6.2. Мероприятия по экономии тэр

– Мероприятия по экономии топлива

• Замена морально и физически устаревших котлов позволяет экономить 19-20 кг у. т./Гкал отпущенной тепловой энергии;

• установка турбогенераторов единичной мощностью от 0,5 до 3,5 МВт в промышленно-отопительных котельных с паровыми котлами снижает удельный расход топлива до 167–174 г у. т./кВт·ч;

• использование дизельных блок-ТЭЦ малой мощности (500 кBт – 4 МВт) на природном газе для энергоснабжения предприятий повышает КПД энергоустановки с учетом утилизации тепла до 83–90 %;

• применение вакуумных деаэраторов позволяет снизить температуру питательной воды с 104 до 65–70 ^оС;

• забор теплого воздуха из верхней зоны котельного зала позволяет экономить 0,013 т у. т. на 10 тыс. м³ воздуха;

• автоматизация процессов горения и питания котлоагрегатов снижает расход топлива на 1,5–2 %;

• установка обдувочных агрегатов для очистки наружных поверхностей нагрева котлоагрегатов и котлов-утилизаторов снижает расход топлива для котлоагрегатов на 1,5–2 %, для котлов-утилизаторов – на 5–10 %;

• замена горелок ГМГ на ГМГ-М в котлах ДКВР с уменьшением коэффициента избытка воздуха α до 1,05 увеличивает КПД котла на 1–1,5 %;

• увеличение возврата конденсата в котельную на каждые 10 % уменьшает расход топлива на 1–1,5 %;

• установка воздухоподогревателя или поверхностного питательного экономайзера уменьшает расход топлива на 4–7 %;

• установка поверхностного теплофикационного экономайзера снижает расход топлива на 6–9 %;

• установка контактного экономайзера при наличии за котлом поверхностного экономайзера и потребителей горячей воды снижает расход топлива на 8–10 %;

• установка контактного экономайзера при отсутствии за котлом поверхностного экономайзера и наличии потребителей горячей воды снижает расход топлива на 12–13 %;

• снижение температуры уходящих газов на каждые 10 ^оС за счет оснащения котлов утилизационными устройствами или увеличения поверхности нагрева существующих позволяет экономить 1,6 % от расходуемого топлива;

• устранение накипи с внутренней стороны поверхностей нагрева котлов – один из основных факторов экономичной и надежной их работы. Наличие каждого миллиметра накипи вызывает перерасход топлива на 2,5–5 % в зависимости от солевого состава воды и характеристики накипи;

• снижение присосов воздуха в топку и газоходы котлов на каждые 0,1 позволяет экономить 0,5 % топлива за счет снижения потерь с уходящими дымовыми газами.

Норматив расхода газа на выработку тепловой энергии можно оценить по данным табл. 5.2 или по методике, изложенной в п. 5.2.

– Экономия топлива при переводе котла на газ

Экономия условного топлива при переводе котла с твердого топлива на газ определяется по формуле:

ΔВ = т у. т./ч,

где D – паропроизводительность котла, т/ч; i_п, i_пв – теплосодержание вырабатываемого пара и питательной воды, ккал/кг; η_т, η_г – соответственно КПД котла на твердом и газообразном топливе.

Пример. Котел, вырабатывающий насыщенный пар давлением 8 ата в объеме 17 т/ч, переведен с угля на сжигание природного газа. КПД котла на твердом топливе составлял η_т = 78 %, на газе составил η_г = 90 %. Исходная температура питательной воды – 80 ^оС.

Определим годовую экономию условного топлива при числе часов использования максимальной нагрузки котла – 5000.

Решение. По термодинамическим таблицам (табл. 5.22) теплосодержание насыщенного пара при абсолютном давлении Р = 8 ата составляет 661,4 ккал/кг. Часовая экономия условного топлива:

ΔВ = ∙= 0,241 т у. т./ч.

Годовая экономия:

В = 0,241 · 5000 = 1207 т у. т./год.

– Мероприятия по экономии тепловой энергии [6.15]

Снижение температуры наружной поверхности кожуха печи. Удовлетворительной тепловую изоляцию можно считать, если имеем следующие соотношения температур – рабочей в печи и кожуха ограждения печи:

Рабочая температура печи	Температура кожуха
700–800 оС	До 40 оС
800–1200 оС	До 50 оС

Уменьшение потерь тепла с наружной поверхности кожуха печи за счет снижения его температуры:

Температура, оС	Темная окраска, кВт/м2	Алюминиевая окраска, кВт/м2	Температура, оС	Темная окраска, кВт/м2	Алюминиевая окраска, кВт/м2
30	0,3	0,2	75	1,0	0,75
35	0,35	0,25	80	1,1	0,82
40	0,4	0,3	85	1,2	0,91
45	0,5	0,35	90	1,3	1,0
50	0,55	0,4	95	1,4	1,08
55	0,6	0,5	100	1,5	1,17
60	0,7	0,57	110	1,7	1,4
65	0,8	0,62	120	1,9	1,53
70	0,9	0,7	130	2,2	1,8

А = (К_ф – К_н) F t кВт∙ч/год, (Гкал/гoд),

где К_ф – коэффициент зависимости тепловых потерь печи от фактической температуры кожуха печи, кВт/м²; К_н – то же, от номинальной температуры кожуха печи, кВт/м²; F – поверхность кожуха печи, м²; t – время работы печи в году, ч.

Улучшение герметичности печей путем устранения неплотностей в нагрузочных дворцах, отверстиях для термопар, кирпичной кладке и т.п., установка асбестовых ширмочек по габаритам обрабатываемых изделий позволяет сократить тепловые потери.

Потери мощности на излучение тепла составляют:

Температура печи, оС	600	700	800	900	1000
Потери на излучение 1 м2 поверхности отверстия (кВт)	17	27	39	57	78

Устройство педального механизма для открывания крышки печи, применение цепных ширм и ограничителей поднятия дверок также сокращает время излучения и тепловые потери.

Холостой ход термопечей. Мощность холостого хода электропечей металлообработки колеблется от 20-30 % Р_ном и зависит от марки печи. Более точные данные можно получить из паспорта.

Брак продукции. Потери энергии, в случае брака части готовой продукции:

W = аn,

где: W – затраченная энергия, кВт∙ч; а – удельный расход электроэнергии; п – количество забракованной продукции.

– Экономия тепловой энергии при проведении теплоизоляционных работ

Кроме рекомендаций, приведенных в п. 2.3 настоящего издания, рассмотрим следующие схемы оценок экономии тепловой энергии.

Тепловой изоляцией должны покрываться все объекты с температурой теплоносителя свыше 45 ^оС.

Количество тепловой энергии, теряемой в окружающую среду неизолированной нагретой поверхностью, определяется по формулам:

для плоских поверхностей:

Q_н' = α(t_нар – t_в) Н, Вт; ккал/ч;

для трубопроводов:

Q_н' = πdα(t_нар – t_в) L, Вт; ккал/ч;

где α – суммарный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²∙^оС) или ккал/(м²∙ч∙^оС); t_нар – средняя температура наружной поверхности, ^оС; t_в – средняя температура окружающего воздуха, ^оС; Н – поверхность, м²; L – длина трубопровода, м.

Для приближенных расчетов α для нагретой поверхности, находящейся в помещении, подсчитывается по формуле:

для плоских поверхностей:

α = 8,4+ 0,06 (t_нар – t_в), Вт/(м²∙^оС); ккал/(м²·ч∙^оС);

для цилиндрических поверхностей диаметром до 2 м:

α = 8,1+ 0,045 (t_нар – t_в), Вт/(м²∙^оС); ккал/(м²·ч∙^оС);

для объектов, находящихся на открытом воздухе:

α = 10 + 6, Вт/(м²∙^оС); ккал/(м²·ч∙^оС);

где ω_в – скорость ветра, м/с.

Потери тепла неизолированной трубой в грунте определяются по формуле:

Q_н = Вт/м; ккал/(м∙ч),

где λ_гр – коэффициент теплопроводности грунта, Вт/(м²∙^оС) или ккал/(м²·ч·^оС) (для влажных грунтов можно принимать λ_гр = 1,5; для грунтов средней влажности λ_гр = 1,0, и для сухих грунтов λ_гр = 0,5); t_гр – температура грунта, ^оС; r – радиус поверхности трубы, соприкасающейся с грунтом, м; а – глубина заложения оси теплопровода от поверхности земли, м.

Пример 1. Определить потери тепла неизолированного паропровода диаметром 80 мм, длиной 1 м на открытом воздухе при наружной температуре t_в = +25 ^оС и скорости ветра ω_в = 4 м/с. Температура теплоносителя t_нар = 190 ^оС.

Решение. Находим коэффициент теплоотдачи от трубы к воздуху

α = 10 + 6 = 22, ккал/(м²·ч∙^оС).

Потери тепла составят:

Q_н = 3,14 · 0,08 · 22 · (190 – 25) = 922 ккал/ч.

Пример 2. Определить потери тепла неизолированным паропроводом, указанным в примере 1, проложенном в помещении при температуре воздуха в помещении t_в = +25 ^оС.

Решение. Находим коэффициент теплоотдачи α:

α = 8,1 + 0,045 (190 – 25) = 15,51 ккал/(м²·ч·^оС).

Потери тепла составят:

Q_н = 3,14 · 0,08 · 15,51 · (190 – 25) = 642 ккал/ч.

Количество тепла, передаваемого в окружающую среду изолированной поверхностью, определяется по формуле:

для плоских поверхностей

Q_н = Вт/м; ккал/(м∙ч),

для цилиндрических поверхностей диаметром до 2 м:

Q_н = Вт/м; ккал/(м∙ч),

где t_вн – температура на внутренней поверхности изоляции, принимается равной температуре теплоносителя, ^оС; t_в – средняя температура окружающего воздуха, ^оС; δ_из – толщина слоя изоляции, м; λ_из – коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/(м·^оС) или ккал/(м·ч·^оС), см. ниже; α_в – коэффициент теплоотдачи от поверхности изоляции к окружающему воздуху, Вт/(м∙^оС), (ккал/(м²·ч∙^оС); d_н, d_в – наружный внутренний диаметры изоляции, м.

Потери тепла теплопроводом в канале определяются по формуле:

Q_н = Вт/м; ккал/(м∙ч),

где t_к – температура воздуха в канале, ^оС; t_вн – температура на внутренней поверхности изоляции, ^оС; ΣR – сумма термических сопротивлений на пути потока тепла от теплоносителя до окружающей среды, м·ч·^оС/ккал.

Граничные термические сопротивления определяются по формуле:

R_n = (м·К)/Вт, (м²·ч∙^оС/ккал),

где λ – коэффициент теплопроводности твердого тела, Вт/(м·^оС) или ккал/(м²·ч·^оС), r_н, r_в – наружный и внутренний радиусы твердого тела, м.

Внутренние термические сопротивления определяются по формуле:

R_в = (м·К)/Вт; м²·ч∙^оС/ккал.

Подтопление теплопроводов в непроходных каналах приводит к потере от 30 до 50 % тепловой энергии теплоносителя.

Потери тепла изолированной трубой в грунте определяются по формуле:

Q_н = Вт/м; ккал/(м∙ч),

где t_вн – температура на внутренней поверхности изоляции, ^оС; t_в – средняя температура грунта, ^оС; λ_из – коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/(м·^оС) или ккал/(м·ч·^оС), табл. 6.1; r_{н ,} r_в – наружный и внутренний диаметры изоляции, м; а – глубина заложения, м.

Примерные значения норм тепловых потерь можно оценить по табл. 6.2, 6.3.

Потери тепла неизолированными вентилями задвижками при других температурах принимают равными потерям тепла 1 м неизолированной трубы. Потери тепла парой неизолированных фланцев диаметром 0,45–0,5 м принимают равными потерям 1 м неизолированной трубы диаметром до 200 мм, а для фланцев диаметром 0,55–0,65 м – диаметром более 200 мм, см. также табл. 6.4.

Таблица 6.1