Беспалов В.И. Системы и источники энергоснабжения

Подождите немного. Документ загружается.

150

13. Приведите формулу Жуковского для расчета давления гид-

равлического удара. На основе каких законов получена эта формула?

14. Почему давление гидравлического удара пропорционально

длине магистральной вой сети?

15. Какие устройства применяются для защиты системы тепло-

снабжения от недопустимого повышения давления при гидравличе-

ском ударе?

16. Приведите формулу для расчета допустимого быстродейст-

вия регулирующих пирующих клапанов тепловых сетей.

кого условия выведена эта формула?

7. Топливно – энергетический баланс (ТЭБ)

Для предприятий энергетики, на которых осуществляется преоб-

разование различных природных энергоресурсов в тепловую или элек-

трическую энергию для производственных и бытовых нужд, а также

транспорт их до потребителя энергобаланс является основным инстру-

ментом, позволяющим анализировать работу и эффективно эксплуати-

ровать оборудование.

Разработке методики составления ТЭБ и использованию его для

анализа эффективности работы предприятий уделялось огромное вни-

мание во все периоды развития отечественной энергетики такими уче-

ными как А.С. Некрасов, Ю.В. Синяк, В.А. Янпольский [1] и А.С.

Горшков [2].

Составление ТЭБ для предприятий энергетики должно быть обя-

зательным, а его форма регламентируется отчетной документацией (на-

пример, форма 6-ТП). Известны, по крайней мере, три уровня ТЭБ по

глубине их разработки [1].

1. Отчетные ТЭБ (статистические и аналитические).

2. Плановые (или нормализованные).

3. Оптимальные.

Естественно, трудоемкость составления ТЭБ возрастает по мере

их углубления и детализации. Поэтому ТЭБ третьего уровня эффектив-

но могут быть реализованы только на предприятиях с наиболее высокой

организационной и технической культурой эксплуатации.

Для предприятий, на которых осуществляется энергоаудит, как

правило, ограничиваются составлением ТЭБ по 1 и 2 уровням. Практи-

чески ТЭБ этого уровня оказывается вполне достаточно для проведения

энергообследования и обоснования выводов по наличию резерва эконо-

151

мии энергоресурсов. Отчетный статистический ТЭБ позволяет получить

основные энергетические показатели работы рассматриваемого энерге-

тического объекта.

На тепловых электростанциях отчетный статистический энерго-

баланс составляется ежегодно и представляется в форме 6-ТП и прило-

жения к нему. В форме содержатся сведения по среднегодовым значе-

ниям 15 показателям энергетической эффективности. При энергообсле-

довании объединения именно эти энергобалансы предприятий, входя-

щих в объединение, служат источником информации, позволяющим

выявить резервы экономии энергоресурсов.

На рисунках 1–4 показаны возможные способы визуального

представления энергобаланса в виде энергетических потоков на соот-

ветствующих стадиях процессов преобразования энергии и на различ-

ных уровнях иерархии энергетических систем.

Топливно-энергетический баланс энергообъединения можно

представить примерно в следующем виде:

Топливо

ВQ

КЭС ТЭЦ Кот

ТС

отп

Рисунок 7.1.

Для предприятий энергообъединения, на которых производство

электроэнергии и тепла осуществляется раздельным способом энерго-

баланс можно представить в следующем виде:

Q потерь

152

Рисунок 7.2. Схема энергобаланса при раздельном производстве разно-

родной энергии – тепловой и электрической.

В отдельных случаях целесообразно составление энергобалансов

по отдельным видам энергии (частных энергобалансов). Частные энер-

гобалансы могут быть использованы при анализе эффективности рабо-

ты отдельных цехов и подсистем предприятия. При этом сопоставление

эффективности работы цехов или подсистем должно производиться с

учетом его доли в формировании калькуляции себестоимости основных

видов продукции предприятия (тепловой и электрической энергии).

Рисунок 7.3. Пример схемы энергобаланса энергоблока с расходом энергии

на производственные (собственные) нужды, подведенной к границам по-

требления.

Здесь:

– подведенное тепло топлива;

– потеря тепла в котле;

сн

т.п

сн

III

153

– теплота, выработанная котлом;

сн

– теплота, затраченная на собственные нужды;

сн

– расход электроэнергии на собственные нужды котлов;

т.п

– потери тепла при транспорте в пределах котельного цеха;

т.п

– потери тепла при транспорте в пределах турбинного цеха;

– тепло, отпущенное из котельного цеха;

– тепло, подведенное к турбоустановке;

сн

– тепло, затраченное на собственные нужды турбоустановки;

– потери тепла в турбоустановке (в конденсаторе);

Э – выработка электроэнергии;

сн

– расход электроэнергии на собственные нужды турбоустановки;

– отпущенная электроэнергия;

1,2,3,4 – зона котельного агрегата;

I, II, V, VI – зона котельной установки (цеха);

5,6,7,8 – зона турбоагрегата;

VI, V, III, IV – зона турбоустановки;

I, II, III, IV – зона энергоблока.

Для анализа лучше всего использовать отчетные аналитические

энергобалансы, так как при их разработке составляются фактические

балансы по отдельным агрегатам и установкам с последующей оценкой

полезного расхода энергии и энергетических потерь. При составлении

аналитических балансов особое внимание должно уделяться не только

четкой классификации энергетических потерь, но и корректности их

определения, так как часть этих потерь может быть найдена только рас-

четным путем.

Для поиска резерва повышения энергетической эффективности

работы оборудования цехов и подсистем целесообразно использовать

аналитические энергобалансы этих элементов предприятия, которые со-

ставляются на базе отчетных аналитических энергобалансов установок,

входящих в их состав.

В тех случаях, когда на предприятии отсутствуют аналитические

энергобалансы установок, энергоаудитор вынужден будет если не со-

ставлять такой энергобаланс, то активно участвовать в его разработке.

Именно анализ составляющих энергетических потерь и их сопоставле-

ние с нормативными потерями позволяет выявить резервы экономии и

наметить реализуемый план мероприятий по снижению этих потерь.

Разработка и составление энергобаланса предприятия, цеха (под-

системы) установки осуществляется по известным методикам, в соот-

ветствии с существующими нормативными документами, однако со-

154

держание баланса определяется составом оборудования и показателями

эффективности его эксплуатации.

7.1. Анализ энергетических балансов

При анализе энергобалансов предприятий, цехов, подсистем и ус-

тановок полезно использовать методику, изложенную в работе [1] – (

А.С. Некрасов, Ю.В. Синяк, В.А. Янпольский «Построение и анализ

энергетического баланса»).

Отчетные энергобалансы, как известно, предназначены для реше-

ния следующих задач:

 определение направлений, способов и размеров использования

подведенных и побочных энергоресурсов;

 оценка эффективности использования отдельных видов энергоре-

сурсов на каждом уровне;

 выявление и оценка потерь энергии, определение резервов в об-

ласти производства и использование энергоресурсов;

 определение нормативов по энергохозяйству на всех уровнях;

 обеспечение информацией научно-исследовательских и проект-

ных разработок, а так же всех исследований, связанных с поиском

резервов экономии энергоресурсов.

Наиболее простым направлением анализа энергетического балан-

са на уровне объединения является исследование структуры приходной

и расходной частей баланса и тенденций ее изменения. Это позволяет

объяснить различия в уровнях энергопотребления и эффективности ис-

пользования ресурсов по отдельным предприятиям.

Сопоставление и анализ удельных расходов тепла и энергоноси-

телей по отдельным технологическим процессам может помочь в уста-

новлении резервов экономии топлива, энергии и энергоносителей на

предприятии.

Следует стремиться проводить такой анализ индивидуально по

каждому процессу (установки) на основе технологических удельных

расходов, которые должны включать все расходы топлива, тепловой и

электрической энергией на непосредственное выполнение технологиче-

ского процесса производства продукции, а также и нормируемые потери

топлива и энергии (механические, тепловые, химические, электриче-

ские), обусловленные характером технологического процесса и приме-

няемого оборудования.

155

Для исследования энергобалансов эффективно применение мето-

да расчета коэффициента полезного использования (КПИ) энергии

отдельных потоков энергоносителей. Расчет КПИ проводится по дан-

ным расходной части баланса, составленного по целевым расходам топ-

лива и энергии.

Для источника энергии КПИ определяется как:

1ι

ιjιιj

ηκΒ



 



, (7.1)

где

i – виды энергоносителей, используемых на предприятии

mi ,1

;

j – виды энергетических процессов, составляющих целевые расходы то-

плива и энергии

nj ,1

;

– годовой расход энергоносителя i в процессе j (в натуральном вы-

ражении);

– калорийный эквивалент энергоносителя i, определяемый путем ла-

бораторных проб или на основании документов о поставке топлива;

– коэффициент полезного действия процесса j на энергоносителе i,

который определяется заранее путем выборочного обследования или

расчетным путем;

– суммарное годовое использование на предприятии всех видов энер-

гетических ресурсов (полный оборот энергетических ресурсов), тут.

Можно предположить и другой показатель, отражающий ком-

плексную эффективность использования энергии в энергетическом хо-

зяйстве, – коэффициент полезного использования подведен-

ных энергетических ресурсов:

ijiij



 





/ /

(7.2)

где n

– виды энергетических процессов, составляющих группу конеч-

ного потребления, т.е. исключая все процессы преобразования топлива

и энергии;

– виды энергоносителей, поступающих на конечное потребление;

– суммарное количество потребленных энергетических ресурсов,

подведенных к предприятию, тут. Величина B

может быть определена

двояко: путем пересчета подведенных энергетических ресурсов по их

156

калорийным эквивалентам или путем приведения к первичной энергии с

учетом КПД ступеней энергетического потока.

В зависимости от способа приведения подведенных энергетиче-

ских ресурсов следует различать: в первом случае η

– КПИ приведен-

ных энергетических ресурсов; во втором случае η

– КПИ природных

энергетических ресурсов.

Каждый из приведенных выше коэффициентов полезного исполь-

зования имеет собственное информационное содержание, по-разному

раскрывающее уровень использования энергетических ресурсов на

промышленном предприятии. Коэффициент полезного использования

природных энергетических ресурсов η

«выходит» за пределы рассмат-

риваемого предприятия, так как для его расчета необходимо знать КПД

добычи, транспорта и преобразования энергетических ресурсов.

В этом смысле коэффициент η

характеризуется наибольшим ин-

формационным содержанием, поэтому при сравнении уровней исполь-

зования энергетических ресурсов во времени или между отдельными

предприятиями этот коэффициент целесообразно использовать в пер-

вую очередь.

В ряде случаев, например, при планировании энергопотребления

на предприятии, по мнению авторов [1] суммарное количество потреб-

ленных энергетических ресурсов, подведенных к предприятию, можно

представить в развернутом виде, как разность между потребностью и

внутренним (собственным) производством энергоносителей:

 

 































inoTi

oiji2

BBBBSB

/ (7.3)

где i

- виды побочных энергетических ресурсов, образующихся на

предприятии

,1 mi 

;

oij

- потребность процесса j в энергетическом ресурсе вида i, опреде-

ляемая на основе энергетического баланса этого процесса;

- количество использованных в процессе j побочных энергетиче-

ских ресурсов вида i

, взамен ресурса вида i;

– внутреннее (собственное) производство i на основных генерирую-

щих установках предприятия (в отличие от утилизационных установок);

ΔB

noT,i

– потери энергетического ресурса вида i во внутризаводских

коммуникациях;

- коэффициент полезного действия процесса j на побочном энерге-

тическом ресурсе вида i

;

– коэффициент приведения различных энергоносителей к природным

энергетическим ресурсам, равный

157







, (7.4)

где





- суммарный КПД цепочки энергоснабжения для энергетического

ресурса i.

Подставляя выражение (7.3) в знаменатель формулы (7.2), можно

получить оценку, характеризующую энергетическую эффективность

основных направлений совершенствования энергетического хозяйства

промышленного предприятия. Как видно из этих формул, рост коэффи-

циента полезного использования природных энергетических ресурсов

может быть обеспечен за счет:



Повышения использования побочных энергетических ресурсов

);



Снижения энергетических потерь во внутризаводских коммуни-

кациях (ΔB

noT,i

);



Повышения КПД использования энергетических ресурсов в кон-

кретных технологических процессах (η

);



Правильного выбора энергоносителей (S

);



Правильного выбора технологических процессов и их режимов

(В

Повышение η

на величину δ за счет реализации названных выше

мероприятий соответствует экономии топлива в размере:

)(

/ /

тут

ijiij









 

(7.4)

Таким образом, анализ КПИ позволяет не только оценить эффек-

тивность энергоиспользования на промышленном предприятии, но и

выявить объекты, которые в максимальной мере влияют на уровень ис-

пользования ресурсов и поэтому требуют постоянного контроля.

Следующее направление анализа энергетического баланса про-

мышленного предприятия заключается в определении связи энергетики

с основными показателями хозяйственной деятельности и оценки вза-

имного влияния энергетики и экономики производства. Это направле-

ние анализа предусматривает расчет обобщенных энергоэкономических

характеристик предприятия, из которых наиболее важными являются:

158

◘ энерго- и электровооруженность труда;

◘ энерго-, электро- и теплоемкость продукции;

◘ энерго-, электро- и теплооснащенность основных производствен-

ных фондов;

◘ теплоэлектрический и электротопливный коэффициенты;

◘ и ряд других показателей.

Изучение тенденций изменения этих показателей позволяет

вскрыть основные закономерности развития промышленной энергетики,

определить тип технического прогресса, по которому развивается пред-

приятие, наметить пути дальнейшей интенсификации промышленного

производства.

Рассмотренные направления анализа энергетических балансов

промышленных предприятий должны найти отражение в составе пока-

зателей и разделов, включаемых в форму отчетного энергетического ба-

ланса.

Литература

1. Некрасов А.С., Синяк Ю.В., Янпольский В.А. «Построение и

анализ энергетического баланса» - 3-е изд., перераб. и доп. –

М.: Энергоатомиздат, 1984.

2. Горшков А.С. «Технико-экономические показатели тепловых

электростанций» - М.: Наука, 1974.

3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для ву-

зов.-7-е изд., стереот.- М.: Издательство МЭИ, 2001. 472 с.: ил.

4. Стерман Л.С., Тевлин С.А., Шарков А.Т. Тепловые и атомные

электростанции. - М.: Энергоиздат, 1982. - 456 с.

5. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. - М.: Энерго-

атомиздат, 1987. 328 с.

6. Маргулова Т. Х.. Атомные электрические станции. -М.:Высшая

школа, 1969, 1972, 1978, 1984.

7. Мелентьев Л.А. Оптимизация развития и управления больших

систем энергетики: Учеб. Пособие. – 2-е изд., перераб. И доп. –

М.: Высш. Школа, 1982. – 319 с.: ил.

8. Справочник по проектированию электрических сетей и элек-

трооборудования / Под ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина,

М.Л. Самовера. - 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоиздат,

1981. – 408 с. ил.

9. Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. - М.: Энерго-

атомиздат, 1990.

159

10. Паротурбинные установки АЭС/ Под ред. Ю.Ф. Косяка.-М.:

Энергия, 1978.