Выбор оборудования для собственной котельной всегда основывается на тщательном анализе требований технологического теплоснабжения — текущих и перспективных. И тем не менее, часто на действующих объектах встречается ситуация, когда мощность котлов оказывается избыточна.
Причина у каждого предприятия своя. Например, котел подбирается с учетом будущего увеличения энергопотребления, которого не происходит. А возможно, потребность в тепле стала меньше после реализации энергосберегающих мероприятий. Или избыточная мощность была осознанно выбрана, чтобы быстро достигать заданных температурных значений.
Котел, рассчитанный на нагрузку, превышающую фактическую, быстро удовлетворяет требования технологического процесса или требования по нагреву помещения, а затем отключается до тех пор, пока снова не потребуется тепло.
Как это влияет на расход топлива, и как сократить потери, если на вашем предприятии есть один или несколько таких котлов, разбираемся вместе.
Потери при циклической работе
Рабочий цикл котла состоит из этапа розжига, вентиляции после останова, периода простоя, вентиляции перед розжигом и возврата к розжигу.
Эффективность котла (полезное тепло, выделяемое котлом, поделенное на потребление энергии в течение всего цикла) снижается при циклической работе котла, или когда несколько котлов работают на малой мощности.
Происходит это, в частности, из-за того, что фиксированные потери в условиях малой нагрузки увеличиваются. Например, если потери на излучение от корпуса котла при полной нагрузке составляют 1% от общей тепловой мощности, то при половинной нагрузке эти потери увеличиваются до 2%, а при одной четверти нагрузки потери составляют 4%.
В дополнение к потерям на излучение происходят потери перед вентиляцией и после нее. При предварительной вентиляции работает вентилятор, прогоняя через котел воздух, чтобы удалить оттуда горючую газовую смесь, которая могла там скопиться. Вентиляция после останова выполняет аналогичную функцию: из котла удаляется тепло, так как удаляемый при продувке воздух имеет высокую температуру. Увеличение частоты этих процессов ведет к повышенному расходу топлива.
Считаем экономию
Давайте посмотрим, как влияют мощность и эффективность котла на потребление топлива
Сравним котел мощностью 15 МВт с эффективностью цикла 72.7% (E1) с котлом мощностью 6 МВт с эффективностью цикла 78.8% (E2).
Вычислим перерасход топлива при замене оборудования на более эффективное.
Доля сэкономленного топлива
= (1 – E1/E2) = (1 – 72.7/78.8) x 100 = 7.7%
Если старый котел использовал 5 700 тыс.м3 природного газа ежегодно, то экономия при переходе на котел меньшего размера (при стоимости топлива 6.5 рублей* за 1 м3) составит:
Ежегодная экономия = 5 700 тыс. м3/год х 0,077 х 6,5 руб/м3
= 2 850 тыс. рублей в год
Руководство к действию
- Определите эффективность и эксплуатационные расходы каждого из ваших котлов. Разработайте модель, которая позволит максимально повысить эффективность работы нескольких котлов.
- Избегайте работы короткими циклами. Для этого купите горелку с высоким диапазоном регулирования или добавьте еще один небольшой котел, чтобы обеспечить более высокую гибкость и эффективность при любых нагрузках.
- Если вы используете несколько котлов, организуйте их работу таким образом, чтобы при увеличении нагрузки к работе первыми подключались наиболее эффективные котлы, а при снижении нагрузки менее эффективные агрегаты отключались первыми. В соответствии с ограничениями на излучение, работу или мощность нагрева, необходимо переключаться с котлов с более дорогой выработкой пара на котлы с более дешевой выработкой пара.
- Используйте автоматические контроллеры. Так вы сможете определить растущие затраты (изменение стоимости пара / изменение нагрузки) для каждого котла на предприятии, и соответствующим образом изменить нагрузку, чтобы максимально увеличить эффективность.
- Если возможно, планируйте нагрузку, чтобы оптимизировать производительность системы котлов. Котельные с несколькими котлами, которые одновременно работают в условиях слабого нагрева, имеют возможности экономии энергии при использовании подходящей стратегии распределения нагрузки на котлы.
- Используйте котлы меньшей мощности. Вы можете сократить потребление топлива, путем добавления маломощного котла, соответствующего средней нагрузке на вашем предприятии, или путем использования в котельной нескольких небольших котлов. Несколько небольших котлов обеспечивают надежность и гибкость, позволяя им следить за колебаниями нагрузки без чрезмерного нагрева и коротких циклов работы. В помещениях с большими сезонными колебаниями потребления пара вместо того, чтобы использовать большие котлы круглый год, при уменьшении нагрузки включайте небольшие котлы.
* Вы можете использовать при расчетах тариф вашего предприятия, чтобы рассчитать потенциальную экономию за счет снижения потребления газа.
Подготовлено Евгением Лебединским с использованием материалов https://www.energy.gov
