|
|
Главная страница -> Технология утилизации
Энергосберегающие мероприятия (эсм): какие проекты вы выбираете?. Вывоз мусора. Переработка мусора. Вывоз отходов.Н. Ф. Свиридов, Р. Н. Свиридов, Брянские тепловые сети, И. Н. Ивуков, Б. Л. Терк, ООО «ВКТИстройдормаш-Проект» Брянские тепловые сети совместно с проектным институтом ООО «ВКТИстройдормаш-Проект» разработали, изготовили и внедрили в двух котельных г. Брянска установки утилизации тепла дымовых газов (УУТГ), отходящих от водогрейных котлов. В результате указанного внедрения получено следующее: - дополнительные капитальные вложения на 1 Гкал/ч получаемого тепла более чем в 2 раза ниже в сравнении, если бы строилась новая котельная, и окупаются приблизительно за 0,6 года; - ввиду того, что используемое оборудование чрезвычайно простое в обслуживании и используется бесплатный теплоноситель, т. е. дымовой газ (ДГ), ранее выбрасывавшийся в атмосферу, стоимость 1 Гкал тепла оказывается в 8–10 раз ниже стоимости тепла, вырабатываемого котельными; - коэффициент полезного действия котлов повышен на 10%. Так, все затраты в ценах марта 2002 года на внедрение первой УУТГ мощностью 1 Гкал тепла в час составили 830 тыс. руб., а ожидаемая экономия в год составит 1,5 млн руб. Такие высокие технико-экономические показатели объяснимы. Существует мнение, что коэффициент полезного действия лучших отечественных котлов тепловой мощностью от 0,5 МВт и выше достигает 93%. В действительности он не превышает 83% и вот почему. Различают низшую и высшую теплоту сгорания топлива. Низшая теплота сгорания меньше высшей на то количество тепла, которое затрачивается на испарение воды, образующейся при сгорании топлива, а также влаги, содержащейся в нем. Пример для наиболее дешевого топлива – природного газа: в ДГ, образуемых при его сжигании, содержатся пары воды, занимающие в их объеме до 19%; высшая теплота его сгорания превышает низшую ориентировочно на 10%. Для повышения работоспособности дымовых труб, через которые ДГ выбрасываются в атмосферу, необходимо, чтобы пары воды, находящиеся в ДГ, не начали конденсироваться в дымовых трубах при самых низких температурах окружающей среды. В результате принято выбрасывать в атмосферу ДГ вместе с парами воды при температуре выше 100°С, а теплоту парообразования, т. к. она не используется в теплообменных процессах, считать паразитной. Поэтому длительное время для упрощения тепловых расчетов всевозможных термических печей, в том числе водяных и паровых котлов, учитывается только низшая теплота сгорания топлива. Проектами УУТГ реанимированы и улучшены давно забытые технические решения, направленные на утилизацию тепла ДГ. УУТГ содержит контактный и пластинчатый теплообменники с двумя самостоятельными контурами оборотной и расходной воды. Устройство и работа УУТГ ясны из приведенной на рисунке схемы и описания ее позиций. В контактном теплообменнике в вертикальном противотоке движутся ДГ и распыленная оборотная вода, т. е. ДГ и вода напрямую контактируют друг с другом. Для поддержания равномерного распыления оборотной воды используются форсунки и специальная керамическая насадка. Нагретая оборотная вода, перекачиваемая в своем водном контуре самостоятельным насосом, отдает тепло, приобретенное в контактном теплообменнике, расходной воде в пластинчатом теплообменнике. Для требуемого охлаждения оборотной воды должна быть использована только холодная водопроводная вода, которая после нагрева в УУТГ доводится до кондиционной температуры в бойлерах существующих котельных и используется далее для горячего водоснабжения жилья. В контактном теплообменнике охлажденные ДГ дополнительно проходят каплеуловитель и, потеряв в итоге более 70% влаги в виде конденсата паров воды, соединяются с частью горячих ДГ (10–20% от объема ДГ, отходящих от котла), направленных сразу от котла в дымовую трубу, образуя при этом смесь ДГ с низким влагосодержанием и с температурой, достаточной для прохождения дымовой трубы без конденсации остатка паров воды. Объем оборотной воды непрерывно увеличивается за счет конденсата паров воды, находившихся в ДГ. Образуемый излишек автоматически сливается через вентиль с электромеханическим приводом и может с подготовкой использоваться в качестве дополнительной воды в отопительной системе котельной. Удельный расход сливаемой воды на 1 Гкал утилизированного тепла составляет около 1,2 т. Слив конденсата контролируется уровнемерами В и Н. Описанный способ и оборудование утилизации тепла ДГ способны работать с чистыми от пыли продуктами сжигания топлива, имеющими не ограниченную по максимуму температуру. При этом чем выше будет температура дымового газа, тем до более высокой температуры будет нагреваться расходная вода. Более того, в этом случае есть возможность оборотную воду частично использовать на нагрев отопительной воды. Учитывая то, что контактный теплообменник одновременно работает как мокрый уловитель пыли, можно практически утилизировать тепло запыленных ДГ, очищая оборотную воду известными способами от пыли перед подачей ее в пластинчатый теплообменник. Есть возможность нейтрализовать оборотную воду, загрязненную химическими соединениями. Поэтому описанную УУТГ можно использовать для работы с ДГ, участвовавшими в технологических процессах при плавке (например, мартеновские, стекловаренные печи), при прокалке (например, кирпича, керамики), при нагреве (слитков перед прокаткой) и т. д. К сожалению, в России отсутствуют стимулы, побуждающие заниматься энергосбережением. Рис. Схема установки утилизации тепла дымовых газов (УУТГ) 1– контактный теплообменник; 2– вентиль с электромеханическим приводом для автоматического слива излишка оборотной воды, образуемого при конденсации паров воды ДГ; 3– бак накопительный для оборотной воды, нагретой утилизированным теплом ДГ; 4– ДГ, отходящие от котла; 5– часть ДГ, направляемая на утилизацию их тепла; 6– труба дымовая; 7– часть ДГ, продолжающая движение по существующему борову в дымовую трубу (6); 8– задвижка, регулирующая расход части ДГ (5); 9– задвижка, регулирующая расход части ДГ (7); 10– охлажденная и осушенная часть ДГ, вышедшего из контактного теплообменника (1); 11– смесь ДГ (7 и 10), имеющая перепад температур ДГ и его точки росы, равный 15–20°С; 12– распылитель оборотной воды; 13– насадка специальная с развитой поверхностью; 14– декарбонизатор, в котором за счет продувки воздуха через оборотную воду из нее удаляется ранее растворенная двуокись углерода; 15– продувочный воздух; 16– каплеуловитель; 17– система подачи холодной воды; 18– оборотная вода, нагретая утилизированным теплом; 19– насос для перекачки оборотной воды; 20– пластинчатый теплообменник для передачи утилизированного тепла от оборотной воды расходной воде; 21– охлажденная оборотная вода, направляемая в распылитель (12) и на слив ее излишка через вентиль с электромеханическим приводом (2); 22– расходная вода, нагретая утилизированным теплом ДГ. В и Н – датчики верхнего и нижнего уровней оборотной воды в баке накопительном (3); Таблица Расчетные показатели одной из внедренных УУТГ Наименование показателя Величина показателя Исходные данные Теплопроизводительность котлоагрегата, Гкал/ч 10,2 Годовая нагрузка котла, % 75,0 Часовой расход природного газа при максимальной мощности котла, нм3/ч 1 370 Температура ДГ на, °С: - входе в контактный теплообменник - выходе из контактного теплообменника 140 30 Коэффициент избытка воздуха 1,25 КПД существующего котлоагрегата по низшей теплотворной способности газа при максимальной тепловой нагрузке, % 92,0 Температура расходной воды, °С: - на входе в теплообменник: зимой летом - на выходе из теплообменника +5 +10 +40 Расчетные данные При горении 1 м3 природного газа действительный расход сухого воздуха, нм3 11,90 Объем ДГ, образуемого при сжигании 1 м3 природного газа, нм3/Ч 12,96 Объем сухого ДГ, образуемого при сжигании 1 нм3 природного газа, нм3 10,90 Объемная доля водяного пара в ДГ, отходящем от котла, % 15,88 Часовой массовый расход, кг/ч: - ДГ после котла 22000 - сухого ДГ, отходящего от котла 19800 - части сухого ДГ, тепло которой утилизируется 15800 - отходящей от котла части сухого ДГ, используемой для подогрева охлажденной при утилизации тепла другой части сухого ДГ (принято) 4000 Часовой объемный расход, нм3/ч: - ДГ после котла - сухого ДГ, отходящего от котла - части сухого ДГ, тепло которой утилизируется 17800 14900 14200 Температура точки росы, °С: - ДГ, отходящего от котла - ДГ в контактном теплообменнике после увлажнения оборотной водой - смеси подсушенного ДГ, прошедшего контактный теплообменник, и ДГ, напрямую выбрасываемого в трубу 54,2 59,4 38,1 Температура смеси подсушенного ДГ, прошедшего контактный теплообменник, и ДГ, напрямую выбрасываемого в трубу, °С 55,1 КПД утилизатора тепла ДГ, % 93 Количество полезно утилизируемого тепла ДГ при максимальной нагрузке котла, ккал/ч 1 209 800 Количество полезно утилизируемого высшего тепла ДГ, ккал/ч 756 200 Доля высшего тепла в полезно утилизированном тепле, % 61,5 Масса воды, нагреваемой утилизатором тепла при максимальной нагрузке котла, т/ч: - оборотной в интервале температур 20-50°С - расходной в интервале температур 10-40°С 41480 40610 КПД котлоагрегата по высшей теплотворной способности природного газа и при максимальной тепловой нагрузке, %: - существующего - с утилизатором тепла ДГ 82,1 91,8 Теплопроизводительность котлоагрегата с утилизатором тепла ДГ, Гкал/ч 11,45 Количество полезно утилизированного тепла ДГ в год при средней годовой нагрузке котла, Гкал 6830
Энергосберегающие мероприятия (ЭСМ): какие проекты вы выбираете? Роберт Хошайд Energy Conservation Measures (ESMs): Which Projects Should We Select. Robert K.Hoshide, CEM, CLEP, CDSM, Energy Management Consultant Завершение энергоаудита предприятия предоставляет вам ряд разнообразных энергосберегающих мероприятий (ЭСМ). Часто перед вами предстает вопрос: Какие проекты нужно выбрать? . Основаниями для вашего выбора ЭСМ являются ваши требования, желания, нужды и выгоды. Эта статья обсуждает критические методологии и процедуры вашего процесса выбора. Главные шаги включают инженерный и экономический анализ. Частое использование простого срока окупаемости указывает на плохой экономический анализ. Если инженерный анализ недостаточно точен, то могут быть выбраны и установлены неподходящие оборудование и системы. Результат ведет к ужасным последствиям. Приведенная информация помогает энергоменеджерам в выборе правильных решений соответствующих ЭСМ. Выбор ЭСМ Наш процесс выбора ЭСМ обычно основывается на уменьшении потребления энергии и затрат на энергию. Мы хотим достичь или превысить цели и требования Акта об Национальной Энергетической Политике 1992 года (EPAct), исполнительный номер 12902, Акта о Чистом Воздухе и других государственных документов. Мы хотим стать более энергоэффективными, так чтобы наши счета за использование энергии стали меньше. В наши желания входит уменьшение наших затрат на Эксплуатацию и Обслуживание (O&M). Мы можем также захотеть улучшить условия на наших рабочих местах. Достижение и осуществление наших требований нуждаются в определенных усилиях. Эти усилия включают обучение персонала предприятия (поскольку персонал должен соблюдать вновь вводимые инструкции по работе после внедрения ЭСМ). Мы также нуждаемся в управлении нашим оборудованием и предприятием для оценки энергосбережения. Имеется ряд других выгод, которые сделают наши предприятия и оборудование более энергоэффективными. Некоторые из этих выгод могут быть очень важны в решении выбора ЭСМ. Эти выгоды включают: улучшение здоровья, комфорта и безопасности; улучшение производительности и эффективности; уменьшение ошибок и брака; улучшение ментальности и морали; уменьшение влияния на окружающую среду, включая кислотные дожди, глобальное потепление, озоновые дыры, выбросы в воздух, воду и землю; уменьшение истощения наших природных ресурсов; уменьшение затрат на эксплуатацию и обслуживание (O&M); увеличение срока службы вашего предприятия и оборудования; исключение устаревшего и излишнего оборудования; обеспечение безопасного рабочего места; и так далее. Рабочий комфорт требует соответствующей температуры, влажности, качества воздуха, акустики и вентиляции. Выбор проекта должен основываться на инженерном и экономическом анализах. Решение, основанное только на том или ином анализе, неоспоримо доказывает правильность Законов Мэрфи. Виды ЭСМ Инженерный анализ требует знания различных категорий ЭСМ. Мы должны видеть, знать и понимать разницу между полностью взаимоисключающими, взаимозависимыми (или взаимодействующими) и независимыми ЭСМ. Обычно мы внедряем ЭСМ различных категорий. Знание того, как анализировать эти виды ЭСМ очень важно. Три категории ЭСМ таковы. Полностью взаимоисключающие. Выбор одного такого ЭСМ исключает выбор других. Примером может служить выбор одинарного, двойного или тройного стекла для окон или R19, R30 или R38 уровней изоляции. Взаимозависимые (или взаимодействующие). Выбор одного влияет или действует на другое. Примером может служить установка энергоэффективного освещения и дополнительной изоляции, которые уменьшают нагрузку охлаждения и, следовательно, мощность кондиционера. При оценке взаимозависимых ЭСМ их взаимодействие должно включаться в энергетический и экономический анализ. Независимые. Выбор одного не влияет и не действует на другое. Примерами может служить замена неэффективных кондиционеров и котлов (или электрических двигателей) на эффективные аналоги. Инженерный анализ ЭСМ До анализа оценочных сбережений затрат предлагаемых ЭСМ должны быть проведены текущие Эксплуатация и Обслуживание (O&M). Без этого, могут рассматриваться неточные и неверные сбережения затрат. Насколько хороши ваши инженерный и экономический анализы, настолько точна ваша оценка сбережения затрат. Если вы не учли процедуры O&M, выгоды от установленного энергоэффективного оборудования могут сильно изменяться по времени. А нам нужно получить сбережения, которые реальны и основаны на строгих инженерных решениях. Когда внедряется несколько ЭСМ, то вы должны проверить их на взаимодействие. Если взаимодействие есть, то анализы должны учесть его; иначе оценка энергосбережения будет неверна (завышена или занижена). Я знаю ряд примеров отчетов по энергоменеджменту, указывающих на 200% ежегодного энергосбережения (в два раза больше сбережения энергии, чем было в предыдущем году). Если взаимодействие существует, то используется следующая последовательность: Первое: вычислите системные нагрузки (освещение, отопление, внутреннее оборудование). Второе: вычислите нагрузки распределения (кондиционирование, нагрузки на насосы). Третье: вычислите нагрузки генерации (кондиционер, котел, градирня). Может иметь место выбор неподходящего ЭСМ и переоценки/недооценки оборудования. Если не следовать этой последовательности, вы можете поставить карету перед лошадью. Примером может быть установка энергоэффективного холодильника большей мощности. Работа при низких нагрузках будет в норме, но при повышении нагрузки эффективность холодильника будет сильно отличаться от требуемой. В случае холодильника меньшей мощности - картина противоположна - может быть норма при максимальных нагрузках, а при понижении нагрузки эффективность холодильника сильно отличается от требуемой. Недавно Агентство по Защите Экологии (Environmental Protection Agency, EPA) ввело программу Энергетики Зданий и Сооружений (ESBP). Эта программа добивается обязательств от домовладельцев, как партнеров при инвестировании в экономически здоровые энергосберегающие возможности (ЭСВ). Программа предусматривает внедрение ЭСВ в пять стадий. Эти стадии таковы: Зеленый свет - установка энергоэффективных систем освещения в зданиях. Строительная корректировка (проведение O&M, испытания и поверки, наладка управления, расширения ЭСВ). Уменьшение HVAC нагрузки (изоляция стен, уменьшение нагрузки). Обновление вентиляторных систем (система подачи воздуха, двигатели насосов, VAV, AFD). Обновление основной HVAC (установка распределенных энергоэффективных систем). При этом обязательно следовать последовательности для взаимодействующих ЭСМ. Экономический анализ ЭСМ Некоторые из нас выбирают ЭСМ, основываясь на простом сроке окупаемости. ЭСМ с малыми сроками окупаемости обычно чаще финансируются и успешно завершаются. Экономический же анализ использует анализ затрат времени жизни (Life-Cycle Cost Analysis = LCCA). Федеральное правительство использует эту методологию при оценке и сравнении затрат времени жизни ЭСМ (life-cycle cost = LCC . Документ 10 SFR 436, подстатья А предписывает использование LCCA для определения рентабельных ЭСМ. Анализ затрат времени жизни (LCCA) Используется для вычисления LCC внедряемой системы или комбинации взаимозависимых систем. Он включает общие затраты собственности, работы, обслуживания и распределения системы за данный исследуемый период. Все затраты дисконтируются для отражения временной стоимости денег. В общем, все будущие затраты дисконтируются по их текущей стоимости (по основной дате). Используется, когда сравниваются иные взаимно исключающие конструктивные варианты. Варианты должны использовать те же периоды и норму дисконта. Он помогает выбрать один из вариантов, основанный на наименьших LCC. Дополнительные методы анализа Другие методы анализа, которые могут быть использованы, включают: чистые сбережения, отношения сбережения/инвестиции, регулируемая внутренняя норма прибыли, простой и дисконтированный период окупаемости. NS (Net Savings = чистые сбережения ) NS могут использоваться вместо метода LCC при определении наиболее рентабельных полностью взаимно исключающих ЭСМ. ЭСМ с самым высоким NS будет иметь самый низкий LCC. ЭСМ должны использовать один и тот же период анализа и норму дисконта. Положительные NS (рентабельные) ожидаются, если LCC ниже, чем основной случай. Отношение сбережения/инвестиции (Savings-to-Investment Ratio = SIR) и Регулируемая внутренняя норма прибыли (Adjusted Internal Rate of Return = AIRR) Должны вычисляться по отношению к определенному основному случаю Используются для оценки альтернативного проекта, сравниваемого с основным случаем или при ранжировании независимых ЭСМ. Должны использовать один и тот же период анализа (кроме независимых ЭСМ). Должны использовать одну и ту же норму дисконта. Не используются для оценки полностью взаимно исключающих ЭСМ. SIR > 1.0 - рентабельно. ЭСМ рентабельно, если его AIRR больше, чем норма дисконта. Простой срок окупаемости (Simple Payback = SPB) и дисконтированный срок окупаемости (Discounted Payback =DPB) Оценивают, сколько лет занимает покрытие первоначальных инвестиционных затрат (техника приманки для рыб (fish bait)). Используются только для грубой оценки приемлемости/неприемлемости проекта. Не рекомендуются для выбора взаимно исключающих ЭСМ. Не рекомендуются для ранжирования независимых проектов. DPB включает временную стоимость денег. Типичные принимаемые инвестиционные решения (Typical Capitol Investment Decisions = TCID). Мы можем подразделить принимаемые по ЭСМ инвестиционные решения на пять категорий. Это такие категории: Приемлемость или неприемлемость ЭСМ. Выбор оптимальных уровней эффективности ЭСМ. Выбор оптимальных ЭСМ из конкурирующих альтернатив. Выбор оптимальной комбинации взаимозависимых (интерактивных) ЭСМ Ранжирование независимых ЭСМ. ПРИМЕЧАНИЕ: для этой категории термин оптимально подразумевает наиболее рентабельный случай. Принимаемые инвестиционные решения обсуждаются ниже: 1.ПРИЕМЛЕМОСТЬ ИЛИ НЕПРИЕМЛЕМОСТЬ ЭСМ а. Варианты должны оцениваться относительно основного случая (варианта ничего не делать ). b.Пример: установить энергоэффективные окна, а не окна с одним стеклом или заменить электрический водяной нагреватель на его аналог, работающий на газе. c.Индикаторы экономического анализа: LCC ЭСМ меньше LCC основного случая, NS ЭСМ больше 0, SIR больше 0, AIRR больше нормы дисконта. 2.ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО УРОВНЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ а. Целью является определение того, какой уровень эффективности является наиболее рентабельным. b.Примеры (исключительно взаимно исключающие ЭСМ) : изоляция для крыш, стен и потолков, одностекольные, двухстекольные и трехстекольные окна, эффективность печи, бойлера, и так далее с. Все ЭСМ требуют одного и того же периода анализа. d.Индикаторы экономического анализа: минимизация LCC, максимизация NS, не используется SIR или AIRR. 3.ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ТИПА ЭСМ a.Целью является определение того, какой тип ЭСМ является наиболее рентабельным. b.Примеры: тип системы HVAC (электрическая, газовая, тепловой насос), тип нагревателя воды (газовый, электрический, солнечная энергия). c.Все ЭСМ требуют одного и того же периода анализа. d.Индикаторы экономического анализа: минимизация LCC, максимизация NS, не используются SIR или AIRR. 4.ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ КОМБИНАЦИИ ВЗАИМОЗАВИСИМЫХ ЭСМ. a.Требует одновременного энергетического анализа для учета взаимодействий между ЭСМ. b.Анализируется только для практических вариантов. c.Не забудьте использовать ваш инженерный опыт и следовать текущей последовательности нагрузки (система/распределение/генерация). d.Требует одного и того же периода анализа. e.Индикаторы экономического анализа: выбрать комбинацию с минимальными LCC; максимизировать NS (по сравнению с основным случаем), не используйте SIR или AIRR. 5.РАНЖИРОВАНИЕ НЕЗАВИСИМЫХ ЭСМ a.Целью является ранжирование двух или более затратно эффективных (рентабельных) ЭСМ из-за ограниченного финансирования. b.Индикаторы экономического анализа: используйте нисходящий порядок их SIR или AIRR, не используете LCC или NS. c.ЭСМ могут иметь разные периоды анализа. Выбор принимаемого Инвестиционного решения (ВПИР) Методы экономического анализа LCC NS SIR AIRR Срок окупаемости Приемлемость / неприемлемость ЭСМ Минимум Больше 0 Больше 1.0 Больше нормы дисконта Не используется Эффективность ЭСМ Минимум Максимум Не использ Не использ Не использ ЭСМ на конкурирующей основе минимум Максимум Не использ Не использ Не использ Комбинация взаимозависимых ЭСМ Мин. Комби-нир. LCC Макс.комбинир. NS Не использ Не использ Не использ Ранжирование независимых ЭСМ Не использ Не использ Нискодящий порядок Нисходящий порядок Не использ Таблица выше суммирует использование выбора принимаемого инвестиционного решения (ВПИР). Предполагается, что для вашего анализа LCC вы используете ПО построения LCC Национального Института Стандартов и Технологий (National Institute of Standard and Technology (NIST), Building Life-Cycle Cost (BLCC) Software Program). Для информации напишите: Energy Efficiency Clearinghouse (EREC) P.O. Box 3048, Merrifield, VA 22116, Phone (800)363-3732 (Help Desk). Выводы Выбор жизнеспособного, технически осуществимого и экономически выгодного ЭСМ основан на сбережениях энергии, сбережениях затрат на энергию, других сбережениях затрат и иных полученных выгодах. Все выбранные ЭСМ должны достигать или даже превышать требования и стандарты Акта о чистом воздухе , № 12902 (EPAct, Executive Order 12902), ASHRAE/ES 990.11989 (и пересмотренные варианты), Свода Законов в области энергии Совета США по строительству (Council of American Buildings Officials Model Energy Code) и иных законодательных документов. Все ЭСМ должны улучшать здоровье, комфорт и безопасность работающих, если этого нет, ЭСМ не внедряются. Анализ проектов должен быть основан на Анализе Затрат Времени Жизни (LCCA), а не на простом периоде окупаемости. Для каждого типа категории ЭСМ должны использоваться правильные экономические методы. Если имеет место недопонимание описанного выше, свяжитесь с автором: Robert K.Hoshide, Energy Managent Consultant, 58483 Spring Creek Road, Montrose, CO 81401, (970) 240-8227 Вывоз мусора лицензии и утилизация отходов Предисловие главного редактора или к вопросу об энергоаудите. Применяйте экономайзеры питательной воды для утилизации отходящего тепла. Стоит ли нам радоваться потеплению климата. Стратегия климатической программы российского представительства wwf. Информационное сообщение. Главная страница -> Технология утилизации Экологически чистая мебель: |
