51
Наличие автоматической системы регулирования производительности
позволяет наиболее эффективно использовать компрессорное оборудование, за
счет экономичного режима работы компрессора.
Учитывая режим работы компрессорного оборудования, предлагается
имеющиеся поршневые компрессоры на винтовой компрессор.
Потенциал экономии электроэнергии от замены выработавших свой
ресурс поршневых компрессоров на современный винтовой компрессор с
системой автоматического регулирования производительности принимаем
равной 15%.
Оценка потенциала экономии от данного мероприятия представлена в
таблице 15.
Таблица 37
Оценка потенциала экономии от данного мероприятия
Наименование
Ед.изм.
Значение
Примечание
Потребляемая мощность
поршневым компрессором
кВт
67,5
К загр. – 0,9
о.е., Рном -75
кВт
Время работы за год, Тгод
час
8000
Потребляемая электроэнергия
тыс.кВтч
540,0
Экономия электроэнергии при
замене компрессоров
тыс.кВтч
81,0
15%
Тепловая энергия, вырабатываемая в котельной, используется для
отопления помещений предприятия и нужд горячего водоснабжения.
Основным топливом является природный газ, а резервным – мазут. В
котельной установлено 6 котлоагрегатов. Сетевая вода нагревается в котлах
КВГМ-11,63-150 (1 шт.) мощностью 10 Гкал/ч и КВГМ-20-150 (2 шт.)
мощностью 20 Гкал/ч. КВГМ-20-150 оборудован дутьевым вентилятором и
дымососом мощностью 30 и 45 кВт соответственно.
Пар приготавливается в котлах ДКВР 20/13 (2 шт.) с
паропроизводительностью 20 т/ч. Котлы оборудованы дутьевыми
вентиляторами и дымососами мощностью 40 кВт.
На предприятии уже существует положительный опыт эксплуатации
энергосберегающего электропривода в котельной. Так, внедрена система
52
автоматического регулирования тягодутьевых механизмов котла КВГМ-
11,63-50, и в скором времени планируется внедрение ЧРП на сетевых и
подпиточных насосах.
Воздух к горелкам котла подается дутьевым вентилятором типа ВД-10,
24500 м
3
/ч, 150 кгс/м
2
, 0,4 кВ, 40 кВт, 940 об/мин. Характерные режимы работы
котлоагрегата №1 для диапазона тепловых мощностей от 5,3 до 19,8 т/ч
показаны в режимной карте (таблица 38.).
Таблица 38
Режимная карта котлоагрегата №1 (ДКВР 20/13)
№
п/п
Показатели
Ед.
Измер.
Нагрузка, %
27
38
52
71
86
99
1
Паропроизводительность
фактич.
т/ч
5,3
7,6
10,3
14,2
17,2
19,8
2
Температура воды:
- питательной перед котлом
- питательной перед
экономайзерм
о
С
о
С
122
102
124
102
126
102
135
102
140
102
141
102
3
Давление пара в барабане
котла
кгс/см
2
10
10
10
10
10
10
4
Количество работающих
горелок
шт.
2
2
2
3
3
3
5
Давление топлива перед
горелками
кгс/м
2
60
120
220
170
250
320
6
Расход топлива фактический
нм
3
/ч
416
592
807
1103
1338
1534
7
Давление воздуха перед
горелками
кгс/м
2
8±2
11±2
15±2
28±2
49±2
67±2
8
Разрежение в топке
кгс/м
2
3
3
3
3
3
3
9
Разрежение до
экономайзера
кгс/м
2
5
7
8
9
12
16
10
Разрежение за
экономайзером
кгс/м
2
10
15
20
35
45
55
11
Температура продуктов
сгорания
- за котлом
- за экономайзером
о
С
о
С
235
107
248
124
260
130
285
140
300
146
310
152
12
Состав продуктов сгорания за
котлом
-СО
2
-O
2
-СО
%
%
%
7,8
7,1
0
8,4
6,1
0
8,8
5,3
0
9,2
4,6
0
9,4
4,2
0
9,8
3,6
0
53
13
Состав продуктов сгорания за
экономайзером
-СО
2
-О
2
-СО
-NO
%
%
ppm
ppm
7,1
8,3
0
51
7,7
7,3
0
66
8,1
6,6
0
78
8,4
6,1
0
106
8,6
5,7
1
118
9,0
5,0
6
151
14
Коэффициент избытка воздуха
-за котлом
- за экономайзером
б/р
б/р
1,46
1,61
1,36
1,48
1,30
1,42
1,25
1,36
1,22
1,33
1,18
1,28
15
Потери тепла:
- с уходящими газами
-в окружающую среде
%
%
5,60
4,83
6,14
3,37
6,23
2,49
6,58
1,80
6,80
1,49
6,89
1,29
16
КПД котла брутто
%
89,5
7
90,4
9
91,2
8
91,6
2
91,7
1
91,8
2
17
Расход условного топлива
на
выработку 1 гкал тепла
кг
у.т.
гкал
159,5
157,9
156,5
155,
9
155,
8
155,
6
18
Массовый выброс вредных
веществ атмосферу при а-1
-СО
-NO
мгр/
м
3
мгр/м
3
0
114,
8
0
135,3
0
152,6
0
198,9
1,7
216,6
9,9
265,1
Летний и зимний периоды схожи по режимам работы котлоагрегатов,
поэтому далее рассмотрим только летний режим работы.
Исходными данными для расчета потерь электроэнергии служат
результаты анализа суточной ведомости котла за июнь 2017 г. Среднемесячная
паропроизводительность котла составила 8,5 т/ч. Напор воздуха (H
ДВ
) перед
горелками равен 12 кгс/м
2
. Упрощенная схема режима работы тягодутьевых
механизмов показана на рисунке 39.
Котел №1
ДКВР 20/13
H
ДВ
=62 кгс/м
2
ВЗП
ДС
H
ДС
=17 кгс/м2
H
2
O
CO
2
CO
NO
x
O
2
ДВ
H
ДВ2
=12 кгс/м
2
Рисунок 39 - Упрощенная схема режима работы тягодутьевых
механизмов котла
54
При напоре H
ДВ1
у воздухоподогревателя (ВЗП) 62 кгс/м
2
рабочая точка А
будет располагаться так, как это показано на рис. 4.2 (потери на
воздухоподогревателе и в воздуховодах приняты 50 кгс/м
2
). Как видно, напор в
точке А существенно отличается от создаваемого вентилятором в точке Б.
Определяющим для расчета потерь электроэнергии на дросселе является
значение ∆H
ДВ
=98 кгс/м
2
как разница между развиваемым напором вентилятора
Н
ДВ
=160 кгс/м
2
(точка Б) и напором перед воздухоподогревателем 62 кгс/м
2
(точка А). Заштрихованная область (∆H
ДВ
∙Q) соответствует потерям
электроэнергии.
Рисунок 40-Графический анализ режима работы дутьевого
вентилятора в летний период
55
Достоверно установить потребляемую мощность дутьевым вентилятором
не удалось. Однако, из анализа режима работы вентилятора на рисунке 10,
можно утверждать, что её величина составляет порядка 29 кВт.
Таким образом, на направляющем аппарате бесполезно теряется:
сети
Δ
кВт
или 60% электроэнергии при паропроизводительности 8,5 т/ч.
В качестве очевидного энергосберегающего мероприятия предлагается
автоматическое регулирование напора воздуха в общем коробе согласно
режимной карте посредством применения частотно-регулируемого
электропривода дутьевого вентилятора. Из условия работы котла 6067 часов в
году экономия электрической энергии составит:
год
тыс
Забор уходящих газов осуществляется дымососом типа ДН-13, 50 тыс.
м
3
/ч, 75 кгс/м
2
, 40 кВт, 735 об/мин. На рисунке 9 показана упрощенная схема
характерного режима работы дымососа.
Анализ режима работы дымососа показан на рисунке 11. Напор в точке А
составляет 17 кгс/м
2
и существенно отличается от создаваемого вентилятором
72 кгс/м
2
в точке Б. Определяющим для расчета потерь электроэнергии на
дросселе является значение ∆H
ДС
=55 кгс/м
2
. Заштрихованная область
соответствует потерям электроэнергии (∆H
ДС
∙Q).
Анализ режима работы дымососа (рисунок 41) также показал, что
потребляемая вентилятором мощность из сети (P
сети
) может быть принята
равной 24 кВт.
Таким образом, на направляющем аппарате бесполезно теряется:
ДС
ДС
или 75% от потребляемой мощности при паропроизводительности 8,5 т/ч.
56
H, кгс/м2
N, кВт
Q, Тыс. м3/ч
А
Б
ΔH
ДВ
75
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
72
17
Рисунок 41 - Графический анализ режима работы дымососа в
летний период
В качестве очевидного энергосберегающего мероприятия предлагается
автоматическое регулирование напора воздуха в общем коробе согласно
режимной карте посредством применения частотно-регулируемого
электропривода дутьевого вентилятора. Из условия работы котла 6067 часов в
году экономия электрической энергии составит:
Э
кВт час
Котлоагрегат №1 и №2 оборудованы схожими по мощности и режиму
работы тягодутьевыми механизмами. Поэтому для дутьевого вентилятора и
дымососа котлоагрегата №2 годовая экономия электрической энергии может
быть оценена в 108 тыс.кВт·ч и 112 тыс.кВт·ч соответственно.
Анализ энергопотерь в линии подачи воздуха в горелки котла типа КВГМ
20-150 (котел №5). Воздух к горелкам котла подается дутьевым вентилятором
типа ВДН-12,5, 26100 м
3
/ч, 237 кгс/м
2
, 30 кВт, 980 об/мин.
Характерные режимы работы вентилятора для диапазона тепловых
мощностей от 6,3 до 19,15 Гкал/ч показаны в режимной карте (таблица 42).
57
Таблица 42
Режимная карта котлоагрегата №5 (КВ-ГМ-20-150)
№
пп
Показатели
Ед.
измер.
Номер режима
1
2
3
4
1
Теплопроизводительность котла
Гкал/ч
6,30
11,11
15,14
19,15
2
Давление воды перед котлом
кгс/см
2
14,0
14,0
14,0
14,0
3
Давление воды за котлом
кгс/см
2
11,5
11,5
11,5
11,5
4
Температура воды перед котлом
˚С
70
70
70
70
5
Температура воды за котлом
˚С
100
115
133
140
6
Расход воды через котел
м
3
/ч
270 ± 2
270 ±2
270 ±2
270 ±2
7
Давление газа перед горелкой
кгс/м
2
500
1200
2000
2400
8
Расход газа
нм
3
/ч
865
1525
2082
2641
9
Давление воздуха перед горелкой
кгс/м
2
32 ±2
64 ±2
100 ±2
118±2
10
Разрежение в топке
кгс/м
2
3,0-4,0
3,0-4,0
3,0-4,0
3,0-4,0
11
Разрежение за котлом
кгс/м
2
12 ±2
18 = 2
40 ±2
55 ±2
12
Температура продуктов сгорания
˚С
110
150
167
182
13
Состав продуктов сгорания за котлом:
- СО2
- О2
- СO
- NO
%
%
ppm
ppm
8,1
6,6
0
75
9,2
4,6
0
80
9,4
4,2
5
82
9,6
3,9
18
86
14
Коэффициент избытка воздуха
б/р
1,42
1,25
1,22
1,20
15
Потери тепла с уходящими газами
%
5,12
6,68
7,40
7,99
16
Потери тепла в окружающую среду
%
3,49
1,98
1,45
1,15
17
КПД котла «брутто»
%
91,39
91,34
91,15
90,86
18
Удельный расход условного топлива на
1 Гкал вырабатываемого тепла
кг у.т.
Гкал
156,3
156,4
156,7
157,2
19
Массовый выброс вредных веществ в
атмосферу при а=1
- NO
- СO
мг/м
мг/м
146,7
0
137,2
0
137,4
7,9
141,7
27,8
Упрощенная схема режима работы дутьевого вентилятора показана на
рисунке 42.
58
ДС
H
ДС
=20 кгс/м
2
H
2
O
CO
2
CO
NO
x
O
2
Из топки котла
б)а)
H
ДВ.вых
=128 кгс/м
2
Воздухоподогреватель
H
г
=48 кгс/м
2
ДВ
К горелкам котла
Рисунок 42 -Упрощенная схема режима работы дутьевых
вентиляторов (а) и дымососа (б)
Исходными данными для расчета потерь электроэнергии служат
результаты анализа суточных ведомостей котлов за январь 2017 г.
Среднемесячная теплопроизводительность котла составляет 10 Гкал/ч. Напор
воздуха перед горелками H
г
равен 48 кгс/м
2
, а потери напора на
воздухоподогревателе (ВЗП) и в воздуховодах могут быть приняты 80 кгс/м
2
При напоре у подогревателя 128 кгс/м
2
рабочая точка А будет
располагаться так, как это показано на рисунке 12. Как видно, напор в точке А
существенно отличается от создаваемого вентилятором в точке Б.
Определяющим для расчета потерь электроэнергии на дросселе является
значение ∆H
ДВ
=145 кгс/м
2
как разница между развиваемым напором
вентилятора Н
ДВ
=273 кгс/м
2
(точка Б) и напором перед подогревателем 128
кгс/м
2
(точка А). Заштрихованная область (∆H
ДВ
∙Q) соответствует потерям
электроэнергии.
H, кгс/м2
N, кВт
Q, Тыс. м3/ч
А
Б
ΔH
ДВ
128
273
Q
min
Q
max
Рисунок 43- Графический анализ режима работы дутьевого
вентилятора в зимний период
59
В таком режиме работы дутьевого вентилятора установить достоверно
потребляемую мощность из сети (P
сети
) не удалось. Однако, из проведенного
анализа можно с высокой точностью предположить, что значение P
сети
составляет порядка 17 кВт (рисунок 13).
Таким образом, на направляющем аппарате бесполезно теряется:
сети
Δ
кВт
или 53% электроэнергии при теплопроизводительности 10 Гкал/ч.
Потери в направляющем аппарате при изменении паропроизводительности
Представляет интерес рассмотрение режимов, отличных от рассмотренных
ранее (рисунок 13). При минимальной производительности котла 6,3 т/ч расход
воздуха составляет 17,5 тыс. м
3
/ч (Q
min
), а для максимальной 19,5 т/ч – 24 тыс.
м
3
/ч (Q
max
). В этом случае мощность, потребляемая с вала электродвигателя,
также будет меняться, равно как и величина ∆H
ДВ
. Причем, при уменьшении
теплопроизводительности котла относительная величина потерь в
нерегулируемом электроприводе увеличивается. Например, при Q
min
величина
∆H
ДВ
составляет 61% от развиваемого вентилятором.
Таким образом, величина потерь электроэнергии во всем диапазоне
тепловых мощностей лежит в зоне 17% - 61% от фактически потребляемой
электроприводом дутьевого вентилятора. За базовую величину потерь
электроэнергии может быть принято рассчитанное ранее значение
.
В качестве очевидного энергосберегающего мероприятия предлагается
автоматическое регулирование напора воздуха в общем коробе согласно
режимной карте (таблица 17) посредством применения частотно-регулируемого
электропривода дутьевого вентилятора. Из условия работы 4582 часа в году
экономия электрической энергии составит:
Э
кВт час
Анализ энергопотерь в линии уходящих газов котла КВ-ГМ-20-150
(Котел №5), показал, что забор уходящих газов осуществляется дымососом ДН-
15,5, 50 тыс. м
3
/ч, 226 кгс/м
2
, 45 кВт, 740 об/мин. Далее рассматривается режим
60
работы при том же самом значении теплопроизводительности котла.
Упрощенная схема характерных режимов работы дымососов показана на
рисунке 44.
Анализ режима работы дымососа показан на рисунке 44. При
теплопроизводительности 10 Гкал/ч и угле открытия направляющего аппарата
84
0
(6,6%) напор в точке А составляет 20 кгс/м
2
и существенно отличается от
создаваемого вентилятором H
ДС
=255 кгс/м
2
в точке Б. Определяющим для
расчета потерь электроэнергии на дросселе является значение ∆H
ДС
=235 кгс/м
2
.
Заштрихованная область соответствует потерям электроэнергии (∆H
ДС
∙Q).
Б
ΔH
ДC
50
100
75
125
150
175
200
225
250
20
40
0
Q, тыс. м
3
/ч
60 80
40
30
20
10
25
0
А
84
0
H, кгс/м2
N, кВт
20
Рисунок 44 -Графический анализ режима работы дымососа в
зимний период
Кроме того, анализ режима работы дымососа показал, что потребляемая
вентилятором мощность из сети (P
сети
) может быть принята равной 26 кВт
(рисунок 44).
Таким образом, на направляющем аппарате бесполезно теряется:
Δ
или 92% от потребляемой мощности.