0. Экономическая эффективность использования вторичных энергетических ресурсов

Направление использования ВЭР зависит от величины, структуры и режима энергопо- требления предприятия, а также от вида, параметров и количества образующихся ВЭР. В ка- ждом конкретном случае направление использования ВЭР производится на основе разработ- ки оптимального топливно-энергетического баланса предприятия с учетом достижения мак- симальной экономической эффективности при минимальных капитальных затратах на ути- лизацию ВЭР.

Необходимые данные для расчета выхода ВЭР, образуемых при работе теплоэнергети- ческих агрегатов, получают на основе технических паспортов оборудования или по резуль- татам балансовых и наладочных испытаний установок – источников ВЭР. Выход ВЭР от ус- тановок зависит также от ряда факторов технологического характера, поэтому график выхо- да ВЭР очень часто может иметь значительную неравномерность.

В расчетах обычно используют возможную выработку ВЭР в утилизационной установ- ке для установившегося технологического режима.

Возможная выработка ВЭР в утилизационной установке определяется по формуле

^QВЭР ^

ВЭР

G



вых.

с  t₁ 

t₂  

^{}_ут ^_{д , (кДж),} (8.11)

где Q_BЭР – количество теплоты, полученной в утилизационной установке (кДж);

G ^ВЭР – вы-

вых.

ход ВЭР (кг/ч); с – теплоемкость теплоносителя на выходе из теплотехнологического агрега- та – источника ВЭР (кДж/кг·град); t₁ – температура на входе и выходе t₂ из утилизационной установки; – коэффициент, учитывающий несоответствие режима и числа часов работы утилизационной установки и технологического оборудования - источника ВЭР (= 0,8– 0,95); _ут - К.П.Д. утилизационной установки (_ут= 0,75–0,96); _д – действительное время ис- пользования ВЭР (ч).

При разработке мероприятий по повышению эффективности использования топливно- энергетических ресурсов (ТЭР) или выборе вариантов использования ВЭР необходимо опре- делять приведенные затраты. Приведенные годовые затраты определяются по уравнению

з=К·Е_Н+С_экс, (8.12)

где з – годовые приведенные затраты (у.е.); Е_н – нормативный коэффициент сравнительной эффективности капиталовложений (Е_н= 0,15); К – капиталовложения (у.е.); С_экс – годовые эксплуатационные расходы (у.е.).

Экономическая эффективность использования ВЭР или мероприятий связанных с мо- дернизацией оборудования определяется минимумом приведенных годовых затрат при вы- боре того или иного варианта при условии их сопоставимости.

За наиболее экономически выгодный принимают вариант, соответствующий минимуму приведенных годовых затрат. В соответствии с этим при расчете экономической эффектив- ности использования ВЭР учитывается экономия текущих издержек на топливо. При этом сравнивают два варианта энергоснабжения (теплоснабжения):

1. Обеспечение потребителя энергией с учетом использования ВЭР;

2. Обеспечение потребителя энергией в тех же объемах без использования ВЭР.

Варианты должны сравниваться в одинаковых условиях по объему и режиму подачи энергии потребителю, при одинаковых по техническому совершенству тепловых схем и обо- рудования, по надежности энергоснабжения.

Если выход ВЭР позволяет обеспечить производство энергии в количестве , превы- шающем потребности данного предприятия, то в расчете экономической эффективности следует исходить из необходимости использования ВЭР в полном объеме за счет энерго- снабжения другого близлежащего промышленного предприятия. В приведенных затратах по варианту с использованием ВЭР учитываются затраты на сооружение и эксплуатацию утили- зационной установки.

С





Экономический эффект от использования ВЭР рассчитывается как разность приведен- ных годовых затрат по сравниваемым вариантам:

С

Э 

б . ут ЭКС

ут ЭКС

^E H ^{( К} б . ут . ^

^К _{ут .} ⁾ , (у.е./год). ^(8.13)

Использование ВЭР экономически оправдано в том случае, если величина экономии  Э имеет положительный знак. Индексы “б.ут.” и ”ут.” обозначают варианты энергоснабжения без утилизации и с утилизацией ВЭР.

Формулу можно записать в следующем виде:

Э 

^ВЭК

С _топ 

С 

E _H ( К _{ут .} 

^К _{б . ут .} ⁾ , (у.е./год), ^(8.14)

где В_эк – экономия условного топлива при использовании ВЭР (т.у.т./год);

С_топ – замыкающие затраты на единицу сэкономленного топлива (у.е./ т.у.т.); С – разность эксплуатационных затрат в сравниваемых вариантах без учета затрат на топливо. Величина

С учитывает изменение затрат на воду, электроэнергию, текущий ремонт и т.п. Замыкающие затраты на топливо (природный газ, мазут) можно принимать до 100 у.е.

Расчет экономической эффективности капиталовложений в энергосберегающие меро- приятия оцениваются сроком окупаемости капитальных затрат по зависимости

Т  ^К

Э 

^С экс

, лет, ^(8.15)

где К – требуемый объем капиталовложений в мероприятия по использованию ВЭР (у.е.); Э

– годовая экономия, достигаемая в результате мероприятий по использованию ВЭР или мо- дернизации оборудования.

Возможная экономия условного топлива от утилизации ВЭР определяется

В



ВЭР

усл .

 ^Q ВЭР

Q

P

н . усл .

, (кг/год), ^(8.16)

P

где ^Q_н.усл. = 29300 (кДж/кг) - теплота сгорания условного топлива.

Экономический эффект за счет энергосберегающих мероприятий при утилизации ВЭР определяется

ВЭР

Э 

^В усл .

^Ц усл

_{. т .} , (y.e.), ^(8.17)

где Ц_усл.т. – цена 1 тонны условного топлива.

При расчете расхода условного топлива на выработку тепла в замещаемой установке

(промышленная котельная, ТЭЦ), расход условного топлива определяется

В

ВЭР

усл .

_ 

29300

^Q ВЭР

_с  _к

, (кг/год), ^(8.18)

где _с – К.П.Д. тепловых сетей (_с =0,8–0,96); _K – К.П.Д. котельной (_K = 0,75–0,9).

Возможная выработка электроэнергии в утилизационном турбогенераторе за счет ис- пользования ВЭР в виде избыточного давления пара определяется формулой

D

П

_{W } ВЭР

l_{ад .} _д _oi _м _{г , (кВт·ч/год),} (8.19)

где

ВЭР П

• секундный расход пара на турбину (кг/с); l_ад. – работа адиабатного расширения

D

пара в турбине (кДж/кг); _d – действительный фонд времени работы агрегата-источника ВЭР

(ч); _oi – внутренний относительный К.П.Д. турбины; _м – механический К.П.Д. турбины; _г

• К.П.Д. электрогенератора. При выработке электроэнергии на КЭС или ТЭЦ удельный рас- ход условного топлива в_усл.=0,36–0,38 кг/кВт-ч. Одной из важнейших задач совершенствова- ния теплотехнических процессов является возможно более полное выявление резервов ВЭР, и экономически, а также экологически обоснованное их полное использование для целей производства. Экономия ТЭР при использовании резервов ВЭР может составлять 25–30% от первичных энергоресурсов.

В случае использования водяного пара от утилизационной установки выработка элек- троэнергии

D

ВЭР

W  ^П

( i₁ 

i₂ ) _м  _э

, (кВт·ч/год), ^(8.20)

3600

где

D

ВЭР П

– годовой расход пара на выработку электроэнергии. тыс.т. в год; i₁ и i₂ – эн-

тальпия пара на входе и выходе из паровой турбины (кДж/кг), определяется по i-диаграмме водяного пара.

При силовом направлении использования ВЭР экономия топлива определяется

В_эк = в_эл·W, (т.у.т./год), (8.21)

где в_эл – удельный расход топлива на выпработку электроэнергии в энергетической системе или на замещаемой установке, с показателемями которой сравнивается эффективность ис- пользования ВЭР, грамм условного топлива на 1 кВт·ч.

Экономический эффект от использования ВЭР может определяться разницей в годовых приведенных затратах за счет сэкономленной при утилизации энергии

Э_ут = Э - Е_н·К, (у.е.), ^(8.22)

где Э – стоимость энергии, сэкономленной в процессе утилизации ВЭР; Стоимость сэкономленной энергии находится из выражения

Э = 3600 · Q_BЭР · _д·э_yд, (у.е.), ^(8.23)

Здесь: Q_BЭР – энергия, полученная за счет утилизации ВЭР (кВт); э_yд – удельная стои- мость энергии, полученной в утилизационном аппарате. Стоимость единицы энергии за счет утилизации ВЭР определяется по стоимости сэкономленного условного топлива

_{В } ^Q ВЭР

Q



усл .

Р

н . усл .

ⁱвыб .

, (кг/с), ^(8.24)

где i_выб. – энтальпия выбрасываемого в атмосферу теплоносителя за утилизатором ВЭР, (кДж/кг).

Годовая стоимость сэкономленного условного топлива

Э



усл .

топ .

3600

В _{усл .} 

_д 

^Ц , (у.е.), ^(8.25)

где Ц – цена 1 тонны условного топлива (Ц= 95 у.е.).

Удельная стоимость энергии, полученной за счет утилизации ВЭР

э  ^Э

усл .

топ .

, (у.е./кДж), ^(8.26)

Q

уд .

год ВЭР

Здесь:

год ВЭР

определяется в (кДж) за расчетный период работы утилизационного

Q

оборудования

Q



год ВЭР

Q 

3600

^_д , (кДж/год), ^(8.27)

Использование ВЭР является экономически целесообразным при положительном зна- чении разности (Э_ут.> 0) в формуле (1.22) и сроке окупаемости капиталовложений Т3–4 го- да.

Пример расчета экономической эффективности от использования ВЭР. Исходные данные для экономического расчета:

1. теплота, полученная в утилизационной установке

Q_ВЭР = 500 кВт;

2. действительный фонд времени работы утилизационного оборудования _д - 6000

ч;

3. цена 1 тонны условного топлива Ц = 95 у.е.,

4. капиталовложения в утилизационное оборудование

К = 40000 у.е.;

5. эксплуатационные расходы С_экс= 5000 у.е.

Решение:

Экономия условного топлива за счет утилизации ВЭР

^Вусл.

^QВЭР

Q





Р

н .усл.

500 _

29300

^0,017 , (кг/с)

Годовая стоимость сэкономленного топлива

Э



усл. топ.

3600

^Вусл.

_д  Ц 

3600

0,017 

600010^{ 3} 

95 

³⁴⁸⁸⁴ , (у.е.).

Э

Удельная стоимость энергии, выработанной в утилизационной установке

Q

^эуд . ^

усл. тон . год ВЭР

34884 _

108 10⁸

0,323 10^{ 5}

, (у.е./кДж),

(8.28)

где

год ВЭР

Q 

3600_д 

500 

3600 

6000 

108  10⁸

, (кДж/год)

Q



Стоимость сэкономленной энергии

Э=3600 Q_BЭР·_д·э_yд =3600·6000·0,3238·10^-5=34884, (у.е.) ^(8.29)

Экономический эффект от использования ВЭР

Э_ут = Э - Е_н·К = 34884-0,15-40000 = 28884, (у.е.). ^(8.30)

Срок окупаемости капиталовложений в утилизацию ВЭР

T  ^K 

40000 _

^1,34 , (года). ^(8.31)

Э 

^CЭКС .

34884 

5000

Использование ВЭР является целесообразным так как величина (Э_ут>0) положительна и капиталовложения окупаются за достаточно короткий период.