Пособие по оценки эффективности работы котельных

Министерство энергетики и ЖКХ Свердловской области
ГУ СО «Институт энергосбережения»
Согласовано:
Утверждаю
Научный руководитель
И.о. директора
Института
______________ Н.И.Данилов
_______________В.А. Бегалов
_________________________
_________________________
ПОСОБИЕ
по оценке эффективности работы котельных в системах
коммунального теплоснабжения Муниципальных
образований Свердловской области
Исполнитель:
Я.М. Щелоков
г. Екатеринбург
2008 г.
1
Введение
Данное пособие разработано с целью создания методического материала для
оперативной оценки эффективности работы муниципальных отопительных
котельных. Поэтому здесь использована упрощенная схема определения
показателей (индикаторов) эффективности.
Для обеспечения быстрого определения основных показателей работы
котельной работниками администрации, предлагаемая методика основана на
использовании данных коммерческих приборов учета работы котельной. Данные
приборы должны быть на каждой котельной, в соответствии с требованиями
федерального закона № 28-ФЗ от 03.04.96г. «Об энергосбережении» и
Гражданского Кодекса РФ, часть 2, раздел «Энергоснабжение».
В основу предлагаемой методики положен официальный документ:
Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при
производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах
коммунального теплоснабжения. М. Госстрой России, 2003, 92 с. (утверждена
приказом Госстроя России от 12.08.2003г.), а также некоторые ранее
использовавшиеся нормативные материалы и обобщенные результаты испытаний
котельных.
Использование данной методики позволит решить следующие задачи:
- оценить фактические показатели работы котельной;
- определить эффективность ее работы, в сравнении с нормативными
данными и показателями, используемыми в данной методике на основании
накопленного опыта испытаний котельных.
- оценивать потребности котельной и всей системы теплоснабжения в
топливе, электрической энергии, воде;
- прогнозировать и/или планировать потребность в топливе, электроэнергии,
воде на краткосрочный период.
При подготовке данного пособия учтены по возможности замечания Мунца
В.А., Сыскова С.Л. и др.
Замечания и предложения по данному методическому пособию просим
направлять на электронный адрес ГУ СО «Институт энергосбережения»:
ines@ines-ur.ru
2
Общие положения
Отопительные котельные вырабатывают тепловую энергию в виде двух
видов теплоносителей – горячая вода и/или пар.
В котельной должно определяться с помощью приборов или расчетно:
1.
Общее количество выработанной тепловой энергии – Qв, в виде Гкал
за определенный период, час, сутки, месяц, год.
2.
Количество полезно использованной тепловой энергии Qп, Гкал.
К Qп относят всю энергию отпущенную потребителям котельной.
3.
Разность
Qв – Qп = Qс.н. , Гкал/ч,
где Qс.н. – расход энергии на собственные нужды котельной, Гкал/ч.
4.
Расход электроэнергии на котельную, Эк, определяется общим
электросчетчиком, кВт*ч за рассматриваемый период.
5.
Расход воды на выработанную тепловую энергию определяется
счетчиком, Gв, в м3.
6.
Расход топлива, Вт, использованного в котельной, натурального или в
кг у.т. (условное топливо). Определяется по прибору (газ), расчетно (твердое,
жидкое).
При наличии этих измерений возможно достаточно точное определение
показателей котельных фактических, с целью их сравнения с нормативными.
Нормативные показатели для каждой котельной должны быть определены в
проектной документации и при проведении наладочных работ. Если они
отсутствуют, в данном пособии даны рекомендации как самостоятельно
определить нормативные показатели работы котельной на основании
предложенных здесь обобщенных нормативных индикаторов. Наши
рекомендации даны при условии, что тепловые нагрузки котельной близки к
номинальным. В настоящее время нередко это условие не обеспечивается. В этих
случаях следует принять меры, вплоть до пересмотра состава оборудования, т.к.
котлы, насосы и др. не могут работать эффективно при их малой загрузке,
примерно менее 60 % от номинальной.
Показатели по использованию топлива
1.
Расход топлива фактический на выработку тепловой энергии
определяется как отношение израсходованного топлива к выработанной, за этот
же период времени, тепловой энергии в виде удельной величины расхода топлива
на выработку одной Гкал:
втуд = Вт/Qв, кг (м3)/Гкал,
(2)
3
где кг – единица измерения для твердого топлива, м3 – для газообразного.
Фактический расход топлива надо перевести в условное топливо,
теплотворная способность которого принята 7000 ккал/кг, как теплота сгорания
питьевого спирта.
2.
Основные коэффициенты перевода, Кт, топлива фактического в
условное принимаются следующие, табл.1, при отсутствии сертификатов на
топливо.
Таблица 1
Коэффициенты перевода фактического топлива в условное
Топливо
Теплота сгорания,
Коэффициент
3
ккал/кг (м )
перевода, Кт
Природный газ
7910
1,13
Каменный уголь
5950
0,85
Бурый уголь
4340
0,62
Мазут
9590
1,37
Торф (полубрикеты)
3150
0,45
3
Дрова (на плотный м ) 1860
0,266
3. Следовательно, фактический расход топлива в кг у.т. составит
вууд = в туд * Кт, кг у.т./Гкал
(3)
4. Для оценки эффективности работы котельной (котла) необходимо
провести сравнение вууд с вууд.н – нормативным расходом:
Ктэф = вууд / вууд.н
(4)
5. Принята следующая шкала (этикетка) энергоэффективности, таблица 2.
Таблица 2
Шкала энергоэффективности (предварительная)
Величина показателя,
Показатели
Кэф*
энергоэффективности
1,04-0,95**
Хорошо
1,05-1,10
Удовлетворительно
1,11-1,25
Неудовлетворительно
Более 1,26
Плохо
* Данная шкала применима к показателю использования топлива К тэф,
электроэнергии Кээф, воды Кс.н..
** Если полученные результаты ниже чем 0,95, то этот результат необходимо
ставить под сомнение и перепроверять.
6. Нормативный расход топлива определяется по данным наладочных
испытаний (проекта). Если такие данные отсутствуют, то следует воспользоваться
данными таблицы 3. Если в котельной установлены котлы разных типов, то
4
эффективность котельной допускается в порядке исключения оценивать
пропорционально тепловой мощности установленных агрегатов.
7.
Пример. Средний расход природного газа в котельной за месяц
составил Вт = 1400 м3/ч, выработка тепловой энергии Qв = 10,0 Гкал/ч. Согласно
формуле (2) фактический расход составит вуд = 1400/10 = 140 м3/Гкал
То же в условном топливе составит согласно форм. (3) при Кт = 1,13 (табл. 1)
вууд = 140*1,13 = 158,2 кг у.т.
Котельная обрудована водогрейными котлами типа КВГМ – 6,5.
Индивидуальная норма расхода природного газа для этих котлов при
номинальной нагрузке составит (табл. 3) – 157,3 кг у.т./Гкал
Таблица 3
Нормативный расход топлива в зависимости от типа котла, кг у.т./ГКал
Тип котлоагрегата
1
К-35-40, ТП-35-У, ТП-35
ТП-35
Б-35-40, ТС-35-У
ТП-30
ТП-20-У
ТП-20
ТС-20
ДКВР-20-13
ДКВР-10-13
ДКВР-6,5-13
ДКВР-4-13
ДКВР-2,5-13
ДКВ-4-13
ДКВ-2-8
ДЕ-25-14, КЕ-25-14
ДЕ-16-14
ДЕ-10-14, КЕ-10-14
ДЕ-6,5-14, КЕ-6,5-14
ДЕ-4-14, КЕ-4-14
КЕ-2,5-14
ШБА-7
ШБА-5
ШБА-3
Е-1/9, Е-0,8/9, Е-0,4/9
ПТВМ-100, КВГМ-100
ПТВМ-50, КВГМ-50
ПТВМ-30М, КВГМ-30, КВТС-30
КВТСВ-30
КВГМ-20, КВТС-20,КВТСВ-20
5
Вид топлива
Газ
Мазут
Каменный
уголь
2
3
4
Паровые котлоагрегаты
162
155
153,5
154,8
166,4
154,7
155
155,4
157,1
160,4
174,6
157,6
160,1
174,6
158,1
160,1
174,6
158,7
160,1
174,8
160,3
160,4
175,4
162,6
167,4
189,8
163
167,7
190
155,9
158,8
166,2
157,5
162,6
156,9
161
178,3
158,9
163
178,3
160,1
163,9
178,3
178,3
164,3
168
171,9
(167,5)
(172,5)
164,5
168
173,6
(168,8)
(174,3)
(186)
164,5
168
175,5
(169,5)
(176)
(190,2)
166
174,1
199,4
Водогрейные котлогенераторы
157,6
159,1
160,5
163,9
156,8
158,4
162,7
164,9
177,3
177
Бурый
уголь
5
163
168,7
170
189
189
189
189
189,2
167,5
179,6
179,6
179,6
179,6
183,5
185,1
(192)
187,2
(196)
204
175,3
172,8
КВГМ-10, КВТС-10,КВТСВ-10
158,4
164,9
177
172,8
КВГМ-6,5, КВТС-6,5,КВТСВ-4, КВГМ-4
157,3
164,8
174,2
175
ТВГ
168
174,2
Секционные чугунные и стальные (НР-18, 173,1
178,5
213,2
238
НИИСТУ-5 и др.)
Примечание: в скобках приведены значения индивидуальных норм для котлов без
хвостовых поверхностей теплообмена
С учетом формулы (4) коэффициент энергоэффективности составит
Ктэф = 158,2/157,3 = 1,006.
В соответствии со шкалой эффективности, табл. 2, в нашем случае параметр
1,006 укладывается в диапазон 1,04-0,95, то есть показатель энергоэффективности
котельной по топливу – хорошо.
Показатели по использованию электроэнергии
1.
Расход электроэнергии фактический на выработку тепловой энергии
определяется как соотношение израсходованной электроэнергии Эк по счетчику к
выработанной за этот же период времени тепловой Qв, в виде удельной величины
расхода электроэнергии на выработку одной Гкал:
вэуд = Эк/Qв, кВт*ч/Гкал
(5)
2.
Для оценки эффективности работы котельной необходимо провести
сравнение вэуд с вэуд.н. – нормативным расходом:
Кээф = вэуд/вэуд.н
(6)
3.
Нормативный расход электроэнергии определяется по данным
наладочных испытаний. Если такие данные отсутствуют, то следует
воспользоваться данными табл.4, по материалам « Методических указаний… от
22.02.94 г.». Для оценочных расчетов их использование вполне правомерно, при
нагрузке котельной близкой к номинальной.
Таблица 4
Удельные расходы электроэнергии в котельной
Расчетная тепловая нагрузка
Удельные расходы
отопительных котельных малой
электроэнергии на выработку и
мощности, МВт (Гкал/ч)
транспортиртование тепла,
(кВт/МВт; кВт*ч/Гкал)
До 0,58 (до 0,5)
17,2(20)
0,59-1,16(0,51-1,0)
17,2(20)
1,17-2,33(1,01-2,0)
16,3(19)
2,34-3,49(2,01-3,0)
15,5(18)
3,5-5,82(3,01-5,0)
15,5(18)
5,83-11,6(5,01-10)
15,5(18)
11,64-58,2(10,01-50)
15,5(18)
6
4.
Пример. При выработке тепловой энергии Qв котельной 10 Гкал/ч
расход электроэнергии Эк составит 250кВт*ч/Гкал.
Согласно форм. (5) фактической удельный расход электроэнергии составил:
вэуд = 250/10 = 25 кВт*ч/Гкал
Расчетная тепловая мощность котельной составляет 13 Гкал/ч. Согласно
табл. 4 нормативный расход электроэнергии вэуд.н равен 18 кВт*ч/Гкал.
По формуле (4) коэффициент электрической эффективности составит
Кээф = 25/18 = 1,39.
В соответствии со шкалой энергоэффективности, табл. 2, параметр 1,39
значительно больше 1,26, т.е. показатель – плохо.
Показатели по использованию воды
1.
Расход воды фактический на выработку тепловой энергии
определяется аналогично по показаниям приборов
ввуд = Gв/Qв, (м3/ч)/(Гкал/ч)
(7)
2.
Оценка эффективности работы котельной (вода) выполняется в виде
сравнения
Квэф = ввуд/ввуд.н
(8)
Нормативный расход воды можно оценить по данным табл. 5, в соответствии
с «Методическими указаниями… от 22.02.94 г».
Таблица 5
Нормативный расход воды в котельной при закрытой схеме теплоснабжения
(м3 принимаем равным тонне)
Удельный расход воды (т/ч)/МВт [(т/ч)/(Гкал/ч)], при
мощности котельной, МВт (Гкал/ч)
0,58
1,16 2,32 4,64 7,0
9,7
11,6 23,2
(0,5) (1,32) (2,0) (4,0) (6,0) (8,0) (10) (20)
Твердое
1,4
1,32 1,12 0,86 0,69 0,60 0,56 0,52
(1,75) (1,53) (1,3) (1,0) (0,8) (0,7) (0,65) (0,6)
Газ и мазут 0,95
0,86 0,69 0,52 0,43 0,41 0,39 0,35
(1,1) (1,0) (0,8) (0,6) (0,5) (0,48) (0,45) (0,4)
При мощности котельной, равной более 10 Гкал/ч нормативе расхода воды
можно принять 0,4-0,5 м3/Гкал. Если схема теплоснабжения открытая (условнооткрытая), то к принятому по таблице 5 расходу воды надо добавить количество
воды на горячее водоснабжение за расчетный период.
Эффективность котельной по использованию воды определяется аналогично,
как по электроэнергии. Пример не приводится.
Показатели расхода теплоэнергии на собственные нужды котельной
1. Собственные нужды котельной по теплу определяются по формуле (1).
7
2. Долю тепла на собственные нужды котельной определяются по формуле
всн = (Qсн/Qв)100, %
3. Нормативная доля тепла всн.н на собственные нужды принимается, в %:
Топливо
всн.н, %
Природный газ
2,5
Твердое топливо
4,5
Мазут
10,0
Дополнительные показатели
Подготовка воды. Согласно «Правил технической эксплуатации тепловых
энергоустановок, п.12.4», эксплуатация котлов без докотловой или
внутрикотловой обработки воды не допускается. То есть отсутствие обработки
подпиточной воды – это грубое нарушение правил эксплуатации. При ее наличии
и не удовлетворительной работе – следует оценивать аналогичным образом.
Последствия таких нарушений – отложения и коррозия труб котлов и
тепловых сетей. Это приводит к аварийным ситуациям и потерям топлива. Так,
масштабы влияния толщины отложений (в мм) на потерю топлива (в %)
следующие: 1 - 8; 3 - 23; 5 - 23; 8 - 44; 10 - 50.
Утечка теплоносителя. Здесь теми же «Правилами, п.6.2.29» установлен
очень жесткий норматив – 0,25 % среднегодового объема воды в тепловой сети в
час. Например, если объем воды в тепловой сети равен 100 куб.м, то норматив
утечки (подпитки теплосети без непосредственного водоразбора) равен 0,25 куб.м
в час. Если объем теплосети неизвестен, то норматив подпитки теплосети
временно можно принять в зависимости от ее номинальной тепловой мощности:
1 Гкал/ч – 0,12 куб. м/ч; 5 – 0,6; 10 – 1,2 и т.д.
Заключение
1.
Рекомендуем
руководителям
муниципальных
образований,
муниципальных
предприятий
ежеквартально
проводить
оценку
энергоэффективности работы муниципальных и частных котельных по четырем
показателям:
- топливо
- электроэнергия
- вода
- собственные нужды теплоэнергии.
По результатам тестирования выставлять оценки руководителям котельных.
2.
По итогам четырех кварталов года выводить общую оценку качества
каждой котельной. При этом положительной считать следующую динамику
показателей:
8
2.1.
Достижение только оценок «хорошо» по всем основным
энергоносителям и собственным нуждам.
2.2.
Наличие оценок не ниже «хорошо» и «удовлетворительно».
2.3.
При наличии не более одной оценки «неудовлетворительно». Но при
этом в течении года, величина этого показателя Кэф улучшается и приближается к
значению 1,1, см. табл.2.
3.
По итогам года поощрять персонал наиболее эффективно работающих
котельных.
4.
После освоения данной методики, рекомендуется проводить
определение нормативных показателей работы котельных по официальной
методике:
Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде
при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах
коммунального теплоснабжения. М.: Госстрой России. 2003. 92 с.
Электронный вариант этой
методики имеется на кафедре
«Энергосбережение» УГТУ-УПИ, телефон (343) 374-61-55.
Дополнительно учитывается наличие обработки воды и качество ее работы
по числу аварийных остановок, наличию отложений и др.
Сопоставляется фактическая и нормативная подпитка теплосети.
Превышение норматива свидетельствует о неудовлетворительном состоянии
тепловой сети.
Приложение: Журнал
эффективности котельных.
9
результатов
тестирования
по
энергетической
Приложение
к «Пособию по оценке
эффективности работы
котельных»
Журнал
результатов тестирования по
энергетической эффективности
Котельная ____________________________________
Населенный пункт ______________________________
Адрес___________________________________________
Муниципальное образование______________________
______________________________________________
Ф.И.О. руководителя котельной____________________
Телефон _______________________________________
10
1. Общие сведения о котельной (водогрейная/паровая)
1.1. Типы установленных котлов:
1.2. Производительность котлов; Гкал/ч
1.3. Расчетная тепловая мощность котельной________Гкал/ч
1.4. Вид основного топлива:_____________________________
1.5. Вид резервного топлива:____________________________
1.6. Сведения о средствах измерения расходов:
-топлива___________________________________________________
-электроэнергии____________________________________________
- воды_____________________________________________________
-тепловой энергии (выработка)________________________________
-тепловая энергия (отпущенная)_______________________________
2. Нормативные показатели котельной (указать, на основании каких данных
приняты)
2.1. Топливо, удельный расход_________________________________
2.2. Электроэнергия, удельный расход___________________________
2.3. Вода подпиточная, удельный расход_________________________
2.4. Собственные нужды тепловой энергии, %____________________
3. Дополнительные данные
3.1 Химводоочистка - есть
нет
3.2 Состав оборудования ____________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
3.3 Нормативный объем утечки теплоносителя ____________________
____________________________________________________________
11
4. Фактические показатели работы котельной
Год_____________
Показатель
1
Топливо, м3(т)
Электроэнергия,
кВт*ч
Вода
подпиточная, м3
Тепловая
энергия, Гкал
Выработано
всего
Отпущено
потребителям
Собственные
нужды, Гкал
12
2
Период: квартал
3
4
Итоги
за год
Примечания
5. Удельные расходы энергоносителей
Показатель
Норматив
1
Год_____________
Период: квартал
2
3
4
Итого
по году
Топливо
Электроэнергия
Вода
подпиточная
Собственные
нужды
Примечание: В числителе приводится удельный расход энергоносителя
В знаменателе – коэффициент эффективности в виде Кэф = Вуд/Вуд.нΣ
13
6. Показатели эффективности работы котельной
Показатель
1
Год____________
Период: квартал
2
3
4
год
т
Топливо, К эф,
Оценка
Электроэнергия, Кээф,
Оценка
Вода, Квэф,
Оценка
Собственные нужды
теплоэнергии, %
Оценка
Общая оценка за 200…год _________________________
7. Дополнительные данные
7.1 Количество аварийных остановок по причине нарушений
воднохимического режима
__________________________________________
_______________________________________________________
7.2 Показатель соотношения фактической и нормативной утечки
подпиточной воды _________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
Подписи проверяющего:
Период_____________________________________________________
Период _____________________________________________________
Период _____________________________________________________
Период ______________________________________________________
14