XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021
Повышение энергетической эффективности котельной
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
В настоящее время основными проблемами энергоснабжения предприятий являются не отсутствие мощностей у централизованной электросети, а трудности с ее доставкой потребителю и потерями при передаче. В силу этого зачастую могут случаться перебои в поставке электроэнергии, а так же мы можем наблюдать рост тарифов на нее.
Котельная в классическом исполнении запитывается электроэнергией от централизованного ее источника.
Поэтому одним из возможных вариантов решений проблемы постоянного электроснабжения котельной может быть создание на ее базе когенерационных установок, позволяющих вырабатывать из единственного первичного источника сразу 2 вида энергии: тепловую и электрическую. Преимущества, получаемые при этом:
независимость от роста тарифов на электроэнергию за счет обособленной ее выработки;
наиболее высокая эффективность топливоиспользования;
меньшие затраты на создание линий транспортировки энергии и практически отсутствие потерь на них благодаря непосредственной близости расположения установки к потребителям;
высокое качество получаемой тепловой и электрической энергии и максимальные показатели надежности и бесперебойности работы;
меньшее воздействие на окружающую среду и наиболее оптимальное использование топливных ресурсов.
Инструментом в процессе когенерации выступают установки вырабатывающие электроэнергию и теплоту одновременно [1]. В нашем случае это газопоршневой агрегат (ГПА).
Газопоршневая установка представляет собой эффективную систему генерации, которая преобразовывает внутреннюю энергию топлива в электричество. Механическое вращение вала позволяет генератору вырабатывать ток. Силовые агрегаты отличаются простотой и надежностью конструкции. В ГПА максимальный общий КПД составляет 80-85% (электрический КПД около 40%, тепловой - 40-45%).
Достоинства:
высокая производительность;
относительно низкий уровень начальных инвестиций;
широкий спектр моделей по выходной мощности;
возможность автономной работы;
быстрый запуск;
гибкость по отношению к выбору топлива.
Недостатки:
дорогое обслуживание (обслуживающий персонал, использование смазочных масел и охлаждающих жидкостей);
высокий уровень (низкочастотного) шума;
низкая тепловая эффективность.
Чтобы оценить рентабельность данного мероприятия, приведем сравнение себестоимости отпускаемой теплоты в рассматриваемой котельной с 6 котлами марки Kiturami KSG-200 и этой же котельной, но с 2 котлами марки Kiturami KSG-200 и 4 ГПУ «CENTO T160S».
Себестоимость отпускаемой теплоты рассчитывается по формуле [2]:
/ , руб./ГДж, (1)
где – необходимая годовая выработка теплоты котельной, ГДж/год;
, (2)
где – суммарная теплопроизводительность котельной, кВт;
- число часов использования установленной мощности котельной, ч/год.
– годовые эксплуатационные затраты по котельной, руб./год. Определяется по формуле:
, (3)
где – затраты на топливо (стоимость газа - 5959,06 руб./тыс. м3), руб./год;
– затраты на потребляемую электрическую энергию по двухставочному тарифу (стоимость электроэнергии – 4,38 руб./кВт·ч), руб./год;
– затраты на амортизацию, руб./год;
– затраты на текущий ремонт, руб./год;
– общекотельные и прочие расходы, руб./год.
Расчет себестоимости сведен в табл. 1
Таблица 1 – Расчет себестоимости для котельных
|
Газовые котлы (6 шт.) |
Газовые котлы (2 шт.) и ГПУ (4 шт.) |
|||||
|
Q год |
18139,5 |
ГДж/год |
Q год |
18061,4 |
ГДж/год |
|
|
∑Q |
1,395 |
МВт |
∑Q |
1,389 |
МВт |
|
|
h |
3612 |
ч/год |
h |
3612 |
ч/год |
|
|
∑Э i |
8579943,5 |
руб./год |
∑Э i |
5098350 |
руб./год |
|
|
Э топ |
4933887,15 |
руб./год |
Э топ |
3632211 |
руб./год |
|
|
Э эл.эн |
3632211,36 |
руб./год |
Э эл.эн |
6835,5 |
руб./год |
|
|
Э амор |
3051,56 |
руб./год |
Э амор |
3038,438 |
руб./год |
|
|
Э тек.рем. |
762,89 |
руб./год |
Э тек.рем. |
759,6094 |
руб./год |
|
|
Э общ |
3194,98 |
руб./год |
Э общ |
3190,064 |
руб./год |
|
|
C |
473,0 |
руб./ГДж |
C |
5112,2 |
руб./ГДж |
|
Также, рассчитав срок окупаемости, который составил 4,2 года, можно сделать вывод, что внедрение ГПА крайне выгодное и целесообразное мероприятие, поскольку для промышленных предприятий рентабельный срок окупаемости оборудования составляет до 7 лет.
Список использованных источников
Гудков, С. А. Когенерация, использование когенерационных установок [Электронный ресурс] / С. А. Гудков, Е. А. Лебедева. – Москва: РАЕ, 2012. – Режим доступа : http://www.rae.ru/forum2012/313/2908.
Брюханов О. Н., Кузнецов В. А. Газифицированные котельные агрегаты: Учебник. – М.: ИНФРА-М, 2005. – 392с.