Введение 3
1 Современные направления повышения энергоэффективности
котельной 6
1.1 Описание объекта исследования 6
1.2 Обзор современных методов повышения энергоэффективности
котельной 9
1.3 Актуальность повышения энергоэффективности 14
1.4 Анализ выбросов загрязняющих веществ 22
1.5 Предлагаемые энергосберегающие решения 31
2 Модернизация существующей системы электроснабжения
котельной с учетом энергосберегающих мероприятий 33
2.1 Общие сведения 33
2.2 Расчет электрических нагрузок котельной 34
2.3 Расчет и выбор силовых трансформаторов 37
2.4 Силовое электрооборудование 40
2.5 Управление электроприводами 41
2.6 Электроосвещение 42
2.7 Электробезопасность и молниезащита 43
2.8 Кабельные сети 0,4 кВ и 10 кВ 45
2.9 Электросети наружного и охранного освещения 45
2.10 Построение автоматизированной системы управления
технологическими процессами (АСУ ТП) 47
2.11 Применение электростатического фильтра 55
2.12 Автоматизированная система откачки грунтовых, сточных
или любых других жидкостей, заполняющих дренажный приямок 59
3 Исследование вариантов мероприятий по повышению
энергоэффективности котельной 67
3.1 Возможности использования установок утилизации теплоты 67
3.2 Перспективы использования водяных экономайзеров 74
3.3 Технические методы повышения энергоэффективности 77
3.4 Применение возобновляемых источников энергии 81
3.5 Внедрение систем мониторинга энергоэффективности 91
3.6 Выбор системы мероприятий по повышению
энергоэффективности котельной 94
Заключение 95
Список используемых источников 98
Актуальность темы. «Повышение энергоэффективности котельных является одним из факторов, способствующим стабильности и устойчивому развитию экономики во всех отраслях промышленности. Основным фактором, влияющим на электропотребление, является производительность» [41].
«Можно выделить следующие базовые принципы в регулировании рационального использования энергии и энергосбережения, в том числе и районных котельных:
- исследовательская политика и развитие новых технологий;
- учет аспекта безопасности окружающей среды и уменьшение выбросов парниковых газов;
- разработка соответствующих стандартов, информационное обеспечение;
- финансовые стимулы;
- проведение энергоаудита и контроля за потреблением энергии» [25].
Повышение энергоэффективности котельных со стратегических позиций осуществляется в неблагоприятных условиях внешней среды, связанных с рядом базовых проблем в национальном энергетическом хозяйстве.
«Среди фундаментальных проблем отмечаются:
- недостаточное информационное обеспечение;
- устаревшие технические средства и методики;
- недостаточная подготовленность технического и диспетчерского персонала и т.п.
При общих негативных тенденциях исследователи выделяют и некоторый положительный сдвиг в повышении энергоэффективности, который намечен в последнее время.
К этому сдвигу относится, в частности, повышение технических требований к надежности систем» [35].
«В последнее время усилились тенденции массового внедрения стандартов международного уровня во внутренние системы энергопотребления. Все данные факторы приводят к становлению в долгосрочной перспективе надежного управления энергоэффективностью» [11].
Таким образом, актуальным направлением исследований является изучение методов повышения энергоэффективности районных котельных.
Цель работы.
Целью данной работы является повышение энергоэффективности Южной районной котельной г. Алматы.
Задачи исследования:
- изучить современные направления повышения энергоэффективности котельной;
- исследовать варианты мероприятий по повышению энергоэффективности котельной.
Объектом исследования является районная котельная.
Предметом исследования являются методы и способы повышения энергоэффективности районной котельной.
При написании работы были использованы методы анализа, сравнения, статистики, проектирования.
Практическая значимость полученных результатов заключается в возможности использования предложенных мероприятий повышения энергоэффективности для районной котельной.
Основные положения, выносимые на защиту:
- мероприятия по повышению энергоэффективности районной котельной.
Новизна магистерской диссертации:
- новизна работы заключается в оценке эффективности применения энергоэффективного мероприятия для конкретного объекта (районной котельной).
При написании работы были исследованы научные труды таких исследователей, как В.Я. Ушаков, В.В. Литвак, М.А. Вагнер, Н.Н. Харлов, П.С. Чубик, А.А. Арутюнян, Н.И. Данилов и др.
Из электронных ресурсов можно выделить www.electro-expo.ru, sedatec.org, dimrus.com, energosoyus.spb.ru, ntc-retec.ru, gkresurs.ruи др.
Издаются периодические издания «Энергетика», «Энергетик», «Энергетик за рубежом», «Промышленная энергетика», «Проблемы энергетики», «Надежность и безопасность энергетики», «Энергия: экономика, техника, экология» и др., в которых печатаются статьи по проблемам повышения электрической и энергетической эффективности промышленных и коммунальных объектов.
Структура и объём работы.
Структура: введение, 3 раздела, заключение, список используемых источников. Пояснительная записка содержит 102 страницы машинописного текста.
В данной работе проведено исследование по теме «Повышение энергоэффективности Южной районной котельной города Алматы».
Для реализации снижения электропотребления в котельной предлагается внедрить следующие мероприятия:
- для более экономичной и эффективной работы котельной насосы сетевой, подпиточной воды и сырой воды оснастить частотными преобразователями на каждый насос;
- электродвигатели дымососов и вентиляторов водогрейных котлов также оснастить частотными преобразователями;
- произвести замену освещения с люминисцентными и натриевыми газоразрядными лампами на энергосберегающие светодиодные светильники (за исключением зон с высокой температурой - более 50 0С).
Для повышения энергоэффективности котельной предлагается:
- использование установок утилизации теплоты;
- использование водяного экономайзера;
- снижение температуры отходящих дымовых газов;
- забор воздуха из верхней зоны котельной;
- использование вакуумного деаэратора.
В первом разделе определены основные технические характеристики Южной районной котельной г. Алматы, являющейся объектом исследования в данной работе. Проведен обзор современных методов повышения энергоэффективности котельной, показана актуальность разработки мероприятий по повышению ее энергоэфффективности, выполнен анализ выбросов загрязняющих веществ. Определены предлагаемые энергосберегающие мероприятия.
Во втором и третьем разделах проведено исследование предложенных мероприятий по повышению энергоэффективности. Выполнена модернизация существующей системы электроснабжения котельной с учетом энергосберегающих мероприятий. Выполнен расчет электрических нагрузок котельной после ее модернизации: Рр = 4989,23 кВт, С)р = 2705,25 квар, 8р=5675,45 кВА. Выбраны компенсирующие устройства реактивной мощности типа УК-6-400. Общий размер компенсации реактивной мощности 1600 квар. Рассчитана полную мощность, приходящуюся на одну подстанцию 3475,18/3=1158,39 кВА. Применили комплектные трансформаторные подстанции типа КТП-2х1250/10/0,4 кВ, каждая с двумя сухими трансформаторами мощностью по 1250 кВА и КТП-3 с двумя сухими трансформаторами мощностью по 1250 кВА каждый.
Для управления насосами выбрали линейку частотных преобразователей серии INNOVERT PUMP IHD, рассчитанные на диапазон мощностей от 15 кВт до 315 кВт. Запланировано светодиодное освещение, за исключением мест с повышенной температурой. Выбраны: элементы электробезопасности, молниезащиты, кабельные сети 0,4 и 10 кВ, электросети освещения, в том числе наружного и охранного.
Предложена структура автоматизированной системы управления технологическими процессами: выбраны объекты автоматизации,
определены выполняемые функции системы, выбрана техническая база полевого уровня системы и т.д.
Для улучшения экологических показателей котельной выбран электростатический фильтр серии ЭГАВ-400 производства АО «Кондор- Эко». Его применение позволит повысить эффективность очистки дымовых газов до 99,52 до 99,87 %, что находится в границах рекомендаций по применению НДТ (99,5% и выше).
Разработана автоматизированная система откачки грунтовых, сточных вод из дренажного приямка. Использовали два насоса модели ЭПЗ 20-18 И1 мощностью по 5 кВт, в качестве датчиков уровня жидкости применили датчики поплавкового типа ПДУ-Н201-80, шкаф управления Омега АШУ40- 025-54 К-11 У.
Изучены особенности применения возобновляемых источников энергии: ветрогенераторов, солнечных батарей, биотоплива, водородной энергетики. Наиболее перспективными из них признаны использование солнечных панелей и водородной энергетики. Но на данном этапе их применение экономически не целесообразно.
Наиболее энергоэффективны при их внедрении в технологический процесс котельной являются применение установок утилизации теплоты и использование водяного экономайзера.
Применение частотных электроприводов позволяет экономить от 20 до 50 % электроэнергии, а срок их окупаемости составляет от 1,5 до 2 лет.
Использование светодиодного освещения сокращает потребление электроэнергии на 60-80%, что позволяет окупить затраты на замену светильников в течении 2-3 лет.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
