Введение 3
1 Анализ энергосберегающих мероприятий и нормативно-правовой базы 7
1.1 Нормативно-правовая база 7
1.2 Анализ мероприятий для повышения энергоэффективности в котельных установках 10
1.3 Энергосбережение в насосных установках в системе теплоснабжения ... 11
1.4 Энергосбережение в системе отопления потребителя 23
1.5 Теплоизоляция 29
1.6 Оборудование водоподготовки и фильтрации воды 31
1.7 Выводы по первому разделу 36
2 Исследование и расчет мероприятий для снижения затрат на энергоресурсы существующего объекта 37
2.1 Общие сведения о существующем объекте 37
2.2 Оборудование газовой котельной 39
2.3 Расчет теплоизоляции 46
2.4 Водоподготовка 48
2.5 Автоматизация газовой котельной 50
2.6 Насосные установки 52
Выводы по второму разделу 55
3 Технико-экономическое обоснование применяемых мероприятий 56
3.1 Теплоизоляция 56
3.2 Модернизация газовой котельной 56
3.3 Выводы по третьему разделу 65
Заключение 66
Список используемой литературы и источников 68
Приложение А Расчет толщины тепловой изоляции по СП 61.13330.2012 74
В практике, используемой во всем мире, проблемам увеличения энергоэффективности, изобретению и внедрению экономичных и энергосберегающих технологий с каждым годом отводится все больше внимания. Известно, что тарифы на электрическую и топливную энергии достаточно дешевы на данный момент, но с регулярным возрастанием цен на топливную продукцию, а также с ростом энергопотребления в дальнейшем, проблема энергосбережения будет стоять все острее.
«Рост мирового энергопотребления является ключевым фактором, оказывающим влияние на будущий облик этого направления. Наряду с истощением дешевых запасов традиционных углеводородов будет наблюдаться активное использование возобновляемых источников энергии, ядерной энергии, создание новых энергосберегающих систем.
К ключевым научно-технологическим трендам, формирующим облик данного приоритетного направления, в первую очередь относятся:
• повышение параметров теплоэнергетических установок и рост их КПД (использование хладоресурса топлива в системах охлаждения), разработка нового поколения газотурбинных и парогазовых установок, угольных энергоблоков на ультравысокие параметры пара, энергетических установок с высокоэкономичной газификацией углей, что позволит существенно увеличить эффективность теплоэнергетических систем и удовлетворить рост спроса на энергию, однако потребует значительных капитальных вложений;
• массовое внедрение энергосберегающих технологий позволит снизить нагрузку на экономику за счет снижения энергоемкости и уменьшения себестоимости продукции, а также обеспечить улучшение экологической ситуации за счет уменьшения выбросов парниковых газов в атмосферу и других вредных загрязнений;
• развитие технологий аккумулирования энергии (в том числе использование топливных элементов) обеспечит значительное повышение эффективности многих систем централизованной и децентрализованной генерации, в том числе ветроэнергетики, солнечной энергетики, атомной, геотермальной энергетики и пр. за счет роста КПД, снижения затрат на производство и эксплуатацию, увеличения срока службы и снижения потребности в пассивной мощности;
• развитие технологий использования возобновляемых источников энергии для производства электрической и тепловой энергии, в частности, технологий биотоплив, солнечной, ветровой и биоэнергетики, приведет к увеличению их доли и ограниченному вытеснению традиционных энергоресурсов;
• разработка программно-аппаратных средств для создания интеллектуальных энергетических систем ("умные" сети) позволит существенно повысить эффективность отдельных частей энергосистемы.
Развитие данного научно-технологического направления позволит удовлетворить растущий спрос на энергоносители в мире, а также ответить на возникающие вызовы в области энергетики: истощение дешевых запасов традиционных углеводородов, ужесточение требований к безопасности и экологичности энергетических систем.» [1]
Российская Федерация обладает потенциалом энергоэффективности, который доходит до доли, которая составляет треть от уровня использования энергоресурсов.
«Это выше, чем предусмотренный в Энергетической стратегии России на период до 2030 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. № 1715-р, прирост производства первичной энергии в России в 2008 - 2020 годах на 244 - 270 млн. тонн условного топлива». [2]
«Основными макроэкономическими показателями по итогам реализации Программы являются:
обеспечение снижения энергоемкости валового внутреннего продукта за счет реализации мероприятий Программы не менее чем на 7,4 процента на I этапе (2011 - 2015 годы) и на 13,5 процента за весь срок реализации Программы (2011 - 2020 годы);
обеспечение годовой экономии первичной энергии за счет реализации мероприятий Программы в размере не менее 100 млн. тонн условного топлива к концу I этапа (к 2016 году) и 195 млн. тонн условного топлива к концу II этапа (к 2021 году);
обеспечение суммарной экономии энергии в размере 334 млн. тонн условного топлива на I этапе (2011 - 2015 годы) и 1124 млн. тонн условного топлива за весь срок реализации Программы (2011 - 2020 годы)». [3]
Все вышесказанное относится, в частности, и к системам теплоснабжения потребителя. Для того, чтобы потребитель получил тепло и горячую воды необходимы большие топливно-энергетические затраты. Для того, чтобы получение тепла и горячей воды было эффективным, а работа котельной установки была стабильной, надежной и безопасной, необходимо использовать современное и энергетически эффективное оборудование в котельных, соблюдая при этом требования нормативно-технической документации. Но не всегда все вышесказанное соблюдается. Особенно часто оборудование котельной является устаревшим и не энергоэффективным.
Актуальность исследования состоит в том, что большинство котельных являются не эффективными, поскольку применяется устаревшее оборудование, используются неактуальным схемы работы котельных.
Объектом нашего исследования будет являться газовая котельная села «Давыдово», которая расположена в Орехово-Зуевский районе (Московская область). Данная котельная является технически устаревшей и обладает низкой эффективностью работы.
Основной параметр, который показывает эффективность использования энергетических ресурсов является энергоэффективность.
Снижение затрат на энергоресурсы, которые направлены на жизнеобеспечение общественных зданий и сооружений, а также других жилых объектов и зданий, позволяет получить значимый результат энергосбережения, позволяющий экономить большие средства, а также создающий более качественные и комфортные условия для жизнеобеспечения людей.
Целью и предметом исследования является повышение энергетической эффективности котельной с использованием современных методик.
Для того, чтобы достигнуть данной цели, а именно повысить энергетическую эффективность, необходимо решить ряд нижеприведенных задач:
1. Анализ энергосберегающих мероприятий и нормативно-правовой базы;
2. Исследование и расчет мероприятий для снижения затрат на энергоресурсы существующего объекта;
3. Технико-экономическое обоснование применяемых мероприятий.
Основные препятствия, которые приводят к сдерживанию развития энергосбережения и энергетической эффективности в России, следует разложить на четыре группы:
1) нехватка мотивации;
2) отсутствие необходимой информации;
3) небольшие навыки и опыт по поддержке проектов;
4) недостаточная организация решений и действий.
Также в практике чаще всего получается так, что, помимо знаний нормативной базы, а также опыта по финансовой поддержке проектов или же знаний технической части энергосбережения, необходимо, чтобы специалист был всесторонне развит, а также смог легко адаптироваться к законам, которые имеют частые изменения и поправки, которые могут провести технико-экономические обоснования различных проектов, понимающие препятствия и принципы, которые лежат в их глубине.
В ходе работы, мы выяснили, что основными путями энергосбережения являются: использование и внедрение актуальных норм, правил проектирования для эксплуатации котельных, повышение энергетической эффективности путем введения новейших решений и технологий.
Комплексное проведение энергосберегающих мероприятий позволяет получить наиболее крупную экономию, как в энергетическом эквиваленте, так и в экономическом, учитывая постоянно растущие цены на энергоносители.
В следствие этого мы провели исследование текущего состояние объекта исследования (водогрейной газовой котельной 2,5МВт), рассмотрели план котельной и тепловую схему. На основании данного исследования были применены следующие энергосберегающие мероприятия:
1) Проведена замена оборудования газовой котельной. Замена водогрейных котлов в следствие низких показателей энергоэффективности, замена трубопроводной арматуры по причине физического износа с соблюдением требований нормативно-технической документации.
2) Для управления работой котлов и обеспечения безопасных режимов эксплуатации была проведена автоматизация газовой котельной путем замены указателей уровня воды, манометров, термометров, запорной и регулирующей арматурой, приборов безопасности и сигнализации и других предохранительных устройств.
3) Проведена замена насосного оборудования котельной (замена циркуляционных, сетевых насосов, а также насосов подпитки) по причине низкой энергетической эффективности. Насосное оборудование модернизированной водогрейной котельной работает от частотно-регулируемых электроприводов.
4) Проведена замена оборудования системы водоподготовки для повышения стабильности работы газовой котельной. (защитного фильтра с обратной промывкой, ступени обезжелезивания, ступени умягчения, ступени дозирования, КИП).
5) Проведение тепловой изоляции трубопроводов и дымовых труб с помощью прошивных матов для повышения теплового сопротивления, что приводит к снижению тепловых потерь. Снижение тепловых потерь позволяет повысить энергетическую эффективность и снизить финансовые издержки.
Далее было проведено технико-экономическое обоснование данных мероприятий и рассчитан срок окупаемости данных мероприятий.
Научная новизна данной работы состоит в том, что в данной работе были применены современные методики по энергосбережению газовой котельной, которые объединены и применены в одном объекте исследования.
Капитальные затраты на замену оборудования газовой котельной (затраты на проектирование, закупку оборудования, транспортировку, демонтаж и утилизация устаревшего оборудования, и монтаж нового оборудования) составили около 8 млн. руб., а срок окупаемости данного мероприятия составил около 10 месяцев. При проведении тепловой изоляции, срок окупаемости данного мероприятия составит 4 месяца. Данные мероприятия имеют хороший показатель окупаемости, поскольку срок окупаемости не превышает 5 лет.
Исходя из этого, практическая значимость работы состоит в том, что при использовании данных мероприятий можно снизить денежные издержки на энергоресурсы в газовых котельных, а также на обслуживание и эксплуатацию примерно на 30%.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
