Енергетичне обстеження котельні

Для встановлення ефективності використання енергоресурсів в котельні проводиться енергоаудит, який передбачає виконання таких робіт: збір вихідної статистичної інформації; візуальний огляд обладнання; інструментальне обстеження за допомогою переносних приладів; обробку та аналіз отриманих даних (статистичних та експериментальних); оцінку ефективності використання паливно-енергетичних ресурсів; розробку пропозицій з енергозберігаючих заходів; оформлення результатів обстежень.

Під час збору вихідної інформації використовують опитувальні листи довільної форми, які включають в себіе: технічні характеристики основного й допоміжного устаткування котельні; помісячні фінансові витрати на паливо та електроенергію; дані із собівартісті і тарифи за відпущену енергію; помісячні кількісні і якісні характеристики основного та резервного палива; помісячні виробіток, відпуск енергії і витрату енергії на власні потреби; помісячні втрати енергії в теплових і електричних мережах; питомі норми витрат палива на вироблену й відпущену енергію, на власні потреби і втрати в мережах.

Перелічена вихідна інформація повинна бути представлена за останні три роки.

До складу вихідної інформації варто включати спрощені схеми джерела енергії, схеми енергопостачання споживачів і схеми обліку енергоносіїв, технічні звіти з виконання режимно-налагоджувальних випробувань і розроблених на їхній основі режимних картах котлів, дані з витрат енергоносіїв, одержаних на підприємстві за допомогою штатних стаціонарних приладів.

Візуальному огляду підлягають: технологічне обладнання котельні (котли, теплообмінники, деаератори, насоси тощо); паливне господарство котельні; технологічні трубопроводи та арматура; система опалення й вентиляції котельні, теплові завіси; огороджуючі конструкції котельні та допоміжних будівель; система обліку теплової енергії, палива, електроенергії і води.

При огляді огороджуючих конструкцій котельні та допоміжнх будівель звертається увага на стан воріт, дверей і віконних прорізів, відсутність тамбурів і наявність непередбачених проектом отворів.

При огляді котлів слід звернути увагу на стан обмурівки (фізичний стан, температура поверхні); теплової ізоляції газоходів; стабільність (відсутність великих пульсацій розрідження по газовому тракту і яскравості факела в топці) режиму горіння при постійних теплових навантаженнях; на наявність засобів автоматики і регулювання; на укомплектованість у відповідності із проектом, або ДБН контрольно-вимірювальних приладів, та їх справність, на наявність витоків пари та витоків палива (біля пальників); витоків дуттєвого повітря з роздавальних коробів; на наявність на кожному котлі режимної карти, з датою її затвердження та відповідністю фізичних режимів роботи котлів її вимогам.

При огляді теплообмінників і деаераторів звертається увага на наявність і стан теплової ізоляції їхньої поверхні й поверхні арматури і фланцевих з'єднань, на наявність витоків пари й води, наявність конденсатовідвідників (при роботі теплообмінників на парі).

При огляді паливного господарства котельні слід звертати увагу на стан зовнішньої теплової ізоляції паливних баків, теплообмінників, паливо- паро- і конденсатопроводів, особливо прокладених між котельнею та паливосховищем, стан приймання, обліку, умови зберігання палива.

Під час огляду млинового господарства варто звертати увагу на щільність системи (відсутність пиління та просипаня вугілля, щильність закриття оглядових і ремонтних люків), наявність режимної карти.

Під час огляду систем повернення винесення, гострого дуття, золошлаковидалення впевнитися в їхній працездатності .

Під час огляду технологічних трубопроводів, фланцевих з'єднань і арматури необхідно звертати увагу на стан теплової ізоляції і наявність витоків пари, води або палива.

Під час огляду систем опалення та вентиляції звертається увага на наявність конденсатовідвідників (при роботі на парі), системи регулювання, стан теплової ізоляції трубопроводів і арматури, на наявність витоків пари і води.

Під час огляду систем комерційного обліку слід перевірити їхню відповідність вимогам нормативно-технічної документації, наявність свідоцтв щодо проходження перевірки.

Результати огляду фіксуються із зазначенням виявлених дефектів і порушень вимог технічної документації.

Інструментальне обстеження застосовується в разі відсутності інформації, необхідної для оцінки ефективності енерговикористання, і яка не може бути отримана з документів або викликає сумнів у достовірності.

Для проведення інструментального обстеження повинні застосовуватися стаціонарні, або спеціалізовані портативні прилади. Під час проведення вимірювань необхідно максимально використовувати вже існуючі вузли обліку енергоресурсів, як комерційні, так і технічні. Під час інструментального обстеження заклад ділиться на системи або об'єкти, які підлягають комплексному дослідженню.

Вимірювання під час інструментального обстеження підрозділяються на наступні види.

Однократні вимірювання - найбільш простий вид вимірювань, при якому досліджується енергоефективність окремого об'єкта при роботі в певному режимі. Прикладом може бути вимірювання ККД котла, обстеження насосів, вентиляторів, компресорів і т.д. Для однократних вимірювань достатній мінімальний набір вимірювальних приладів, оснащення яких записуючими пристроями необов'язково.

Балансові вимірювання застосовуються при складанні балансу розподілу будь-якого енергоресурсу окремими споживачами, підрозділами або об'єктами. Перед проведенням балансових вимірювань необхідно мати точну схему розподілу енергоносія, по якій повинен бути складений план замірів, необхідних для зведення балансу. Для здійснення балансових вимірювань бажано мати кілька вимірювальних приладів для одночасних замірів у різних точках. Рекомендується використовувати стаціонарні прилади, наявні на об'єктах організації, наприклад, системи комерційного та технічного обліку енергоресурсів. У випадку відсутності достатньої кількості приладів забезпечується сталий режим роботи всього обладнання, підключеного до розподільної мережі, і виключається можливість зміни балансу вручну. На основі результатів балансових вимірювань часто відбувається уточнення схем енергопостачання.

Реєстрація параметрів - визначення залежності будь-якого параметра в часі. Прикладом таких вимірювань може служити зняття добового графіка навантаження, визначення температурної залежності споживання тепла й т.д. Для цього виду вимірювань необхідно використовувати прилади із внутрішніми або зовнішніми пристроями запису і зберігання даних і можливістю передачі їх на комп'ютер. У ряді випадків допускається застосування стаціонарних лічильників без записуючих пристроїв за умови зняття їхніх показів через рівні проміжки часу.

У процесі енергоудиту визначаються фактичні значення основних параметрів (витрати тепла та мережевої води, температура та тиск) за допомогою вимірювальних приладів, зіставлення їх з розрахунковими значеннями, а після цього виявляються причини розбіжності розрахункових і фактичних величин.

Вимірювання витрат. Можуть бути використані, вбудовані  прилади, що входять до складу теплолічильників, і, які дозволяють визначити миттєві витрати води, в тому числі: вимірювальні діафрагми, прилади турбінного або крильчатого типу, а також електромагнітні, вихрові і ультразвукові витратоміри. У випадку відсутності стаціонарних витратомірів можуть бути використані переносні ультразвукові витратоміри з накладними датчиками вітчизняного або зарубіжного виробництва серій «Portaflow» (Англія), «Sonoflo» (Данія), «Дніпро» (Україна), «Взлёт» (Росія) тв ін., що мають атестацію Держстандарту України.

Вимірювання тиску. У якості вимірювальних приладів використовуються зразкові пружинні манометри. При організації автоматизованої системи вимірювань використовуються датчики тиску різних фірм виробників.

Вимірювання температури. Можуть бути використані ртутні термометри із ціною поділки 0,1°С, які встановлюються в наявних на трубопроводах термометричних гільзах, або термометри, що входять до складу теплолічильників вузлів обліку, при наявності вторинної показуючої апаратури. Для вимірювання температури при відсутності вимірювальної апаратури слід використовувати стандартні термоелектричні перетворювачі та термометри опору із вторинними показуючими й реєструючими приладами. У випадку відсутності в точках вимірювання термометричних гільз вимірювання можуть бути проведені з використанням датчиків поверхневого типу або інфрачервоних безконтактних термометрів. У разі застосуванні датчиків поверхневого типу необхідно забезпечити щільний контакт датчика з очищеною від фарби та іржі поверхнею трубопроводу.

Проведення обстеження за допомогою лише звичайних показуючих або записуючих приладів неефективне та трудомістке, оскільки потрібна одночасна реєстрація великої кількості параметрів протягом тривалого часу. Тому для енергоудиту потрібно в першу чергу використовувати портативні прилади.

Визначення складу продуктів згоряння котлів, температури в газоходах та ККД згоряння палива провадять за допомогою газоаналізаторів наприклад: КМ 9006 «Quintox», портативний газоаналізатор Терміт 5000 і ін. Отримані дані можуть бути використані для розрахунків ефективності роботи котлів, налагодження котлів і для екологічного аналізу складу продуктів згоряння.

Коефіцієнт корисної дії котельного агрегату характеризує ступінь досконалості процесу перетворення хімічної енергії палива в теплову енергію пари або гарячої води.

ККД брутто враховує використання теплової енергії палива в котлоагрегаті і являє собою відношення виробленого тепла до витраченого:

(3.4.1)

де Σq - сума питомих (на одиницю маси або об'єму палива) втрат тепла з відпрацьованими газами, в результаті хімічної й механічної неповноти згоряння палива і втрат в навколишнє середовище, %.

  Теплові втрати з відпрацьованими газами, q₁ можна оцінити за формулою:

(3.4.2)

(3.4.3)

де q₃ - теплові втрати від механічної неповноти згоряння палива, %; t_ух, t_в , t_max - відповідно температури димових газів, повітря, що подається в котельний агрегат, максимальна температура димових газів, ^оС;  c і k - поправочні коефіцієнти, які показують відношення середніх питомих теплоємностей розбавлених і не розбавлених повітрям димових газів в інтервалі температур від 0 до t_ух до середніх питомих теплоемкостях в інтервалі від 0 до t_max; n - коефіцієнт, що показує відношення середньої питомої теплоємності повітря в інтервалі температур від 0 до t_ух до середньої питомої теплоємності не розбавлених повітрям димових газів в інтервалі від 0 до t_max; RO₂ - сума триатомних газів (значення RO₂^max для основних видів первинних енергоресурсів наведені в довідковій літературі).

Теплові втрати від хімічної неповноти згоряння палива q₂ можна оцінити за спрощеною формулою:

(3.4.4)

де Q^Р_Н.СГ - нижча теплота згоряння 1 м³ сухих продуктів згоряння (розраховується за даними аналізу), кДж/м³; P - нижча теплота згоряння робочої маси палива, віднесена до об'єму сухих продуктів згоряння, кДж/м³. Орієнтовні значення P по основних видах первинних енергоресурсів наведені в довідковій літературі.

ККД брутто можна визначити інакше:

де D - паропродуктивність котлового агрегату, кг/год; h_п, h_жв - ентальпія пари, живильної води, кДж/кг; Q_пр - використовувана теплова енергія продувної води, кДж/год; В, Q^р_н - витрата й теплотворна здатність палива, кг/год, кДж/кг.

ККД нетто враховує витрату теплової енергії на власні потреби.

де D_сн - витрата пари на власні потреби, кг/год.

Для визначення кількості енергії, яка корисно використовується при утилізації тепла продувної води, застосовують вираз:

Коефіцієнт використання теплової енергії продувної води:

(3.4.9)

Частка пари, що виділяється в сепараторі:

де: h_кв ,h_св ,h_сп ,h_св  - ентальпія котлової, вихідної води, сепарованої води і пари, кДж/кг.

Безперервна або періодична продувка в барабанних котлах застосовується для отримання пари заданих параметрів по концентрації солей, розчинених у котловій воді, при цьому частина котлової води заміняється підживлюючою водою.

Сумарні втрати палива без використання теплової енергії продувної води:

де τ - кількість годин роботи котельні за рік; p_п - величина продувки у відсотках від паропродуктивності. Останню можна визначити:

(3.4.12)

де: S_х - сухий залишок хімічно очищеної води, мг/кг; П_к - сумарні втрати пари та конденсату в частках паропродуктивності котельні; S_кв - розрахунковий сухий залишок котлової води, мг/кг.

Обробка отриманих статистичних даних та аналіз інформації проводяться з врахуванням результатів огляду обладнання котельні, вивчення теплових схем, перевірки наявності й справності приладів теплотехнічного контролю. Дані аналізуються та уточнюються, оцінюється спосіб їхнього визначення, достовірність, виявляються порушення вимог нормативно-технічної документації при виконанні розрахунків техніко-економічних показників.

Статистичні дані представляються у вигляді графіків і діаграм, кількість і спосіб подання яких визначаються для кожного конкретного обстеження.

Доцільне подання тільки даних, заснованих на приладовому обліку або фактичних замірах. Дані, отримані розрахунковим шляхом, повинні бути докладно розшифровані.

Динаміка вироблення та відпуску теплової енергії, витрати палива і електроенергії котельні по роках і місяцям, що розглядаються, може бути представлена у вигляді гістограм.

Під час розробки основних напрямів і заходів щодо економії енергоресурсів і зниженню витрат на їхню оплату рекомендується наступний порядок: визначити технічну сутність пропонованого вдосконалення та принцип отримання економії; розрахувати (оцінити) потенційну річну економію в натуральному й грошовому вигляді; визначити перелік обладнання, необхідного для реалізації пропозиції, його зразкову вартість, з урахуванням доставки, установки і вводу в експлуатацію, а також майбутніх експлуатаційних витрат; розглянути можливості зниження витрат, наприклад, за рахунок виготовлення або монтажу обладнання власними силами; визначити можливі побічні ефекти від впровадження заходу, які впливають на реальну економічну ефективність; оцінити загальний економічний ефект заходу із врахуванням, всіх перерахованих вище пунктів.

Для складання перспективного плану реалізації всі пропозиції варто класифікувати по трьох категоріях: безвитратні і маловитратні заходи; середньовитратні заходи; багатовитратні енергозберігаючі проекти та заходи.

Нижче наводяться заходи щодо економії енергоресурсів у котельнях.

За результатами обстеження складається звіт, приблизний зміст якого включає коротку характеристику обладнання, оцінку технічного змісту, стан обліку витрат енергоносіїв, техніко-економічні показники роботи обладнання, висновки і пропозиції.