Енергозбереження у промислових підприємтсвах

Промислову теплоенергетику складають промислові підприємства, що спо­живають різні види ПЕР та джерела енергопостачання, що виробляють для них той або інший вид енергетичних ресурсів – електричну енергію, теплову енер­гію, штучний холод.

В лекції будуть розглянуті наступні виробництва:

- Виробництво теплової енергії (в водогрійних та парових котельних, у системах трансформації теплоти, в ТЕЦ).

- Виробництво електричної енергії (в ТЕС, ГТУ, ПГУ, ДГУ, АЕС)

- Виробництво цукру.

Першою особливістю енергозбережння у промислових виробництвах є на­явність в структурі виробництва кількох енерготехнологічних установок, що споживають різни види ПЕР, наприклад:

- складовими енерготехнологічної системи для вироблення цукру (в цукро­вому заводі) є наступні установки: випарна установка, установка вакуум-аппаратів, що споживають теплову енергію; вакумм-конденсаційна уста­новка, що споживає теплову та електричну енергію; компресорна установка, що споживає електричну енергію, сушильна установка, що споживає тепло­ву та електричну енергію; насосні установки, що споживають електричну енергію;

- складовими теплоенергетичної установки з вироблення теплової енергії (в паровій котельні) є наступні установки: парові котли, що споживають пали­во та електричну енергію, установки по утилізації теплоти ВЕР, редукціно-охолоджувальна установка, що споживають теплову енергію; бойлерна уста­новка, що споживає теплову та електричну енергію; установка з охолод­жен­ня оборотної води, насосні установки;

- тощо.

Другою особливістю енергозбереження у виробництвах є наявність двох скла­дових енергозбереження, а саме:

- технологічної складової енергоспоживання, що визначається рівнем пи­то­мо­го енергоспоживання виробництва,

та

- енергетичної складової, що визначається рівнем ефективності генерації енер­гії для власного споживання, – т.зв. показниками ефективності генерації вла­сної теплової та електричної енергії.

У зв’язку із вищенаведеними особливостями обсяг споживання ПЕР промис­ловими підприємствами визначається наступними формулами:

- у разі споживання промисловим підприємством палива, теплової та елект­ри­ч­ної енергії, та наявності в її структурі власної ТЕЦ обсяги добових витрат ПЕР – умовного пали­ва, те­п­лової та електричної енергії визначаються за фор­мулами:

В_т = b_т^ТЕЦ · Q_техн · 10^{– 3} (2.13)

В_е = b_е^ТЕЦ · W_техн · 10^{– 3} (2.14)

В_ТЕЦ = В_т + В_е (2.15)

Q_техн= q_техн· A_ПП (2.16)

W_техн = e _техн ·A_ПП (2.17)

де:

b_т^ТЕЦ – питома витрата умовного палива на відпущену від ТЕЦ теплову енер­гію, кг у.п/Гкал, b_т=175,2…183,1 кг у.п/Гкал;

b_е^ТЕЦ– питома витрата умовного палива на відпущену від ТЕЦ електричну енер­гію, г у.п/кВт.год, b_е =185,0…190,0г у.т/кВт.год.

Q_техн – добова витрата теплової енергії, відпущена ТЕЦ і спожита підприємст­вом, Гкал/доб;

W_техн – добова витрата електричної енергіїї, відпущена ТЕЦ і спожита підпри­ємст­вом, кВт.год/доб;

А_ПП – виробнича потужність підприємства, т прод/добу;

q_техн – питома витрата тепловї енергії на вироблення одиниці продукції, Гкал/т прод;

e_техн – питома витрата електричної енергії на вироблення одиниці продукції, кВт.год/т прод.

В_ТЕЦ – добова витрата палива у власній ТЕЦ, т у.п/доб.

- у разі споживання промисловим підприємством палива, теплової та елек­т­ри­ч­ної енергії, та наявності в структурі виробництва власної парової котель­ні, до­бова витрата ПЕР – умовного палива, теплової та електричної енергії виз­начається за формулами:

В_ПК = b_т^ПК · Q_техн · 10^{– 3} (2.18)

Q_техн = q_техн · A _ПП (2.19)

W_РЕС = W_техн = e_техн · A _ПП (2.20)

де:

b_т^ПК – питома витрата умовного палива на відпущену від промислової котельні теплову енер­гію, кг у.п/Гкал;

W_РЕС – добовий обсяг електричної енергії, отриманий від районної енергетич­ної системи (РЕС), кВт.год/доб;

В_ПК – добова витрата умовного палива у власній промисловій котельні, т у.п/ доб.

- у разі споживання промисловим підприємством палива, теплової та елек­три­чної енергії, та наявності в структурі виробництва власної енергетичної ус­та­­новки – ЕУ (ДГУ, ГТУ, міні-КЕС, міні-ТЕЦ) добова витрата ПЕР – ум­ов­но­го пали­ва, теплової та еле­к­три­ч­ної енергії визначається за формулами:

В_ЕУ = b_е^ЕУ· W_техн (2.21)

Q_техн = Q_техн = q_техн· A _ПП (2.22)

W_техн = e_техн· A _ПП (2.23)

де:

b_е^ЕУ – питома витрата умовного палива на відпущену від власної енергоуста­но­вки електричну енер­гію, г у.п/кВт.год, b_е^ЕУ= 300…900 г у.п/кВт.год;

Q_РПК – добовий обсяг теплової енергії, отриманої від районної промислової ко­тельні, Гкал/доб;

В_ЕУ – добова витрата умовного палива у власній енергетичній установці, т у.п/ доб.

Визначення обсягів споживання ПЕР і їх зменшення для про­мис­лових під­при­ємств, ралі­зу­ється ана­ло­гічно сформульованими вище методологіями для про­цесів та установок у наступній послідовності:

- визначити вигляд розрахункових формул для витрат палива (В), теплової (Q) та електричної енергії (W) і виз­начати обсяги їх споживання до впро­вад­ження енергозберігаючих техніч­них рішень, відповідно, В^до, Q^до, W^до;

- потім, за тими ж формулами визначати витрати палива, теплової і електрич­ної енергії після впровадження енергоощадних технічних рішень, відповід­но, В^після, Q^після, W^після;

- і, нарешті, визначати обсяги зменшення (економії) споживання ПЕР за фор­му­лами:

ΔВ^екон = В^до – В^після (2.24)

ΔQ^екон = Q^до – Q^після(2.25)

ΔW^екон = W^до – W^після (2.26)

2.6. Показники енергетичної ефективності об’єктів енергозбереження

Для здійснення реального енергозбереження Виконавцям цієї роботи пот­ріб­но мати сис­тему критеріїв цього дійства, для того, щоб відрізняти енергозбе­реження від його імітації, і одержувати енергетичний та економічний ефекти і відповідну нагороду (заохочення) від власників промислових підприємств або органів державної влади.

Енергетичним ефектом енергозбереження є зменшення витрат ПЕР, а еко­но­м­іч­­ним ефектом – є зменшення витрат коштів, що витрачаються на закупівлю ПЕР.

В справі визначення ефектів енергозбереження ситуація не така проста, як може здаватися. Можна одержати зменшення споживання ПЕР, а економії кош­тів не відбудеться, і навпаки, збільшити витрату коштів, але одержати змен­шен­ня споживання ПЕР. А можна одержати і економію ПЕР, і зменшення вит­рат на енергоспоживання. Третій варіант, як ви розумієте – самий ефективний.

Наприклад:

- у разі застосування одного із видів енергозбереження – когенераційного вироблення теплової та електричної енергії витрата палива для підприємства зросте, а витрата коштів на закупівлю ПЕР зменшиться, тобто підпри­єм­ст­во підвищить свою економічну ефективність;

- у разі застосування ровиненої системи регенеративного підігріву живильної води в КЕС, потреба в паливі зменшиться, але витрата коштів на експлуатацію КЕС збільшиться;

- у разі застосування сучасних систем освітлення приміщень, і потреба в електричній енергії, і витрата коштів на експлуатацію зменшаться.

В умовах такої неоднозначності наслідків робіт з енергозбереження і до того ж значних капіталовкладень, якими супроводжується робота з енер­го­збере­жен­ня, майбутнім спеціалістам необхідно набути необхідної кількості знань та пев­них умінь, для того, щоб в умовах реального виробництва ефек­тивно прово­дити політику енергозбереження.

Насамперед, потрібно знати перелік експлуатаційних параметрів об’єкту, які можуть розглядатися як критерії ефективності робіт з енергозбереження.

Таких параметрів дві групи. Перша група – показники енергетичної ефектив­ності, друга група – показники економічної ефективності.

Показниками енергетичної ефективності об’єктів (ПЕЕ) є:

- ККД термодинамічних циклів, що реалізуються;

- питомі витрати палива, теплової енергії, електричної енергії на вироблення промислової продукції;

- питомі витрати енергоресурсів на вироблення та відпускання енерго­ресурсів;

- показники повної енергоємності продукції.

Параметрами економічної ефективності об’єктів є:

- собівартість продукції;

- паливно-енергетична складова собівартості продукції;

- строк окупності капіталовкладень (спрощений та реальний);

Розглянемо детально наведені параметри, щоб отримати вміння та навички їх визначення в реальних умовах виробництва і застосування на відповідному етапі реалізації робіт з енергозбереження.

Система ККД.

ККД – найстаріший показник ефективності процесів, агрегатів, установок, виробництв. Матема­тичний вираз для визначення ККД має вигляд відношення корисного ефекту, одержаного людиною від процесу, установки, виробництва, до кількості витра­ченої енергії на реалізацію цього ж процесу або на функці­о­ну­вання установки або ви­робництва, тобто:

η= Ψ_Ко.Еф / €_витр (2.27)

де:

Ψ_Ко.Еф – корисний ефект від функціонування процесу, агрегату, установки, виро­б­ництва в енергетичному еквіваленті;

€_витр – обсяг (кількість) витраченої енергії на функціонування процесу, агрегат­ту, установки, виробництва.