Методы составления энергобаланса промышленных предприятий и анализ энергобаланса с целью оценки энергоиспользования.

 

Энергобаланс – полное качественное равенство между потреблением и производством всех видов энергии в энергетическом хозяйстве. Энергобалансы могут разрабатываться для отдельных агрегатов, процессов, предприятий и отраслей.

Виды энергобалансов

• Плановый - задачей является определение планового потребления топлива, составляется на основе плана выпуска продукции и удельных норм расхода на эту продукцию.

•  Отчетный -для оценки деятельности энергоперсонала за промежуток времени и выявления необоснованных потерь топлива

• Нормативный  - пересчитанный плановый энергобаланс под фактические условия работы предприятия.

•  Перспективный - составляется с учетом планируемого расширения или реконструкции предприятия 3-5 лет.

Основное назначение энергобаланса - анализ и оценка эффективности использования энергоресурсов. Энергобаланс предприятия составляется на основе тепловых, технологических и других видов расчета.

Энергетические балансы предприятий различаются по:

- по видам ресурсов (виды топлива и др. ресурсы);

- по стадиям энергетического потока (добыча, переработка, преобразование, транспортирование, хранение, использование);

- по промышленным объектам (электростанции, отдельные предприятия, цеха, участки, энергоустановки, агрегаты и т.д.);

- по назначению (силовые процессы, тепловые, электрохимические, освещение, кондиционирование, средства связи и управления и т.д.);

- по уровню использования (с выделением полезной энергии и потерь).

Обязательной составляющей энергобаланса является оценка потерь энергии.

 

Рисунок 1 -  Обобщённая схема энергобаланса промышленного объекта

 

Q_i, Qj – потоки теплоты, поступающие и удаляемые с потоками веществ G_i, Gj

Q_Gi, Q_{Gj –} потоки теплоты, подведённые к объекту и отведённые от него теплоносителями, циркулирующими по замк. контурам.

Q_Fi, Q_Fj – потоки теплоты, подведённые или отведённые через ограждения.

N_i, Nj- подведённая и отведённая механическая или электрическая энергия

 

Обобщённое уравнение энергобаланса:

å Q_{i +} å Q_Gi + å Q_Fi + å N_i = å Qj +å Q_Gj +å Q_Fj +å Nj                                          (1.1)

i≠ j, поскольку в производстве имеют место многочисленные слияния и разделения потоков веществ, химические превращения и преобразования одних видов энергии в другие. Более того, количество различных видов потоков к объектов и отведённых от него также не совпадают.Поэтому, необходимо учесть что правая часть уравнения внутри себя содержит:

• полезно используемые потоки теплоты åQjп + åQ_Gjп;

•  рассеиваемые å Qj_ос + å Q_Gjос + å Q_Fj.

 

Полное уравнение энергобаланса технологического процесса:

 

åQ_{i +} åQ_Gi + åQ_Fi + åN_i = åQjп + å Q_Gjп+ å Qj_ос+ åQ_Gjос+åQ_Fj +åNj                  (1.2)

 

В данном уравнении отсутствуют составляющие:

 

 åQ_Fjп, å Q_Fj_ос и åNj_п, åNj_ос.                                                                                      (1.3)

 

Так как все потоки теплоты через ограждения зданий, наружные поверхности оборудования и трубопроводов и т.д. одновременно являются потерями в окружающую среду. Кроме того, большая часть электрической и механической энергии, используемая на производстве, затрачивается на электротермические процессы, преодоления сил трения и превращения в теплоту, рассеиваемую в окружающую среду.

 Следовательно, учитывается суммой å Qj_ос + å Q_Gjос.

Для предприятий, так же как для аппаратов или установок, работающих в периодическом или переменном режиме, а также для предприятий, выпускающих продукцию по нескольким видам, энергобаланс составляют для интервала времени, в течение которого полный производственный цикл не заканчивается.

В качестве такого интервала может быть выбран отдельный технологический цикл по выпуску промежуточного продукта, в том числе готового к определённому использованию [1].

 

1.1 Методика определения потребности в условном топливе и экономии топлива отдельных элементов системы при увеличении к.п.д. системы

 

1) При полезном энергопотреблении Q_пол = 1Гкал\час

- Потребитель тепла потребляет, Гакл\час:                                            (1.4)

- Источник тепла вырабатывает,   Гакл\час:                          (1.5)

- Источник тепла потребляет, Гакл\час:                        (1.6)

2) Годовое потребление энергии источником тепла в условном топливе составит т.у.т.\год:

                                                                                                               (1.7)                                                                                 

3) Годовой расход топлива при увеличении к.п.д. потребителя энергии на 5%, т.у.т\год составит:

                                                                                (1.8)

5. При увеличении к.п.д. распределительных сетей на 5%, годовой расход топлива т.у.т\год, составит:

                                                                                (1.9)

6. При увеличении к.п.д. источника тепла на 5%, годовой расход топлива т.у.т\год, составит:

                                                                                (1.10)                         

4) Снижение годового расхода топлива определяется разницей между фактическим потреблением топлива В,  и расходом топлива при увеличении к.п.д. каждого из элементов схемы обеспечения потребителей энергии:

1. (при увеличении к.п.д. источника тепла)                                     (1.11)

2. (при увеличении к.п.д. распределительных систем)

3. (при увеличении к.п.д. потребителя энергии)

 

1.2 Задание для самостоятельного выполнения

 

Для предлагаемой системы, представленной на рисунке 2, определить влияние на годовую потребность в условном топливе изменения к.п.д. отдельных её элементов (η_ит, η_рс, η_эн) на 5%, если известна величина полезного энергопотребления Q_пол = 1Гкал\час, продолжительность работы системы τ = 8000ч\год и начальные к.п.д. элементов системы η_ит = 0,9, η_рс = 0,8, η_эн = 0,6.

Рисунок 2- Условная система выработки, передачи и потребления тепловой энергии.