 |
|
Энергоаудит системы теплоснабжения предприятия
Костромской государственный технологический университет
Учебное пособие по предмету
Энергосбережение
и
ЭНЕРГОАУДИТ
Составил: преподаватель Хохлов Ю.Л.
Г.
Энергоаудит системы теплоснабжения предприятия
Промышленные предприятия могут получать тепловую энергию как от стороннего источника (ТЭЦ, РК), так и от собственной котельной. В данном разделе рассмотрен вариант теплоснабжения от стороннего источника.
Тепловая энергия поступает на предприятие, как правило, в виде 2-х теплоносителей: водяного пара и горячей воды, и используется для следующих целей:
- технологическое использование (печи, теплообменные аппараты, сушильные, пропарочные камеры и выпарные установки, холодильные установки);
-отопление и вентиляция производственных, административных и бытовых зданий;
-бытовых целей (душевые, прачечные, моечные машины).
Более экономичным теплоносителем является вода с температурой до 1500С, производимая в котельной и по трубопроводам направляемая к потребителям. Во многих случаях использование водяного пара неэффективно, т.к. возрастают требования к тепловой изоляции паропроводов, их герметичности. Предприятие должно организовать сбор и возврат конденсата на теплоисточник. Паропроводы зачастую плохо изолированы, имеют утечки в местах соединений по всей сети. Поскольку внутренние системы отопления зданий, как правило, водяные, то применение пара увеличивает количество теплообменных аппаратов.
Внутриплощадочные тепловые сети предприятий имеют, как правило, надземную прокладку на высоких или низких опорах. Диаметры трубопроводов должны соответствовать тепловым нагрузкам подключенных к ним потребителей. Тепловые потери в теплосети и потери теплоносителя не должны превышать нормативных значений.
Правильная раздача теплоносителя по потребителям достигается установкой на их вводах регулирующих шайб и сопел соответствующего диаметра, которые определяются на основании гидравлического расчета теплосети.
На границе ответственности между теплоснабжающей организацией и предприятием устанавливается узел учета тепловой энергии в соответствии с РД 34.09.102 [43]. Варианты схем узлов учета для открытых и закрытых систем теплопотребления приведены на рисунках 5.3.1 и 5.3.2.
Иногда на вводе предприятия устанавливается разделительный теплообменник. В этом случае тепловая сеть предприятия является независимой, но должна иметь собственные циркуляционные насосы.
Регулирование системы отопления осуществляется по температуре 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 40-80% от зимнего расхода. Обычно температура воды в прямой линии колеблется от 70 до 1300С, в обратной линии в основном находится в пределах 45-700С.
Если пренебречь потерями теплоносителя, отпуск тепловой энергии определяется по формуле:
Qот = cв*Gв*(tп – tо)*10-3 Гкал/ч, (5.8)
где cв – удельная теплоемкость воды, ккал/кг*оС;
Gв – расход сетевой воды, т/ч;
tп и tо – температура воды в подающем и обратном трубопроводах, оС.
Рис. 5.3.1 - Принципиальная схема размещения точек измерения количества тепловой энергии и массы (объема) теплоносителя, а также его регистрируемых параметров в открытых системах теплопотребления
Рис. 5.3.2 - Принципиальная схема размещения точек измерения количества тепловой энергии и массы (объема) теплоносителя, а также его регистрируемых параметров в закрытых системах теплопотребления.
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 часов. Температура регулируется несколько раз в сутки, в основном, 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 энергия пропорциональна площади прямоугольника, одна из сторон которого равна мощности потребляемой насосом, соответствующей максимальной подаче, а другая - продолжительности отопительного периода.
Рис. 5.3.3 - Экономия энергии циркуляционного насоса при переходе на количественное регулирование системы теплоснабжения
Обозначения:
Nэд – мощность, потребляемая циркулярным насосом.
tраб – продолжительность отопительного периода.
При регулировании системы теплоснабжения подачей необходимого количества горячей воды, нагретой до заданной постоянной температуры, мощность насосного агрегата пропорциональна расходу горячей воды в системе в третьей степени. При этом график зависимости мощности насоса во времени отопительного сезона напоминает отопительный график. Площадь под графиком Q-H равна энергии, затраченной на прокачку теплоносителя, которая меньше, чем в первом случае (см. рис. 3.3.3).
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 8-10 м. вод. ст., необходимый для работы элеватора в качестве циркуляционного насоса).
С другой стороны, подержание в системе теплоснабжения постоянной расчетной температуры теплоносителя (95, 130 или 150оС) увеличивает тепловые потери через теплоизоляцию, поэтому переход на количественное регулирование теплосети дожжен сопровождаться улучшением тепловой изоляции трубопроводов. Кроме того, уменьшение подачи теплоносителя при количественном регулировании будет сопровождаться уменьшением располагаемого напора на выходе с теплоисточника и на вводах потребителей. В результате может произойти прекращение циркуляции теплоносителя в системах теплопотребления наиболее удаленных потребителей.
Развитие систем автоматизации, появление новой элементной базы позволяет по-новому решать конструкции и схемы систем отопления предприятий. 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 2-3 раза ниже по сравнению с централизованным теплоснабжением. В каждом конкретном случае необходимо проводить технико-экономический анализ.
Примеры строительства предприятиями собственных котельных в Костромской области: холодильный комплекс, тепличный комбинат «Высоковский», предприятие «Кроностар» в г. Шарья, Костромской и Мантуровский фанерные комбинаты, «Костромамебель» и др.
Энергоаудит системы теплоснабжения промышленного предприятия состоит из следующих основных этапов:
1) Сбор информации о потреблении тепловой энергии предприятием за последние 5 лет, анализ динамики теплопотребления.
2) Сбор информации о материальных характеристиках теплосети по установленной форме и о тепловых нагрузках потребителей.
3) Анализ плана теплосети, оценка надежности и целесообразности схемы трубопроводов.
4) Анализ договора на теплоснабжение, наличие в нем требований к количеству и качеству услуг по поставке тепловой энергии. При отсутствии узла учета получаемого тепла в договоре должна быть четко прописана методика расчетов за получаемую тепловую энергию.
5) Проверка наличия на предприятии тепло-гидравлического расчета тепловой сети и наличия регулировочных устройств на вводах потребителей.
6) Проверка пропускной способности трубопроводов по тепловым нагрузкам, выявление трубопроводов с завышенным и заниженным диаметром.
7) Обследование тепловых пунктов, тепловых узлов и сетей предприятия. Оценка их технического состояния на соответствие требованиям «ПТЭ тепловых энергоустановок».
8) Расчет нормативных тепловых потерь в теплосетях.
9) Обследование узла учета тепловой энергии, установление типов входящих в него приборов. Проверка узла на соответствие РД 34.09.102 [43].
10) Замеры расходов теплоносителя: общего на воде и по отходящим линиям, составление фактического баланса расходов сетевой воды.
11) Замеры температур теплоносителя на границе ответственности и на вводах потребителей. Расчет фактических значений потери температуры теплоносителя и тепловых потерь (фотография теплосети).
12) По измеренным значениям температур и расходов сетевой воды на общем вводе оценка достоверности показаний узла учета тепловой энергии (расчеты по МДС 41-5.2000 [66]) .
13) Разработка мероприятий по экономии тепловой энергии в системе теплоснабжения:
- рационализация схемы теплосети;
- предложения по изменению диаметров трубопроводов и типу прокладки;
- замена или усиление тепловой изоляции трубопроводов;
- предложения по изменению тепло-гидравлического режима теплосети;
- предложения по организации коммерческого и внутризаводского учета потребления тепловой энергии или его улучшению;
- предложения по замене теплообменников на тепловых пунктах;
- предложения по автоматизации (регулированию) работы тепловых пунктов.