Экономия энергии при утилизации ВЭР

Для наиболее полного выявления и эффективного использования вторичных энергоресурсов на каждом действующем предприятии, в объединении при разработке энергетического паспорта предприятия должен быть обеспечен учет всех образующихся ВЭР и возможных на- правлений использования и способов их утилизации.

В частности, тепловые ВЭР следует учитывать при следующих ус- ловиях:

1) отходящие газы печей с температурой до 200 °С и выше при расходе топлива от 0,1 т у.т. в час на агрегат и выше;

2) горячая охлаждающая вода и загрязненный конденсат при не- прерывном расходе 1 м³/ч и более;

3) другие тепловые виды ВЭР учитываются при выходе из агрега- та-источника ВЭР не менее 0,05 Гкал/ч.

Удельный выход ВЭР определяется произведением удельного ко- личества энергоносителя на его энергетический потенциал:

• удельный выход натуральных горючих ВЭР, кДж/ед. продукции

(кДж/ч):

н

г    × р; q m Q

(3.1.2)

• удельный выход горючих ВЭР, выраженный в условном топливе, кг у.т./ед. продукции (кг у.т./ч):

Q

р

b г = m ×   н  ;

Q у

(3.1.3)

• удельный выход тепловых ВЭР, кДж/ед. продукции (кДж/ч):

q т m × (c 1 t 1 - c 2 t 2) = m × D h;

(3.1.4)

• удельный выход ВЭР избыточного давления, кДж/ед. продукции

(кДж/ч):

с    ×, q m l

(3.1.5)

где m – удельное количество твердого, жидкого, газообразного энерго- носителя, кг (м³) на единицу продукции, единицу сырья (топлива) или в единицу времени (ч);

Q

н

^р – низшая рабочая теплота сгорания горючих ВЭР, кДж/кг,

кДж/нм³;

Q у – теплота сгорания условного топлива, 29300 кДж/кг;

h D– разность энтальпий, кДж/кг, кДж/нм ³. Для водяного пара эн- тальпию определяют по специальным таблицам или по is –диаграмме,

причем в качестве

i ₂ используют энтальпию питательной воды, посту-

пающей на испарение, или энтальпию конденсата при температуре

t 2;

1, t ₁ c – температура, °С, и удельная теплоемкость, кДж/(кг·°С) или кДж/(нм³·°С), энергоносителя на выходе из установки-источника ВЭР;

2, t ₂ – c температура, °С, и теплоемкость, кДж/(кг·°С) или кДж/(нм³·°С), энергоносителя при поступлении его на следующую ста- дию технологического процесса или температура окружающей среды и соответствующая ей теплоемкость энергоносителя;

l – работа адиабатного расширения, кДж/кг.

Эффективность организационно-технических мероприятий по использованию ВЭР оценивается с помощью следующих, показателей:

– коэффициента выхода ВЭР;

– коэффициента утилизации ВЭР;

– коэффициента потребления ВЭР;

– доли сэкономленного топлива и теплоты;

– удельной экономии и срока окупаемости капитальных затрат на внедрение утилизационных установок.

Коэффициент выхода ВЭР

bвых

представляет собой отношение их

потенциала к количеству теплоты, поступившей в теплоиспользующую установку с первичными теплоносителями.

Для пароконденсатной смеси, %:

bвых = (h пкс

h хв) ×100,

(3.1.6)

 

где пкс,

 

п, h хв

(h п - h хв)

– h эн h тальпии пароконденсатной смеси, греющего пара и

холодной воды, кДж/кг.

Для продуктов сгорания топлива, %:

é(h ух -  h 0р) + (Q р в

- Q н )ù ×100

ë

хв

Q

û

bвых =                    р                     ,

н

(3.1.7)

где

ух, h 0

h – энтальпии уходящих газов и холодного воздуха при ко-

хв

эффициенте избытка воздуха, равном 1, кДж/нм³.

Для вторичных паров, %:

b =  D вп (h вп -  h хв) ×100,

 

 

(3.1.8)

вых

D п (h п -  h хв)

где

D п, D вп

– расход греющего пара и выход вторичного пара, кг;

h вп-

энтальпия вторичного пара, кДж/кг.

Коэффициент утилизации ВЭР

bут определяется отношением ко-

личества полученной в утилизационной установке теплоты к энергети- ческому потенциалу поступивших в неё ВЭР.

Для пароконденсатной смеси, %:

b = (h пкс

h к ) × hут ×100,

(3.1.9)

ут        (h пкс - h хв )

где

h к – энтальпия конденсата после утилизационной установки,

кДж/кг;

hут

 

– коэффициент полезного использования теплоты в утилизаци-

онной установке (принимается 0,9).

Для продуктов сгорания топлива, %:

é(h ух - h ут ) + j(Q р - Q р )ù h×100

b = ë

ух          в    н û    ,

(3.1.10)

ут         [(h - h 0р) + (Q р - Q)]

 

где

ух  вз      в    н

h

ух

^ут – энтальпия продуктов сгорания топлива после утилизацион-

ной установки кДж/нм³.

Для вторичных паров, %:

b =

(h вп

ут

 

h к) × hут ×100, (h вп - h хв)

 

 

(3.1.11)

где

h к – энтальпия конденсата вторичного пара, кДж/кг.

Коэффициент потребления ВЭР представляет собой отношение фактически использованной вторичной теплоты к полученному в ути- лизационной установке теплу и характеризует эффективность эксплуа- тации тепловой схемы предприятия. Доля сэкономленного за счет ис-

пользования ВЭР топлива dв

определяется по формуле, %:

dв =

Q исп ×104

н к

B × Q р × hнт,

 

(3.1.12)

где

Q исп – количество использованной вторичной теплоты за год,

кДж/год;

В – расход топлива в котельной, кг/год или нм³/год;

к

hнт – коэффициент полезного действия (нетто) котельной, %.

Для предприятий, получающих пар от централизованных источни- ков, уровень эффективности использования ВЭР определяется долей сэ-

кономленной теплоты

d Q, %:

d Q =  Q исп ×100,

Q пр

 

 

(3.1.13)

где

Q пр

– потребление теплоты предприятием, кДж.

Удельную экономию теплоты на 1 руб. капитальных затрат на уст- ройство утилизационной установки l _К можно рассчитать, кДж/(руб.год):

d Q =  Q исп,

К

(3.1.14)

где К – капитальные затраты, руб.

Годовой экономический эффект, руб./год, от внедрения утилизаци- онной установки определяется, по формуле:

Э=го(дЭ+Э) Q

(К W +И),

E н ×                            (3.1.15)

где Э, Q Э W   – стоимость сэкономленных теплоты и воды, руб./год;

E н – нормативный коэффициент окупаемости капитальных затрат, 1/год;

И – издержки эксплуатации утилизационной установки, руб./год. Тогда срок окупаемости затрат на устройство утилизационных ус-

тановок T ок, год:

T о=к          К     .

(3.1.16)

(Э Q Э W)И +

Экономия топлива зависит от направления использования вторич- ных энергоресурсов и схемы энергоснабжения предприятия, на котором они используются. При тепловом направлении использования ВЭР эко- номии топлива определяется расходом топлива в основных (замещае- мых) теплогенерирующих установках на выработку теплоэнергии в та- ком же количестве и с такими же параметрами, как и за счет ВЭР.

При электроэнергетическом направлении использования вторич- ных энергетических ресурсов экономия топлива определяется его рас-

ходом на выработку в основных энергогенерирующих установках коли- чества электроэнергии, равного отпуску ее от утилизационных устано- вок.

Экономия топлива за счет вторичных энергоресурсов определяется по величине использования ВЭР. По фактическому использованию ВЭР определяется фактическая экономия топлива, по планируемому исполь- зованию ВЭР – планируемая экономия топлива, а по выходу ВЭР, при- годных к непосредственному использованию, и по возможной выработ- ке энергии за счет ВЭР, используемых с преобразованием энергоноси- теля в утилизационной установке, – возможная экономия топлива.

При тепловом направлении использования ВЭР и раздельной схеме энергоснабжения предприятия экономия топлива, т у.т., определяется по формуле:

эк  з ×

н = з ×

т ×s, B b Q b (3.1 Q. 17)

где

Q н – использование тепловых ВЭР, ГДж (Гкал);

Q т – выработка теплоэнергии за счет ВЭР в утилизационной уста-

новке, ГДж(Гкал);

s – коэффициент использования теплоэнергии, выработанной за счет ВЭР;

b з – удельный расход топлива на выработку теплоэнергии в заме-

щаемой котельной установке соответственно, т у.т /Гкал, т у.т /ГДж:

з 0,143 / hз, b

з 0,0342 / hз, b

(3.1.18)

(3.1.19)

где 0,143 и 0,0342 – коэффициенты эквивалентного перевода соответ- ственно 1 Гкал и 1 ГДж в тонну условного топлива;

hз – КПД энергетической установки, с показателями которой со-

поставляется эффективность использования ВЭР «замещаемой установ- кой». В зависимости от конкретных условий энергоснабжения в качест- ве замещаемой установки могут рассматриваться промышленные ко- тельные или котельные ТЭЦ с соответственно различными КПД.

Коэффициент s представляющий собой долю используемой по- требителями выработки теплоэнергии за счет ВЭР, в значительной мере зависит от несовпадения режимов выработки и потребления утилизиро- ванной теплоэнергии в часовом, суточном и годовом разрезе. Для теп- ловых ВЭР непосредственного использования коэффициент s пред- ставляет собой отношение использования ВЭР к их выходу. Соответст- вующим подбором потребителей и их кооперировании следует стре- миться обеспечить максимальное использование выработанной за счет ВЭР теплоэнергии и повышение значения коэффициента s до единицы.

При комбинированном энергоснабжении предприятия от заводской или районной ТЭЦ использование тепловых ВЭР для теплоснабжения приводит к снижению экономичности работы ТЭЦ вследствие умень- шения тепловой нагрузки отборов или противодавления турбин. В этом случае экономию топлива за счет ВЭР определяется с учетом некоторо-

го увеличения удельного расхода топлива, т у.т., на выработку электро- энергии на ТЭЦ по формуле:

B эк

Q н b к [1Э(q к

q)=т, ]

×  -    - (3.1.20)

где

b к – удельный расход топлива на выработку теплоэнергии в ко-

тельной ТЭЦ, т у.т./Гкал (т у.т / ГДж);

Э, к, q т

q – показатели работы турбины замещаемой ТЭЦ.

Если теплоутилизационная установка характеризуется значитель- ным расходом электроэнергии на собственные нужды, из экономии то- плива, определяемой по приведенным выше формулам, следует вычесть

расход топлива на производство дополнительно расходуемой электро- энергии. Тогда экономия топлива, т у.т., составит:

D B = 10-6 × b эy×з(W

т- W

)× Q,

(3.1.21)

где

b э – удельный расход топлива на выработку электроэнергии, т у.т

/кВт·ч;

yз, W

 

– W удельный расход электроэнергии на выработку единицы

теплоты соответственно на утилизационной и замещаемой установках, кВт·ч/Гкал (кВт·ч/ГДж).

При электроэнергетическом направлении использования ВЭР эко- номия топлива, т у.т., составит:

B эк

b з × W,

(3.1.22)

где

b з – удельный расход топлива на выработку электроэнергии в

энергетической системе или на замещаемой установке, с показателями которой сравнивается эффективность использования ВЭР, т у.т./кВт·ч;

W – отпуск электроэнергии утилизационными установками за счет ВЭР, млн. кВт·ч.

При комбинированном направлении использования ВЭР и комби- нированной схеме энергоснабжения предприятия и полном использо-

вании теплоэнергии, отпускаемой утилизационной турбиной, экономия топлива, т у.т., за счет ВЭР может быть определена по формуле:

B эк = Q т × b к éë1Э+(Э× q тЭ-) q /кy1Э-, ùû yт(y +  × q) (3.1.23)

где

Q т – количество пара теплоутилизационных установок, поступаю-

щего на утилизационную турбину, ГДж(Гкал);

Э,y q тy

– удельная выработка электроэнергии и удельный расход

теплоэнергии на выработку электроэнергии на утилизационной турбине

(утилизационной ТЭЦ) соответственно;

Э, q т

– на замещаемой ТЭЦ.

При известных величинах отпуска теплоэнергии и выработки элек- троэнергии утилизационной турбиной экономия топлива может быть определена так же, как сумма экономии топлива, за счет использования теплоэнергии и за счет использования электроэнергии.

При топливном направлении использования горючих ВЭР эконо- мия топлива, т у.т., может быть определена из выражения:

эк   н × hВЭР / hт, B   B

где B н – величина использования горючих ВЭР, т у.т.;

(3.1.24)

hВЭР

чих ВЭР;

– КПД топливоиспользующего агрегата при работе на горю-

hт – КПД того же агрегата при работе на первичном топливе.