Энергосбережение в теплоэнергетике

 

Содержание

Введение……………………………………….……..……...………………...	3
1 Экономия дизельного топлива  при эксплуатации дизель-генераторов...	4
2 Экономия тепловой энергии за  счет регенерации при работе  котельных установок………………………………………………………………………	8
3 Определение экономии энергоресурсов  за счет поддержания теплопроводов  в нормативном техническом состоянии.……..……..……..	16
4 Снижение расхода энергоносителей  при работе высокотемпературных  сушилок типа АВМ за счет  утилизации тепла уходящих газов…………...	18
5 Снижение расхода энергии на  воздушное отопление и вентиляцию  животноводческих помещений за  счет регенерации тепла отработавшего  воздуха…………………………………………………………………………	21
6 Снижение расхода электрической  энергии на отопление зданий  и сооружений путем замены  электрокалориферов тепловыми насосами…..	24
Список использованных источников………………………………………..	27

 

 

Введение.

Россия  – одна из самых расточительных стран в мире. Весь объем экспортируемых нефтепродуктов и нефти сравним  с потенциалом энергосбережения в России. Перспективы энергосбережения в нашей стране огромны, нужно  только рационально использовать энергоресурсы. Так называемые «утечки» и «издержки», происходят и в секторе ЖКХ, и  в промышленности (основная причина  – износ оборудования), и даже в топливно-энергетическом комплексе (КПД установок – низкий).

Энергосбережение  промышленных  предприятий – это  комплекс  мер, направленных  на  сокращение  расхода  энергии  от  внешних  источников, который подразумевает,  в  первую  очередь,  использование  таких  энергетических систем, которые заведомо  экономичнее  других - например: энергосберегающее оборудование.  Системы  электроснабжения  промышленных  предприятий, спроектированные  на  номинальный  режим, работают, как  правило, с  недогрузкой. Это  вызывает  снижение  коэффициента  мощности  в  системе  электроснабжения, увеличение  доли  потерь  в  трансформаторах, электрических  машинах  и  аппаратах.

В  таких  условиях  возрастает  роль  энергетических  обследований  систем  электроснабжения   с  целью  определения  мест  нерационального  и  расточительного  использования  электроэнергии  и  разработке  мероприятий по  её  экономии.  Энергосбережение  промышленных  предприятий  одновременно  предусматривает  вопросы  экономии  финансовых  средств.

 

1. Экономия дизельного топлива при эксплуатации дизель-генераторов.

Двигатели дизель-генераторов имеют широкий диапазон мощностей (от 50 до 5000 кВт), номинальных частот вращения коленчатого вала (от 300 до 3000 мин^-1), степеней сжатия (от 14 до 20), числа цилиндров (от 2 до 12), размеров: (ход поршня S и диаметр поршня Д) и других характеристик.

Экономия  расхода топлива дизель-генераторами возможна за счет:

- конструктивных факторов (степень сжатия (e), устройства для наддува, регенеративный подогрев воздуха и топлива и др.);

- режимных факторов (номинальная нагрузка, оптимальный тепловой режим);

- эксплуатационных факторов (качественное топливо и смазка, минимальная продолжительность работы на холостом ходу, оптимальные регулировки топливной аппаратуры, состояние основных деталей цилиндро-поршневой группы, идеальное состояние вспомогательных устройств, минимальное сопротивление впускного и выпускного трактов и др.).

В процессе эксплуатации дизель-генераторов все указанные факторы действуют комплексно, поэтому практически определить экономический эффект какого-либо одного из них весьма сложно. Ограничимся изучением влияния каждого фактора на экономические показатели дизель-генератора в чисто теоретическом плане (качественная сторона) и определим расчетом влияние основного конструктивного параметра - степени сжатия (e) на удельный расход топлива, на примере дизелей малой и средней мощности (Д-120, Д-144, Д-240, Д-181, Д-160, 8ДВТ-400, 12ДВТ-600, Д 19/30). Все эти дизели, кроме Д 19/30 широко используются в качестве силовых установок тракторов. Дизели типа Д 19/30 в основном предназначены для дизель-генераторов, но использовались в качестве силовых установок на судах, а также в качестве стационарных силовых установок в лесообрабатывающей промышленности.

№№ варианта	Марка дизеля	Номинальная мощность N ,кВт	Частота вращения (номинальная), мин-1	Число цилиндров	Удельный расход топлива, g, г/кВт.ч	Степень сжатия	Рекомендуемая степень сжатия	Примечание: тип охлаждения; D×S, мм
6	СМД-81	183,7	2100	8	235	15	16,17,18	Возд.охл.; 130x115 с наддув.

Таблица 1 - Исходные данные для расчета экономии дизельного топлива при эксплуатации дизель-генераторов.

 

Расчет  эффективности повышения степени  сжатия для дизелей необходимо провести при условии их работы в номинальном режиме при степени повышения давления l=1,8 и степени предварительного расширения r=1,46. При этом полагать, что рабочее тело обладает свойствами воздуха (условно), т.е. k = 1,41.

Термический К.П.Д для цикла современного дизеля определяется по формуле:

                                                          (1.1)

где - степень сжатия;

      - степень повышения давления;

      - степень предварительного расширения;

                 - свойство воздуха.

           

Повышение эффективного К.П.Д (h_е) пропорционально снижает удельный расход топлива. Эффективный К.П.Д (h_е) учитывает как тепловые потери в двигателе, так и механические. Последние имеют место в узлах трения двигателя, а также за счет потери мощности, расходуемой на привод вспомогательных механизмов и агрегатов. На основании того, что механические потери индикаторной мощности двигателя составляют 10-30%, механический КПД двигателя находится в пределах h_м = 0,7-0,9.

Эффективный КПД двигателя рассчитывается из выражения:

,                                                                                      (1.2)

где  - термический КПД;

       - механический КПД двигателя, ;

       - относительный индикаторный КПД, .

                                                                 

Удельный  расход топлива (g, г/кВт^.ч) определяется по формуле:

, 

где     - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг;  МДж/кг;

             - эффективный КПД двигателя.

 г/кВт^.ч

Определим экономический эффект от повышения  степени сжатия двигателя – ε.

1.При ε=16

  г/кВт^.ч

 

 

 

2. При ε=17

  г/кВт^.ч

3. При ε=18

  г/кВт^.ч

Вывод: КПД  и экономия топлива возрастают с  увеличением степени сжатия.

 

2. Экономия тепловой энергии за счет регенерации при работе котельных установок.

Современные котельные установки малой и  средней мощности имеют сравнительно невысокие К.П.Д. (от 0,55 до 0,90), особенно при работе без регенерации тепла. При этом основными составляющими тепловых потерь при работе котельных являются

1. Потери, получаемые в результате выноса тепла с дымовыми газами.
2. Потери теплоты на наружное охлаждение нагретых поверхностей.

Рассматриваемые виды тепловых потерь можно снизить за счет:

- использования лучших материалов обмуровки (с меньшими значениями коэффициентов теплопроводности);

- увеличения толщины обмуровочного слоя;

- частичной регенерации потерянного тепла (воздухозабор из верхних слоев помещения котельной);

- снижения температуры уходящих газов за счет использования экономайзеров, воздухоподогревателей, контактных теплообменников, что дает значительный эффект экономии энергоносителя.

Возможности реального процесса экономии топлива  на котельных установках можно исследовать, решая конкретные задачи.

Контрольное задание №1

Определить  экономию топлива в расчете на 1 ГДж тепловой энергии в котельной, использующей котлы типа ДКВР. Сравнить три варианта:

1. Внешний воздухозабор (среднегодовая температура отопительного периода t_о.п. может изменяться от -15°С до - 35 ^оС);
2. Внутренний воздухозабор из нижнего слоя (средняя температура воздуха t_в=18°С);
3. Внутренний воздухозабор из верхнего слоя на высоте 6 м.

Градиент  температуры по вертикали 2 К/м.

Определить  относительную экономию топлива  при внутреннем воздухозаборе по сравнению с внешним в соотвествии с данными, представленными в таблице 2.

Таблица 2 - Исходные данные для определения экономии тепловой энергии за счет регенерации при работе котельных установок

№ варианта	Тип и марка котла	Номинальная тепловая мощность Q, кВт	К.П.Д. котла, ηк	Вид сжигаемого топлива	Среднегодовая темпера-тура отопи-тельного периода tоп, оС
6	ТВГ- 8	9650	0,92	Березовский газ	-27

Таблица 3 - Расчетные характеристики газообразного топлива

Газ природный	Элементный состав газа, %							Теплота сгорания на сухую массу, Qсн, кДж/кг
	CH4	C2H4	C3H8	C4H10	C5H12	N2	CO2
Березовский	95,1	1,1	0,3	0,1	-	3,0	0,4	35320

 

Расчет  проводится в следующей последовательности: Определяется расход топлива (B, кг/с (нм /с)) при номинальной нагрузке котла

                                                                   

где Q – номинальная мощность котла (таблица 2), кВт;

      Q^р_н (Q^с_н) - низшая теплота сгорания (теплотворная способность) топлива, кДж/кг или кДж/нм³ (таблица 3);

      η_к - К.П.Д. котла (таблица 2)

 

Для полного  сгорания I кг твердого (жидкого) или I нм³ газообразного топлива требуется теоретически необходимый расход воздуха V^о_в, который в нашем случае может быть рассчитан по формуле:

  м³/кг                                                                             

где Q^р_н (Q^с_н) - низшая теплота сгорания (теплотворная способность) топлива, МДж/кг или МДж/нм³.

 

Поскольку равномерно перемешать воздух с топливом трудно, в топку подают больше воздуха, чем необходимо теоретически.

Действительный  расход воздуха на I кг (нм³) топлива в м³/кг (м³/нм³ )              

 

где α -  коэффициент избытка воздуха в топке

а) для газов α = 1,05-1,1;

б) для жидких топлив α = 1,1-1,2;

в) для твердых топлив α = 1,3-1,5

 м³/кг                                                                     

Действительный  расход воздуха (V_д, м³/с) при сжигании топлива, подаваемый в топку котла,