Экономия топлива за счет использования низкотемпературных тепловых ВЭР с использованием ТНУ

 Расчет выхода тепловых ВЭР определяется из теплового баланса агрегата-источника по его энерготехнологическим характеристикам или путем замеров. Возможное использование низкотемпературных (до 45 °C) тепловых ВЭР определяется с учетом технологических условий утилизации (агрессивности энергоносителя, надежности работы утилизационной установки, наличия потребителей и т.д.). Наиболее подходят для этой цели потоки теплоты охлаждения оборотной воды, при этом снижается потребление воды на подпитку испарительных градирен.

Экономия топлива зависит от направления использования тепловых ВЭР и схемы энергоснабжения предприятия, на котором они используются. При тепловом направлении использования тепловых ВЭР экономия топлива определяется расходом топлива в основных (замещаемых) энергетических установках на выработку такого же количества и тех же параметров тепловой энергии, что использовано за счет тепловых ВЭР.

Для решения задач утилизации низкотемпературных тепловых ВЭР наиболее подходят абсорбционные бромисто-литиевые тепловые насосы (АБТН), которые, во-первых, позволяют нагревать потоки, например, получать сетевую воду с температурой 85 °C, во-вторых, требуют для своей работы лишь теплоту конденсации пара, охлаждения дымовых или выхлопных газов, перегретой воды или теплоту сжигания топлива жидкого или газообразного. Охлаждение потоков низкотемпературных тепловых ВЭР, например, оборотной воды осуществляется до температур 20 ̶ 30 °C и может происходить в незначительные промежутки времени с минимальным эффектом по утилизации ВЭР.

Для решения задач утилизации теплоты при охлаждении потоков до более низких температур, вплоть до (-25 °C), используются парокомпрессионные теплонасосные установки (ПКТН), при этом обеспечивают нагрев потоков, например, сетевой воды до температуры не более 55 °C. Для работы ПКТН требуется электроэнергия.

Технико-экономическое обоснование абсорбционных бромисто-литиевых тепловых насосов (АБТН) в системах теплоснабжения

     28.1. Годовая экономия топлива при использовании низкотемпературных тепловых ВЭР с установкой ТНУ в раздельной схеме энергоснабжения (теплоснабжение от котельной):

 

В_р = (b_кот  * Q_тну^ВЭР ) * 10^-3 – b_кэс^ээ *Э_тну*10^-6, т у. т.,

 

где Q_тну^ВЭР – годовая утилизация теплоты в системе теплоснабжения с помощью АБТН, Гкал;

b_кот – удельный расход топлива на отпуск тепловой энергии котельной, кг у. т./Гкал;

Э_тну – расход электроэнергии, потребляемой тепловыми насосными установками (ТНУ), кВт ч.

b_кэс^ээ – удельный расход условного топлива на отпуск электроэнергии принимается равным фактическому расходу топлива на замыкающей станции в энергосистеме, г/кВт ч.

 

28.2. Годовая экономия топлива при использовании ВЭР с установкой ТНУ на предприятии с комбинированной схемой энергоснабжения (теплоснабжение от ТЭЦ):

 

B_к = В_тэц^{БЕЗ ТНУ} – В_тэц ^{С ТНУ}– b_кэс^ээ  *(DЭ_ТФ ^ТЭЦ + Э_тну) *10^-6, т у.т.,

 

 

где В_тэц^{БЕЗ ТНУ} – суммарные затраты топлива на отпуск электроэнергии и тепла от ТЭЦ без ТНУ, т у.т.;

В_тэц ^{С ТНУ} – суммарные затраты топлива на отпуск электроэнергии и тепла с ТНУ, т у.т.;

DЭ_ТФ^ТЭЦ – изменение выработки электроэнергии по теплофикационному циклу на ТЭЦ, кВт ч.

 

28.3. Определение экономической эффективности использования тепловых ВЭР с установкой АБТН.

 

При сроке ввода АБТН до 1 года приведенные затраты в систему утилизации составят:

З_пр = К_д^ВЭР + И^ВЭР,

 

где К_д^ВЭР – дополнительные капиталовложения, связанные с использованием тепловых ВЭР и установкой ТНУ;

И^ВЭР – ежегодные издержки, связанные с использованием тепловых ВЭР и установкой ТНУ.  

 

28.3.1. Определение дополнительных капиталовложений:

С_об  ̶ стоимость оборудования определяется согласно договорным ценам (на основании тендера);

Стоимость проектных работ – до 10 % от стоимости строительно-монтажных работ С_смр;

С_смр  ̶ стоимость строительно-монтажных работ, равная 25 ̶ 30 % от стоимости оборудования;

С_пнр ̶ стоимость пуско-наладочных работ – 3 ̶ 5 % от стоимости оборудования.

Таким образом, дополнительные капиталовложения, связанные с реализацией мероприятия составят:

 

К_д^ВЭР = С_об + 0,1* С_смр + (0,25 ̶ 0,3) * С_об + (0,03 ̶ 0,05) * С_об, руб.;

 

 

И^ВЭР – ежегодные издержки, связанные с использованием тепловых ВЭР и установкой ТНУ. При утилизации низкотемпературных тепловых ВЭР охлаждающей и оборотной воды с помощью АБТН дополнительные капиталовложения, связанные с комплексным использованием тепловых ВЭР, включают капиталовложения в промежуточные теплообменники, в тепловую сеть оборотной воды, тепловую сеть подачи теплоносителя для работы АБТН, тепловую сеть для связи сетевой воды с АБТН, соответствующие насосные установки перекачки указанных сред и др.

28.3.2. Ежегодные издержки, связанные с использованием тепловых ВЭР с установкой ТНУ (при одинаковых отчислениях на текущий ремонт и амортизацию всех элементов системы) составят:

 

И^ВЭР = f_ар* К_д^ВЭР + И_п + И_тп

 

где f_ар – ежегодные отчисления на ремонт и амортизацию ТНУ, промежуточных теплообменников, тепловой сети оборотной воды (утилизируемой среды), насосной установки перекачки утилизируемой среды;

И_п, И_тп – годовые издержки на перекачку утилизируемой среды и теплопотери в тепловой сети для перекачки утилизируемой среды.

28.3.2.1. Годовые издержки на перекачку воды в тепловой сети утилизируемой среды и сетевой воды до АБТН:

 

И_п = N_сн * τ * С_ээ,

 

где N_сн – суммарная установленная мощность насосов перекачки сред до АБТН, кВт;

τ – годовое число часов работы насосов, час;

С_ээ – тариф на электроэнергию, руб./кВт·ч;

28.3.2.2. Годовые издержки на теплопотери в тепловых сетях транспорта утилизируемой среды, сетевой воды и теплоносителя к АБТН:

 

И_тп = (q_н,ут * Q_тну^ВЭР * С_тэ,ут) + {[q_н * (Q_тну^ПР + (Q_тну^ВЭР + Q_тну^ПР)] *С_тэ}, руб.,

 

где q_н,ут – нормативные годовые теплопотери в сети утилизируемой среды, %;

Q_тну^ВЭР – годовая утилизация теплоты в системе теплоснабжения с помощью АБТН, Гкал;

С_тэ,ут – тариф за тепловую энергию утилизируемой среды, руб./Гкал;

q_н – нормативные годовые теплопотери в сети теплоснабжения, %;

Q_тну^ПР – годовое потребление теплоты, требуемое для работы АБТН, Гкал;

С_тэ – тариф за тепловую энергию, руб./Гкал.

 

28.4. Годовая экономия затрат на топливо, обусловленная использованием ВЭР в системе теплоснабжения:

Э_т = B_эк * С_т, руб.,

где B_эк – годовая экономия топлива при использовании ВЭР с установкой ТНУ в раздельной В_р, либо комбинированной B_к схемах энергоснабжения (см. п. 28.1 и 28.2), т у. т.;

С_т – стоимость 1 т у. т. уточняется на момент составления расчета.

28.5. Срок окупаемости дополнительных капиталовложений:

 

Т = К_д^ВЭР / (Э_т  ̶  И^ВЭР), лет,

 

где К_д^ВЭР – дополнительные капиталовложения, связанные с использованием тепловых ВЭР и установкой ТНУ, руб.;

Э_т – экономия затрат на топливо, обусловленная использованием ВЭР в системе теплоснабжения, руб.;

И^ВЭР – ежегодные издержки, связанные с использованием тепловых ВЭР и установкой ТНУ, руб.

Технико-экономическое обоснование использования парокомпрессионных тепловых насосных установок (ПКТН) в системах теплоснабжения

28.6. Годовая экономия топлива при использовании тепловых ВЭР с установкой ТНУ в раздельной схеме энергоснабжения (теплоснабжение от котельной):

В_р = (b_кот  * Q_тну^ВЭР )* 10^-3 – b_кэс^ээ *Э_тну*10^-6, т у.т.,

 

где Q_тну^ВЭР – годовой отпуск теплоты в систему теплоснабжения, утилизируемой теплонасосной установкой (ТНУ), Гкал;

b_кот – удельный расход топлива на отпуск тепловой энергии котельной, кг у.т./Гкал;

 Э_тну  - расход электроэнергии, потребляемой тепловыми насосными установками (ТНУ), кВт ч.

 

28.7. Годовая экономия топлива при использовании ВЭР с установкой ТНУ в комбинированной схеме энергоснабжения (теплоснабжение от ТЭЦ):

 

B_к = b_кот * Q_тну^ВЭР * 10^-3– b_кэс^ээ *Э_тну*10^-6– Q_тну^ВЭР * (b_кэс^ээ – b_т^ээ)* W * 10^-6, т у.т.,

 

где b_кэс^ээ – удельный расход топлива на отпуск электроэнергии принимается равным фактическому расходу топлива на замыкающей станции в энергосистеме (Лукомльской ГРЭС) за год, предшествующий составлению расчета, г у.т./кВт ч;

 b_т^ээ – удельный расход топлива на выработку электроэнергии по теплофикационному циклу, г у.т./кВт ч;

W – удельная выработка электроэнергии по теплофикационному циклу в энергосистеме, кВт ч/Гкал.

 

Определение экономической эффективности использования тепловых ВЭР с установкой ТНУ.

 

28.8. При сроке ввода ТНУ до 1 года приведенные затраты в систему утилизации составят:

З_пр = К_д^ВЭР + И^ВЭР, руб.,

 

где К_д^ВЭР – дополнительные капиталовложения, связанные с использованием тепловых ВЭР и установкой ТНУ, руб.;

И^ВЭР – ежегодные издержки, связанные с использованием тепловых ВЭР и установкой ТНУ, руб.

 

 

28.8.1. Определение дополнительных капиталовложений:

Стоимость оборудования определяется согласно договорным ценам (на основании тендера);

Стоимость проектных работ – до 10% от стоимости строительно-монтажных работ;

Стоимость строительно-монтажных работ – 25-30% от стоимости оборудования;

Стоимость пуско-наладочных работ – 3-5% от стоимости оборудования.

Дополнительные капиталовложения в мероприятие составят:

 

К_д^ВЭР = С_об + 0,1* С_смр + (0,25 ÷ 0,3) * С_об + (0,03 ÷ 0,05) * С_об, руб.

 

В данном случае (при утилизации тепловых ВЭР охлаждающей и оборотной воды в парокомпрессионных ТНУ) дополнительные капиталовложения, связанные с комплексным использованием тепловых ВЭР – капиталовложения в ТНУ, в промежуточные теплообменники, в транзитную тепловую сеть, сетевую насосную установку и др.

28.8.2. Ежегодные издержки, связанные с использованием тепловых ВЭР с установкой ТНУ (при одинаковых отчислениях на текущий ремонт и амортизацию всех элементов системы) составят:

 

И^ВЭР = f_ар* К_д^ВЭР+И_п+И_тп , руб.,

 

где f_ар – ежегодные отчисления на ремонт и амортизацию ТНУ, промежуточных теплообменников, транзитной тепловой сети, сетевой насосной установки, руб.;

К_д^ВЭР – дополнительные капиталовложения, связанные с использованием тепловых ВЭР и установкой ТНУ, руб.;

И_п, И_тп – годовые издержки на перекачку сетевой воды и теплопотери в транзитной тепловой сети, руб..

28.8.2.1. Годовые издержки на перекачку воды в транзитной тепловой сети:

И_п= N_сн* n * С_ээ , руб.,

 

где N_сн – установленная мощность сетевого насоса, кВт;

n – годовое число часов работы сетевого насоса, ч;

С_ээ – тариф на электроэнергию, руб./кВт ч;

 

28.8.2.2. Годовые издержки на теплопотери в транзитной тепловой сети:

И_тп = q_н* Q_тну^ВЭР * С_тэ , руб.,

 

где q_н – нормативные годовые теплопотери в сети, %;

Q_тну^ВЭР – годовой отпуск теплоты за счет использования ВЭР с установкой ТНУ, Гкал;

С_тэ – тариф за тепловую энергию, руб./Гкал.

 

28.9. Годовая экономия затрат на топливо, обусловленная использованием ВЭР в системе теплоснабжения:

Э_т = В_р (B_к)* С_т, руб.,

где В_р (B_к) – годовая экономия топлива при использовании ВЭР с установкой ТНУ в раздельной либо комбинированной схеме энергоснабжения, т у.т.;

С_т – стоимость 1 т у.т. уточняется на момент составления расчета;

Э_т – годовая экономия затрат на топливо, обусловленная использованием ВЭР в системе теплоснабжения, руб.

28.10. Срок окупаемости дополнительных капиталовложений:

 

Т = К_д^ВЭР/(Э_т - f_ар * К_д^ВЭР – И_п – И_тп), лет.