Об энергетическом обследовании предприятий с большим количеством однотипных источников тепловой энергии

УДК 622.481.24

Об энергетическом обследовании предприятий с большим количеством однотипных источников тепловой энергии

В. А. Афанасьев,

преподаватель кафедры энергетики и энергосбережения МИЭЭ

Н. Д. Денисов-Винский,

инженер кафедры энергетики и энергосбережения МИЭЭ, аспирант факультета «Энергомашиностроение» МГТУ им. Н. Э. Баумана

Предлагаемая методика позволяет провести ранжирование объектов энергопотребления по показателям энергоэффективности их работы как для каждого вида энергоресурса, так и для всех потребляемых теплоэнергоресурсов в целом.

Ключевые слова: энергоаудит, источник тепловой энергии, энергетическое обследование.

Введение

Износ энергогенерирующего оборудования в России принимает угрожающие масштабы. Например, есть данные [1], что около 77 % турбин тепловых электрических станций (ТЭС) имеют износ более 50 %, а 51 % из всех турбин ТЭС и вовсе не пригодны к эксплуатации и характеризуются как «непригодные к применению» или «лом». Аналогичная ситуация и с теплогенерирую-щем оборудованием котельных. Так, энергетическое обследование, проведенное авторами в МУП «Теплосеть» одного из районов Московской области, показало, что КПД лишь половины всех котлов находится в пределах от 80 до 90 %, у остальных же котлов КПД составляет от 70 до 80 % и даже 64 %. На котлах установлены старые горелочные устройства с автоматикой, не обеспечивающей качественное сгорание топлива, или вообще без автоматического управления процессом горения.

На момент обследования из 40 котельных МУП «Теплосеть» только 30 работали на природном газе, причём, доля топлива в стоимости реализованной тепловой энергии находилась в пределах от 27 до 82 %; 8 котельных, использовавших в качестве топлива мазут и печное топливо, являлись убыточными. Доля топлива в стоимости реализованной тепловой энергии для них находилась в пределах от 130 до 334 %, а в оставшихся двух котельных, работающих на угле, 50 %. Подобная ситуация имеет место во всех районах Московской области, а ситуация в других областях ещё хуже.

Постановка задачи

Прежде чем решать вопрос повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), необходимо выявить причины их неэффективного использования и разработать мероприятия по устранению данных причин. Это становится возможным после проведения энергетического

обследования объекта, о чем напрямую указывает закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» [2].

Согласно данному закону, проведение энергетического обследования является обязательным для следующих организаций и лиц:

1) органы государственной власти, органы местного самоуправления, наделенные правами юридических лиц;

2) организации с участием государства или муниципального образования;

3) организации, осуществляющие регулируемые виды деятельности;

4) организации, осуществляющие производство и (или) транспортировку воды, природного газа, тепловой энергии, электрической энергии, добычу природного газа, нефти, угля, производство нефтепродуктов, переработку природного газа, нефти, транспортировку нефти, нефтепродуктов;

5) организации, совокупные затраты которых на потребление природного газа, дизельного и иного топлива, мазута, тепловой энергии, угля, электрической энергии превышают десять миллионов рублей за календарный год;

6) организации, проводящие мероприятия в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, финансируемые полностью или частично за счет средств федерального бюджета, бюджетов субъектов Российской Федерации, местных бюджетов.

К категории предприятий, подлежащих обязательному энергетическому обследованию, относятся, например, объекты энергопотребления социальной сферы: школы, детские сады, больницы, поликлиники, количество которых только в отдельных округах Москвы достигает нескольких сотен.

= 28

Энергобезопасность и энергосбережение

Для того чтобы разработать перечь типовых общедоступных мероприятий по энергосбережению и провести их стоимостную оценку, необходимо иметь наиболее качественную и полную картину работы оборудования котельной, в частности работы котлоагрегатов. Энергообследование котлоагрегатов в основном сводится к составлению их теплового баланса. Первая сложность, с которой может столкнуться энергоаудитор, - отсутствие счётчика природного газа на каждом котле и, как следствие, отсутствие данных по потреблению природного газа каждым котлоагрегатом. В такой ситуации составление теплового баланса котельного агрегата при его параллельной работе с другими котлами становится затруднительным.

Однако если речь об энергоаудите нескольких котельных, первое энергетическое обследование оптимально начинать с той котельной, где доля потребления ТЭР является наибольшей.

Описание методики

С использованием отчетов энергетических обследований (энергоаудитов) нескольких районов Московской области, проведенных авторами, была разработана методика, позволяющая определить по данным экспресс-обследования котельных ту котельную, где доля потребления ТЭР на единицу тепловой энергии является наибольшей.

При разработке технического задания на проведение энергетического обследования потребителя топливно-энергетических ресурсов, в состав которого входят однотипные энергопотребляющие устройства, возникают определённые трудности: стоимость энергоаудита и время обследования пропорциональны количеству обследуемых объектов - потребителей энергоресурсов. Возникает необходимость выбо-

ра определённого количества объектов из их общего количества. Поверхностное знакомство с объектом, как правило, даёт возможность получить информацию только о количестве однотипных устройств. Предлагаемая методика позволяет провести ранжирование объектов энергопотребления по показателям энергоэффективности их работы как для каждого вида энергоресурса, так и для всех потребляемых ТЭР в целом.

Основная задача при составлении технического задания - выбрать конечное количество проблемных источников тепловой энергии из общего их числа. Для проведения ранжирования объектов энергопотребления по показателям эффективного использования энергоресурсов необходимо получить информацию о видах, объёме потребленных энергоресурсов, а также о количестве выработанного конечного продукта. В рассматриваемом случае потребляемыми энергоресурсами являются топливо (природный газ), электроэнергия, вода, канализационные стоки. Затраты на утилизацию канализационных стоков характеризуют объём энергозатрат, необходимых для утилизации. Энергозатраты на утилизацию канализационных стоков пропорциональны объёму канализационных стоков. Конечным вырабатываемым продуктом является тепловая энергия.

Исходные данные для расчета приведены в табл. 1.

Данные табл. 1 подготовлены на основе отчета по результатам энергетического обследования МУП «Теплосеть». Для дальнейших расчетов приняты действующие на тот момент тарифы на потребляемые ТЭР: тариф на природный газ - 1,15 руб./м3, тариф на электроэнергию - 1,3 руб./кВт-ч, тариф на воду - 8 руб./м3, тариф на услуги пользования канализации - 5,5 руб./м3.

Таблица 1

Потреблённые энергоресурсы и количество выработанной тепловой энергии котельными МУП «Теплосеть»

Номер котельной Природный газ, тыс. м3 Электроэнергия, МВт-ч Вода, тыс. м3 Канализация, тыс. м3 Тепловая энергия, Гкал

1 411,3 219,82 10,3 6,59 2909,87

2 1542,83 178,02 15,2 15,55 10914,06

3 505,96 111,86 3,46 1,76 2856,67

4 3044,04 990,01 33,86 26,56 11888,1

5 573,65 89,25 5,16 3,48 3965,11

6 819,12 221,06 16,72 15,36 5988,43

7 15733,62 2876,4 184,87 199,89 93683,96

8 8111,62 1557,39 182 157,45 53442,55

9 237,81 35,25 0,38 0,23 1322,99

10 10260 2428,3 113,1 86,64 69343,45

11 257,91 58,32 0,51 0,43 1436,06

12 820,75 188,22 24,99 20,64 4716,13

13 3114 507,64 84,74 72,73 20993,74

14 4453,56 878,66 194,25 160,77 18975,34

15 1432,56 235,96 39,59 36,03 12650,79

Ш51ШШШ

Первый этап энергоаудита заключается в анализе стоимостной составляющей каждого ТЭР в единице тепловой энергии, например в Гкал, произведённой на котельной. Результат расчёта этой составляющей приведён в табл. 2.

Поскольку в допущениях для описываемой методики было принято, что в котельных - источниках тепловой энергии - установлены однотипные энергопотребляющие устройства, то данные, приведённые в табл. 2, могут служить отправной точкой для анализа работы оборудования котельной; из таблицы

следует, что максимальное потребление природного газа, а также электроэнергии имеет место в котельной № 4, а минимальное потребление - в котельных № 15 и №2.

Данные табл. 2 позволяют оценить потенциал энергосбережения как в количестве ТЭР, так и в денежном выражении для каждой котельной.

В табл. 3 приведены данные расчета для оценки потенциала энергосбережения в показателях ТЭР, а в табл. 4 в денежном выражении в соответствие с вышеобозначенным тарифами.

Таблица 2

Удельная составляющая каждого ТЭР в единице выработанной тепловой энергии

Удельное потребление

Номер котельной природный газ, м3/Гкал электроэнергия, кВт-ч/Гкал вода, м3/Гкал канализация, м3/Гкал

1 141,35 75,54 3,54 2,26

2 141,36 16,31 1,39 1,42

3 177,12 39,16 1,21 0,62

4 256,06 83,28 2,85 2,23

5 144,67 22,51 1,30 0,88

6 136,78 36,91 2,79 2,56

7 167,94 30,70 1,97 2,13

8 151,78 29,14 3,41 2,95

9 179,75 26,64 0,29 0,17

10 147,96 35,02 1,63 1,25

11 179,60 40,61 0,36 0,30

12 174,03 39,91 5,30 4,38

13 148,33 24,18 4,04 3,46

14 234,70 46,31 10,24 8,47

15 113,24 18,65 3,13 2,85

Номер котельной Потенциал энергосбережения ТЭР

природный газ, м3/Гкал электроэнергия, кВт-ч/Гкал вода, м3/Гкал канализация, м3/Гкал

1 28,11 59,23 3,25 2,09

2 28,12 0,00 1,10 1,25

3 63,88 22,85 0,92 0,45

4 142,82 66,97 2,56 2,06

5 31,43 6,20 1,01 0,71

6 23,54 20,60 2,50 2,39

7 54,70 14,39 1,68 1,96

8 38,54 12,83 3,12 2,78

9 66,51 10,33 0,00 0,00

10 34,72 18,71 1,34 1,08

11 66,36 24,30 0,07 0,13

12 60,79 23,60 5,01 4,21

13 35,09 7,87 3,75 3,29

14 121,46 30,00 9,95 8,30

15 0,00 2,34 2,84 2,68

Таблица 3

Потенциал энергосбережения для каждой котельной в показателях ТЭР

30 ^^ Энергобезопасность и энергосбережение

Таблица 4

Потенциал энергосбережения для каждой котельной в денежном выражении

Номер котельной Потенциал энергосбережения

природный газ, руб./Гкал электроэнергия, руб./Гкал вода, руб./Гкал канализация, руб./Гкал

1 32,33 77,00 26,00 11,50

2 32,34 0,00 8,80 6,88

3 73,46 29,71 7,36 2,48

4 164,24 87,06 20,48 11,33

5 36,14 8,06 8,08 3,91

6 27,07 26,78 20,00 13,15

7 62,91 18,71 13,44 10,78

8 44,32 16,68 24,96 15,29

9 76,49 13,43 0,00 0,00

10 39,93 24,32 10,72 5,94

11 76,31 31,59 0,56 0,72

12 69,91 30,68 40,08 23,16

13 40,35 10,23 30,00 18,10

14 139,68 39,00 79,60 45,65

15 0,00 3,04 22,72 14,74

Оценка потенциала энергосбережения (табл. 3) была определена разностью между удельным показателем каждого ТЭР для каждой котельной и минимальным значением этого показателя ТЭР для заданного набора котельных. Денежное выражение потенциала энергосбережения (табл. 4) получено в результате умножения данных табл. 3 на соответствующий тариф и позволяет определить те котельные, где относительные затраты на отдельные

ТЭР являются наибольшими. Однако для выбора конкретных котельных, где в дальнейшем планируется провести энергоаудит, необходимо ввести интегральный показатель суммарного перерасхода ТЭР в денежном выражении. Для этого необходимо суммировать показатели потенциала энергосбережения в денежном выражении для каждой котельной. Округленные результаты расчёта представлены в табл. 5.

Таблица 5

Номер котельной Потенциал энергосбережения (руб.) Суммарный потенциал, руб./Гкал

природный газ, руб./Гкал электроэнергия, руб./Гкал вода, руб./Гкал канализация, руб./Гкал

1 32,33 77,00 26,00 11,50 147

2 32,34 0,00 8,80 6,88 48

3 73,46 29,71 7,36 2,48 113

4 164,24 87,06 20,48 11,33 283

5 36,14 8,06 8,08 3,91 56

6 27,07 26,78 20,00 13,15 87

7 62,91 18,71 13,44 10,78 106

8 44,32 16,68 24,96 15,29 101

9 76,49 13,43 0,00 0,00 90

10 39,93 24,32 10,72 5,94 81

11 76,31 31,59 0,56 0,72 109

12 69,91 30,68 40,08 23,16 164

13 40,35 10,23 30,00 18,10 99

14 139,68 39,00 79,60 45,65 304

15 0,00 3,04 22,72 14,74 41

Суммарный потенциал энергосбережения для каждой котельной в денежном выражении

Ш51ШШШ

Таблица 6

Ранжирование котельных по показателю потенциала энергосбережения на 1 Гкал выработанной тепловой энергии

Номер котельной Потенциал энергосбережения, отнесенный к 1 Гкал, руб./Гкал Номер котельной Потенциальная экономия денежных средств за заданный период, руб.

14 304 7 9 930 500

4 283 14 5 768 503

12 164 10 5 616 819

1 147 8 5 397 698

3 113 4 3 364 332

11 109 13 2 078 380

7 106 12 773 445

8 101 2 523 875

13 99 6 520 993

9 90 15 518 682

6 87 1 427 751

10 81 3 322 804

5 56 5 222 046

2 48 11 156 531

15 41 9 119 069

Из табл. 5 можно заключить, что из общего числа котельных с однотипным оборудованием наибольший потенциал энергосбережения в размере 304 руб-лей/Гкал возможен у котельной под номером 14. Однако необходимо помнить, что этот показатель отнесён к 1 Гкал выработанной тепловой энергии и не является общим интегральным показателем денежных потерь, так как не учитывает объёмы выработанной тепловой энергии.

В табл. 6 приведено ранжирование котельных по показателю потенциала энергосбережения на 1 Гкал выработанной тепловой энергии и по показателю экономии денежных средств за указанный период времени и согласно вышеуказанным тарифам.

Из табл. 6 видно, что, несмотря на то, что потенциал энергосбережения на 1 Гкал выработанной тепловой энергии максимален у котельной № 14, наиболь-

шие убытки принесла котельная № 7, у которой этот потенциал почти в три раза меньше. В этом случае также показателен пример с котельной № 10, у которой потенциал энергосбережения почти в 1,4 раза меньше, чем у котельной № 3, но которая приносит потенциальный убыток в 17 раз больше.

Выводы

Предлагаемые методические рекомендации позволяют при достаточно непродолжительных и простых расчётах определить приоритет объекта, подлежащего первоочередному энергетическому обследованию. В рассмотренном варианте это котельная № 14. В то же время нельзя однозначно сказать, что такой же вывод будет правильным и по результатам следующих энергетических обследований, так как изменение режима работы котельных, вида используемого топлива и т.д. может изменить рейтинговую таблицу.

Литература

1. Монахова Е., Пшеничников С. Страна изношенных турбин // Эксперт. - 2009. - № 49-50.

2. Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23 ноября 2009 г.