Этой статьёй мы хотим показать достоинства парогенераторов «малообъёмной компоновки» в применении для малых и средних производств. Везде, где имеются процессы термического нагрева, такое оборудование востребовано, а насыщенный пар является незаменимым теплоносителем.
Применяемые здесь сокращения и понятия:
Пар — Насыщенный пар с температурой линии насыщения по заданному давлению
ПГ — Парогенератор — тех. устройство для нагрева воды до состояния насыщенного пара.
СкПГ – Скоростной парогенератор — комплексное техническое устройство, с внешним оборудованием, влюч. модуль обеспечения, и опциями для производства насыщенного пара с быстрой реакцией на изменение отбора пара. Время выхода на режим 5 мин.
ТЭ – тепловая энергия; ПВ – питательная вода; БПВ – бак питательной воды
1. Почему насыщенный пар
Теплоотдача Пара α (ТЭ конденсации) для целей нагрева вторичной среды благодаря высокому тепловому потоку Q, который гораздо выше, чем у воды. Сравните коэффициенты теплоотдачи: α = Q / F×ΔT
Вода / Вода (даже при турбулентном потоке) ок. 800 до 2.000 Вт/м2×K.
Насыщенный пар / Вода (теплоотдача конденсации) – ок. 8.000 до 20.000 Вт/м2×K.
Нагрев происходит гораздо более эффективно и соответственно более экономично.
2. К вопросу о КПД котельного агрегата
2.1. Общее
Если известны количество Пара, его энтальпия, часовой расход топлива и теплота его сгорания, можно определить КПД Котла в %: Ƞка = (D qка / B·Qpн)·100 = q1
У современных ПГУ величина q1 может изменяться в широких пределах, от 75 до 80% и зависит от паропроизводительности, температуры уходящих газов, рода сжигаемого топлива и способа его сжигания.
Наиболее высокий КПД получают в ПГУ на жидком и газообразном топливе. Отношение величины использования ТЭ к величине затраченного топлива представляет собой коэффициент полезного действия (КПД) ПГ. Часть произведенного пара расходуется на собственные нужды. Учитывая это, есть понятие КПД ПГ нетто.
Количество ТЭ, использованное в ПГ на получение Пара:
B·Qpн·ηка = D qка где В — часовой расход топлива (кг/ч или м³/ч), Qpн— низшая теплота сгорания топлива (МДж/кг),
D – количество (производительность) пара (кг/ч), qка— количество ТЭ, переданное воде в ПГ, для получения 1 кг пара (кДж/кг или ккал/кг), ηка – КПД Котла.
Для Котла, в котором производится Пар
qка = (i´´ — iпв + qпр) где i´´ энтальпия Пара, iпв — энтальпия ПВ, qпр — количество тепла, удаляемого с продувкой Котла (кДж/кг или ккал/кг), обычно qпр = (0,01 – 0,02) i´, где i´ — теплосодержание воды при температуре tн
2.2 Аргументы CERTUSS:
Самой крупной статьей расходов на эксплуатацию ПГУ (до 80%) являются затраты на топливо. Даже малая экономия топлива приводит к большой экономии средств.
Основные потери ТЭ, влияющие на фактический КПД, происходят с уходящими газами и тепловым излучением, а также с продувкой, выпаром и выносом воды.
Большое значение имеет степень физического и морального износа оборудования.
Ответ Certuss, позволяющий работать с КПД до 98%:
— расчёт и выбор ПГ под условия эксплуатации
— оптимизация компоновки и комплектация ПГУ под условия заказчика с набором деловых опций энергосбережения
— расщеплённая компоновка установленной мощности и как следствие производство Пара точно по графику отбора.
— использование тепловой энергии уходящих газов в экономайзере
— технология «воздушной рубашки» — пред-подогрев воздуха перед горелкой
— применение современной композитной теплоизоляции ПГ и его элементов
— эффективная компоновка БПВ: минимум выпара, возврат конденсата и впрыск пара для подогрева, автоматика температуры и уровня
— возврат ТЭ от продувки: встроенный теплообменник подогрева ПВ, автоматика продувки и регулирование температуры ПВ.
— уменьшение выноса воды благодаря эффективности водотрубного парообразователя. Возврат конденсата из сепаратора (осушителя) пара в цикл нагрева БПВ.
Инструменты энергосбережения CERTUSS обеспечивают КПД установки 98% и выше!
2.3 Расчёт стоимости топлива (Германия 2024)
В расчёт взят ПГ Universal 500: Мощностью 364 кВт, за 5000 часов/год, производит 1,82 x 106 кВтч (1.565 Гкал) тепловой энергии.
КПД более 90% без учёта энергосберегающих опций.
Потребление жидкого топлива (солярка) с Qрн = 11,86 кВтч/кг составит 153.457 кг.
При стоимости 1,0 €/кг или 0,084 €/кВтч – 153,5k €/год.
Потребление природного газа с Qрн = 10,35 кВтч/нм3 составит 175.845 нм3.
При стоимости 1,2 €/нм3 или 0,116 €/кВтч – 211,12k €/год.
Для сравнения потребление электроэнергии при 0,4 €/кВтч составит 728k €/год
Вывод: 10%-ый выигрыш КПД выражаться суммой до 15.000 €/год и более.
И далее, применение опций автоматики и дополнительного оборудования окупаются в срок менее одного года. Например, опция «бак продувки с теплообменником» рекуперирует до 4% тепловой энергии и окупается в срок ок. 0,5 года
Экономить с Certuss выгодно!
3. К вопросу расчёта стоимости ТЭ
3.1 Общее
Расчёт стоимости ТЭ носит либеральный и неоднородный характер и значительно различается по странам и по поставщикам ТЭ.
Экономически обоснованный средневзвешенный одноставочный тариф (цена в €/Гкал) на тепловую энергию определяется по формуле:
Тгк(ср) = HBBT / Qотп где:НВВт — необходимая валовая выручка от производства ТЭ; Qотп — отпуск ТЭ.
3.2 Сравнение стоимости ТЭ с подачей от централизованного источника:
За основу сравнения взят парогенератор Universal 500, мощность 328 / 364 кВт
Производительность: по пару – 500 кг/ч; по ТЭ – 0,313 Гкал/ч
Наработка в год: 5000 часов / 1565 Гкал
3.2.1 Топливная составляющая (неподтверждённые усреднённые данные)
Германия.
Средняя розничная стоимость ТЭ — ок. 14,6 €/Гкал.
Топливная составляющая ок. 50% – 7,3 €/Гкал
Российская Федерация (100 Руб/€)
Средняя розничная стоимость ТЭ — ок. 3.000 Руб/Гкал => 30 €/Гкал.
Топливная составляющая ок. 60% – 1800 Руб/Гкал => 18 €/Гкал.
Казахстан (500 KZT/€)
Средняя розничная стоимость ТЭ – ок. 7000 KZT/Гкал => 14 €/Гкал.
Топливная составляющая ок. 40% – 2800 KZT/Гкал => 5,6 €/Гкал.
Узбекистан (13.500 UZS/€). Гос. субсидирование. Тарифы определяет Акимат.
Средняя розничная стоимость ТЭ – ок. 400.000 UZS/Гкал => 29,5 €/Гкал.
Топливная составляющая ок. 75% – 300.000 UZS/Гкал => 22,2 €/Гкал.
3.3 Cравнение стоимости ТЭ от собственного (автономного) источника
3.3.1 Топливо 2024.
Печное топливо (солярка 1л = 0,85кг): 11,86 кВтч/кг.
Германия 1,00 €/кг 0,08 €/кВтч
Россия — 65 Руб/л => 76,50 Руб/кг (100 Руб/€) 0,77 €/кг 0,065 €/кВтч
Казахстан – 300 KZT/л => 353 KZT/кг (500 KZT/€) 0,71 €/кг 0,06 €/кВтч
Узбекистан – 12,5к UZS/л=>14,7к UZS/кг (13,7к UZS/€) 1,07 €/кг 0,09 €/кВтч
Природный газ: 10,35 кВтч/нм3.
Германия 1,14 €/нм3 0,110 €/кВтч;
Россия – 10 руб/нм3 => 0,97 руб/кВтч (100 руб/€) 0,1 €/нм3 0,010 €/кВтч
Казахстан – 30 KZT/нм3 => 2,9 KZT/кВтч (500 KZT/€) 0,06 €/нм3 0,006 €/кВтч
Узбекистан – 2к UZS/нм3=>193,2 UZS/кВтч (13,7тUZS/€) 0,146 €/нм3 0,014 €/кВтч
3.3.2 Кап. затраты, стоимость аппарата от рампы завода
Universal 500 с основным периферийным оборудованием:
Обессоливание, функция Thermotimat (полно-автоматический режим), экономайзер, модуль обеспечения (установка умягчения, бак продувки с теплообменником, сепаратор пара…).
Стоимость от завода не упаковано: жидко-топливный ок. 70.000 €, газовый (природный газ) – ок. 75.000 €
Норма амортизации – 10 лет: соответственно 7.000 €/год и 7500 €/год
Наработка: 1565 Гкал/год. Амортизация: соответственно 4,47 €/Гкал и 4,79 €/Гкал
3.3.3 Затраты на обслуживание
Обслуживание: 1 час в день => 240 час/год. Тариф: 20 €/час => 4.800 €/год. Сервис: ок. 1.000 €/год
Итого: 5.800 €/год : 1565 Гкал/год = 3,70 €/Гкал
Итого затраты: DE — 15,47 €/Гкал; RU — 26,17 €/Гкал; KZ – 13,77 €/Гкал; UZ – 30,37 €/Гкал
Важное примечание:
При поставке технологического пара от центральной котельной или ТЭЦ взаиморасчёты производятся по отпущенной тепловой энергии (коммерческий учёт) на стороне продавца. При этом покупатель оплачивает величину потерь на транспорт и конденсацию, а возврат конденсата в систему нагрева становится не удобным и не выгодным. При этом покупатель теряет ок. 25% тепловой энергии, за которую заплатил. Совокупные потери могут составлять до 40%. Основные причины этому: Низкое качества исходного пара / низкое качество или отсутствие теплоизоляции / недостоверность коммерческого учёта / условия договора на поставку технологического пара и другое
Основные выводы:
Пар является самым эффективным теплоносителем, данным нам природой
Децентрализованная система обеспечения паром позволяет сделать Ваше производство независимым от внешнего источника и внешнего поставщика
Расщеплённая компоновка установленной мощности позволяет гибко производить ровно столько пара, сколько в настоящий момент требует ваша технология.
Энергосберегающие опции обеспечивают энергоэффективность (КПД) до 98%
Упрощённый надзор является определяющим фактором принятия решения.
СкПГ Certuss относятся к категории 2 и 3 (ТР-ТС 032, Приложение 1, Таблица 5).
Малый водяной объём и прямоточная конструкция СкПГ позволяет устанавливать их в рабочих и технологических зонах без обустройства под них специальных помещений.
Важно обращать внимание:
— Степень изношенности оборудования отсутствие инструментов энергосбережения сильно увеличивает затраты на топливо и ремонтно-эксплуатационные нужды (РЭН).
— Применение парогенераторов классического (жаро / водотрубного) исполнения формата «центральная котельная» можно оправдать на объектах с высоким постоянным и круглосуточным потреблением пара на производство. При этом кажущиеся первоначально низкие удельные капитальные затраты через короткое время становятся причиной высоких ремонтно-эксплуатационных расходов.
Для предприятий и технологий с нестабильным режимом потребления, работающих в односменном режиме или «рваным» графиком производства, СкПГ расщеплённого (блочного) исполнения является единственно разумным техническим решением.
Дорогие Друзья и Коллеги, сердечно поздравляю всех нас с Днём Энергетика!
Технический уровень большой и малой энергетики полностью зависит от нас. От нас зависит безаварийность работы энергоустановок, благополучие страны и, в конечном счёте, жизнь, здоровье и благополучие каждого человека. Это то, для чего мы получили образование и чему посвятили нашу жизнь.
Будьте здоровы, полны СИЛ и ЭНЕРГИИ для реализации ваших планов и намерений!
