измерений потребления электроэнергии по каждой технологической позиции. Ознакомление с существующей на предприятии нормативной и эксплуатационной документацией по электропотребленню. Определение влияния технологического процесса на график электропотребления. Составление таблиц с перечнем электрооборудования. Составление баланса электропотребления.
Расчет фактического расхода электроэнергии на единицу продукции. Определение рационального расхода электроэнергии на основе изучения механических и энергетических свойств и показателей технологического оборудования. Выявление резервов экономии электроэнергии. Составление энергетического паспорта объекта в части расходования электроэнергии.
Раздел II. ЭКСПЕРТИЗА ПРОЕКТА И РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ЕГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ
4. Анализ проекта котельной
Объем работ. Подбор и уточнение исходных данных; ознакомление с техническим заданием на проектирование, пояснительной запиской, технологическими схемами котельной.
Анализ правильности выбора оборудования и тепловой схемы котельной; рассмотрение компоновочных чертежей котельной; изучение принципиальных схем контроля и автоматического регулирования котлов. Анализ проектных решений по организации эксплуатации, технике безопасности госгазнадзора СССР, СНиП, инструкций предприятий-изготовителей, анализ ремонтнопригодности, решений по экономии ТЭР и защите окружающей среды.
Разработка рекомендаций по улучшению проектных решений, направленных на энергосбережение. Составление заключения, рассмотрение совместно с проектной организацией и заказчиком.
5. Анализ проекта центрального теплового пункта (ЦТП)
Объем работ. Ознакомление с техническим заданием на проектирование, пояснительной запиской к проекту, технологической схемой ЦТП, с анкетными данными потребителей, с разводящими сетями после ЦТП.
Поверочный расчет тепломеханического оборудования ЦТП; сравнение результатов поверочного расчета с проектным; определение правильности выбора оборудования и принятой технологической схемы ЦТП. Рассмотрение компоновочных и рабочих чертежей оборудования ЦТП и трубопроводов, изучение принципиальной схемы контроля и автоматизации тепломеханического оборудования ЦТП. Обработка полученных результатов. Анализ проектных решений по организации эксплуатации и экономии ТЭР.
Разработка рекомендаций по улучшению или изменению отдельных проектных решений в части энергосбережения, согласование его с заказчиком и рассмотрение совместно с представителями проектной организации,
6. Анализ проекта тепловой сети
Объем работ. Ознакомление с техническим заданием на проектирование, пояснительной запиской к проекту, ситуационным планом и схемой сети, профилем, чертежами узлов и отдельных элементов трубопроводов. Ознакомление с краткой характеристикой системы теплоснабжения и способов отпуска тепловой энергии.
Рассмотрение состава и правильности оформления рабочих чертежей тепловой сети (тепломеханической части) согласно НТД; определение правильности выбора способа прокладки трубопроводов и расположения элементов сети. Поверочный расчет тепловой изоляции, участков самокомпенсации. Поверочный гидравлический расчет трубопроводов проектируемой тепловой сети, обработка полученных результатов. Анализ соблюдения требований ПТЭ, ПТБ, СНиП, анализ технического уровня эксплуатации и надежности, экономия теплоты и электроэнергии, защита от коррозии.
Разработка рекомендаций по изменению или улучшению отдельных проектных решений или конструкции с целью энергосбережения, согласование его заказчиком и рассмотрение совместно с проектной организацией.
7. Анализ проекта автоматизации объектов теплоснабжения.
Объем работ. Ознакомление с заданием. Изучение и анализ проекта автоматизации: принципиальных, функциональных и монтажных схем управления, защит и сигнализации отдельных агрегатов и установок технологического оборудования; автоматического регулирования технологических процессов основного и вспомогательного оборудования. Проверка соответствия технических характеристик устанавливаемых приборов, датчиков, исполнительных органов и др. средств автоматизации параметрам работы объекта автоматизации. Анализ взаимодействия авторегуляторов в системе связанного и зависимого автоматического регулирования технологических процессов.
Оценка энергетической эффективности решений по автоматизации. Разработка рекомендаций по уточнению и совершенствованию проектной документации, замене элементов и средств автоматики, технических решений по схемам автоматизации. Составление заключения на проект автоматизации.
8. Разработка предложений по автоматизации и диспетчеризации объектов теплоснабжения и учету выработки и потребления тепловой энергии
Объем работ. Ознакомление с заданием, составление (корректировка) технической программы и сметы. Ознакомление с проектной, конструкторской, эксплуатационной документацией. Обследование объектов теплоснабжения, определение параметров работы технологического оборудования, объемов автоматизации и диспетчеризации.
Разработка оптимальных вариантов автоматизации и диспетчеризации объектов теплоснабжения, учета выработки и потребления тепловой энергии, функциональных и принципиальных электрических схем по каждому виду оборудования и пункту учета тепловой энергии; выбор средств автоматизации, датчиков и КИП, теплосчетчиков и измерителей тепловой энергии. Определение оптимального варианта использования функциональных возможностей устройства телемеханики. Согласование принятых вариантов диспетчеризации, автоматизации и учета тепловой энергии с заказчиком. Составление предварительной спецификации на средства автоматизации, диспетчеризации и учета тепловой энергии (приборы, датчики, материалы, измерительные и исполнительные устройства).
Составление и корректировка исполнительных схем, пояснительной записки по выбранному варианту автоматизации, диспетчеризации, учета тепловой энергии, составление технического отчета.
9. Анализ энергоэффективности проектов жилых, общественных, административных зданий и производственных предприятий
Объем работ. Ознакомление с комплектами проектной документации по архитектурно-строительной части, отопления и вентиляции, водопроводу и канализации, автоматизации сантехустройства, электроснабжению, холодноснабжению. Анализ проектных решений для определения энергоэффективности принятых решений теплозащиты зданий, систем водяного отопления и водоснабжения, вентиляции, воздушного отопления, кондиционирования воздуха, электро- и холодноснабжения. Разработка замечаний и предложений. Составление технического заключения, раздела энергоэффективности и энергетического паспорта проекта.
10. Обследование состояния эксплуатации систем вентиляции, воздушного отопления, кондиционирования воздуха общественно-гражданских зданий.
Объем работ. Ознакомление с исполнительной технологической документацией, техническими отчетами, паспортами по системам вентиляции, воздушного отопления, кондиционирования воздуха, холодноснабжения, по их электрооборудованию и устройствам автоматизации. Обследование (осмотр) и выявление дефектов монтажа с составлением ведомости дефектов и эксплуатации. Анализ результатов обследования, составление технического заключения с основными рекомендациями по улучшению эксплуатации, реконструкции, наладке, автоматизации.
Раздел III. РАЗРАБОТКА НОРМАТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАСХОДА ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ И ДРУГИХ НОРМАТИВНО-МЕТОДИЧЕСКИХ И ИНФОРМАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
11. Определение удельного расхода топлива и электроэнергии на отпуск тепла
Цель работы. Определение наиболее экономичных режимов работы котельной, основных технико-экономических показателей.
Объем работы. Анализ тепловой схемы и режимов работы котельной: изучение тепловой схемы, технической документации на оборудование котельной, результатов предшествующих теплотехнических испытаний котлов, определяется объем необходимых измерений, изучаются эксплуатационные журналы и другая документация, составляется программа работ.
Осмотр оборудования: изучается состояние оборудования, существующая тепловая схема, определяются дефекты и недостатки работы оборудования, снятие необходимых для расчета данных.
Расчет удельного расхода топлива и электроэнергии на отпуск тепла: на основании анализа тепловой схемы, режимов работы котельной, снятых необходимых данных производится расчет.
Обобщение полученных данных расчетов: построение таблиц, графиков, составление и оформление материалов к расчетно-пояснительной записке.
12. Разработка мероприятий по повышению надежности и экономичности энерготехнологического оборудования
Цель работы. Техническая помощь предприятиям в повышении экономичности и надежности работы энерготехнологического оборудования.
Объем работы. Анализ и обработка материалов заключений по результатам эксплуатационных испытаний (замеров отдельных параметров) оборудования, оперативных эксплуатационных материалов: эксплуатационных инструкций, материалов заключения по испытаниям, местной нормативно-технической документации, существующих режимных карт по поддержанию теплоэнергетических параметров технологического процесса. Разработка технических решений по повышению надежности и экономичности работы оборудования. Выдача рекомендаций по совершенствованию схемы контроля за теплоэнергетическими показателями эксплуатационного режима. Расчет удельных расходов топлива и электроэнергии на единицу продукции.
Подготовка материалов в составе расчетно-пояснительной записки о выполненной работе с расчетом экономической эффективности от внедрения рекомендованных мероприятий.
13. Разработка нормативно-методических, руководящих технических и информационных материалов.
В зависимости от характера материалов они разделены на три группы:
Первая (1) группа – технические заключения, предложения, отзывы;
Вторая (2) группа – информационные сообщения и сборники информационных материалов из источников научно-технической информации;
Третья (3) группа – правила, нормы, методики, инструкции, положения, программы, информационные сообщения (разработка) и т.п.
Объем работ. Ознакомление с заданием, составление рабочей программы (для 2 и 3 группы), подбор и получение литературных, нормативных и др. материалов по теме, сбор исходных данных. (Подготовка).
Составление материалов, машинописные работы. Направление на отзыв (при необходимости). (Разработка).
Рассмотрение отзывов и замечаний, составление окончательной редакции. Подготовка к тиражированию. (Оформление.)
14. Участие в проведении эксплуатационных испытаний тепломеханического оборудования, систем автоматизации и выполнение разовых измерений.
Объем работ. Подготовительные работы. Оценка условий эксплуатации. Составление схемы измерения и разработка программы и методики испытаний.
Проведение испытаний. Снятие необходимых характеристик изделия при различных режимах. Обработка и анализ результатов испытаний. Построение таблиц и графиков, составление технического отчета.
Энергетический баланс предприятия.
В ГОСТ 27322 – 87 были разработаны общие требования к составлению и анализу энергобалансов промышленных предприятий, содержатся методические и организационные основы разработки н анализа энергетических балансов, в том числе основные понятия и общие положения, состав первичной информации, порядок организации разработки.
Этот стандарт был обязателен к применению министерствами, ведомствами, организациями, предприятиями и их подразделениями, осуществляющими производство, переработку и использование топливно-энергетических ресурсов, разработку проектов строительства, расширения, реконструкции и технического перевооружения промышленных предприятий, проектов энергоемкого оборудования, агрегатов и установок, а также научно-исследовательскими институтами и высшими учебными заведениями.
Он являлся составной частью комплекса нормативно-технических документов системы рационального использования и экономии топливно-энергетических ресурсов.
На основе этого стандарта министерства и ведомства разрабатывали отраслевые стандарты и стандарты предприятий, определяющие порядок разработки и анализа энергобалансов предприятий.
При составлении энергетического баланса возможны следующие разделы:
1. Назначение энергобаланса
1.1. Разработка и анализ энергетических балансов направлены на решение следующих основных задач:
2. Виды и области применения энергетических балансов.
2.1. В зависимости от назначения энергетические балансы промышленного предприятия могут быть классифицированы по следующим признакам: время разработки, объект энергопотребления, целевое назначение, совокупность видов анализируемых энергетических потоков, способ разработки, форма составления.
2.1.1. В зависимости от времени разработки энергобалансы разделяют на:
2.1.2. По объектам энергопотребления составляют энергобалансы предприятия, производства, цеха, участка, агрегата, установки и т. п.
2.1.3. В зависимости от целевого назначения разрабатывают энергобалансы технологические, отопления и вентиляции, освещения и пр.
2.1.4. Исходя из совокупности видов анализируемых энергетических потоков составляют:
2.1.5. По способу разработки энергобалансы разделяют на:
2.1.6. По форме составления энергобалансы разделяют на:
2.2. На основе анализа энергобалансов предприятием разрабатываются мероприятия по совершенствованию структуры энергопотребления.
2.3. При составлении частных энергетических балансов количественное измерение энергоносителей производится в Гигакалориях, киловатт-часах и тоннах условного топлива (1 кг у. т. эквивалентен 7000 ккал). При составлении сводного энергетического баланса измерение различных энергоносителей производится в тоннах условного топлива. Пересчет различных видов энергоносителей в условное топливо осуществляется по удельным расходам топлива на их производство на предприятии или в соответствующей энергосистеме при внешнем энергоснабжении. (1 кВт ч= 320 гр. у. т.)
3. Состав первичной информации по разработке и анализу энергетических балансов промышленных предприятий.
3.1. К первичной информации по разработке и анализу энергетических балансов промышленных предприятий относят:
3.1.1. Общие сведения о предприятии должны включать показатели хозяйственной деятельности предприятия.
3.1.2. В качестве проектных и отчетных (фактических) данных по энергоиспользованию принимают:
3.1.3. Технические и энергетические характеристики технологических процессов и установок являются основой для разработки аналитических энергетических балансов и должны содержать необходимые данные для оценок эффективности использования энергоносителей, в том числе:
Технические и энергетические характеристики выявляют для наиболее энергоемкого энергоиспользующего оборудования. В компаниях должны быть разработаны перечни энергоемкого оборудования, состав показателей, подлежащих учету, и методики их обсчета с целью оценки фактического коэффициента полезного действия (КПД) установок.
3.1.4. Технико-экономические характеристики энергоносителей включают:
Типовые формы для технико-экономической характеристики энергоносителей должны быть разработаны отраслевыми организациями в процессе подготовки отраслевых стандартов.
В приложении к методике приведены типовые фермы, обычно используемые энергоаудиторскими компаниями для сбора информации, необходимой для составления энергетического баланса и карты энергопотребления.
4. Анализ энергетических балансов.
4.1. Анализ энергетических балансов установок; технологических процессов и предприятия в целом проводится с целью качественной и количественной оценки состояния энергетического хозяйства и энергоиспользования в следующих направлениях:
4.2. Исходя из анализа структуры приходной и расходной частей энергетического баланса, определяется специфика энергопотребления на предприятии, выявляется различие в уровнях энергопотребления и эффективности энергоиспользования по сравнению с аналогичными предприятиями и намечаются пути совершенствования структуры энергетического баланса.
В приложении методики приведены удельные нормы расходования энергетических ресурсов на единицу продукции, полученные на основе анализов статистических данных в 1974, 1985 и других годов, которые отражают характерные для российской промышленности показатели в тот период, когда промышленность работала с полной загрузкой. Эти данные можно использовать в качестве "реперных точек" при анализе состояния с использованием энергоресурсов на предприятиях России в настоящий период.
4.3. В результате исследования аналитических энергетических балансов определяется фактическое состояние энергоиспользования в отдельных элементах предприятия и на предприятии в целом. При проведении анализа все элементы предприятия или элементы, подлежащие обследованию, классифицировались на группы процессов и установок, однородных по виду используемых энергоносителей и сходных по методике анализа энергоиспользования.
4.3.1. Анализ использования энергоносителей заключается в сравнении фактических показателей энергоиспользования с нормативными, фактическими за прошлый год, перспективными, аналогичными на других предприятиях и т. п. При этом необходимым условием сравнения показателей является обеспечение условий сопоставимости. Целесообразно проводить сравнение удельных энергозатрат на единицу выпускаемой продукции в момент обследования предприятия с показателями, характерными для периода полной его загрузки.
4.3.2. Основными показателями эффективности энергоиспользования являются:
4.4. В ходе анализа энергоисполъзования на предприятии определяются и сопостовляются с аналогичными данными однородных предприятий обобщенные показатели состояния и развития энергетического хозяйства, в том числе: коэффициент электрификации, теплоэлектрический коэффициент, электротопливный коэффициент, энергоемкость продукции, электроемкость продукции, теплоемкость продукции.
4.5. Анализ энергетических балансов должен выявить исходную информацию, необходимую для решения отдельных задач оптимизации структуры энергетического баланса предприятия, касающихся вопросов возможности замены в технологических процессах и установках одного энергоносителя другим, использования в качестве замещающего энергоносителя вторичных энергетических ресурсов, имеющихся на рассматриваемом предприятии и вне его.
4.6. В результате составления и анализа энергетических балансов должны быть сформулированы конкретные направления экономии топлива и, энергии на предприятии и количественные показатели резервов экономии.
4.7. В соответствии с выбранными направлениями намечаются конкретные мероприятия по экономии топлива и энергии.
5. Организация разработки и анализа энергетических балансов промышленных предприятий.
5.1. Энергетические балансы разрабатывают:
5.2. Энергобаланс промышленных предприятий составляется с использованием измеряемых параметров, на которые установлены нормы точности измерений и разработаны стандартизованы (аттестованы) методики выполнения измерений.
Энергетический паспорт предприятия, объекта.
Энергетический паспорт составляется по результатам энергетического обследования. Энергетический паспорт изначально составляется при предпусковом (предэксплуатационном) энергообследовании и уточняется при первичном и других видах обследований. Составление энергетического паспорта для малых и негосударственных предприятий не является обязательным. Однако, при составлении энергетического паспорта происходит упорядочивание накопленной информации. Форма энергетического паспорта включает:
1. Титульный лист с подписями руководителей предприятия и аудиторов и другой общей информацией.
2. Характеристика предприятия, в том числе
3. Основные параметры работы основного оборудования по группам (очередям):
4. Основное оборудование и его краткая характеристика.
5. Уровень:
6. Параметры теплоносителя, отдаваемого потребителям и в теплосеть:
7. Топливный режим ТЭС
8. Установленная мощность электростанции и среднегодовая по итогам трех истекших лет
9. Технико-экономические показатели работы ТЭС за последние 3 года.
10. Выбросы в окружающую среду за последние 3 года (NOX, COX, SOX и т.д.), норматив/факт. Затраты на экологические мероприятия. Их эффективность
11. Годовое использование основного оборудования (котлы, турбины), в часах в сравнении с заложенным в проекте.
12. Наработка в часах на момент составления паспортаметалла основного оборудования и главных паропроводов (паропровод, котел, барабан котла, турбина и т.д.). Наименование документа и организации, разрешившей дальнейшую эксплуатацию.
13. Водоподготовка:
14. Баланс по электроэнергии (приход/расход), кВт◦ч:
15. Баланс по теплу (приход/расход), Гкал:
16. Характеристика оборудования теплофикационной установки. Параметры водогреющего оборудования и тепловой сети.
17. Характеристика потенциала энергосбережения, выявленного по результатам энергообследования. Основные рекомендуемые мероприятия по его реализации:
Специфика энергоиспользования на ТЭС (конденсационных).
1) Сжигание топлива.
2) Организация циркуляции воды по пароводяному тракту.
Основные направления рационализации энергоиспользования на ТЭС.
1) Повышение эффективности использования основного оборудования.
2) Использование марок топлива, предусмотренных для установленного оборудования.
3) Снижение доли расходов на собственные нужды и повышение к.п.д. станции в целом.
4) Оптимизация использования вспомогательного оборудования.
5) Привлечение к работе квалифицированного персонала, создание комфортных условий работы для персонала.
Структура расходов на собственные нужды ТЭС.
Способы снижения расходов на СН ТЭС.
1) Использование основного оборудования в оптимальных режимах.
2) Использование вспомогательного оборудования в режимах, близких к номинальным.
3) Использование специальных технических устройств, снижающих энергопотребление в местах временного отсутствия персонала.
Энергоаудит на ТЭС. Показатели энергетической эффективности ТЭС и РК и методы их определения при энергообследованиях.
1. Предпусковое (предэксплуатационное) обследование.
Сопостовляются результаты гарантийных испытаний и паспортных данных заводов – изготовителей оборудования по следующим показателям:
2. Первичное, периодическое (повторное), внеочередное, локальное обследование, экспресс-обследование.
Рассчитывают показатели удельных потерь энергоэффективности при отпуске электроэнергии
[ΔbЭЭПОТ кг/(кВт◦ч)] и тепла [ΔbТЭПОТ кг/(Гкал)]:
для ТЭС
(1)
(2)
для РК
(3)
где – величины возможного снижения расхода условного топлива в годовом разрезе, т, соответственно за счет:
ЭОТП и QОТП – отпуск электроэнергии и отпуск тепла, тыс кВт◦ч и Гкал;
КЭ – коэффициент отнесения затрат топлива энергетическими котлами на производство электроэнергии.
Величины ΔbЭЭПОТ и ΔbТЭПОТ характеризуют выявленный при исследовании топливный эквивалент потенциала энергосбережения () в пересчете на условное топливо, т:
для ТЭС
(4)
для РК
(5)
3. Определение энергосберегающего потенциала ТЭС.
Энергосберегающий потенциал определяется по следующим направлениям.
3.1. Анализ состава и состояния основного и вспомогательного оборудования. Эффективности работы элементов технологической схемы.
3.2. Условия топливоснабжения.
3.2. Условия водоснабжения.
3.3. Особенности тепловой схемы в части:
3.4. Схемы питания механизмов электрических собственных нужд.
3.5. Основные технико-экономические показатели работы оборудования в динамике за последние 3 года. На основании этого делаются выводы об использовании установленной мощности, уровне эффективности энергопроизводства, причинах изменения удельных расходов топлива, в том числе за счет эксплуатационного обслуживания и ремонта оборудования.
3.6. Оценка состояния технического учета и отчетности, нормирования и анализа показателей топливоиспользования, применяемые методики расчета затрат на собственные нужды, к.п.д. и других показателей.
3.7. Состояние парка измерительных приборов.
3.8. Внедрение средств автоматизации расчетов: компьютерных программ, устройств обработки диаграмм регистрирующих приборов, автоматизация коммерческого учета отпуска энергии, расхода газа, затрат электроэнергии на собственные нужды.
3.9. Составление топливно-энергетического баланса. В приходной части топливно-энергетического баланса ТЭС или РК должно быть отражено тепло сожженного в котлах топлива, в расходной – безвозвратные потери, расходы энергии на собственные нужды и отпуск энергии внешним потребителям. Энергетические балансы для ТЭС составляются по методу равноценности электрической и тепловой энергии без учета последовательности производства электроэнергии и тепла и связи потерь. При этом не учитывается энергия, возвращенная в цикл ТЭС от механизмов собственных нужд (нагрев воды в питательных насосах, сетевых насосах, дутьевых вентиляторах).
Исходные данные для составления топливно-энергетического баланса тепловой электростанции
|
Показатель |
Обозначение |
Единица измерения |
|
Э ЭОТП QОТП ВКУЭН.К ВКУПВК ВКУПУСК ηКУБР.ЭН.К ηКУБР.ПВК ηКУБР.ПУСК QКУБР.ЭН.К ЭКУСН ЭТУСН QКУСН QТУСН DOi DППi pOi tOi pOi tOi pOi tOi tПвi QПОТБ QТОТБ qТУН |
тыс.кВт◦ч тыс.кВт◦ч Гкал т т т % % % Гкал тыс.кВт◦ч тыс.кВт◦ч Гкал Гкал т т кгс/см2 ОС кгс/см2 ОС кгс/см2 ОС ОС Гкал Гкал ккал/(кВт◦ч) |
Исходные данные для составления топливно-энергетического баланса районной котельной
|
Показатель |
Обозначение |
Единица измерения |
|
QОТП В ηКУБР QКУСН |
Гкал т % Гкал |
В зависимости от вида сжигаемого топлива на ТЭС или РК рассматриваются следующие вопросы:
УГОЛЬ
МАЗУТ
ГАЗООБРАЗНОЕ ТОПЛИВО
4. Анализ состояния оборудования, эффективности работы элементов технологической схемы.
4.1. Котельное оборудование
4.2. Турбинное оборудование
4.3. Оборудование электрического цеха
4.4. Оборудование химического цеха
4.5. Топливно-транспортное оборудование.
– Анализ и определение обоснованности причин несоответствия имеющихся и проектных схем разгрузки, хранения, подготовки и подачи топлива на сжигание, фактических и расчетных параметров пара, подаваемого на топливное хозяйство.
МАЗУТНОЕ ХОЗЯЙСТВО
– Анализ фактических и нормативных расходов пара на:
– Проверка состояния теплоизоляции оборудования и мазутопроводов в пределах топливного цеха, теплоизоляции бакового хозяйства, подогревателей и паропроводов в схемах подачи мазута, а также оборудования мазутонасосной.
– Оценка:
– Сопоставление фактических и номинальных расходов тепла и электроэнергии на мазутное хозяйство по каждой составляющей такого расхода.
РАЗМОРАЖИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
– Анализ работы размораживающего устройства:
– Сопоставление фактических и номинальных расходов тепла и электроэнергии на размораживающее устройство.
4.6. Здания и сооружения
5. Анализ оптимальности тепловой схемы.
5.1. Анализ обоснованности работы БРОУ, РОУ для отпуска тепла внешним потребителям и на собственные нужды.
5.2. Оценка возможности изменения направления слива дренажей, возврата конденсата калориферов, сетевых подогревателей и других потоков с целью повышения энергоэффективности тепловой схемы.
5.3. Анализ условий совместной работы пиковых водогрейных котлов и отборов турбин.
5.4. Использование охлаждающей воды на выходе из конденсаторов, возврата загрязненного конденсата.
5.5. Оценка возможности использования баков-аккумуляторов, аккумулирующей способности тепловых сетей для увеличения загрузки отборов турбин в ночные часы.
6. Оптимизация распределения электрических и тепловых нагрузок между агрегатами ТЭС
6.1. Анализ организации работ на ТЭС по оптимизации распределения нагрузок между агрегатами: определение характеристик относительных приростов, внедрение специальных компьютерных программ и т.д.
6.2. Разработка предложений по оптимизации распределения нагрузок.
7. Анализ выполнения мероприятий по реализации резервов тепловой экономичности
7.1. Проверка выполнения мероприятий по реализации выявленных при разработке НТД ТИ резервов тепловой экономичности за период от даты разработки документации до даты проведения энергообследования.
7.2. Выявление причин невыполнения мероприятий, анализ энергетического эффекта от выполненных мероприятий.
8. Мероприятия по реализации выявленного потенциала энергосбережения разрабатываются по следующим основным направлениям:
8.1. Доведение показателей оборудования до нормативного уровня.
Разработка рекомендаций по внедрению на ТЭС и РК наиболее эффективных мероприятий по устранению выявленных при энергообследовании причин:
8.2. Увеличение доли теплофикационной выработки электроэнергии на ТЭС за счет совершенствования тепловой схемы, оптимизации режимов работы турбоагрегатов, упорядочения работы РОУ, БРОУ, пиковых водогрейных котлов.
8.3. Внедрение новой энергосберегающей техники и технологии (регулируемого электропривода, контактных теплообменников, шариковой очистки конденсаторов и сетевых подогревателей, новых технологий по водно-химическому режиму и т.д.).
8.4. Совершенствование технического учета: внедрение автоматизированного коммерческого учета отпуска тепла, расхода газа, выработки, отпуска электроэнергии, ее потребления на собственные нужды, повышение точности оперативного и технического учета угля и мазута, развитие претензионной работы с топливоснабжающими организациями.
8.5. Расширение энергетического анализа путем совершенствования нормативно-технической документации, повышения достоверности расчета показателей, своевременного выявления и устранения причин нерационального использования энергоресурсов.
Оценка объемов экономии топливно-энергетических ресурсов от внедрения мероприятий, затраты на их реализацию, сроки их окупаемости определяются в соответствии с действующей в отрасли НТД.
9. Оформление результатов энергетического обследования.
9.1. По результатам энергетического обследования организация, его проводившая, оформляет следующую документацию:
9.2. В отчете о проведении энергетического обследования должны быть отражены:
9.3. Топливно-энергетический баланс составляется по результатам каждого энергообследования.
9.4. Энергетический паспорт составляется при предпусковом (предэксплуатационном) энергообследовании и уточняется при первичном и других видах обследований. Форма энергетического паспорта приведена в приложении 6.
9.5. Рекомендуются к внедрению мероприятия, повышающие эффективность использования энергоресурсов. Оценка их экологической безопасности, объема финансирования и экономической эффективности производится по действующим на момент проведения обследования отраслевым методикам.
Структура энергетического комплекса России.
Проведенная в последние годы реформа энергетики предусматривает внедрение в отрасли следующей структуры:
На каждом из этих трех уровней предусматривается внедрение частной собственности на производственные мощности и развитие конкуренции.
На сегодняшний день собственником электрических сетей остается государство. В то же время на крупных промышленных предприятиях существуют свои электрические сети, в рамках предприятия. Таким образом, можно выделить три группы собственников электрических сетей:
Потребитель электроэнергии оплачивает ее стоимость производителю (электрической станции) и стоимость ее транспортировки (электрическим сетям).
Права собственника электрических сетей:
Обязанности собственника электрических сетей:
Следует отметить, что значительная часть сетей достаточно изношена и требует не просто поддержания, но капитального ремонта. Кроме того, необходима организация охраны особенно крупных и важных линий от вредителей, террористов, воров. На все это нужны значительные денежные средства. Но инвесторов пока нет, ни на государственном уровне, ни на частном. А попадать в зависимость от иностранного капитала в таком стратегически важном вопросе нельзя.
В условиях рыночной экономики и частной собственности на средства производства меняются приоритеты, критерии оптимальности эксплуатации. Главным становится не выработка максимума продукции и не экономия ресурсов, а получение максимума прибыли. Но даже в этих условиях собственники заинтересованы в снижении нерациональных потерь энергии.
Потери энергии в электрических сетях:
Потери электроэнергии на какой-либо линии электроснабжения за учетный период составляют:
ΔЕ = 3К2Ф I2СР RЭ tР ,
где: Кф – коэффициент формы графика нагрузки, Кф = Iск / Iср;
Iск – среднеквадратичная величина тока;
Iср – средняя величина тока (Iср – средняя за характерные сутки величина тока линии);
Iср = или Iср = );
Эа, Эр – расход активной и реактивной энергии за характерные сутки, кВт ч, передаваемая мощность;
U – линейное напряжение, кВ;
tр – число рабочих часов за характерные сутки (за учтённый период);
cosφСВ – средневзвешенная величина коэффициента мощности линии;
Rэ – эквивалентное активное сопротивление линии.
Таким образом, для уменьшения потерь электроэнергии в электросетях проводят следующие мероприятия.
1) Повышают напряжение.
Для переменного тока допустимо повышение до 500 кВ, выше нельзя, так как становятся слишком большими потери индуктивные и емкостные. Для постоянного тока – до 1200 кВ, но требуется преобразование переменного тока в постоянный и обратно. Сила тока составляет величины порядка 110 кА и определяется как передаваемая мощность деленная на напряжение. Напряжение у потребителя значительно ниже напряжения в передающих сетях, поэтому возникает потребность в трансформаторных подстанциях. Строительство и эксплуатация таких подстанций связаны с экономическими затратами. Кроме того, при трансформации напряжения идут потери энергии. Следовательно, существует оптимальное, экономически и технически целесообразное напряжение в электрических сетях.
2) Повышают cosφСВ.
Возможности повышения cosφСВ ограничены уровнем развития современных технических средств.
3) Снижают сопротивление.
Для снижения сопротивления используют провода из определенных материалов (алюминий и сплавы на основе алюминия, на коротких линиях – медь) и определенного диаметра. Оптимальный диаметр должен обеспечивать достаточно малое сопротивление. Но при уменьшении сопротивления увеличивается сила тока, и параметры проводов должны обеспечивать их долговременную работу при нагрузке, которой они подвергаются.
Кроме потерь электроэнергии, возможны прочие потери в сетях:
Не только техническое состояние оборудования, но и режимы его эксплуатации должны соответствовать стандартам. И в первую очередь, должны поддерживаться требуемые напряжение и частота электрического тока.
Ведение документации является важной формой учета рациональных расходов и потерь энергии, а также обеспечивает возможность контроля эксплуатации сетей. Анализ технической документации позволяет выявить степень износа оборудования (по датам его установки и ремонтов) и аварийно опасные участки. Анализ финансовой документации дает представление о правильности использования денежных средств. Журналы эксплуатации позволяют выявить степень соблюдения методов и методик эксплуатации оборудования, оборудование, требующее ремонта, аварийно опасные участки.
Одной из форм обеспечения энергосбережения является работа с персоналом, которая включает следующие направления:
Соблюдение правил техники безопасности позволяет не только предотвращать аварии и травматизм, но и оптимально эксплуатировать оборудование.
Системы аккумуляции электроэнергии представлены двумя видами:
1) На гидроэлектростанциях в часы пониженной нагрузки турбина (или часть турбин) работает в режиме подъема воды в водохранилище верхнего уровня, забирая электроэнергию из сети. В часы повышенной электрической нагрузки вода из верхнего водохранилища подается на турбину и повышает выработку электроэнергии.
2) На других видах электростанций существуют кислотные аккумуляторы, конденсаторы, способные накапливать некоторое количество энергии (или электрический заряд). Но мощность этих устройств мала и позволяет поддерживать аварийное энергоснабжение в течение очень короткого промежутка времени (от нескольких минут до нескольких часов).
В целом можно сделать вывод, что системы аккумуляции электроэнергии развиты недостаточно, не существует современных достаточно мощных технических устройств.
В качестве аккумулятора тепла можно рассматривать паровой аккумулятор, конструкция которого будет подробно рассмотрена ниже. Мерами по энергосбережению в подобных устройствах являются:
Тепловая энергия вырабатывается объектами четырех видов:
В первых двух случаях говорят о централизованном производстве тепловой энергии. Распределяется тепловая энергия по тепловым сетям. От промышленных котельных к производственным объектам также проложены тепловые сети, но меньшей протяженности. При централизованном производстве тепловой энергии эксплуатация и ремонт тепловых сетей также проводятся централизованно, находятся в ведении ТЭЦ (РК) или городских коммунальных служб. Тепловые сети предприятия находятся целиком в его ведении.
Применение централизованного теплоснабжения целесообразно в следующих случаях:
Применение централизованного теплоснабжения нецелесообразно, если:
Приборы учета тепловой энергии.
1) Энергосбережение на ТЭЦ.
Специфика предприятий с комбинированным отпуском энергии.
1) Различают два вида к.п.д. – по производству и отпуску электрической энергии и по производству и отпуску тепловой энергии:
ηСЭ = 3600 NЭ / QСЭ ;
ηТУЭ = 3600 NЭ / QТУЭ ;
ηСТ = QТО / QСТ ;
ηТУТ = QТО / QТУТ .
Здесь индекс ТУ означает турбоустановку, индекс С – станцию, Э – электроэнергия, Т – тепло.
NЭ – электрическая мощность станции (установленная);
QСЭ – тепло, затраченное станцией на производство электрической энергии;
QТУЭ – тепло, затраченное турбоустановкой на производство электроэнергии;
QСТ – тепло, затраченное станцией на выработку тепла для внешнего потребителя;
QТУТ = QТ – тепло, затраченное турбоустановкой на выработку тепла для внешнего потребителя;
QТО – тепло, отпущенное внешнему потребителю.
2) Различают два вида расходов топлива и теплоты – на производство тепловой и электрической энергии.
QC = QСЭ + QСТ
QТУ = QТУЭ + QТУТ
Общее уравнение теплового баланса теплофикационной турбоустановки
QТУ = 3600 Ni + QТ + QК , где
Ni – используемая электрическая мощность;
QТ – энергия, затраченная на выработку тепла для внешнего потребителя;
QК – тепло, сброшенное в конденсатор.
В России принят физический метод распределения теплоты между электрической и тепловой энергией. На теплового потребителя относят действительное количество теплоты, затрачиваемой на него, а на электрическую энергию – остальное количество теплоты:
QТУТ = QТ
QТУЭ = QТУ – QТ = 3600 Ni + QК
С учетом этого к.п.д. ТЭЦ запишутся в виде:
ηСЭ = ηТУЭ ηТР ηПК ;
ηСТ = ηТ ηТР ηПК ,
где ηТР – к.п.д. транспорта тепла, ηПК – к.п.д. парового котла.
3) Расход пара на турбину, работающую в теплофикационном режиме, увеличивается по сравнению с конденсационным режимом, с учетом отпуска пара потребителю. При этом сброс пара в конденсатор уменьшается.
Вводится коэффициент недовыработки мощности паром отбора:
yT = (hT – hK) / (h0 – hK) , где
h0 – энтальпия свежего пара,
hК – энтальпия пара, сбрасываемого в конденсатор,
hТ – энтальпия пара в теплофикационном отборе.
Тогда D0 = D0(К) + yT DТ ,
где D0 – общий расход пара в теплофикационном режиме,
D0(К) – расход пара в конденсационном режиме,
DТ – расход пара на внешнего потребителя.
D0(К) = = 3600 NЭ / (НКi η), где
НКi – располагаемый теплоперепад,
η – к.п.д., учитывающий различные виды потерь.
С другой стороны, D0 = DТ + DК, где DК – пропуск пара в конденсатор турбины. Тогда DК = D0(К) + (1–yТ) DТ, т.е. при том же объеме выработки электроэнергии количество пара, сбрасываемое в конденсатор в теплофикационном режиме меньше, чем в конденсационном, с учетом того, что пар, отпускаемый потребителю, предварительно проходит несколько ступеней турбины, остывает и участвует в выработке электроэнергии.
4) К.п.д. по производству электроэнергии в теплофикационном режиме выше, чем в конденсационном.
, где
АТ – энергетический коэффициент пара отбора,
АТ = NT / NK ,
NT – мощность пара отбора,
NK – мощность конденсационного потока (пара, идущего в конденсатор).
5) Общий расход топлива на ТЭЦ ниже, чем при раздельном производстве электрической и тепловой энергии.
6) При стабильном и достаточно высоком тепловом потреблении экономичность ТЭЦ выше, чем при раздельном производстве электрической и тепловой энергии.
Меры по энергосбережению на ТЭЦ.
При необходимости снабжения предприятий именно паром стараются сократить длину паропроводов.
2) Энергосбережение на РК.
Специфика производства энергии на РК.
Меры по энергосбережению на РК.
Меры по энергосбережению в тепловых сетях при централизованном производстве тепловой энергии.
По давлению.
Давление в теплосети до 4 атмосфер. Если горячая вода подается для высотных домов, в доме предусматривается индивидуальная подкачка для создания необходимого давления.
По температуре.
Температура в сети порядка 130ОС, максимум – 150ОС. С точки зрения экономичности транспорта тепла, выгоднее передавать по сети воду с более высокой температурой. Тогда на ту же тепловую нагрузку приходится меньший расход воды, и следовательно, меньше нагрузка насосов. Если отбор горячей воды производится из РК, то однозначно выгоднее использовать воду погорячее. Если же отбор производится на ТЭЦ, то с точки зрения экономичности самой ТЭЦ для подготовки сетевой воды для теплотрассы целесообразнее использовать пар из последних отборов турбины, чтобы уменьшить коэффициент недовыработки электрической энергии паром. Поэтому вопрос с температурой сетевой воды теплотрассы должен решаться комплексно.
Температура воды в прямой отопительной сети на входе в дом должна быть не выше 95ОС. Если температура воды в теплотрассе существенно выше, то на входе в каждый дом или для нескольких близлежащих домов устраивают так называемые "мельницы", в которых подмешивают к прямой воде воду из обратной сети с более низкой температурой.
Температура воды в обратной сети должна быть не выше 70ОС. Если температура обратной сетевой воды оказывается выше, значит, идет перерасход тепла, перегрузка насосов и т.п. Для контроля за температурой обратной сетевой воды на всей протяженности обратной сети устанавливаются термометры.
Структура обслуживания теплового хозяйства предприятия может быть:
Специфика производства тепловой энергии на ПК.
Меры по энергосбережению на ПК.
Энергосбережение в тепловых сетях предприятия.
4) Энергосбережение на отдельных энергетических установках непосредственно на предприятиях, в жилых зданиях и т.п..
Специфика малых энергетических установок.
Меры по энергосбережению на малых энергетических установках.
Виды энергоносителей, используемых на промышленных предприятиях:
Классификация промышленных предприятий по энергоемкости.
1) Энергоемкие
2) Средней энергоемкости:
3) Малой энергоемкости:
Экономия электрической энергии на предприятиях.
Наиболее электроемкими процессами в химии являются электрокрекинг н6ефти, электрохимические и электролизные процессы. Методами электролиза получают хлор, каустическую соду, перекись водорода, газообразные водород и кислород. Производство алюминия электролизом криолито-глиноземных расплавов является одним из наиболее энергоемких производств.
Меры по экономии электроэнергии в электрохимии и процессах электролиза включают применение более совершенных технических средств и узлов, совершенствование методов получения требуемых веществ и автоматизацию процессов производства и контроля, в частности:
Меры по экономии электроэнергии при производстве пластмасс и изделий из них:
Прочие меры:
Экономия электроэнергии в электрометаллургии.
При производстве электростали основными путями экономии энергетических ресурсов являются:
Экономия электроэнергии при электрической сварке:
По данным института им. Е.О. Патона тепловой баланс открытой дуги при сварке толстообмазанными электродами складывается следующим образом:
Потери составляют 60% от общих затрат тепла. Целью мероприятий по экономии энергии при сварке является перераспределение теплового баланса и снижение потерь энергии.
Меры по экономии электроэнергии при сварке:
Экономия электроэнергии в производстве и расходовании сжатого воздуха.
На машиностроительных заводах расход электроэнергии на производство сжатого воздуха составляет 10–30% общего расхода энергии по предприятию.
Меры по экономии:
Экономия электроэнергии в отдельных отраслях промышленности:
Экономия электроэнергии на транспорте:
Экономия электроэнергии в легкой промышленности:
Экономия электроэнергии при освещении.
Экономия тепловой энергии.
Экономия тепловой энергии на химических и нефтехимических предприятиях:
Виды используемых установок:
Экономия тепловой энергии в легкой промышленности:
Энергосбережение на объектах аграрно-промышленного комплекса.
Специфика энергопотребления объектов аграрно-промышленного комплекса:
Энергосбережение в растениеводстве:
Энергосбережение в животноводстве:
Энергосбережение на предприятиях пищевой промышленности:
Экономия тепла для производственно-бытовых нужд. Эти нужды обслуживаются системами:
Меры по экономии тепла зависят от типа системы.
Водоснабжение промышленных предприятий и меры по экономии воды.
Водоснабжение разделяется на горячее и холодное. Горячее водоснабжение в свою очередь может быть отопительное и иное. Вода в системах холодного (и горячего) водоснабжения может быть непосредственно из водоема, или очищенная до требуемых норм (технических, питьевых). Отопительное водоснабжение имеет прямую и обратную линии. В целом системы водоснабжения требуют наличия:
Основной мерой экономии воды является борьбы с утечками. Для контроля потребления воды устанавливают водомеры. Остальные меры были рассмотрены ранее.
Газоснабжение промышленных предприятий и меры по экономии и меры по экономии газа.
Потребление газа происходит по следующим направлениям:
Меры по экономии газа:
Специфика энергопотребления объектов аграрно-промышленного комплекса. Энергосбережение в растениеводстве. Энергосбережение в животноводстве. Энергосбережение на предприятиях пищевой промышленности.
Литература [1-3, 10, 11].
Специфика энергопотребления в системе жилищно-коммунального хозяйства. Энергосберегающий ресурс жилищно-коммунальной сферы. Энергосбережение при электропотреблении и освещении. Энергосбережение при отоплении. Энергосбережение при водоснабжении. Энергосбережение при газоснабжении.
Энергопотребление и энергосбережение на транспорте.
Литература [1-3, 6, 10, 11].
Лекция №3
Теплотехнология. Энергетическое и энерготехнологическое оборудование. Основные виды промышленных тепло- и
массообменных процессов и установок
Энергетическое и энерготехнологическое хозяйство современного промышленного предприятия представляет собой сложный комплекс, включающий в себя установки для производства и преобразования различных видов энергии, коммуникации и трубопроводы для трансформатора топлива, энергии, сырья и продуктов (линии электропередачи, кабели, тепловые сети, газо-, паро-, водопроводы, линии сжатого воздуха, гидро- и пневмотранспорта и т.д.) установки и системы отопления, вентиляции и кондиционирования; энергоиспользующие установки для выработки технологической продукции и др.
Рациональное использование топливно-энергетических и сырьевых ресурсов на действующих и строящихся промышленных предприятиях в современных условиях обеспечивается на основе принципов энергосберегающей, малоотходной и безотходной технологии и энерготехнологического комбинирования.
Теплотехнология (ТТ) - совокупность методов преобразования исходных сырья, материалов, полуфабрикатов в заданный товарный продукт на основе изменения их теплового состояния посредством воздействия источника теплоты.
Теплотехнологическая установка (ТТУ) – совокупность теплотехнологического реактора и эксплуатационно связанного с ним технологического, теплотехнического, энергетического, транспортного, приемно-распределительного и другого оборудования, обеспечивающая реализацию данного теплотехнологического процесса и работающая в едином технологическом ритме. Теплотехнологические установки могут быть без внешнего теплоиспольэования и с внешним теплоиспольэованием.
Теплотехнологический процесс (ТТП) - элемент теплотехнологии, включающий в себя совокупность элементарных (теплофизических, физических, химических, механических и др.) процессов, обеспечивающих конкретное, технологически регламентируемое тепловое воздействие на сырье, материалы, полуфабрикаты на отдельных этапах производственного цикла (теплотехнологии) .
Теплотехнологическая схема производства (например, переработки исходного сырья в заданный технологический продукт) – наглядная (графическая) иллюстрация последовательной совокупности теплотехнологических и других технологических процессов производства того или иного продукта.
Теплотехнологическая система (ТТС) – совокупность теплотехнологических установок и эксплуатационно связанного с ними технологического, теплотехнического, энергетического, транспортного, приемно-раопределительного и другого оборудования, обеспечивающая переработку исходных материалов в заданный продукт или полуфабрикат в пределах данного предприятия.
Теплотехнологический комплекс (ТТК) – совокупность теплотехнологических систем и производственно связанных с ними технологических, теплотехнических, энергетических, транспортных, приемно-распределительных и других устройств, установок, систем, включая источники технологического сырья, топлива, электроэнергии, обеспечивающая всю последовательность теплотехнологических процессов преобразования исходного сырья в заданную продукцию, как в пределах предприятия, так и вне его
Энергетика теплотехнологии – область промышленной энергетики (и научная дисциплина), отвечающая за преобраэование, передачу и экономное испольэование энергии в теплотехнологии, в условиях строго регламентированных технологических требований.
Конкретно, в рамках энергетики теплотехнологии:
Промышленные теплотехнологический комплекс включает:
Основными элементами тепломассообменных установок являются теплообменные и тепломассообменные аппараты, камеры и другие устройства.
Теплообменный аппарат (теплообменник) – устройство в котором осуществляется теплообмен между двумя или несколькими средами. В теплообменных аппаратах могут происходить различные тепловые процессы: изменение температуры, испарение, кипение, конденсация, расплавление и другие. Количество тел участвующих в этих процессах, может быть больше двух: тепло может передаваться от одного тела к нескольким другим телам или, наоборот. Эти тела, отдающие или воспринимающие тепло, принято называть теплоносителями.
Тепломассообменными аппаратами (ТА) называют устройства в которых одновременно протекают тепло- и массообменные процессы.
Классификация теплообменных аппаратов.
Теплообменные аппараты различают по назначению, принципу действия, фазовому состоянию, конструктивным признакам.
В зависимости от назначения ТА называют подогревателями, испарителями, конденсаторами, холодильниками, радиаторами и т.д.
В зависимости от фазового состояния называют однофазные, (вода) двухфазные (пар+вода) и многофазные (газовзвеси, аэрозоли и т.д.)
По принципу действия ТА делятся на поверхностные и смесительные.
Поверхностные аппараты делятся на рекуперативные и регенеративные
Рекуперативные – теплообменники, в которых теплообмен происходит через разделительные стенки. В аппаратах этого типа в каждой точке разделительной стенки тепловой поток сохраняет постоянное направление. В большинстве рекуперативных аппаратов осуществляется непрерывная передача тепла через стенку от одного теплоносителя к другому. Эти аппараты являются, как правило, аппаратами непрерывного действия. Рекуператоры в которых происходит периодический нагрев или охлаждение одного из теплоносителей, называют аппаратами периодического действия.
Регенеративные – теплообменники, в которых два или больше теплоносителей попеременно соприкасаются с одной и той же поверхностью нагрева. Регенеративные теплообменники в большинстве случаев являются аппаратами периодического действия; в них разные теплоносители поступают в различные периоды времени. Непрерывная работа в них осуществляется в том случае, если они снабжены движущимися стенками или насадками, попеременно соприкасающимися с потоками разных теплоносителей и непрерывно переносящими тепло из одного потока в другой.
В смесительных ТА тепло- и массообмен осуществляются путем непосредственного контакта и смешения жидких и газообразных теплоносителей.
Теплоносители классифицируются по назначению, агрегатному состоянию, диапазону рабочих температур и давлений.
По назначению выделяют греющий, охлаждающий (хладоноситель), промежуточные тепло- и хладоносители, хладагент, сушильный агент и др.
По агрегатному состоянию различают однофазные и многофазные (чаще двухфазные) теплоносители.
По диапазону рабочих температур выделяют высоко-, средне-, низкотемпературные и криогенные теплоносители.
Водяной пар, как греющий теплоноситель, в теплообменных аппаратах получил большое распространение благодаря ряду его достоинств
Основным недостатком водяного пара является неизбежное и значительное повышение давления с ростом температуры. Например, при давлении 0,981 105 Па (1 кгс/см2) температура насыщенного пара составляет 99,1 °С, а температура насыщенного пара 309,5 °С может быть получена только при давлении 98,1 105 Па. Поэтому паровой обогрев применяется для процессов нагревания только до умеренных температур (порядка 60150°С). Обычно давление греющего .пара в теплообменниках составляет от 1,96105 до 11,8-105 Па. Для высоких температур эти теплообменники очень громоздки (имеют толстые стенки и фланцы), весьма дороги и поэтому применяются редко.
Горячая вода, как греющий теплоноситель, получила большое распространение, особенно в отопительных и вентиляционных установках. Она приготовляется в специальных водогрейных котлах, производственных технологических агрегатах (например, в печах) или водонагревательных установках. Горячую воду, как теплоноситель, можно транспортировать по трубопроводам на значительные расстояния (на несколько десятков километров). Понижение температуры воды в хорошо изолированных трубопроводах составляет не более 1 °С на 1 км.
Достоинством воды как теплоносителя является сравнительно высокий коэффициент теплообмена. Однако горячая вода из тепловых сетей в производственных теплообменниках используется редко, так как в течение отопительного сезона температура ее непостоянна и изменяется от 70 до 130°С, а в летнее время тепловые сети не работают.
Дымовые и топочные газы применяются в качестве греющего теплоносителя, как правило, на месте их получения для непосредственного обогревания различных промышленных изделий и материалов, если качество последних несущественно изменяется при загрязнении сажей и золой. Если же загрязнение обрабатываемого материала недопустимо, то подогрев его дымовыми газами ведется посредством воздуха, который играет роль промежуточного теплоносителя, т. е. дымовые газы через теплопроводную стенку в рекуперативных теплообменниках отдают тепло воздуху, воздух—обрабатываемому материалу. Дымовые газы могут применяться в теплообменниках для нагрева, выпарки и термической обработки газообразных, жидких и твердых веществ.
Достоинством дымовых и топочных газов как теплоносителя является возможность достижения высокой температуры при атмосферном давлении.
Недостатками
Кроме перечисленных теплоносителей в промышленности для высокотемпературного обогрева, кроме дымовых газов, применяют минеральные масла, органические соединения, расплавленные металлы и соли. Характеристика некоторых 'высокотемпературных теплоносителей дана в табл. 1
Таблица 1
Характеристики некоторых высокотемпературных теплоносителей
|
Название теплоносителя |
Химическая формула |
Температура, С |
|
|
отвердевания |
кипения |
||
|
Минеральные масла |
— |
015 |
215 |
|
Нафталин |
С10Н8 |
80,2 |
218 |
|
Дифенил |
С12Н10 |
69,5 |
255 |
|
Дифениловый эфир |
(С6Н5)О2 - |
27 |
259 |
|
Дифенильная смесь |
26,5% дифенила и 73,5% дифенилового эфира |
12,3 |
258 |
|
Глицерин |
С3Н5 (ОН)3 |
–17,9 |
290 |
|
Кремнеорганические соединения |
(СН3С6Н4О)4 |
–(3040) |
440 |
|
Нитритнитратная смесь |
7% NaNO3+40% NaNO3+ |
143 |
Выше 550 |
|
+53% KNO3 |
|||
|
Натрий |
Na |
97.8 |
883 |
Если высокотемпературные теплоносители использовать при температурах ниже точки кипения, то в заполненном ими объеме теплообменного аппарата, так же как и при дымовых газах, избыточное давление может отсутствовать.
Основными требованиями, предъявляемыми к высокотемпературным теплоносителям, являются:
Наряду с высокотемпературными теплоносителями имеются низкотемпературные теплоносители и холодильные агенты, которые кипят при температурах ниже 0°С.
В настоящее время для охлаждения используется эффект эндотермической реакции или поглощения тепла при химическом разложении веществ. Например, при разложении 1 кг хлористого аммония NH4C1 на NН3 и НС1, которые превращаются в газ, поглощается 3300 кДж/кг. Эта величина почти в 1,5 раза превышает теплоту парообразования воды (2260 кДж/кг).
Лекция №4
РЕКУПЕРАТИВНЫЕ ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ
Рекуператоры непрерывного действия
Конструкции современных рекуперативных теплообменных аппаратов поверхностного типа непрерывного действия весьма разнообразны. Поэтому ниже будут рассмотрены наиболее распространенные из них.
Рекуператоры для подогрева воздуха в печах. Основные особенности
конструкций рекуператоров
В зависимости от материала, из которого сделаны элементы рекуператоров, последние делят на металлические и керамические.
Металлические рекуператоры изготовляют из серого чугуна, углеродистой стали, а также из жаропрочных чугунов и сталей, хорошо противостоящих действию высоких температур. Преимущества металлических рекуператоров заключаются в следующем:
|
Таблица 1 |
|
|
Тип рекуператора |
Усредненный коэф теплопередачи, Вт/м2С |
|
Керамический |
2,39,7 |
|
Металлический при небольшой скорости движения воздуха |
11,619,8 |
|
Металлический при большой скорости движения воздуха |
19,631,4 |
|
Металлический при большой скорости движения воздуха, с выступами или ребрами |
4058 |
Из данных, приведенных в таблице 1, видно, что коэффициент теплопередачи в металлических рекуператорах в 68 раз выше, чем в керамических, т. е. при прочих равных условиях (одинаковые qв и ср) поверхность нагрева керамического рекуператора в 68 раз больше металлического..
К недостаткам металлических рекуператоров относится небольшая их стойкость при высоких температурах, что обусловливает значительно меньший срок службы металлических рекуператоров по сравнению с керамическими и более низкий температурный предел подогрева воздуха.
В рекуператорах из нелегированного металла воздух и газ подогревают до 300350° С, в рекуператорах из жаропрочных сплавов — до 600800° С.
Элементы керамических рекуператоров могут быть изготовлены из шамота, карборунда и карбошамота.
Ценным свойством керамических рекуператоров является возможность надежной их работы в производственных условиях 'при подогреве воздуха до температур свыше 500700 °С. Однако следует отметить, что при температуре поступающих в рекуператор дымовых газов более 1300° С и повышенной их запыленности наблюдают зашлаковывание керамических элементов и резкое ухудшение работы рекуператора.
Керамические рекуператоры применяют в разном конструктивном оформлении, однако все они имеют существенные недостатки,
Указанные недостатки значительно сужают область применения керамических рекуператоров.
Сопоставляя преимущества и недостатки работы металлических и керамических рекуператоров, следует отметить, что замена вышедшего из строя металлического рекуператора требует нескольких часов, а керамического несколько дней или недель.
Перечисленное выше позволяет сделать вывод, что керамические рекуператоры целесообразно применять только для подогрева воздуха до температур выше 600700° С. При подогреве до меньших температур наиболее рационально подогревать воздух в металлических рекуператорах.
Конвективные рекуператоры из чугунных труб
Опыт применения рекуператоров из гладкостенных чугунных труб показал весьма низкую их тепловую эффективность, и в настоящее время применяют иногда ребристые трубы, а в основном так называемые "игольчатые" чугунные трубы, названные так потому, что поверхности их теплообмена (стенки) отливают не гладкими, а с ребрами в виде игл круглой или вытянутой — овальной в сечении формы (рис 1), что существенно увеличивает теплоотдачу.
Таким образом, основным элементом игольчатого рекуператора является чугунная игольчатая труба овальной в сечении формы с наружными и внутренними (или только внутренними) иглами (Рис.1). Обычно воздух проходит внутри трубы, а дымовые газы омывают трубу снаружи. Труба с обоих концов снабжена фланцами коробчатой формы, в которых сделаны отверстия для болтов и канавки (пазы) для помещения специальной замазки при соединении фланцев одного с другим и с крепежными рейками.
По конструкции все чугунные игольчатые трубы делят на две основные группы: односторонне-игольчатые и двусторонне-игольчатые. У односторонне-игольчатых труб иглы находятся только на внутренней (воздушной) стороне; наружная (дымовая) сторона их гладкая.
Ввиду отсутствия игл на дымовой стороне теплоустойчивость односторонне-игольчатых труб выше, а засоряемость меньше, чем у двусторонне-игольчатых. Эти трубы широко применяют в рекуператорах для печей, отапливаемых топливом разных видов.
Тепловая эффективность двусторонне-игольчатых труб значительно выше, чем односторонне-игольчатых, но они менее теплоустойчивы и легче поддаются засорению. Эти трубы можно применять для рекуператоров, устанавливаемых на печах, дымовые газы которых относительно чисты, т. е. на печах, отапливаемых чистым газом и не имеющих уноса из печи окалины, пыли и т. д.
Сборка игольчатого рекуператора (рис. 2) из отдельных труб заключается в соединении болтами фланцев труб одного с другим. По периферии секции (блока) рекуператорные трубы присоединяют к крепежным (уплотнительным) рейкам, образующим раму. Вся крепежная реечная рама состоит из продольных и угловых реек, которые соединены болтами одна с другой и с трубами. Рейки представляют собой литые чугунные балки коробчатого сечения с отверстиями для крепления к ним игольчатых труб и воздушных коробок. Длина реек равна одной, двум и трем длинам соответствующих сторон фланца трубы рекуператора. Таким образом, из реек шести типов и углового реечного элемента одного типа можно собрать рамы для рекуператоров разного размера с различной комбинацией труб. К раме из реек
присоединяют подводящие и отводящие воздушные коробки.
Собранную секцию рекуператора, через которую воздух проходит один раз, не меняя направления, называют "ходом". Выбор числа "ходов" игольчатого рекуператора зависит в основном от располагаемого давления дутья и от конечной температуры нагрева воздуха. Наиболее часто применяют двухходовую установку рекуператора, обеспечивающую подогрев воздуха до 300400° С при температуре дымовых газов, входящих в рекуператор, примерно 750800° С.
При подогреве воздуха до 150200° С достаточен бывает одноходовой рекуператор. Установки с числом ходов более двух встречаются реже, обычно в тех случаях, когда необходимо подогреть воздух выше 400° С. Так как сопротивление рекуператоров на воздушной стороне возрастает пропорционально числу ходов, то применение многоходового. рекуператора требует повышенного давления дутья. Вследствие этого многоходовой ' рекуператор устанавливают только в тех случаях, когда в двухходовом рекуператоре невозможно подогреть воздух до заданной температуры или (при наличии из быточного давления воздуха) необходимо сократить габариты рекуператора.
Игольчатые чугунные рекуператоры, обладая по сравнению с рекуператорами других типов рядом преимуществ (высокая тепловая эффективность, компактность, удовлетворительная теплоустойчивость и т. д.), имеют существенный недостаток — большое число стыков между фланцами труб.
При недостаточно хорошем монтаже и плохом уплотнении это приводит иногда к значительному снижению эффективности работы рекуператоров вследствие утечки части воздуха в продукты сгорания.
Согласно статистике измерений утечки воздуха в игольчатых рекуператорах, можно считать, что если в небольших (415 труб) рекуператорах утечка (при асбестовом уплотнении) в среднем составляет 35% от количества проходящего воздуха, то в больших рекуператорах (80100 труб в одном блоке) она достигает 2030%, т. е. газоплотность металлического рекуператора начинает приближаться к газоплотности керамического.
В качестве уплотнительной массы, закладываемой в пазы между фланцами труб рекуператоров, рекомендуют применять следующие составы уплотнительных замазок (для температуры до 700° С):
1 Смесь мелких железных опилок или железного порошка с графитом, замешанную на жидком стекле (плотность 1,401,45); полученную массу перемешивают с минеральной ватой, количество которой (по массе) равно количеству железных опилок и графита.
2. То же, что и первый состав, но смесь графита с железными опилками заменяют порошком, образующимся при обработке металла карборундовыми кругами (карборундовая пыль).
Чугунно-стальные рекуператоры (термоблоки)
Чугунно-стальные рекуператоры, называемые также термоблоками, появились в период второй мировой войны в Англии .
Термоблоки представляют собой пучок труб круглого или овального сечения, залитых (бронированных) чугуном. Трубы для воздуха и трубы или отверстия для дымовых газов располагают взаимно перпендикулярно, что обеспечивает надежное разделение дымовых газов и нагреваемой среды и дает возможность подогревать в термоблоке не только воздух, но и газ.
В результате использования рекуператора цельнолитой конструкции тепло от наиболее нагретых участков передается холодным, что увеличивает срок его службы. Кроме того, в случае появления трещин в чугунной отливке термоблока его целостность и газоплотность не нарушаются, так как залитые в чугун стальные трубы являются своеобразным каркасом (как и металлическая арматура в строительном железобетоне).
Повышенная тепловая устойчивость термоблоков и простота конструкций дают основание считать рекуператор такого типа наиболее совершенным. Однако большим недостатком термоблоков является их большая относительная масса (на единицу переданного тепла) и в ряде случаев трудность обеспечения хорошего контакта чугуна со стенками стальных труб, особенно при термоблоках больших размеров. В результате этого значительно сужается область применения термоблоков.
Небольшой монолитный термоблок (рис.3) обычно изготовляют следующим образом: из листовой стали толщиной 46 мм сваривают прямоугольную коробку. В стенках коробки выполняют отверстия, в которые вваривают стальные трубки для воздуха и между ними перпендикулярно трубки для пропускания дымовых газов.
Пространство между трубками в полученном каркасе, ограниченное торцевыми стенками, заливают чугуном. В образующемся монолитном блоке две торцовые стальные стенки служат одновременно фланцами, к которым присоединяют подводящую и отводящую воздушные коробки.