Повышение энергоэффективности котельной предприятия МТМ

1,2 Находов.docx

Попередня оцінка ефективності енерговикористання котельні підприємства «МТМ»
диним видом продукції котельні являється гаряча вода яка випускається з котельні температурою максимум 115 ºС. Котельня обладнана п’ятьма котлами ПТВМ-30М які підігрівають воду до 150 ºС та кожен з яких має по 6 газових пальників типу МГМГ-6 номінальною тепловою потужністю 66 кВт. Газові пальники типу МГМГ на зараз являються одним з застарілих типів та споживають більше газу ніж їх сучасні аналоги.
Передачу води до мережі здійснюють п’ять мережевих насосів типу ЦН-400-105 номінальною потужністю по 200 кВт кожен. З п’яти насосів зазвичай працює від одного до трьох в залежності від періоду року а інші два являються резервними. В нічний час котельня може вимикати котли на декілька годин але для підтримання постійної циркуляції води в мережі та через відсутність регулювальної апаратури мережеві насоси працюють на повну потужність навіть у нічний час.
Також на балансі котельної стоїть 344 метри теплотраси ізоляція яких на деяких ділянках являється зіпсованою або відсутньою взагалі через що відбуваються додаткові втрати теплоти через оболонку теплотраси.
За даними споживання газу та випущеної теплоти наданими підприємством було проведено розрахунок фактичних питомих витрат умовного палива на одиницю випущеної теплоти за останні чотири з половиною років. Результати розрахунків надамо у таблиці 1.1 та рисунку 1.1 відповідно.
За документацією підприємства номінальний показник витрати умовного палива на одиницю продукції становить 155 кг у.п.Гкал.
У грудні 2012 року було встановлено новий газовий лічильник «Флоутек» через що різняться дані питомої витрати палива за період обліку до його встановлення та після.
Таблиця 1.1 – Показники фактичної питомої витрати палива котельнею
Питома витрата палива кг.у.п.Гкал
Рисунок 1.1 – Фактичної питомої витрати палива котельнею
Було проведено аналіз галузі і виявлено середні та найкращі показники питомої витрати умовного палива серед подібних котелень. Середнім показником у галузі є 150 кг у.пГкал а найкращим – 142 кг у.п.Гкал.
Було проведено порівняння дійсних середніх питомих витрат енергії підприємства та середніх і найкращих показників галузі. Результати зведені до таблиці 1.2.
Таблиця 1.2 – Результати порівняння питомої витрати палива котельнею з середніми та найкращими в галузі
Відхилення кг у.п.Гкал
Взявши до уваги середні об’єми виробництва продукції за чотири роки визначимо теоретично можливий потенціал енергозбереження для котельні. Середній об’єм виробництва становить 223996664 Гкалрік.
Таким чином теоретичний потенціал енергозбереження становитиме 18786817 кг у.п.рік при підвищенні ефективності використання палива до найкращих показників та 723509 кг у.п.рік при підвищенні їх до середніх показників.

Парамонова, 15а 115-58.doc

температуры сетевой воды при качественно-количественном регулировании
отпуска тепловой энергии для работы котельной по ул. Парамонова 15в
филиала КОНЦЕРНА «ГОРОДСКИЕ ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ» Коммунарского района.
на отопительный период 2013-2014гг.
Температура Расчетная температура Расчетная температура
наружного воздуха воды в подающем воды в обратном
трубопроводе трубопроводе
Формула розрахунку температури подаючого трубопроводу:
Формула розрахунку температури зворотнього трубопроводу:

Опитувальний лист Парамонова.doc

Необхідні умови та документи для проведення Технічної Експертизи
кот по вул. Парамонова 15в
Параметри і характеристики Дані
Мінімальна густина газу 12 кгм3
Типорозмір трубопроводу від 152 до 1000 мм
Швидкість потоку від 11 до 46 мс
Прямолінійна ділянка (ідеал) 20 діаметрів “до” та
Прямолінійна ділянка (без збурюючих 10 діаметрів “до” та
пристроїв) 5 діаметрів “після”
Робоча температура від -10 до 55 °С
Температурний діапазон від -40 до 130 °С
Збір та перевірка вхідних даних по вузлу обліку.
За результатами обробки технічної документації на вузол обліку газу та
обстеження вузла обліку отримано значення технічних характеристик
ПАРАМЕТРИ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕРЕДОВИЩА Одиниці Значення
Максимальне значення робочого тиску (надлишковий) кгccм2 3
Мінімальне значення робочого тиску (надлишковий) кгccм2 1
Максимальне значення температури град.С 30
Мінімальне значення температури град.С -5
Максимальне значення густини газу за стандартних умов кгм3 071
Мінімальне значення густини газу за стандартних умов кгм3 069
Молярна частка діоксиду вуглецю в природному газі % 0122
Молярна частка азоту в природному газі % 0858
Стан природного газу (сухий вологий) сухий
Метод розрахунку коефіцієнта стисливості NX19мод
ПАРАМЕТРИ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЧИЛЬНИКА ГАЗУ
Тип лічильника ГУВР-011
Номінальний діаметр лічильника мм 300
Максимальна вимірювана витрата газу за робочих умов м3год 6500
Перехідна витрата за робочих умов м3год 325
Мінімальна вимірювана витрата газу за робочих умов м3год 38
Основна похибка в робочому діапазоні зміни витрати:
ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИМРЮВАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДУ*
Внутрішній діаметр вимірювального трубопроводу (ВТ) на мм 332.57
вході ЗП при температурі 20 oС
Довжина прямолінійної ділянки між ЛГ та першим МО передм 405
Довжина прямолінійної ділянки між ЛГ та першим МО післям 155
ПАРАМЕТРИ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАСОБВ ВИМРЮВАНЯ ТИСКУ
Верхня границя вимірювань тиску кгcсм2 70
Основна похибка перетворювача тиску % ±0075
ПАРАМЕТРИ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАСОБВ ВИМРЮВАНЯ ТЕМПЕРАТУРИ
Модель перетворювача температури ПТ-М-0
Верхня границя вимірювань температури град.С 60
Нижня границя вимірювань температури град.С -40
Максимальна абсолютна похибка ПТ в заданому діапазоні град.С ±03
ПАРАМЕТРИ КОРЕКТОРА
Модель коректора Флоутек-ТМ-
Границі допустимої відносної похибки коректора при % ±1
перетворенні вхідних сигналів від лічильника газу
вимірюванні тиску і температури обчисленні об’єму газу

3 ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ.docx

3 ЕНЕРГЕТИЧНИЙ АУДИТ СИСТЕМИ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ ОБ’КТУ
1 Загальні відомості
Котельна підприємства має загальну теплову продуктивність 240000 Гкалрік. Котельна має 5 водогрійних котлів ПТВМ-30М потужністю 30Гкалгод з робочим тиском 10-168 бар.
Працює в основному від одного до трьох водогрійних котла влітку та взимку відповідно решта – резервні. Паливо що використовується – природний газ. Теплотворна спроможність газу 7482 ккалм3.
Кожний котел ПТВМ-30М оснащений димососом Д-155 двома вентиляторами ВД-12 контрольно-вимірювальними приладами та автоматикою безпеки. Газ що подається в пальник через патрубок виходить в амбразуру топки через ряд отворів які розташовані по колу газового колектора. Для подачі повітря є два регістра: для первинного та вторинного повітря.
Для забезпечення водою мережі централізованого опалення з номінальною температурою 150ºС в котельній встановлене наступне допоміжне обладнання:
- два блока пароводяних рекуперативних підігрівачів блок підігрівачів підживленої води блок мережних відцентрових насосів.
- термічні деаератори атмосферного типу (2продуктивність 50 тгод; об’єм 15 м3);
- іонообмінні фільтри системи водоочищення;
- блок живильних відцентрових насосів типу КМ 4555 з продуктивністю в 45 тгод;
- блок сепараторів безперервної продувки.
Номінальний відпуск тепла котельнею з колекторів витрату природного газу та питому витрату палива котельні в період з 2010 по 2014 рік наведемо у таблицях 3.1 3.2 та 3.3 відповідно. Дані з номінального відпуску тепла з колекторів зобразимо на графіку 3.1. На графіку 3.2 відобразимо дані по витраті природного газу котельнею. Дані по фактичній питомій витраті умовного палива котельнею зобразимо на графіку 3.3.
Також потрібно зазначити що у грудні 2012 року було встановлено новий газовий лічильник «Флоутек» через що змінились значення витрат газу за наступні роки.
Таблиця 3.1 – Вироблена теплота котельнею
Відпуск з колекторів Гкал
Рисунок 3.1 - Вироблена теплота котельнею
Таблиця 3.2 – Витрата природнього газу
Витрата природного газу тис.м3
Продовження таблиці 3.2.
Рисунок 3.2 – Витрата природнього газу
Таблиця 3.3 – Питома витрата палива котельні
Питома витрата палива кг.у.п.Гкал
Продовження таблиці 3.3.
Рисунок 3.3 - Питома витрата палива котельні
Температуру холодної води за період з 2010 по 2014 роки відобразимо у таблиці 3.4.
Таблиця 3.4 – Температура холодної води
Температура холодної води
Продовження таблиці 3.4.
1.1 Визначимо втрати теплоти через огороджувальні конструкції котельні
Розрахунок коефіцієнтів теплопередачі:
цегла з λ = 058 товщиною = 05 м;
цементна шуба з λ = 05 товщиною = 001 м;
штукатурка з λ = 06 товщиною = 0005 м;
- внутрішній та зовнішній коефіцієнти тепловіддачі повітря для стін ккал(м2год оС) = 7 ккал(м2год оС); = 20 ккал(м2год оС).
Коефіцієнт теплопередачі стіни:
Роздільні з подвійним осклінням з резиновим або дерев’яним ущільнювачем. Відстань між рамами товщина скла .
Тоді термічний опір вікон:
де - внутрішній та зовнішній коефіцієнти тепловіддачі повітря для вікон ккал(м2год оС)
= 14 ккал(м2год оС);
ккал( м2год оС) – теплопровідність скла;
м – товщина повітряного прошарку;
ккал(м2год оС) – теплопровідність повітря.
Близько 10% засклення розбите тобто відсутнє. Розрахуємо його термічний опір:
Коефіцієнт теплопередачі вікон:
Коефіцієнт теплопередачі розбитих вікон:
- залізобетонні плити з λ = 155 товщиною = 015 м;
- керамзит з λ = 0075 товщиною = 007 м;
- цементна стяжка з λ = 05 товщиною = 003 м;
- руберойд з λ = 015 товщиною = 0004 м;
- гідроізоляція з λ = 07 товщиною = 0002 м;
- внутрішній та зовнішній коефіцієнти тепловіддачі повітря для стелі ккал(м2год оС) = 6 ккал(м2год оС); = 10 ккал(м2год оС).
Коефіцієнт теплопередачі стелі
- λ = 074 товщиною = 007 м;
- внутрішній та зовнішній коефіцієнти тепловіддачі повітря для стелі ккал(м2год оС) = 4 ккал(м2год оС); = 14 ккал(м2год оС).
Коефіцієнт теплопередачі дверей:
- бетон на щебені λ = 186 товщиною = 02 м;
- цементно-шлаковий розчин λ = 05 товщиною = 003 м;
- паркет з λ = 023 товщиною = 001 м;
- внутрішній та зовнішній коефіцієнти тепловіддачі повітря для стелі ккал(м2год оС) = 7 ккал(м2год оС); = 20 ккал(м2год оС).
Коефіцієнт теплопередачі підлоги:
Через зовнішні стіни:
Площа зовнішніх панелей F = 2035 м2
Площа даху F = 1200 м2 отже
Площа дверей F = 25 м2 отже
Площа вікон F = 340 м2 з яких розбито – 34 м2:
У розрахунках прийнята середня температура грудня 2014 р. міста Запоріжжя рівною -7оС що в подальшому буде використовуватися при складанні теплового балансу котельні.
Знайдемо сумарні втрати теплової енергії через огороджувальні конструкції:
2 Заходи з енергозбереження
2.1 ЗЕЗ №1 – Термоізоляція трубопроводів гарячої води
В результаті проведеного аналізу системи розподілу гарячої води було встановлено що частина трубопроводів мають пошкоджену теплоізоляцію або не мають її взагалі. Система трубопроводів складається з двох паралельно прокладених трубопроводів загальною довжиною в 344 метрів та діаметром в 219 мм. В якості ізоляції було використано скловату товщиною в 50 мм. Близько 25% ізоляції не було пошкоджено на 15% довжини трубопроводу ізоляція відсутня а на решті 60% - ізоляція має до деякої міри пошкодження.
Для трубопроводів призначених для транспортування гарячої води товщино в 219 мм ізоляція повинна бути 92 мм завтовшки.
Визначимо втрати теплової енергії неізольованим трубопроводом:
де qнз – питомі втрати неізольованими трубопроводами ккалмгод;
k – поправочний коефіцієнт величина якого залежить від температури повітря і від різниці температур стінок труби і повітря;
Теплові втрати ізольованих трубопроводів:
де qіз – питома втрата 1 м трубопроводу при різниці температур (t1–t2) = 1 0C в залежності товщини ізоляції ккал м год. 0С;
t1 – температура стінки трубопроводу приймаємо рівній температурі середовища 0С;
t2 – температура повітря 0С;
а – поправочний коефіцієнт який залежить від товщини ізоляції коефіцієнта теплопровідності ізоляційного матеріалу і різниці температур теплоносія і повітря. При товщині ізоляції до 100 мм і різниці температур до 300 0С приймають а = 1; b – поправочний коефіцієнт на вплив вітру (при швидкості вітру більше 5 мс).
На сьогодні можна реально знизити тепловтрати в теплових мережах шляхом використання сучасних ефективних видів теплоізоляційних матеріалів з коефіцієнтом теплопровідності 003 - 005 ккал(м·год 0С). З врахуванням вищесказаного отримаємо:
Аналогічно виконується розрахунок для інших трубопроводів результати якого наведемо в таблиці 3.5.
Розрахуємо річну економію теплової енергії:
де Т – кількість робочих годин в рік 8280 год.
Таблиця 3.5 – Розрахунок економії теплової енергії при ізоляції трубопроводів
Ступіньпошкодженняізоляції
Тепловтратиз новоюізоляцією ккалгод
82 Гкал = 1 тис. м3.
598 Гкал = 5426 тис. м3 природного газу (Егаз).
Вартість 1000 м3 природного газу (Сгаз) складає 6281 грн тому річна економія теплової енергії в гривнях буде дорівнювати:
Розрахуємо витрати на встановлення ізоляції на трубопроводи гарячої води які складаються з:
витрати придбання ізоляції;
Знайдемо сумарну вартість ізоляції яку необхідно встановити:
де Сіз– вартість ізоляції 1 м трубопроводу гарячої води Сіз. = 1660 грн.
Витрати на монтажні роботи та доставку складають: Вм = 120000 грн.
Сумарні витрати знайдемо за формулою:
Тоді простий строк окупності даного проекту буде дорівнювати:
2.2 ЗЕЗ №2 - Проектування модернізації вікон
Донедавна для зменшення тепловтрат використовувалися традиційні системи оскління з застосуванням дво- і трисклінні конструкцій з великими повітряними проміжками. В даний час невід'ємною складовою частиною вікон став склопакет.
Склопакети мають високі тепло- і звукоізоляційні властивості. Сухе повітря є гарним теплоізолятором його теплопровідність практично в 27 разів нижче ніж у скла. Втрати теплоти в склопакетах з подвійним склом розподілені в такий спосіб: близько 23 відбувається за рахунок випромінювання і 13 - за допомогою тепловіддачі і конвекції разом узятих. Завдяки герметичності в проміжок між склом не попадає волога і пил не погіршується освітленість приміщень. Для поліпшення тепло-звукоізоляційних властивостей склопакета міжскляний простір може заповнюватися інертними газами.
Вікна заводу мають високий коефіцієнт теплопередачі втрати теплоти крізь них складають значну частину в загальних втратах теплоти будівлі.
Опис можливостей енергозбереження
Рекомендується з метою зменшення теплових втрат замінити існуючі вікна на нові однокамерні герметичні енергозберігаючі склопакети з опором теплопередачі 0806 м2 0С Вт
Розрахуємо втрати теплоти котельні через вікна.
Площа вікон що потребують заміни складає: F = 340 м2.
Використовуючи розрахунки втрати теплоти через огороджувальні конструкції пункту 3.1.1 річні втрати теплоти крізь вікна становитимуть:
Q = 048+008 Гкалдобу =1932 Гкалрік.
Втрати крізь нові склопакети складуть :
Річна економія теплової енергії:
Економія в грошовому еквіваленті:
де 83948 – вартість одного Гкал теплоти.
Витрати на введення в експлуатацію
Вартість 1 м2 енергозберігаючого склопакету разом з витратами на його встановлення складуть 1200 грн.
Таким чином загальні витрати на доставку та введення вікон в експлуатацію :
ЗВ = 1200340 = 408000 грн.
Простий термін окупності
2.3 ЗЕЗ №3 – Заміна газових горілок котла ПТВМ-30М
Наразі на кожному з п’яти колів ПТВМ-30М котельні встановлено по шість газомазутних горілок МГМГ-6 встановлених зустрічно на бокових стінках котлів. Дані горілки мають номінальну теплову потужність у 66 МВт теплової енергії коефіцієнт робочого регулювання – 14 та витрату газу – 490 м3год.
Таким чином оскільки дані горілки – застарілого зразка як Захід з енергозбереження пропонується замінити дійсні газові горілки на горілки типу OPTIMATM SLS 19”. Дані горілки мають максимальну потужність 20643 кВт теплової енергії мають значно більший діапазон регулювання – 8:1 та витрату газу – 1460 м3год за тих самих параметрів газу.
OPTIMATM SLS забезпечує чисте надійне згорання при надзвичайно низькому рівні викидів оксидів азоту (NOx) і окисів вуглецю (CO). Запатентована технологія SLS (стабілізації прикордонного шару) за якою працює пальник OPTIMA дозволяє управляти піковими температурами факела полум'я в той час як нереціркулюючі приводи полум'я зводять рівень формування оксидів азоту (NOx) практично до нуля. Вироблення окисів вуглецю (CO) усунуто за рахунок вдосконаленої технології швидкого змішування і ізолювання полум'я. Таким чином встановлення нових горілок також знизить рівень викидів оксидів азоту та окисів вуглецю котельнею.
Розрахуємо річну економію газу новими горілками:
Річна економія у грошовому еквіваленті буде складати:
Вартість обладнання та його установка буде коштувати 6075 млн. грн. Таким чином простий термін окупності складатиме:
Всі запропоновані заходи занесемо до таблиці 3.6.
Таблиця 3.6 – Запропоновані заходи з енергозбереження.
Захід з енергозбереження
Капіталовкладення грн
Термоізоляція трубопроводів гарячої води
Проектування модернізації вікон
Заміна газових горілок котла ПТВМ-30М
Зобразимо результати графічно на рисунку 2.9.
Рисунок 3.4 – Економія від заходів з енергозбереження
Під час проведення енергетичного аудиту було проведено аналіз системи теплопостачання та запропоновано ряд заходів з енергозбереження щодо зменшення витрат теплової енергії та газу у котельні. Метод термоізоляції трубопроводів гарячої води зарекомендував себе як найбільш ефективний через відносно невелику кількість капіталовкладень високий рівень економії теплової енергії та малий термін окупності. Метод заміни газових горілок котлів потребує значних капіталовкладень але в той самий час має найбільшу економію та досить невеликий простий строк окупності.

Курсач.docx

У даному курсовому проекті «Підвищення енергоефективності промислового об’єкта» розглянуто захід з енергозбереження який є найбільш економічно та екологічно доцільним для впровадження: підвищення ККД насосу до паспортних значень.
Метою проекту є зниження споживання електричної енергії.
Об’єктом проектування є котельня підприємства «Міські теплові мережі» за адресою Запоріжжя вулиця Парамонова 15в.
Першочерговим етапом для створення енергоефективного проекту у програмі RETScreen є створення сценарію заходу з енергозбереження. Даний сценарій наведений в проекті.
Розрахунок економічних та екологічних показників проекту проведено у програмі RETScreen за спрощеною схемою за методом 1.
Економічні показники: простій термін окупності економічна доцільність.
Екологічні показники: загальне щорічне скорочення викидів парникових газів.
Курсовий проект складається з 4 розділів. Загальна кількість сторінок – 22 сторінки формату А4 та 1 аркуш формату A1.
НДИВДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ
Тема 1. Енергетичний проект RETScreen з підвищення ефективності використання електроенергії.
Підвищення енергоефективності технологічного обладнання промислового об'єкту шляхом економії електроенергії в насосних вентиляторних чи компресорних установках.
Розрахунок проекту проводиться в програмі RETScreen для оцінки енергоспоживання базового та пропонованого варіантів. Заходи з енергозбереження в енергомоделі RETScreen розраховуються у розділі «Характеристика об’єкта» і пов’язані з вкладками «Електродвигуни» «Освітлення» «Насоси» «Система опалення» «Охолодження» «Вентиляція» та ін. Конкретний вибір заходів з енергозбереження визначається згідно вимог об’єкта проектування.
Аналіз існуючих методів та алгоритмів вирішення завдання10
Створення енергетичної моделі15
Обрунтування фінансово-економічного розрахунку18
Розрахунок листа «Енергетична модель»20
ПЕРЕЛК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ30
Мета даного курсового проекту полягає у підвищення енергоефективності котельні підприємства «Міські теплові мережі» визначенні економічної доцільності впровадження заходів з енергозбереження аналізі впливу на навколишнє середовище. Дані задачі можна реалізувати за допомогою програмного забезпечення RETScreen.
Котельня підприємства «Міські теплові мережі» розташована за адресою Україна Запорізька область Запоріжжя вулиця Парамонова 15в включає в себе адміністративну прибудову та головне приміщення де знаходяться п’ять водогрійних котлів та основні споживачі електричної енергії - насоси. допоміжні побутові і службові приміщення.
Детальніше про витрати електроенергії котельної описано в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 – Стаття балансу електроспоживання котельної
Витрати на технологічне обладнання
Витрати на допоміжне обладнання
Витрати на освітлення
Втрати енергії в лініях
Втрати енергії в перетворювачах
Виходячи з того що найбільш енергоємним з точки зору споживання енергії є витрати на технологічне обладнання то для подальшого розгляду обирається дане технологічне обладнання а саме насоси вентилятори та димососи.
Котельня працює у три зміни 8280 годин на рік. Два тижня влітку через планові роботи та по три дні восени та весною через гідровипробування котельня не працює
Джерелом живлення є РП-6кВ віддалена на відстані 150 м від будівлі котельні. Внутрішньо цехова мережа виконана за радіальною схемою. ТП живиться від РП двома високовольтними кабелями ААШпУ 3х120 має дві секції збірних шин котрі можливо розглядати як незалежні джерела живлення.
Основним електроспоживаючим обладнанням є: димососи вентилятори насоси (мережеві рецеркуляційні підживлюючий перекачюючий) насос холодної води.
Витрата електроенергії по місяцях у період з 2010 по 2014 роки представлені на рисунку 1.1.
Рисунок 1.1 – Витрата електричної енергії
Структура витрат електроенергії на котельній представлена на рисунку 1.2.
Рисунок 1.1 – структура витратної частини споживання електроенергії за 2013 рік для котельні
Як видно з рисунку 90% електроенергії споживається технологічним обладнанням тому розглянемо споживання електроенергії технологічним обладнанням котельні за таблицею 1.2.
Таблиця 1.2 – Технологічне обладнання котельні
Рецеркуляційний насос
З таблиці можна зробити висновок що найбільше електричної енергії на котельні споживається насосами. Отже для підвищення енергоефективності необхідно покращувати показники роботи саме насосів. Виходячи з технологічного процесу я зробив висновок що насоси працюють в неефективному режимі.
Для підвищення енергоефективності котельні підприємства «Міські теплові мережі» будо розроблено 2 заходи з енергозбереження більш детально з якими буде ознайомлено в основній частині курсового проекту.
Аналіз існуючих методів та алгоритмів вирішення завдання
Враховуючи що основними споживачами електричної енергії котельні є саме насосні установки спрямуємо заходи з енергозбереження саме на них. На основі наданих характеристик розглянемо наступні можливості енергозбереження та підвищення енергоефективності
ЗЕЗ №1 - Підвищення ККД насосу до паспортних значень
Останнє переобладнання насосів котельні було проведено ще у 90х роках тому дане обладнання вважається морально застарілим та потребує постійного підвищення ККД роботи насосів через його постійне зменшення у зв’язку зі старінням обладнання.
Ремонт насосних установок балансування робочих коліс свіжі ущільнення забезпечують підтримку ККД насосів на рівні паспортних значень і забезпечують мінімальні питомі втрати електроенергії на подачу води.
ЗЕЗ №2 - Автоматизація електропривода насосів котельні на базі частотного регулювання
Проект автоматизації електропривода насосів котельні за допомогою частотного було розроблено на базі проекту USAID.
Агентством США з міжнародного розвитку (USAID) був розроблений проект розробки частотно регульованого електропривода. У тендері приймало участь 13 провідних електротехнічних фірм світу. CH2M HILL визначила переможця – науково виробниче підприємство «ЕОС». Вибір був обумовлений тим що «ЕОС» запропонував техніку що цілком відповідала заданій технічній специфікації найвищим світовим досягненням в галузі регульованого електроприводу електроніки та автоматики діючим стандартам України (ГОСТ та ДСТУ) та США (NEMA та IEEE) і в той же час за цінами що є найбільш конкурентноздатними у порівнянні з іншими фірмами.
Комплект електроприводу містив у собі: силовий трансформатор перетворювач частоти привідний електродвигун систему автоматики діагностики та візуалізації процесів.
Усі роботи з контракту: розробка виготовлення постачання монтаж налагодження введення в експлуатацію та навчання персоналу були виконані точно відповідно до затвердженого графіка. Був поставлений комплектний пристрій типу ПЧТЕ-1250-Т222 для частотнорегульованого електроприводу мережевого насоса.
ЗЕЗ №3 - Побудова системи енергоменеджменту
Третім заходом з енергозбереження було обрано побудову системи енергозбереження.
На даний момент на об’єкті не існує системи енергоменеджменту але її потрібно створити яка би відстежувала рівень енергозбереження та покращувала ефективність енерговикористання на цій котельній.
Енергетичний менеджмент являє собою систему основною метою якої є систематичне підтримання ефективності енерговикористання будь-якого об’єкту на заданому рівні і періодичне зростання цієї ефективності.
Для того щоб досягти цієї мети в системі енергоменеджменту повинні вирішуватись наступні задачі:
) оцінка фактичного стану справ в області енергозбереження;
визначення можливих шляхів для зростання енергоефективності;
формування перспективних планів енергозбереження;
управління реалізацією проектів з енергозбереження;
систематичний контроль (моніторинг) досягнутого рівня енергоефективності.
Для впровадження енергетичного менеджменту на базі котельні призначається посада енергетичного менеджера. Обов’язки енергетичного менеджера:
) збір даних по споживанню енергію з використанням лічильників та контрольно-вимірювальної апаратури;
) складання паливно-енергетичного балансу;
) проведення аналізу споживання енергії з урахуванням оцінки заходів для економії енергоспоживання;
) визначення ефективності роботи споживачів енергії;
) проведення внутрішнього енергетичного аудиту;
) надавання консультації з питань нового обладнання і тарифної політики;
) створення системи обліку енергоспоживання при необхідності автоматизувати її;
) вміння детально аналізувати потоки енергії;
) проведення розрахунків капіталовкладень і експлуатаційних витрат;
) проведення роз’яснювальної роботи серед працівників відділення.
Проведемо аналіз запропонованих ЗЕЗ на техніко-економічну доцільність впровадження та результати надамо в таблиці:
Таблиця 2.1 – Запропоновані заходи з енергозбереження.
Захід з енергозбереження
Простий строк окупності
Економія енергії кВт·год
Підвищення ККД насосу до паспортних значень
Автоматизація електропривода насосів котельні на базі частотного регулювання
Побудова системи енергоменеджменту
Результати порівняння даних заходів зобразимо на рисунку нижче:
Рисунок 2.1 – Економія від заходів з енергозбереження
Заходом з енергозбереження для прорахунку у даній курсовій роботі виберемо автоматизацію електроприладів насосів котельні на базі частотного регулювання. У програмі RETScreen це буде відповідати моделі зміни графіку навантаження системи.
Висновок: у ході проведення аналізу методів вирішення завдання для подальшого опрацювання було обрано наступний ЗЕЗ: автоматизація електроприладів насосів котельні на базі частотного регулювання. Його реалізація на базі програми RETScreen буде обраховуватись по шаблону зміни графіку навантаження системи що дозволить більш детально опрацювати та наглядно зобразити доцільність впровадження даного заходу.
Створення енергетичної моделі
Заходом з енергозбереження обралася автоматизація електроприладів насосів котельні на базі частотного регулювання.
Розглянемо можливості застосування частотно-регулюємого електропривода для насоса ЦН-400 основними характеристиками якого являються:
- продуктивність Q = 400 м3год.;
- діаметр робочого колеса D=825 мм;
- число обертів n = 960 об.хв.
В якості приводного використовується асинхронний двигун А 103-8м потужністю Р = 200 кВт та числом обертів nдв =140 об.хв..
Знаходимо розрахункову потужність:
Кз- коефіцієнт запасу =11 13.
Розраховуємо економію електричної енергії при частотно-регульованому електроприводі прирівнюючи до максимального використання.
Як видно з розрахунків досягається досить значна економія електричної енергії. Результати розрахунків занесемо до таблиці 2.3 та зобразимо графічно криві необхідної потужності трьох різних типів керування продуктивністю насосів на рисунку 2.3.
Таблиця 2.3 – Економія енергії від автоматизації електроприводів насосів
Рисунок 2.2 – Порівняння трьох принципів керування напором насосу
Отже складемо таблицю показників для даного заходу для подальшого використання при роботі з RETScreen.
Таблиця 2.4 – Показники для заходу з енергозбереження
Система керування приводом
Встановлена потужність насосу кВт
Економія енергії кВтгодрік
Швидкість випуску продукції
Кількість годин роботи годрік
Капіталовкладення грн
Витрати на експлуатацію грнрік
Недовикиди СО2 кгрік
Для реалізації проекту в програмному забезпеченні RETScreen використовується:
Тип проектуЗаходи з енергозбереження
Обрунтування фінансово-економічного розрахунку
Розрахуємо фінансові показники ефективності проведення даних заходів. При цьому врахуємо що ставка дисконту розрахунок проведемо для десяти років. Розрахунки занесемо в таблицю 3.
Таблиця 3 – Фінансові показники ефективності
Акумульо-ваний грошовий потік грн.
В таблиці 3.й використані наступні формули:
де ГП – грошовий потік грн.;
Акумульований грошовий потік значення якого для поточного року отримується шляхом сумування грошових потоків за всі попередні роки грн.
Як свідчать дані таблиці даний проект є рентабельним. При розрахунках не враховувалося збільшення тарифу на електричну енергію тенденція до якого спостерігалася в останні роки. При врахуванні даного чинника термін окупності був би ще більш прийнятний для інвестора. Визначимо термін окупності:
Отже простий строк окупності становить приблизно 40 місяців.
Розрахунок листа «Енергетична модель»
В першу чергу складаємо інформаційний лист в якому зазначаємо вихідну інформацію по проекту яка відома з документації об’єкту.
Підприємство належить до промисловості тому у полі «Тип об’єкту» обираємо «Промисловий» а у полі «Тип проекту» обираємо «Заходи з енергозбереження» тому що в курсовому проекті ми проводимо заходи з підвищення енергоефективності.
Вибираємо тип аналізу «Метод 1» до складу якого входить 3 види розрахунку (листів): вихідні дані енергетична модель та засоби.
Для аналізу нормативної величини для опалення приймається нижча теплота згорання. Внесені дані зображені на рис. 6.
Рисунок 6 – нформація по проекту
Вихідні умови місцезнаходження вибираємо за допомогою клітинки «Оберіть кліматичну зону». Дані що знаходяться в даному підрозділі будуть використані для аналізу та розрахунку фінансової доцільності. В результаті вибору клітинки отримується наступне вікно зображене на рис. 3.2.
При розрахунках можна ввести певні корективи до існуючої кліматичної зони а саме кількість градусо-діб опалювального сезону оскільки місто Київ відноситься до кліматичної зони то для нього за нормативними документами кількість градусо-діб складає 3572 Сдобу [1]. Але в курсовому проекті розрахунки ведуться за даними програми RETScreen оскільки джерелом цієї інформації є NASA.
Загальний вигляд підпункту «Кліматична зона» зображений на рис. 7.
Рисунок 7 – Кліматичні дані об’єкту
Рисунок 3.3 – Розділ «Кліматична зона»
Далі працюємо над формуванням вкладки «Енергетична модель». Заповнюємо дані які для цього необхідні. Відкриваємо вкладку знизу під цією назвою. Перший розділ стосується палива та розкладу.
Підприємство споживає 2 види палива: електроенергію теплову енергію та природний газ. Але так як захід з енергозбереження стосується виключно електроенергії то ми вибираємо лише вид палива 1.
Ціна на електроенергію була взята згідно [2]. Розрахунок буде проводитись за умови що в найближчому майбутньому тариф на електроенергію не зміниться. Так це неможливо але ми не будемо закладати зростання тарифу як додатковий фінансовий показник.
Розклад обираємо 247 оскільки підприємство працює цілодобово без вихідних і святкових днів так як зупинка технологічної лінії є дуже важким та затратним. Температура опалення та кондиціонування приміщень обумовлені характером виробничого приміщення (в лінії присутні сушильні барабани які виділяють велику кількість тепла). Тривалість опалювального сезону та сезону охолодження взяті згідно [1].
Заповнена частина «Паливо та розклад» зображена на рис. 8.
Рисунок 8 – Розділ «Паливо і графік»
Наступним кроком в заповненні енергетичної моделі є заповнення розділу «Характеристики об’єкту». Даний етап полягає в занесенні інформації що стосується заходу з підвищення енергоефективності.
Заносимо необхідну технічну інформацію про об’єкт проектування та характеристики вентиляторів у відповідні клітинки програми.
Для цього відкриваємо вкладку «Вентилятори». При розрахунку змінюємо потужність вентилятора внаслідок чого змінюється коефіцієнт завантаження. При введені цих даних за допомогою програми ми можемо бачити всі показники вентиляторів базового та очікуваного випадків. бражати нинішній стан тому в очікуваному випадку значення будуть обтулені – двигун знімуть. А другий двигун буде відображати очікуваний сценарій тому в його вкладці в стовпчику «Базовий випадок» будуть відображатись нулі так як він ще не працював. Занесені дані зображені на рис. 9 та 10.
Також щоб програма коректно відображала споживання електричної енергії я замість номінальної потужності вказала значення номінальної потужності діленої на коефіцієнт корисної дії двигуна.
Рисунок 9 – Розділ Вентилятори
Отже розділ «Характеристика об’єкту» заповнений. Ми можемо побачити економію електричної енергії від запропонованого заходу з підвищення енергоефективності (рис. 10).
Рисунок 10 – Розділ «Характеристика об’єкту»
Фінансовий розрахунок
Отже при моделюванні заходу з підвищення енергоефективності програма RETScreen порахувала економію в розмірі 241% від базового сценарію. Я вважаю що це є дуже хорошим показником. Більш детально результати розрахунку зображені на рис. 11.
Рисунок 11 – Розділ «Резюме»
Для розрахунку фінансових показників скористаємось розділом «Фінансовий аналіз». При цьому введемо темп інфляції – 6% строк реалізації проекту – 8 років коефіцієнт заборгованості – 0%. Додатковий затрат не передбачається як і стимулювання і гранти. Отримані показники зображені на рис. 12.
Рисунок 12 – Розділ «Фінансовий аналіз»
Як бачимо оцінена економічна доцільність проекту складає більше 100%. Простий строк окупності складе 37 роки повернення капіталу очікується в той же строк.
На графіку сукупного потоку грошових коштів ми бачимо коли проект окупить свої грошові затрати. Графік зображений на рис. 13.
Рисунок 13 – Графік сукупного потоку грошових коштів
Екологічний розрахунок
Проаналізуємо екологічний аспект заходу з підвищення енергоефективності. Розглядаємо розділ «Аналіз викидів» у якому встановлюємо країну – Україна де 0551тСО2МВт – коефіцієнт викидів парникових газів для мазуту так як в котельні теплопостачальної організації використовується саме він. отримані результати наведені на рис. 14.
Рисунок 14 – Розділ «Аналіз викидів»
Як бачимо щорічне скорочення викидів в атмосферу становить 772 т СО2.
Даний проект мав мету – зменшення енергоємності одиниці продукції шляхом підвищення енергоефективності обладнання.
Об’єкт працює цілодобово тому оптимізувати графік навантаження неможливо. Тому робота з підвищення енергоефективності підприємства полягає в технічному переоснащенні. Я на прикладі показала що заміна одного двигуна може призвести до досить хороших результатів. Внаслідок заміни двигуна споживання електроенергії скоротилось більш ніж на 20% отже і частина вартості продукції яка відповідає саме за цей двигун також зменшилась на 20%. Вирахувати вкладу даного двигуна в енергоємність досить важко через складний технологічний процес але виходячи з того що це найпотужніший двигун на технологічній лінії можна зробити висновок – вклад є суттєвим.
За результатами фінансового аналізу проекту робимо висновок про економічну доцільність заходу. Також слід приймати до уваги що це велике підприємство. Тому воно має можливість виділити з бюджету вказану суму без оформлення кредиту і виходячи з цього не залежить від зовнішньої політичної ситуації та економічної нестабільності. А якщо взяти до уваги що строк окупності менше року – проект стає привабливим для керівництва підприємства.
Згідно аналізу викидів робимо висновок що в умовах базового випадку щорічні викиди СО2 становлять 30325 т а в очікуваному випадку ми маємо скорочення в розмірі 6338 т.
Отже даний проект з усіх точок зору вважається досить вигідним і економічно доцільним.
Можна також оцінити той факт що оскільки борги України постійно збільшуються то зі сторони держави можна очікувати постійне збільшення тарифів на енергоносії з метою його сплати.
Щодо програмного забезпечення RETScreen дає суттєве полегшення розрахунку впровадження заходів з енергоефективності та прийняття рішень щодо іх доцільності.
ПЕРЕЛК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
СНіП 2.04.05—91. Опалення вентиляція и кондиціювання.—М.: 1992 ЦТП.—59 с.
nerc.gov.ua – Національна комісія що здійснює державне регулювання у сфері енергетики. Офіційний сайт.
minfin.gov.ua – Офіційний сайт Міністерства фінансів України.
retscreen.net – Офіційний сайт програмного забезпечення RETScreen International.

Суммарный отчет 02 февраль 14 xls.pdf

Расход электроэнергии по ФК "ГТС" Коммунарского района
с 01.02. по 28. 02 2014г
Космическая 3-В (ПЖД) II клас
Школа №17 ул. Энгельса 20
Школа №20 ул. Снайперская 39
Повысительная насосная Южная
Школа №83 ул. Баррикадная 2
Итого: другие участки
Всего по ФК "ГТС" Ком.р-на:

Bodka.dwg

НТУУ 001.0113.060 ПЗ
Аудит системи nелектропостачання

2. Аудит.docx

2 АУДИТ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
1 Схема електропостачання об’єкта її аналіз
Джерелом живлення є РП-6кВ віддалена на відстані 150 м від будівлі котельні. Внутрішньо цехова мережа виконана за радіальною схемою. ТП живиться від РП двома високовольтними кабелями ААШпУ 3х120 має дві секції збірних шин котрі можливо розглядати як незалежні джерела живлення.
2 Основні споживачі електричної енергії
Районна котельня являється самостійним підрозділом в технічному процесі підприємства. Режим роботи – тризмінний. Оскільки два тижні влітку котельня не працює через планові роботи та по три дня восени та весною через гідровипробування то котельня працює всього 8280 годин на рік.
По степені надійності електропостачання електроприймачі (ЕП) котельні відносяться до споживачів категорії.
В склад котельні входять основне відділення допоміжне відділення адміністративна частина службове і побутове приміщення.
По охороні праці працюючих в котельні передбачають: пристрій проточно-витяжної вентиляції.
Споживачів електричної енергії котельні можна розбити на дві групи:
Головні – димососи вентилятори насоси (мережеві рецеркуляційні підживлюючий перекачюючий) насос холодної води.
Допоміжні – лампочки розетки кондиціонери.
Характеристику головних споживачів електроенергії надаймо в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1. Специфікація головних споживачів електроенергії
Призначення обладнання
Рецеркуляційний насос
Насос робочої рідини
Всі електроприймачі працюють на трьохфазному змінному струмі промислової частоти 50 Гц і напрузі 380 В.
Завдання на проектування
План розташування обладнання представлений на рисунку 2.1:
Рисунок 2.1 – План розташування обладнання
Дані про споживачів електричної енергії котельні представлені в таблиці 2.2.
Таблиця 2.2 - Дані про споживачів електричної енергії котельні
Продовження таблиці 2.2
3 Розрахунок електричних навантажень методом розрахункових коефіцієнтів
3.1 Загальні відомості
Електричне навантаження на котельній різниться у різні періоди року через різну кількість задіяних електроприймачів. Так наприклад у літній період працює лише один мережевий насос а рециркуляційні насоси майже завжди вимкнені через меншу потребу населення у гарячій воді у цей період року а у зимній період – три мережевих і три рециркуляційних насосів. нші знаходяться у режимі готовності та являються резервними.
Метод розрахункових коефіцієнтів котрий базується на методі упорядкованих діаграм дає можливість більш точно враховувати формування середніх значень електричних навантажень на високих ступенях електропостачання і тим самим усунути збільшення розрахункових навантажень. Так як максимальне навантаження досягається саме у зимній період року то розрахунок будемо проводити саме для нього.
Задіяні електроприймачі та необхідні дані для розрахунку надані підприємством наведемо у таблиці 2.3.
Таблиця 2.3 – Електроприймачі котельні.
Для прикладу проведемо розрахунок для мережевих насосів СП1. Результати розрахунків інших електроприймачів приведемо в таблиці 2.2.
Розрахуємо сумарну потужність для електроприймачів одного типу:
де - потужність одного електроприймача кВт;
- кількість електроприймачів.
Проміжна активна потужність:
де - коефіцієнт використання.
Проміжна реактивна потужність:
Серед усіх споживачів СП1 знаходимо електроприймачі з максимальною та мінімальною потужностями і розраховуємо ефективне число споживачів:
Визначаємо груповий коефіцієнт використання:
Так як ефективне число споживачів менше десяти то
Знайдемо розрахункові активне реактивне та повне навантаження на СП1:
Аналогічно проводимо розрахунок і для СП2.
Розраховуємо навантаження на ЩО. Коефіцієнт попиту Кп = 095 та коефіцієнт потужності
Розраховуємо навантаження на шинах НН.
Втрати в трансформаторі ТР1:
Знайдемо навантаження приведене до шин ВН.
Результати розрахунків наведемо у таблиці 2.4.
Таблиця 2.4 - Визначення розрахункових електричних навантажень силових ЕП напругою 038 кВ.
Номінальна потужність кВт
Проміжне навантаження
Рецеркуляційнийнасос
Продовження таблиці 2.4 - Визначення розрахункових електричних навантажень силових ЕП напругою 038 кВ.
3.2 Розрахунок навантаження освітлювальних установок
Так як вся будівля котельної складається з приміщення в якому розташовані водогрійні котли з насосами та невеликої адміністративної частини то розрахунок системи освітлення проведемо для приміщення з котлами. Схематичне розміщення водогрійних котлів зображено на рисунку 2.2.
Рисунок 2.2 - Розміщення водогрійних котлів.
Освітлення приміщення розбито на окремі ділянки прилеглі до котлів як показано на рисунку 2.3. Оскільки котли обслуговуються на 4х рівнях освітлення кожного з яких абсолютно однакове проведемо розрахунок освітлення для одного з рівнів.
На рисунку 2.3 зображено схематичний план одного з рівня котлів.
Рисунок 2.3 - Схема рівня котла
На кожному рівні встановлені світильники типу ЛСП-11-27-904 та 27 Вт лампи Magnum.
Розрахунок освітлення проведемо для контрольних точок а та b з рисунку 2.4:
Рисунок 2.4 - Контрольні точки освітлення
Відомо що hроб = 08м; hсв = 22м; мінімальний рівень освітленості на робочій поверхні Емін = 50 Лк згідно з СНіП 23-05-95 Фл = 1560 Лм.
На рисунку 2.5 зображено криві сили світла для даного типу світильників:
Рисунок 2.5 – Криві сили світла.
Розрахуємо освітлення точки а:
Перевіримо освітлення в точці а по умові:
Розрахуємо освітлення точки b:
З наведений розрахунків можна зробити висновки що система освітлення підібрана невірно тому надалі як ЗЕЗ пропонується заміна ламп.
4 Вибрати схему електричної мережі цеху та її елементи
4.1.Вибір економічної потужності та числа цехових трансформаторів ТП1
Виходячи з того що для живлення котельні використовується два трансформатори та повне навантаження становить 122893 кВА то вибираємо трансформатори:
ТМ – 1000604 : Sн =1000 ; U1U2 =604 кВ
Рн.х =19 кВт ; Рк =122 кВт
Uк = 55 % ; Iн.х = 17 %.
Ціна трансформатора –60000 грн.
Визначаємо реактивну потужність яку необхідно передати через трансформатор
де kз.ф – фактичний коефіцієнт завантаження:
Потужність батареї статичних конденсаторів напругою до 1000 В:
де – сумарне розрахункове навантаження цеху тоді розрахуємо потужність батарей:
Оскільки при обчисленні ми отримали від’ємний результат то на першому етапі розрахунку встановлення конденсаторів не потрібне.
Знаходимо додаткову потужність низьковольтних кабельних ліній (КБ) з урахуванням оптимального зниження втрат:
де – розрахунковий коефіцієнт який визначається в функції показників та схеми та напруги розподільної мережі.
Показник характеризує відношення питомих витрат на низько- та
високовольтні конденсатори і в практичних розрахунках для енергетичної системи України при кількості робочих змін цеху 1 2 3 може чисельно дорівнювати 24 12 11;
Приймаємо припускаючи що підприємство працює в три зміни.
Показник враховує віддаленість ТП від ГПП та потужність трансформатору.
Визначаємо коефіцієнт згідно [3]:
Тоді Qнк буде дорівнювати:
Оскільки Qнк20 то додаткову кількість батарей встановлювати не треба.
Сумарна розрахункова потужність БК складе:
Умова виконується тому приймаємо до встановлення два трансформатори типу ТМ -1000604.
4.2 Вибір силових розподільчих шаф та перерізів проводів живлячих окремі електроприймачі
Визначення перетину ліній Л1 і Л2 розподільчої мережі 6 кВ.
Нормальний режим роботи
Знаходимо коефіцієнт суміщення максимумів навантажень для 2 трансформаторів:;
Визначаємо струмове навантаження ліній:
Обираємо кабель для прокладки в землі марки АПвП 3×35 та р ≤ доп К1К2Кпер. т.я. всі коефіцієнти дорівнюють 1.
Післяаварійний режим роботи
Визначаємо струм у кабельній лінії та обираємо кабелі за допустимим струмом перевантаження з алюмінієвими жилами за умови що (К1=1К2=1К3=13):
Обираємо кабель для прокладки в землі марки АВВГ 4×50 з та .
Перевіряючи умову отримуємо . Умова виконується.
Вибираємо перерізи проводів живлячих електроприймачі. Провідники вибираємо по критеріям економічності допустимого нагріву механічної міцності умови захищеності вибраного перерізу від перенавантаження струмами КЗ.
Визначимо розрахунковий струм кожного ЕП та діаметр труби:
Вибираємо кабель марки АВВГ 1х150 з Iдоп=337 А; приймаємо d = 138 мм. Дані розрахунків по вибору перерізу проводів та жил кабелю занесемо до табл. 2.5.
Таблиця 2.5 - Вибір перерізу проводів та жил кабелю
Розрахунковий струм А
Допустимий струм IДОП А
Продовження таблиці 2.5.
5 Баланс річного споживання активної енергії
5.1 Графіки споживання електричної енергії
Покажемо річне споживання електроенергії навчально – виховним комплексом за 2013 рік у табл.2.6.
Таблиця 2.6 – Споживання електроенергії за 2013 рік
СпожитаенергіякВт·год
Графік річного споживання електричної енергії по місяцям за 2013 рік зображено на рисунку 2.6.
Рисунок 2.6 – Споживання електричної енергії в кВтгод
5.2 Баланс споживання електроенергії за рік
Для побудови балансу споживання електричної енергії необхідно порахувати втрати потужності в лінії що живить цех втрати в трансформаторах від яких здійснюється електропостачання цеху а також втрати електроенергії що йде на освітлення цеху.
Визначимо річні втрати в електричних мережах трифазного струму:
де Iср – середнє значення струму;
L – довжина лінії L=15 км;
T – час роботи лінії Т = 8280 год.
Знаходимо середнє значення струму:
де Wp – річне споживання електричної енергії електроспоживачами;
U – номінальна потужність лінії U=6 кВ;
Розрахуємо середнє значення струму:
Розрахуємо втрати в лінії:
Втрати в трансформаторі розраховуються за формулою:
де Кз – коефіцієнт завантаження трансформатора;
Розрахуємо втрати в трансформаторі:
Розрахуємо втрати електроенергії що йде на освітлення:
Витрані частки електроспоживання та втрати енергії в котельні зведемо в таблицю 2.7.
Таблиця 2.7 – Витратна частка електроспоживання котельні
Витрати на технологічне обладнання
Витрати на допоміжне обладнання
Витрати на освітлення
Втрати енергії в лініях
Втрати енергії в перетворювачах
У графічному вигляді структура витратної частини споживання електроенергії за 2013 рік для котельні представлений на рис 2.7. До структури входять такі складові: витрати на технологічне та допоміжне обладнання витрати на освітлення втрати енергії в перетворювачах та лініях.
Рисунок 2.7 – структура витратної частини споживання електроенергії за 2013 рік для котельні
Отже чітко зрозуміло що найбільш енергоємними електроспоживачами є насоси котельні в особливості мережеві насоси.
6 Заходи з енергозбереження
Енергетичний аудит - це обстеження підприємств та окремих виробництв за їх ініціативою з точки зору їх енергоспоживання з метою визначення можливостей економії енергії та допомоги у економії на практиці шляхом впровадження механізмів підвищення енергетичної ефективності а також з метою впровадження на підприємстві системи енергетичного менеджменту.
Енергоаудит відіграє ключову роль у ефективному використанні енергії в промисловості в побуті а також у сфері послуг. Він є інструментом для повної оцінки споживання паливно-енергетичних ресурсів створення управлінських впливів а також і для оцінки того на скільки ці впливи є ефективними.
Слово “аудит” означає перевірку ревізію до якогось даного еталона. Предметом енергетичного аудита є система обстеження споживання палива і енергії аналіз і надання рекомендацій по ефективному споживанню енергоресурсів.
Основною метою енергетичного аудита є пошук можливостей енергозбереження і допомога господарським суб’єктам у визначенні напрямків ефективного енергозбереження.
Енергетичний аудит призначений для вирішення таких головних завдань:
- складання карт споживання енергетичних ресурсів об’єктом;
- розроблення організаційно-технічних заходів спрямованих на зниження енергетичних витрат;
- визначення потенціалу заощадження енергії;
- економічне обрунтування організаційно-технічних заходів.
Енергетичний аудит проводять незалежні особи (енергоаудитори) або ж фірми які уповноважені на це господарськими об’єктами. Він може проводитися за ініциативою суб’єктів а також у випадках передбачених законодавством.
Підсумковим документом енергоаудиту є звіт що містить підсумки вивчення стану споживання енергії та енергоносіїв на об'єкті опис об'єкта та рекомендації з ефективного енерговикористання.
Завданням розділу звіту про вивчення стану енерговикористання є визначення кількості енергії й енергоносіїв що використовуються різними споживачами обстежуваного об'єкту а також їх вартості. Крім того проводиться порівняння фактичного споживання енергії на об'єкті з прийнятими нормативами. В результаті створюється база для аналізу енергоспоживання і виявлення шляхів підвищення ефективності енерговикористання яка дає можливість виявити ділянки об'єкта в яких скеровані на енергоощадність інвестиції дадуть найбільший економічний ефект.
Опис об'єкту і його будівель характеризує наявні на об'єкті установки і обладнання режим їх роботи продуктивність а також оцінює ефективність виробничого обладнання. Наприклад опис котельні містить інформацію про кількість і тип котлів спосіб керування їх режимами параметри пари та продуктивність котлів.
Рекомендаційна частина звіту містить пропозиції стосовно ефективного використання енергії які розроблені під час проведення обстеження. Пропоновані практичні проекти повинні обрунтовуватись техніко-економічними розрахунками. Опис заходів з заощадження енергії містить такі ключові моменти: що потрібно робити щоб заощадити енергію; як ці дії приведуть до заощадження енергії: співвідношення потенційних заощаджень з інвестиціями на реалізацію заходів.
В Україні як і у країнах Східної вропи найбільше поширення набули системи центрального опалення. снуючі системи центрального опалення від ТЕЦ та районних котелень потребують істотного підвищення ефективності оскільки більшість з них будувалась десятки років по тому і в наш час їх обладнання застаріло не тільки фізично а й морально воно не відповідає сучасним вимогам із технологічної та екологічної точки зору. Тому необхідно вивчати закордонний досвід будівництва вибір сучасних матеріалів та комплектуючих елементів використання місцевих матеріалів засобів і обладнання енергозбереження забезпечуючи постійно зростаючі вимоги до ефективного використання енергії та екологічні нормативи.
Ціна на енергоресурси збільшується з кожним роком тому необхідно впровадити заходи які дозволять зменшити споживання електричної енергії. В свою чергу це призведе до зменшення фінансових витрат на їх оплату. Пропонується впровадити три заходи з енергозбереження.
6.1 ЗЕЗ №1 - Підвищення ККД насосу до паспортних значень
Ремонт насосних установок балансування робочих коліс свіжі ущільнення забезпечують підтримку ККД насосів на рівні паспортних значень і забезпечують мінімальні питомі втрати електроенергії на подачу води.
Для проведення заходу необхідно знати:
б) економія від впровадження заходу (Е)
Тоді строк окупності складе:
Витрати на ремонт насосу складаються:
- заробітна платня працівників:
N – кількість працівників N = 4 чол.
З – середня заробітна платня кожного працівника З = 1500 грн.
Взп = 4·1500 = 6000 грнміс.
Строк проведення ремонту 2 місяці:
Воп = 6000·2 = 12000 грн.
- закупівля нових деталей: Взак = 20000 грн.
Тоді сумарні витрати на ремонт насосу будуть складати:
Всум = 12000 + 200000 = 212000 грн.
Економія електричної енергії від впровадження заходу:
де Еф – ефективність від впровадження заходу;
ΔWс – споживання електричної енергії насосом.
дн = 085; нн = 065;
Економія електричної енергії в гривнях буде складати:
де Т – тариф на електричну енергію грн.;
С– споживання насосом води за рік м3рік.;
Тоді економія в гривнях за рік буде складати:
Знаючи сумарні витрати та економію за рік можемо визначити строк окупності :
Ток = 212000 256348 = 10 місяців.
Даний захід з енергозбереження вважаємо ефективним адже термін його окупності дорівнює десяти місяцям а сам захід необхідно робити кожні два-три роки.
6.2 ЗЕЗ №2 - Автоматизація електропривода насосів котельні на базі частотного регулювання.
Розглянемо можливості застосування частотно-регулюємого електропривода для насоса ЦН-400 основними характеристиками якого являються:
- продуктивність Q = 400 м3год.;
- діаметр робочого колеса D=825 мм;
- число обертів n = 960 об.хв.
В якості приводного використовується асинхронний двигун А 103-8м потужністю Р = 200 кВт та числом обертів nдв =140 об.хв..
Знаходимо розрахункову потужність:
Кз- коефіцієнт запасу =11 13.
Розраховуємо економію електричної енергії при частотно-регульованому електроприводі прирівнюючи до максимального використання.
Як видно з розрахунків досягається досить значна економія електричної енергії. Результати розрахунків занесемо до таблиці 2.8 та зобразимо графічно криві необхідної потужності трьох різних типів керування продуктивністю насосів на рисунку 2.8.
Таблиця 2.8 – Економія енергії від автоматизації електроприводів насосів
Рисунок 2.8 – Порівняння трьох принципів керування напором насосу
Порівнюються криві необхідної потужності насосних приводів трьох принципів керування. Як видно з рисунка при подачі в обсязі 50% розрахункового максимуму необхідна потужність при дроселюванні (крива 1) складає 73% при використанні запірно-регулюючої арматури (крива 2) — тільки 50% номінальної при регулюванні частоти обертання електродвигуна (крива 3) - всього 14% номінальної потужності.
Агентством США з міжнародного розвитку (USAID) був розроблений проект розробки частотно регульованого електропривода. У тендері приймало участь 13 провідних електротехнічних фірм світу. CH2M HILL визначила переможця – науково виробниче підприємство «ЕОС». Вибір був обумовлений тим що «ЕОС» запропонував техніку що цілком відповідала заданій технічній специфікації найвищим світовим досягненням в галузі регульованого електроприводу електроніки та автоматики діючим стандартам України (ГОСТ та ДСТУ) та США (NEMA та IEEE) і в той же час за цінами що є найбільш конкурентноздатними у порівнянні з іншими фірмами.
Комплект електроприводу містив у собі: силовий трансформатор перетворювач частоти привідний електродвигун систему автоматики діагностики та візуалізації процесів.
Усі роботи з контракту: розробка виготовлення постачання монтаж налагодження введення в експлуатацію та навчання персоналу були виконані точно відповідно до затвердженого графіка. Був поставлений комплектний пристрій типу ПЧТЕ-1250-Т222 для частотнорегульованого електроприводу мережевого насоса. Витрачені гроші на закупку та установку частотно-регульованого електропривода – 357000 грн.
Економія за рік у грошовому еквіваленті:
Е = 128680·129 = 165997 грнрік.
Ток = 357000128680 = 2 роки та 9 місяців.
Цей проект нас приваблює так як термін експлуатації обладнання 15 років а окупна спроможність = 33 місяці.
6.3. ЗЕЗ №3 - Побудова системи енергоменеджменту
На даний момент на об’єкті не існує системи енергоменеджменту але її потрібно створити яка би відстежувала рівень енергозбереження та покращувала ефективність енерговикористання на цій котельній.
Енергетичний менеджмент являє собою систему основною метою якої є систематичне підтримання ефективності енерговикористання будь-якого об’єкту на заданому рівні і періодичне зростання цієї ефективності.
Для того щоб досягти цієї мети в системі енергоменеджменту повинні вирішуватись наступні задачі:
) оцінка фактичного стану справ в області енергозбереження;
визначення можливих шляхів для зростання енергоефективності;
формування перспективних планів енергозбереження;
управління реалізацією проектів з енергозбереження;
систематичний контроль (моніторинг) досягнутого рівня енергоефективності.
Для впровадження енергетичного менеджменту на базі котельні призначається посада енергетичного менеджера. Обов’язки енергетичного менеджера:
) збір даних по споживанню енергію з використанням лічильників та контрольно-вимірювальної апаратури;
) складання паливно-енергетичного балансу;
) проведення аналізу споживання енергії з урахуванням оцінки заходів для економії енергоспоживання;
) визначення ефективності роботи споживачів енергії;
) проведення внутрішнього енергетичного аудиту;
) надавання консультації з питань нового обладнання і тарифної політики;
) створення системи обліку енергоспоживання при необхідності автоматизувати її;
) вміння детально аналізувати потоки енергії;
) проведення розрахунків капіталовкладень і експлуатаційних витрат;
) проведення роз’яснювальної роботи серед працівників відділення.
Розрахуємо річну економію енергії від впровадження системи енергоменеджменту.
За даними котельня споживає електроенергії 5120187 кВт·годрік . Світовий досвід та практика підтверджують що при впровадженні енергетичного менеджменту гарантується зниження споживання енергоносіїв на 5% [7]. Економія енергоносіїв за становитиме :
Визначимо скільки при цьому становитиме економія фінансових ресурсів при ціні 0164 грн за 1 кВт·год енергії економія витрат становитиме:
Передбачаємо призначення котельні посади енергоменеджера з місячною заробітною платою 10000 грн. з цього випливає що його заробітня плата 120000 грнрік. До обов’язків цієї особи належить: складання обліку потоків енергії в установі балансу енергоспоживання розробка пропозицій з енергоефективності допомога в організації закупівель енергетично ефективного обладнання.
Розрахуємо простий термін окупності:
Всі запропоновані заходи занесемо до таблиці 2.9.
Таблиця 2.9 – Запропоновані заходи з енергозбереження.
Захід з енергозбереження
Простий строк окупності
Економія енергії кВт·год
Підвищення ККД насосу до паспортних значень
Автоматизація електропривода насосів котельні на базі частотного регулювання
Побудова системи енергоменеджменту
Зобразимо результати графічно на рисунку 2.9.
Рисунок 2.9 – Економія від заходів з енергозбереження
Під час проведення енергетичного аудиту було проведено аналіз системи електропостачання та запропоновано ряд заходів з енергозбереження щодо зменшення втрат електричної енергії у котельній. Метод автоматизації електропривода насосів котельні на базі частотного регулювання зарекомендував себе як найбільш економічно вигідний метод з найменшим строком окупності проекту.
6.4 Аналіз можливості застосування на об’єкті альтернативних джерел енергії
У даному розділі розглянемо доцільність встановлення на території котельної вітрового генератора електричної енергії. Для цього зробимо аналіз вітрів за березень та липень 2013 року міста Запоріжжя. Зобразимо направленість вітрів погодинно за березень та липень у таблицях 2.10 та 2.11 відповідно та наглядно зобразимо дані на рисунках 2.10 та 2.11 відповідно.
Таблиця 2.10 – Кількість годин вітру за напрямком за березень
Кількість годин за місяць
Рисунок 2.10 - Кількість годин вітру за напрямком за березень
Таблиця 2.11 – Кількість годин вітру за напрямком за липень
Рисунок 2.11 - Кількість годин вітру за напрямком за липень
На рисунках 2.12 та 2.13 зобразимо рози вітрів для березня та липня відповідно для міста Запоріжжя.
Рисунок 2.12 – Роза вітрів березня
Отримані дані для вітру висотою в 10 метрів над землею. Перерахуємо швидкість вітру на висоту щогли – 18 метрів:
Рисунок 2.13 - Роза вітрів липня
На рисунках 2.14 та 2.15 зобразимо розподіл вітрового потенціалу міста Запоріжжя за березень та липень відповідно.
Рисунок 2.14 – Вітровий потенціал березня
Рисунок 2.15 – Вітровий потенціал липня
Проаналізувавши дані вибираємо вітровий генератор «EuroWind 20» з наступними параметрами:
Тип: PMG (на постійних магнітах);
Номінальна потужність: 20 кВт;
Максимальна потужність: 265 кВт;
Стартова швидкість вітру: 2 мс;
Початкова робоча швидкість вітру: 3 мс;
Захист від ураганного вітру: AutoFur
Місячне виробництво енергії: 5600кВт в місяць при середній швидкості вітру 8мс;
Максимальна сила струму: 736 А;
Напруга вітрового генератору: 360 В;
Висота щогли: 18 метрів;
Робоча температура: від -40 до +60 ºС.
На рисунку 2.16 зобразимо графік потужності установки від швидкості вітру.
Рисунок 2.16 - Графік потужності вітрового генератору EuroWind 20
За рисунками 2.14 2.15 та 2.16 проведемо розрахунок потенційно отриманої енергії генератором за березень та липень 2013 року. Для прикладу проведемо розрахунок отриманої електричної енергії для швидкості вітру в 10 мс за липень. Результати інших розрахунків зведемо в таблицю 2.12.
де W – отримана енергія кВт·год;
Р – номінальна потужність вітряка за даної швидкості вітру кВт;
t – кількість годин у місяці вітру за даної швидкості год.
Враховуючи добовий графік навантаження вибираємо інвентор Santec EMD-C20K31L потужністю 16 кВт та піковою потужністю 24 кВт. Для обслуговування генератору вибираємо 30 акумуляторних батарей Challenger G12-200H загальною ємністю 6000 А·год і вартістю 124650 грн.
Даний генератор дозволить економити близько 18900 кВт енергії в рік що дорівнює 20790 грнрік.
Таблиця 2.12 – Потенційно отримана енергія від генератора
Отримана енергія кВт·год
Таким чином оскільки за курсом долара на зараз вартість заходу становить 543533 грн. то простий термін окупності проекту становитиме близько 26 років.
6.5 Аналіз доцільності та очікуваних результатів впровадження заходів з енергозбереження
Пропонується провести ремонт насосних установок для забезпечення підтримки ККД насосів на рівні паспортних значень і забезпечення мінімальних питомих витрат електроенергії на подачу води.
Проведемо аналіз доцільності заходу та очікуваних результатів.
- закупівля нових деталей: Взак = 100000 грн.
Всум = 12000 + 100000 = 112000 грн.
Економія електричної енергії від впровадження заходу становить Егрн = 543168 грнрік.
Для порівняння різних варіантів інвестиційного проекту та вибору кращого з них розрахуємо наступні показники:
– чиста приведена вартість вартість (NPV);
– внутрішня норма рентабельності (IRR);
– дисконтований термін окупності (Токдис);
– простий термін окупності (Токпр).
Виходячи з того що час життя проекту буде складати 5 років через необхідність повторного проведення капітального ремонту розрахуємо показники ефективності енергозберігаючого заходу що впроваджується та занесемо результати у таблицю 2.13.
Знайдемо кумулятивний грошовий потік (КГП):
КГП (цього року) = КГП (попереднього року) + ГП (цього року)
Найдем дисконтований грошовий потік (ДГП):
де Кі - коефіцієнт дисконту в залежності від ставки дисконту (15%).
Амортизаційні витрати відсутні.
Знайдемо простий термін окупності проекта:
Токпр = 2 роки і 1 місяць.
Чиста приведена вартість (NPV) проекту – це грошова вартість майбутніх надходжень чи доходів яка визначається як сума поточних ефектів за весь розрахунковий період приведений до першого кроку шляхом дисконтування окремо за кожен рік різниці всіх витрат та надходжень коштів за період функціонування проекту при фіксованій наперед визначеній нормі дисконту.
Якщо впродовж рахункового періоду немає іфляційних змін цін або розрахунки проводяться у базових цінах то значення NPV для постійної норми дисконту розраховуються:
де Вt – результати які очікуються на t-му періоді розрахунків;
Ct – витрати які здійснюються у тому ж періоді;
T – горизонт розрахунків (строк функціонування проекту).
Період дисконтування повинен дорівнювати строку функціонування проекту. При NPV що має позитивне значення рентабельність інвестицій перевищує мінімальний коефіцієнт дисконтування. При значеннях NPV що дорівнюють нулю рентабельність проекту дорівнює мінімальній нормі. Таким чином проект чиста теперішня вартість (NPV) якого має позитивне значення чи нульове значення можливо розглядати як перспективний з точки зору капіталовкладень. При NPV менше за нуль рентабельність проекту нижче мінімальної норми і отже від даного проекту належить відмовитись.
При визначенні NPV амортизація не враховується оскільки вона не пов’язана з рухом коштів.
При наявності декількох альтернативних варіантів слід вибирати проект що має найбільше значення NPV.
Розрахуємо чисту приведену вартість проекта (NPV):
Чиста приведена вартість являється додатньою тоді проект будет прибутковим тому проект можна приймати.
Найдем динамічний (дисконтований) термін окупності проекта:
х міс – 2369637 грн.
Токдиск = 2 роки і 8 місяців.
Внутрішня норма рентабельності (IRR) являє собою коефіцієнт дисконтування котрий при даній величині надходжень коштів дорівнює поточній величині їх витрат; іншими словами це коефіцієнт при якому поточна величина надходжень за проектом дорівнює поточній сумі інвестицій а величина чистої теперішньої вартості дорівнює нулю. Для розрахунків IRR застосовується таж сама методика що і для розрахунку NPV. Можуть використовуватись ті ж типи таблиць і замість дисконтування потоків коштів при заздалегідь встановленому мінімальному коефіцієнті можуть застосовуватись різні коефіцієнти дисконтування для визначення такої величини коефіцієнта при якій NPV дорівнює нулю.
Таблиця 2.13 – Розрахунки показників ефективності заходу
Цей коефіцієнт і є IRR він показує точну величину рентабельності проекту. Таким чином IRR є рішенням наступного рішення:
Значення IRR показує фактичний рівень рентабельності загальних інвестиційних витрат та при необхідності акціонерної частини капіталу. IRR загальних інвестиційних витрат також може бути використаний для визначення прийнятних умов надання позики оскільки дає уявлення про максимальну ставку проценту який може виплачуватись без збитку для проекту. Однак щоб не створювати загрозу ліквідності проекту буде необхідно узгодити графік виплати боргу з припливом коштів.
Якщо порівняння альтернативних інвестиційних проектів по NPV та IRR призводять до протилежних результатів то перевагу як правило надають проектам з більшим NPV.
Жоден із наведених критеріїв сам по собі не є достатнім для прийняття проекту. Рішення про інвестування коштів у проект має прийматися з урахуванням значень всіх перерахованих критеріїв та інтересів усіх учасників інвестиційного проекту. Важливу роль в цьому рішенні повинна грати також структура та розподіл у часі капіталу що залучається для здійснення проекту а також інші фактори серед яких деякі піддаються тільки змістовому (а не формальному) врахуванню.
Для визначення внутрішньої норми рентабельності приведемо нижче додатково таблицю 2.14 з необхідними даними. Приймаємо i = 50%.
Таблиця 2.14 - Розрахунки показників ефективності заходу
Чиста приведена вартість при ставкі дисконта і = 50% рівна:
Тогда внутренняя норма рентабельности будет равна:
Величина отриманої внутрішньої норми рентабельності менше ставки дисконта отже проект являється вигідним.