Энергетическое обследование котельной

Для установления эффективности использования энергоресурсов в котельной проводимые энергоаудиторами работы включают: сбор исходной статистической информации, визуальный осмотр оборудования, инструментальное обследование с помощью переносных приборов; обработку и анализ полученных данных (статистических и экспериментальных), оценку эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, разработку предложений по энергосберегающим мероприятиям, оформление результатов обследований.

При сборе исходной информации используют опросные листы произвольной формы, в которые включают: технические характеристики основного и вспомогательного оборудования котельной,  помесячные финансовые затраты на топливо и электроэнергию, данные по себестоимости и тарифам за отпущенную энергию, помесячные количественные и качественные характеристики основного и резервного топлива, помесячные выработку, отпуск энергии и расход энергии на собственные нужды; помесячные потери энергии в тепловых и электрических сетях, принятые в котельной нормы удельных расходов топлива на выработанную и отпущенную энергию, на собственные нужды и потери в сетях.

Перечисленная исходная информация должна быть представлена за последние три года.

В состав исходной информации следует включать упрощенные схемы источника энергии, схемы энергоснабжения потребителей и схемы учета энергоносителей, технические отчеты по выполненным режимно-наладочным испытаниям и разработанным на их основе режимным картам котлов, данные по расходам энергоносителей, получаемым на предприятии с помощью штатных стационарных приборов.

Визуальному осмотру подлежат: технологическое оборудование котельной (котлы, теплообменники, деаэраторы, мельничное хозяйство, топливо- и теплопроводы и т.д.); топливное хозяйство котельной; технологические трубопроводы и арматура; системы отопления, вентиляции котельной, тепловые завесы; ограждающие конструкции котельной и вспомогательных зданий; система учета тепловой энергии, топлива, электроэнергии и воды.

При осмотре ограждающих конструкций котельной и вспомогательных зданий обращается внимание на состояние ворот, дверей и оконных проемов, отсутствие тамбуров и наличие непредусмотренных проектом проемов.

При осмотре котлов следует обратить внимание на состояние обмуровки (физическое состояние, температуру поверхности) и тепловой изоляции газоходов, стабильность (отсутствие больших пульсаций разрежения по газовому тракту и яркости факела в топке) режима горения при постоянных тепловых нагрузках, на наличие средств автоматики и регулирования, на укомплектованность в соответствии с проектом или СНиПом и исправность КИП, на наличие утечек пара и топлива возле горелок, утечек дутьевого воздуха из раздаточных коробов, на наличие на каждом котле режимной карты, дату ее утверждения и соответствие физических режимов работы котлов ее требованиям.

При осмотре теплообменников и деаэраторов обращается внимание на наличие и состояние тепловой изоляции их поверхности, поверхности арматуры и фланцевых соединений, на наличие утечек пара и воды, наличие конденсатоотводчиков (при работе теплообменников на паре).

При осмотре топливного хозяйства котельной следует обращать внимание на состояние наружной тепловой изоляции топливных баков, теплообменников, топливо- паро- и конденсатопроводов, особенно проложенных между котельной и хранилищем, состояние приемки, учета, условия хранения топлива.

При осмотре мельничного хозяйства следует обращать внимание на плотность системы (отсутствие пылений и просыпей угля, плотность закрытия смотровых и ремонтных люков), наличие режимной карты.

При осмотре систем возврата уноса, острого дутья, золошлакоудаления удостовериться в их работоспособности и фактическом использовании в работе.

При осмотре технологических трубопроводов, фланцевых соединений и арматуры необходимо обращать внимание на состояние тепловой изоляции и наличие утечек пара, воды или топлива.

При осмотре систем отопления и вентиляции обращается внимание на наличие конденсатоотводчиков (при работе на паре), системы регулирования, состояние тепловой изоляции трубопроводов и арматуры, на наличие утечек пара и воды.

При осмотре систем коммерческого учета следует проверить их соответствие требованиям нормативно-технической документации, наличие свидетельств о прохождении поверки.

Результаты осмотра фиксируются с указанием выявленных дефектов и нарушений требований технической документации.

Инструментальное обследование применяется для восполнения отсутствующей информации, которая необходима для оценки эффективности энергоиспользования, но не может быть получена из документов или вызывает сомнение в достоверности.

Для проведения инструментального обследования должны применяться стационарные или специализированные портативные приборы. При проведении измерений следует максимально использовать уже существующие узлы учета энергоресурсов, как коммерческие, так и технические. При инструментальном обследовании учреждение делится на системы или объекты, которые подлежат по возможности комплексному исследованию.

Измерения при инструментальном обследовании подразделяются на следующие виды.

Однократные измерения - наиболее простой вид измерений, при котором исследуется энергоэффективность отдельного объекта при работе в определенном режиме. Примером может служить измерение КПД котла, обследование насосов, вентиляторов, компрессоров и т. д. Для однократных измерений достаточен минимальный набор измерительных приборов, оснащение которых записывающими устройствами необязательно.

Балансовые измерения применяются при составлении баланса распределения какого-либо энергоресурса  между отдельными потребителями, подразделениями или объектами. Перед проведением балансовых измерений необходимо иметь точную схему распределения энергоносителя, по которой должен быть составлен план замеров, необходимых для сведения баланса. Для проведения балансовых измерений желательно иметь несколько измерительных приборов для одновременных замеров в различных точках. Рекомендуется использовать стационарные приборы, имеющиеся на объектах организации, например, системы коммерческого и технического учета энергоресурсов. При отсутствии достаточного количества приборов обеспечивается установившийся режим работы всего оборудования, подключенного к распределительной сети, и исключается возможность изменения баланса вручную. На основе результатов балансовых измерений часто происходит уточнение схем энергоснабжения.

Регистрация параметров - определение зависимости какого-либо параметра во времени. Примером таких измерений может служить снятие суточного графика нагрузки, определение температурной зависимости потребления тепла и т. д. Для этого вида измерений необходимо использовать приборы с внутренними или внешними устройствами записи и хранения данных и возможностью передачи их на компьютер. В ряде случаев допускается применение стационарных счетчиков без записывающих устройств при условии снятия их показаний через равные промежутки времени.

В процессе энергоаудита определяются фактические значения основных параметров (расхода тепла, сетевой воды, температуры и давления) с помощью измерительных приборов, сопоставление их с расчетными значениями и выявляются причины расхождения расчетных и фактических величин.

Измерение расходов. Могут быть использованы установленные стационарные устройства, приборы, в том числе входящие в состав теплосчетчиков, позволяющие определить мгновенные значения расходов воды: измерительные диафрагмы, приборы турбинного или крыльчатого типа, а также электромагнитные, вихревые и ультразвуковые расходомеры. При отсутствии стационарных расходомеров могут быть использованы переносные ультразвуковые расходомеры с накладными датчиками отечественного или зарубежного производства серий «Portaflow» (Англия), «Sonoflo» и «Sonocal» (Дания) и др., имеющие аттестацию Госстандарта Украины.

Измерение давления. В качестве измерительных приборов могут быть использованы образцовые пружинные манометры. При организации автоматизированной системы измерений в качестве датчиков давления или перепада давлений могут использоваться датчики давления различных фирм-изготовителей.

Измерение температуры. Могут быть использованы ртутные термометры с ценой деления 0,1 °С, устанавливаемые в имеющихся на трубопроводах термометрических гильзах, или термометры, входящие в состав теплосчетчиков узлов учета при наличии вторичной показывающей аппаратуры. Для измерения температуры при отсутствии измерительной аппаратуры следует использовать стандартные термоэлектрические преобразователи и термометры сопротивления с вторичными показывающими и регистрирующими приборами. При отсутствии в точках измерения термометрических гильз измерения могут быть проведены с использованием датчиков поверхностного типа или инфракрасных бесконтактных термометров. При применении датчиков поверхностного типа необходимо обеспечить плотный контакт датчика с очищенной от краски и ржавчины поверхностью трубопровода.

Проведение обследования с помощью обычных показывающих или записывающих приборов неэффективно и очень трудоемко, поскольку требуется одновременная регистрация большого количества параметров в течение продолжительного времени. Поэтому для энергоаудита следует в первую очередь использовать портативные расходомеры.

Определение состава уходящих газов из котлов, а также температуры в газоходах, КПД сгорания топлива производят с помощью газоанализаторов (КМ 9006 «Quintox», портативный газоанализатор «ДАГ-16» и др.). Получаемые данные могут быть использованы для расчетов эффективности работы котлов, настройки котлов и для экологического анализа состава дымовых газов.

Коэффициент полезного действия котельного агрегата характеризует степень совершенства процесса превращения химической энергии топлива в тепловую энергию вырабатываемого пара или горячей воды.

КПД брутто учитывает использование тепловой энергии топлива в котлоагрегате и представляет собой отношение выработанного тепла к затраченному

(3.4.1)

 где Σq - сумма удельных (на единицу массы или объема топлива) потерь тепла с уходящими газами, от химической и механической     неполноты сгорания топлива и потери в окружающую среду, %.

  Тепловые потери с уходящими газами q₁ можно оценить по формуле:

(3.4.2)

(3.4.3)

 где q₃ - тепловые потери от механической неполноты сгорания топлива, %;   t_ух, t_в, t_max - температуры уходящих газов; воздуха, подаваемого в котельный агрегат; максимальная температура дымовых газов, °С; с' и k - поправочные коэффициенты, показывающие отношение средних удельных теплоемкостей разбавленных и не разбавленных воздухом дымовых газов в интервале температур от 0 до t_ух к средним удельным теплоемкостям в интервале от 0 до t_max; n - коэффициент, показывающий отношение средней удельной теплоемкости воздуха в интервале температур от 0 до t_ух к средней удельной теплоемкости не разбавленных воздухом дымовых газов в интервале от 0 до t_max; RO₂ - сумма трехатомных газов (значения RO_2max для основных видов первичных энергоресурсов приведены в справочной литературе).

Тепловые потери от химической неполноты сгорания топлива q₂ можно оценить по упрощенной формуле:

здесь Q^P_H.Cr - низшая теплота сгорания 1 м³сухих продуктов сгорания (подсчитывается по данным анализа), кДж/м³; P - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива, отнесенная к объему сухих продуктов сгорания, кДж/м³. Ориентировочные значения P по основным видам первичных энергоресурсов приведены в справочной литературе.

КПД  брутто можно определить иначе:

(3.4.6)

 где D - паропроизводительность котельного агрегата, кг/ч; h_п, h_пв- энтальпия пара, питательной воды, кДж/кг; Q_пр - используемая тепловая энергия продувочной воды, кДж/ч; В, Q^р_н - расход и теплоты сгорания топлива, кг/ч, кДж/кг.

КПД нетто учитывает расход тепловой энергии на собственные нужды.

 где D_сн - расход пара на собственные нужды, кг/ч.

Количество энергии, полезно используемой при утилизации тепла продувочной воды, определяют по формуле:

(3.4.8)

 Коэффициент использования тепловой энергии продувочной воды:

(3.4.9)

Доля пара, выделяющегося в сепараторе:

 где h_кв, h_ив, h_св, h_сп - энтальпия котловой, исходной воды, сепарированной воды и пара, кДж/кг.

Непрерывная или периодическая продувка в барабанных котлах применяется для получения пара заданных параметров по концентрации солей, растворенных в котловой воде, при этом часть котловой воды заменяется подпиточной водой.

Суммарные потери топлива без использования тепловой энергии продувочной воды, составляют:

 где: τ - годовое число часов работы котельной; p_п - величина продувки в процентах от паропроизводительности. Последнюю можно определить:

(3.4.12)

где S_х - сухой остаток химически очищенной воды, мг/кг; П_к - суммарные потери пара и конденсата в долях паропроизводительности котельной; S_кв - расчетный сухой остаток котловой воды, мг/кг.

Обработка полученных статистических данных и анализ информации проводятся с учетом результатов осмотра оборудования котельной, изучения тепловых схем, проверки наличия и исправности приборов теплотехнического контроля, определения правильности регуляторов системы управления Данные анализируются и уточняются, оценивается способ их определения, достоверность, выявляются нарушения требований нормативно-технической документации при выполнении расчетов технико-экономических показателей.

Статистические данные представляются в виде графиков и диаграмм, количество и способ представления которых определяется при каждом конкретном обследовании.

Целесообразно представление только данных, основанных на приборном учете или фактических замерах. Данные, полученные расчетным путем, должны быть подробно расшифрованы.

Динамика выработки и отпуска тепловой энергии, потребления топлива и электроэнергии котельной по рассматриваемым годам и месяцам может быть представлена в виде гистограмм.

При выработке основных направлений и мероприятий по экономии энергоресурсов и снижению затрат на их оплату рекомендуется: определить техническую сущность предлагаемого усовершенствования и принцип получения экономии; рассчитать (оценить) потенциальную годовую экономию в натуральном и денежном выражении; определить состав оборудования, необходимого для реализации предложения, его примерную стоимость, с учетом доставки, установки и ввода в эксплуатацию, а также будущих эксплуатационных затрат; рассмотреть возможности снижения затрат, например, за счет изготовления или монтажа оборудования собственными силами; определить возможные побочные эффекты от внедрения предложения, влияющие на реальную экономическую эффективность; оценить общий экономический эффект предложения с учетом всех вышеперечисленных пунктов.

Для составления перспективного плана реализации все предложения следует классифицировать по трем категориям: беззатратные и малоозатратные мероприятия; среднезатратные мероприятия; высокозатратные энергосберегающие проекты и мероприятия.

Ниже приводятся мероприятия по экономии энергоресурсов в котельных.

По результатам обследования составляется отчет, примерное содержание которого включает краткую характеристику оборудования, оценку технического содержания, состояние учета расхода энергоносителей, технико-экономические показатели работы оборудования, выводы и предложения.