загрузка...
 
3.2. Розрахунок економії палива по повному ланцюгу енергетичних перетворень
Повернутись до змісту

3.2. Розрахунок економії палива по повному ланцюгу енергетичних перетворень

Для теплогенератора, працюючого з використанням теплоти згорання викопного палива, повний ланцюг енергетичних перетворень може бути умовно представлений схемою на рисунку 3.1.

 

Рисунок 3.1 - Схема енергоперетворень у теплогенераторі

 

Відповідно до даного рисунка маємо, що підведений в теплогенераторі потік ексергії викопного палива  перетвориться в тепловий потік , передаваний споживачеві з відповідним матеріальним потоком. При подібному перетворенні мають місце деструкція і втрати ексергії, визначувані величиною . Ексергетична ефективність теплогенерації виражається через коефіцієнт використання первинної енергії, КПЕ, який записується у вигляді

.                                   (3.1)

На рисунку 3.2 наведена еквівалентна схема енергетичних перетворень для системи теплонасосного вироблення теплоти з використанням електроенергії для привода компресора і насосів.

 

Рисунок 3.2 - Схема енергоперетворень для теплонасосної установки

 

Для теплонасосної термотрансформації утилізованого потоку теплоти  в потік теплоти , який використовується споживачем, необхідно підвести електричну потужність  для привода компресорного і насосного устаткування теплонасосної установки (ТНУ). У свою чергу, для забезпечення вказаної потужності  необхідна її генерація, наприклад, на теплоелектростанції (ТЕС) за рахунок підведення відповідного потоку ексергії викопного палива . Даний ланцюг енергетичних перетворень також супроводжується деструкцією і втратами ексергії: на ТЕС в кількості , в лінії електропередачі - , в ТНУ - . Необхідно відзначити, що розглянута схема відповідає ТНУ з тепловим насосом парокомпресійного типу.

Коефіцієнт використання первинної енергії для даної схеми набуває вигляду

.                                            (3.2)

Умова переваги ТНУ перед теплогенератором за споживанням первинного палива

.                               (3.3)

З урахуванням (3.1) і (3.2) для еквівалентного теплового навантаження :

.                              (3.4)

При використанні коефіцієнта перетворення, що зв'язує теплове навантаження і споживану потужність , отримуємо два вирази для :

,                  (3.5а)

.                            (3.5б)

Виконанню умови зниження потоку ексергії палива при теплонасосній технології (3.3) відповідає

.                               (3.6)

 

Звідси отримуємо умову за мінімально допустимою величиною коефіцієнта перетворення ТНУ:

.                                              (3.7)

Середні значення   , і, отже,  повинен бути більше 2,8-3,0.

Використовуючи рівняння для , можна отримати залежності для визначення економії кількості палива при заміні теплогенератора на теплонасосну установку.

Для твердого і рідкого палива

, кг/с.  (3.8)

Для газоподібного палива

, м3/с.     (3.9)

Для виконання фінансової оцінки економії паливних енергоресурсів доцільно ввести питомі показники:

,                                  (3.10а)

.                                   (3.10б)

         При використанні рівнянь (3.8 і 3.9) можна записати

         ,                (3.11а)

.             (3.11б)

         Розмірність величин  і  залежить від розмірності теплоти згорання  і  і для розрахунків може бути перетворена шляхом введення коефіцієнтів, що погоджують розмірності. Так, наприклад, при використанні позасистемної одиниці теплоти – гігакалорії - і розмірності для теплоти згорання ,  МДж/кг, а ,  МДж/м3 отримаємо

, т/Гкал,             (3.11в)

, м3/Гкал.       (3.11г)

         Фінансова оцінка економії паливних енергоресурсів може бути виконана за рівнянням

,                              (3.12)

де  – розрахункове число годин роботи зіставлюваних систем теплопостачання;

         – ціна одиниці маси або об'єму енергоресурсу.

         На рисунках 3.3 і 3.4 наведені розрахункові значення питомої економії енергоресурсів на теплонасосну установку з коефіцієнтом перетворення ?.

Рисунок 3.3 - Питома економія твердого і рідкого палива при застосуванні ТНУ:

        

 

 

Рисунок 3.4 - Питома економія газоподібного палива при застосуванні ТНУ:

 

         Як випливає із графіків на рисунках 3.3 і 3.4, доцільність заміни теплогенераторів на теплонасосні системи істотно зростає із збільшенням коефіцієнта перетворення ?, і особливо якщо використовується малокалорійне паливо, наприклад, гази металургійного і нафтового виробництва.

Фінансова оцінка за рівнянням (3.12) дозволяє зіставляти різні види паливних енергоресурсів, але ранжування між ними стосовно теплонасосного варіанта змінюється відповідно до цін, сформованих ринком.

У таблиці 3.1 наведені розрахункові значення вартості питомої економії викопного палива при застосуванні теплонасосної технології.

Таблиця 3.1

Вид

палива

Зниження затрат на енергоресурси ,  грн/Гкал при коефіцієнті перетворення ТНУ

3

3,5

4

4,5

5

5,5

Природний газ

 (стандарт)

6,28

21,54

33,0

41,9

49,0

54,8

Дрова

5,22

18,07

27,7

35,17

41,17

45,02

Вугілля донецьке

марки D

8,47

29,2

44,7

56,8

66,5

74,2

Мазут високозернистий

26,8

93,6

143,2

182,0

213,2

238,4

При розрахунку в таблиці 3.1 використані такі ціни енергоресурсів: природний газ – 0,8 грн/м3; дрова – 250 грн/т; вугілля – 700 грн/т; мазут 4000 грн/т.

Результати розрахунку в даній таблиці показують, що найкращі економічні результати при застосуванні теплонасосної техніки можна отримати для реконструкції систем теплогенерації з використанням рідкого палива.



загрузка...