Энергоаудит системы теплоснабжения котельной. Энергетический аудит котельной. Нормативные потери тепла

03.03.2024

Как известно, горение материалов происходит при обязательном присутствии кислорода или воздуха (в составе которого находится кислород). В качестве топлива, как правило, используется природный газ (примерно 65% котлов в России работают на газе), мазут малосернистый (солярка), высокосернистый (20%) или уголь (10%)) При идеальном процессе топливо сгорает полностью. О полноте сгорания топлива можно судить по продуктам, которые вырабатываются в процессе горения и выбрасываются в трубу. Для анализа состава выбрасываемой смеси используются газоанализаторы.

Внутри котла топливо в определенной пропорции смешивается с воздухом, образуя горючую смесь. Известно, что идеальное сгорание происходит при наличии на 1 (одну) объемную долю топлива 0,4 (нуля целых, четырех десятых) долей воздуха. Если воздуха недостаточно, топливо сгорит не полностью, если воздуха слишком много, имеет место перерасход топлива, потребляемого сжигающей установкой для нагрева излишков воздуха, при этом в отходящих газах образуется излишек кислорода. И то и другое снижает КПД котла, то есть, для достижения необходимой температуры теплоносителя (воды или пара) на выходе приходится расходовать больше топлива. Поэтому газоанализаторы, несмотря на то, что стоят недешево, окупаются достаточно быстро, так как при правильном горении экономия топлива в денежном отношении ощутима. Кроме того, в России за настройку одного котла с выдачей режимной карты* фирмы, занимающиеся наладкой, берут от 20000 руб. и выше. К примеру, газоанализатор в стандартном комплекте имеет стоимость примерно 33000 руб. Наладчики окупят затраты на приобретение прибора за два выезда на объекты.

Переносные газоанализаторы устроены следующим образом. Внутри прибора находится насос (помпа), прокачивающий пробу через датчики, каждый из которых настроен на определенный элемент (газ), находящийся в смеси отходящих газов и интересный с точки зрения анализа правильности горения. Например, при не догорании топлива (то есть при недостатке воздуха в соотношении «топливо-воздух») в отходящих газах (в трубе) образуется оксид углерода СО (угарный газ), а при горении мазута и угля еще и диоксид серы SO2. О переизбытке воздуха в горючей смеси «топливо-воздух» можно судить по высокой концентрации кислорода (О2) в отходящих газах. Кроме того, в отходящих газах содержится оксид азота NO, величина концентрации которого также зависит от правильности горения. На величину NO (а также на величину SO2) имеются экологические ГОСТы, которым все котлы должны соответствовать. Таким образом, еще одна функция газоанализатора - контроль выбросов в атмосферу вышеперечисленных токсичных газов, а значит, контроль загрязнения воздуха. Кроме того, Специнспекции аналитического контроля (бывшие комитеты природы – экологи) требуют от котловладельцев наличия либо газоанализатора, измеряющего NO (если горит газ) и SO2 (если горит мазут или уголь), либо соответствующего документа (режимной карты) о наладке котла. Их отсутствие иногда грозит штрафом.

Помимо помпы газоанализаторы имеют пробоотборный зонд, который помещается в газоход через отверстие в этом газоходе, которое имеется, как правило, на всех котлах. Конец зонда находится в точке отбора отходящих газов – примерно посередине диаметра газохода. Поскольку газоходы бывают разных диаметров, зонды, соответственно, бывают разной длины. В точке отбора пробы на зонде расположена термопара для измерения еще одного важного параметра – температуры отходящих газов. Чем ниже эта температура, тем больше тепла отдает горючая смесь «топливо-воздух» трубе с водой, тем выше КПД горения.

Соотношение «топливо-воздух» на котлах российского производства и на некоторых зарубежных котлах настраивается вручную, с помощью специальных вентилей регулируется клапан подачи воздуха. На современных импортных котлах клапан подачи воздуха регулируется программно с помощью компьютера. В этой регулировке (ручной или компьютерной), собственно, и заключается настройка (наладка) котла. При регулировке соотношения «топливо-воздух» минимизируются измеряемые газоанализаторами концентрации О2, СО в отходящих газов и их температура.

Зачастую в России импортные котлы с компьютерной регулировкой соотношения «топливо-воздух» не налаживаются вообще, хотя, если следовать рекомендациям разработчиков, и эти котлы должны быть настроены по отходящим газам с помощью газоанализатора. В России многие производители также халтурят, настраивая свои котлы «на глаз» по цвету пламени горелки, однако, этот метод неточен.

Электрохимические датчики (ячейки), установленные на газоанализаторах, имеют определенный срок службы, не зависящий от интенсивности эксплуатации прибора. Английские ячейки имеют срок службы 2,5–3 года. Замена датчиков, а также периодическая (раз в год) поверка приборов производятся в сервисных центрах.

Кроме наладки процесса горения, распространенной работой при энергоаудите котельной является определение теплопотерь от стенки котла через обмуровку. Речь идет, естественно, о довольно старых, советского еще производства котлах. Эти теплопотери вычисляются, исходя из измеренной температуры и определения нагретых и холодных участков стенки. Наиболее удобно при таких замерах пользоваться тепловизорами. Если стенка или ее участки нагреты сильно (максимальная величина теплопотерь, по идее, должна регламентироваться в паспорте котла, однако, не всегда она указана, поэтому, опытные наладчики определяют перегрев сами), можно предложить заменить или улучшить (обновить) обмуровку, скорее всего, внутри нее образовалась трещина, и часть тепловой энергии уходит через стенку в окружающий воздух, что, понятно, снижает КПД.

Большое количество природных зон России и СНГ, как известно, обуславливает различие климата между отдельными районами, поэтому зачастую задаются вопросы, связанные с измерениями в условиях отрицательных температур (ниже -5 о) или температур выше +40 о С. Например, при производстве работ на открытых котлах в г. Ашхабат 5 июля 2004 года температура окружающего воздуха на солнечной стороне превышала +45 о С. При работе газоанализатора произошел отказ некоторых датчиков, прибор был выключен, перенесен в помещение с кондиционером, через некоторое время снова включен и вынесен на объект измерений. После кратковременных замеров (порядка 10 минут) и занесения показаний в память, прибор снова был выключен и помещен под кондиционер. При строительстве котельной на архипелаге Новая Земля ситуация была та же, только вместо помещения с кондиционером – теплая комната, а вместо плюс 45 – минус 20.

В заключение следует отметить, что котельная является важнейшим энергетическим объектом в хозяйстве промышленного предприятия или службы ЖКХ. Правильная и осмысленная ее эксплуатация поможет не только сохранить физическое и психологическое здоровье граждан, но и предотвратить саму возможность остановки важнейших стратегических линий предприятия.

*режимная карта – это форма, которая заполняется при выпуске или наладке котла. В ней отображаются параметры, измеряемые с помощью газоанализаторов.

Проектная и исполнительная документация по котельным, тепловым сетям, насосным подстанциям на тепловых сетях и тепловым пунктам;

Эксплуатационная документация (режимные карты, разработанные для каждого котла по результатам режимно-наладочных испытаний этих котлов, утвержденные температурные графики регулирования тепловой нагрузки, пьезометрические графики, информация о тепловой нагрузке по видам теплового потребления, а также по отдельным потребителям тепловой энергии (тепловые пункты и др.);

Статистическая информация за год, предшествующий году проведения энергетического обследования (производство и отпуск тепловой энергии в течение года, затраты топлива при этом, расход теплоносителя и подпиточной воды, располагаемый напор в узловых точках тепловых сетей, температура наружного воздуха и теплоносителя в подающих и обратных трубопроводах тепловых сетей на выводах котельных, температура грунта на глубине, соответствующей расположению оси трубопроводов тепловых сетей и т.д.);

Результаты проведения и обработки результатов испытаний тепловых сетей для определения тепловых потерь теплопередачей через тепловую изоляцию трубопроводов, а также их основных гидравлических характеристик;

Информация о конструкциях трубопроводов тепловых сетей по видам их прокладки и типам примененных изоляционных материалов, техническое состояние изоляции трубопроводов с целью оценки ее замены на отдельных участках, а также о сроках эксплуатации отдельных участков тепловых сетей;

Информация об оснащении системы теплоснабжения приборами учета отпускаемой и потребляемой тепловой энергии и теплоносителя;

Материалы разработки энергетических характеристик тепловых сетей (системы теплоснабжения);

Информация о частоте и характере повреждений тепловых сетей и оборудования.

1.15. Технической основой проведения энергетического обследования в системах электроснабжения являются:

Проектная и исполнительная документация по воздушным и кабельным электрическим сетям, подстанциям и другим сооружениям;

Эксплуатационная документация;

Статистическая информация за год, предшествующий году проведения энергетического обследования (баланс электрической энергии; величина потерь по элементам; компенсация реактивной энергии; показатели качества электрической энергии);

Информация по видам прокладки и сроках эксплуатации отдельных участков электрических сетей;

Информация об оснащении системы электроснабжения приборами учета отпускаемой и потребляемой электрической энергии;

Информация о частоте и характере повреждений электрических сетей и оборудования.

1.16. Техническая программа и методика должны быть согласованы с органом государственного энергетического надзора до начала энергетического обследования.

1.17. По результатам обследования составляется технический отчет с выводами и мероприятиями по повышению энергоэффективности системы энергоснабжения.

1.18. Технический отчет о проведенном энергетическом обследовании, выводы и мероприятия по повышению энергоэффективности обследованной системы централизованного теплоснабжения или части ее (отопительные котельные; тепловые сети) представляются обследуемой организации.

В десятидневный срок после подписания отчета о проведенном обследовании в орган государственного энергетического надзора по месту нахождения обследованной энергетической организации передаются энергетические паспорта (приложения 3, 4, 5 к настоящей Методике).

2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ОБСЛЕДОВАНИЯ КОММУНАЛЬНЫХ

ОТОПИТЕЛЬНЫХ КОТЕЛЬНЫХ

Обследование может носить характер комплексного, при котором выявляются и анализируются как показатели в целом по теплоснабжающему предприятию, так и по его отдельным котельным.

Отопительные котельные с годовым потреблением топливно-энергетических ресурсов, приведенных к условному топливу, 6 тысяч и более тонн условного топлива (т у.т.) обследуют, как правило, в полном объеме энергетического обследования; котельные малой мощности (до 6 тыс. т у.т. в год) могут быть обследованы по сокращенной программе в составе обследования предприятия в целом.

Ниже приводятся показатели, характеризующие энергетическую эффективность коммунальных отопительных котельных, и методы их определения при энергетических обследованиях.

2.1. Первичные, очередные, внеочередные обследования и экспресс-обследования

2.1.1. Для оценки эффективности использования топлива и энергии при проведении обследования применяется показатель удельных потерь энергоэффективности при отпуске тепла котельной (DB пот), определяемый по формуле:

, кг у.т./Гкал (1)

где DB эр, DB рек и DB уч - значения возможного снижения расхода условного топлива за год, т у.т., за счет соответственно:

Повышения уровня эксплуатации и ремонта оборудования;

Реконструкции и модернизации элементов оборудования;

Совершенствования технического учета и отчетности, энергетического анализа, усиления претензионной работы с поставщиками топлива;

Q отп - отпуск тепловой энергии, Гкал.

Значение DB пот характеризует выявленный при обследовании топливный эквивалент потенциала энергосбережения DB эн.сб в пересчете на условное топливо:

DB эн.сб = DB пот Q отп 10 - 3 , т у.т. (2)

2.1.2. Показатель DB эр рассчитывается на основе отчетных данных за последний календарный год.

2.1.3. Значение DB эр в пересчете на условное топливо, соответствует превышению фактических удельных расходов топлива на отпускаемую тепловую энергию B отп над номинальным значением B отп(ном) :

DB эр = (B отп - B отп(ном)) Q отп 10 - 3 , кг у.т./Гкал (3)

Номинальные значения удельного расхода топлива отражают минимальный уровень затрат энергоресурсов для конкретной котельной на отпуск тепловой энергии потребителям при отсутствии упущений в эксплуатационном обслуживании и ремонте оборудования и при фактических за отчетный период:

Составе работающих котлов;

Значениях внешних факторов, не зависящих от деятельности эксплуатационного и ремонтного персонала (структура и качество сожженного топлива, температура воды в источнике водоснабжения и наружного воздуха и т.д.).

При разработке нормативно-технической документации по теплоиспользованию (НТД ТИ) определяется среднегодовое значение резерва тепловой экономичности по отпуску тепловой энергии и разрабатываются конкретные адресные мероприятия по их реализации, как правило, в полном объеме в течение срока действия документации.

Составляющие потерь энергоэффективности DB i ; рассчитываются на основе оценки влияния на эффективность топливоиспользования отклонений следующих фактических показателей функционирования агрегатов от нормативных значений:

Кпд брутто котла (котельной установки);

Коэффициент избытка воздуха;

Присосы воздуха в топочную камеру, конвективную шахту, газоходы котлов;

Температура уходящих газов за последней поверхностью нагрева конвективной шахты (перед дымососом);

Затраты электроэнергии на механизмы собственных нужд (питательные насосы котлов, дутьевые вентиляторы, дымососы);

Расходы тепловой энергии на собственные нужды (мазутное хозяйство, размораживающее устройство, калориферная установка, отопление и вентиляция производственных зданий и сооружений).

Значения DB i характеризуют направления реализации резервов повышения энергоэффективности котельной. Примерная форма, заполняемая при анализе показателя DB эр и его составляющих DB i , приведена в приложении 2.

При отсутствии в котельной, утвержденной НТД, ТИ допускается использование информации из режимных карт, по проектным данным, результатам экспресс-испытаний.

2.1.4. Значение DB рек принимается по проекту реконструкции агрегата (узла).

2.1.5.Эффект внедрения рекомендаций по совершенствованию технического учета DB уч принимается по экспертной оценке. Если рекомендации касаются улучшения претензионной работы с поставщиками топлива, DB уч численно равняется значению его недогруза.

2.2. Определение энергосберегающего потенциала

Энергосберегающий потенциал котельной определяется по следующим направлениям:

Анализ состава оборудования, условий топливо- и водоснабжения;

Оценка состояния технического учета и отчетности, нормирования и анализа показателей топливоиспользования;

Анализ состояния оборудования, эффективности работы элементов технологической схемы, ее особенности и анализ оптимальности тепловой схемы;

Анализ выполнения мероприятий по реализации резервов тепловой экономичности;

Составление топливно-энергетического баланса котельной, анализ работы и режимы отпуска тепла котельной в соответствии с режимными картами в базовом году (предыдущему году обследования) и текущем отопительном периоде.

2.2.1. Анализ состава оборудования, условий топливо- и водоснабжения, особенностей тепловой схемы.

По этому разделу программы рассматриваются нижеследующие вопросы.

2.2.1.1. Состав основного и вспомогательного оборудования, табл.1;

Основное и вспомогательное оборудование _________________________ котельной

и его краткая техническая характеристика

Таблица 1

Параметры котла

Проектное топливо

Дымососы

Дутьевые вентиляторы

Сетевые насосы

Станционный номер котла

Тип, марка

Год ввода в эксплуатацию

Завод-изготовитель

Производительность т/ч пара, Гкал/час

Давление, кгс/см 2

Температура, °С

Бассейн, марка

Расход на котел, т/ч

Количество

Производительность, м 3 /ч

Мощность, кВт

Количество

Производительность, м 3 /ч

Мощность, кВт

Количество

Производительность, м 3 /ч

Мощность, кВт

Тип фильтров

Количество

Производительность, м 3 /ч

2.1.1. Для оценки эффективности использования топлива и энергии при проведении обследования применяется показатель удельных потерь энергоэффективности при отпуске тепла котельной Δ В пот , кг/Гкал), определяемый по формуле:

где Δ В эр, Δ В рек и Δ В уч — значения возможного снижения расхода условного топлива за год, ту. т., за счет соответственно :

— повышения уровня эксплуатации и ремонта оборудования;

— реконструкции и модернизации элементов оборудования;

— совершенствования технического учета и отчетности, энергетического анализа, усиления претензионной работы с поставщиками топлива;

Q отп , — отпуск тепловой энергии, Гкал.

ЗначениеΔ В пот характеризует выявленный при обследовании топливный эквивалент потенциала энергосбережения Δ В ЭН Сб в пересчете на условное топливо,:

ΔВ ЭН.Сб . = Δ В пот . Q отп 10 -3 ., т у.т

2.1.2. Показатель Δ В эр рассчитывается на основе отчетных данных за последний календарный год.

2.1.3. Значение Δ В эр в пересчете на условное топливо, соответствует превышению фактических удельных расходов топлива на отпускаемую тепловую энергию над номинальным значением В отп(. ном) :

Δ В эр = (В отп — В отп(. ном)) Q отп 10 -3 , кг/Гкал.

— составе работающих котлов;

— значениях внешних факторов, не зависящих от деятельности эксплуатационного и ремонтного персонала (структура и качество сожженного топлива, температура воды в источнике водоснабжения и наружного воздуха и т.д.).

При разработке нормативно-технической документации по теплоиспользованию (НТД ТИ) определяется среднегодовое значение резерва тепловой экономичности по отпуску тепловой энергии, и разрабатываются конкретные адресные мероприятия по их реализации, как правило, в полном объеме в течение срока действия документации.

Составляющие потерь энергоэффективности D Bi рассчитываются на основе оценки влияния на эффективность топливоиспользования отклонений следующих фактических показателей функционирования агрегатов от нормативных значений:

— кпд брутто котла (котельной установки);

— коэффициент избытка воздуха;

— присосы воздуха в топочную камеру, конвективную шахту, газоходы котлов;

— температура уходящих газов за последней поверхностью нагрева конвективной шахты (перед дымососом);

— затраты электроэнергии на механизмы собственных нужд (питательные насосы котлов, дутьевые вентиляторы, дымососы);

— расходы тепловой энергии на собственные нужды (мазутное хозяйство, размораживающее устройство, калориферная установка, отопление и вентиляция производственных зданий исооружений).

Значения Δ B i ; характеризуют направления реализации резервов повышения энергоэффективности котельной. Примерная форма, заполняемая при анализе показателя Δ В эр и его составляющих Δ B i .

Приотсутствии в котельной, утвержденной НТД ТИ, допускается использование информации из режимных карт, по проектным данным, результатам экспресс испытаний.

2.1.4. Значение Δ В рек принимается по проекту реконструкции агрегата (узла).

2.1.5. Эффект внедрения рекомендаций по совершенствованию технического учета Δ В уч принимается по экспертной оценке. Если рекомендации касаются улучшения претензионной работы с поставщиками топлива, Δ В уч , численно равняется значению его недогруза.

Предлагаем провести комплексную диагностику котельных с целью поиска резервов повышения технико-экономических показателей. В рамках энергетического обследования котельной проводятся инструментальные измерения:

Анализ газопотребления, измерение состава дымовых газов, выявление избытков воздуха.
Тепловизионное обследования теплотрасс и ограждающих конструкций.
Замеры температуры, давления и расхода теплоностителей, анализ оптимальности работы регуляторов.
Замеры энергопотребления и характеристик основного оборудования котельной.
Выявление возможных мест утечек и потерь.

На основании проведенных замеров производится расчет фактического энергетического баланса котельной и проводится сравнение с нормативными показателями из режимных карт. В результате выявляются проблемные места, снижающие КПД котельной.

Анализируется режимы функционирования всего оборудования котельной, утечки, теплопотери, нерациональность режимов эксплуатации, техническое состояние оборудования (изношенность). На основании фактического состояния оборудования и режимов эксплуатации котельной делается оценка о потенциале энергосбережения. Разрабатывается программа и план внедрения энергосберегающих мероприятий с учетом действующих режимов, норм и правил эксплуатации оборудования котельных и теплосетей.

Примеры мер по повышению энергоэффективности котельной:

Технический отчет о проведенном обследовании котельной заканчивается расчетом экономического обоснования предложенных мероприятий. Все мероприятия рассчитываются на основе реальных ценовых данных поставщиков оборудования и проектных организаций.

Нашими партнерами в области по повышению технико-экономических показателей котельных являются:

ЗАО «ИЭС» — проектная организация, пуско-наладка АСУ ТП.

Оценка состояния котельной и эффективности ее работы - важная операция, направленная на оптимизацию потребления энергоносителей. Поскольку такое обследование котельной достаточно подробно и объективно, одновременно решаются и другие задачи, например:

Определение технического состояния котлов и всего оборудования котельной, включая здание и инженерные сети
Составление прогноза о необходимости и возможностях модернизации котельного хозяйства
Предупреждение аварий и планирование ремонта и обслуживания.

Энергоаудит котельной - комплексная работа, требующая применения многих инструментальных методов и серьезной аналитической обработки данных. Достоверность такого обследования, оперативность и полнота его выполнения обусловлены правильной методикой.

Порядок выполнения энергоаудита котельной

Оценка состояния и эффективности работ котельной состоит из таких основных этапов:

Сбор исходных данных
Визуальное знакомство с объектом и уточнение плана работ
Инструментальные обследования и замеры основных параметров
Анализ хозяйственной деятельности котельной
Аналитическая обработка полученной информации, составление выводов и рекомендаций.

К исходным данным относят документальные сведения об объекте, полученные из разных источников. Эта информация характеризует современное состояние котельной и ее работоспособность - данные об оборудовании и его обслуживании, о топливе, его стоимости и очень многое другое. Своевременный и полный анализ исходных данных позволяет более точно выполнять все операции на объекте. Может даже возникнуть потребность в уточнении целей аудита.

Нужно отметить, что индивидуальность каждого объекта требует от эксперта уточнения формы и содержания аудита. Поэтому опросные листы - своеобразные анкеты, направляемые экспертом аудита руководству котельной - изначально отражают ее особенности. Так же и последующие этапы обследования адаптируются под специфику объекта.

Визуальному осмотру подвергают все хозяйство котельной, начиная от участка и прилегающих территорий и заканчивая оборудованием и состоянием бытовых помещений. На этом этапе исключительно важен опыт эксперта. При осмотре не только оцениваются некоторые характеристики котельной, но и, возможно, намечаются дополнительные инструментальные обследования.

Профессиональный аудит котельной основан на тщательном инструментальном обследовании на месте

Инструментальный этап обследований представлен несколькими видами измерений, в том числе:

разовые замеры, в том числе измерения температуры, площадей, получение тепловизионных и ультразвуковых характеристик объекта
системные измерения, состоящие в упорядоченном мониторинге информации о работе котельной в разных режима, в частности - о поставках теплоносителя разным потребителям
оценка достоверности работы контрольно-измерительной аппаратуры котельной.

Всестороннему анализу подвергают документацию о финансовой стороне работы котельной, в том числе - стоимость топлива, затраты на обслуживание территории, прочие затраты и поступления.

Вся собранная информация систематизируется и анализируется. Особенности, направления анализа и его акценты устанавливаются заранее, но могут и уточнятся по мере получения результатов. Рассудительный заказчик аудита всегда прислушается к мнению эксперта по корректировке целей и содержанию такого обследования котельной.

Итоги аудита

Важнейший итог аудита - независимость и объективность его результатов. Эти результаты всегда интересно сопоставлять с ведомственными отчетами и аналитикой.

Отчет о выполненном аудите котельной оформляется документально. В таком отчете всегда есть три основные раздела:

полученные данные всех обследований
аналитические выводы о работе котельной
рекомендации по улучшению работы объекта.

Нужно понимать, что рекомендации эксперта - это не проект и даже не технико-экономическое обоснование последующих работ. Это выводы, которые следует использовать проектировщикам всех работ на объекте, если аудит признает общую целесообразность существования такого объекта.