Теплоэнергетическое хозяйство в системе теплогазоснабжения и вентиляции

Топливные ресурсы и прогнозирование спроса на теплоэнергию, газоснабжение. Анализ использования тепловой энергии в производственных процессах. Вторичные топливные ресурсы. Организация работы по экономии теплоресурсов

Теплоэнергохозяйство любого предприятия — это совокупность тепловых установок и вспомогательных устройств, предназначен­ных для обеспечения данного предприятия энергией различных видов. В этом определении два понятия нуждаются в разъяснении и уточне­нии: теплоэнергетическая установка (теплоустановка) и энергия различ­ных видов.

Теплоустановка — это комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенный для производства, преобразования, передачи, накопления, распределения или потребления (тепловой энергии).

Для большей точности определений целесообразно разграничить понятия:

• собственно тепловая установка — установка, в которой производится, передается, преобразуется, распределяется тепловая энергия лю­бого вида. Отличительной особенностью такой установки являются потребление и одновременно производство ею теплоэнергетической про­дукции. Например, энергетический котел потребляет химическую энергию топлива и производит тепловую энергию и т.п.;

• теплоиспользующая установка — установка, в которой по­требляется теплоэнергия любого вида для производства неэнергетической продукции. Это многочисленные и разнообразные технологические установки — промышленные печи и котлы, сушилки и нагреватели, механические агрегаты и т.п. Они называются еще установками ко­нечного использования теплоэнергии.

Следует отметить еще одну, чрезвычайно важную особенность всех теплоиспользующих технологических установок: они состоят из двух частей — теплоэнергетической (теплоприемника) и технологической (технологического аппарата).

Теплоприемник технологической установки — это теплоэнергетиче­ская часть технологической установки, в которую поступает тепло извне, где при необходимости подведенная энергия преобразуется в другой вид энергии или изменяются ее параметры и откуда она пере­дается для использования в технологическом аппарате.

Технологический аппарат — это часть технологической теплоиспользующей установки, в которой происходит тепловое воз­действие на обрабатываемый материал и производится неэнергетиче­ская продукция.

На предприятиях различают систему теплоснабжения, соответ­ствующую понятию «общезаводское теплохозяйство», и систему теплоисполъзования — совокупность технологических и вспомогательных установок конечного использования тепла. На рисунке 1 представлены элементы систем теплоснабжения и теплоиспользования.

Необходимо отметить одну очень важную особенность — при принятии какого-либо технического решения на производстве рас­сматривается большое количество вариантов, которые определяются широкими возможностями комбинирования, взаимозаменяемостью установок и видов продукции. По степени комбини­рования можно различать:

- раздельные тепловые установки, производящие по одно­му виду продукции;

- комбинированные тепловые установки, производящие по несколько видов продукции;

- комбинированные теплотехнологические установки, произво­дящие технологическую продукцию.

Теплоэнергетическое хозяйство предприятия управляется специальной теплослужбой. Теплохозяйство предприятий является, с одной сто­роны, заключительным звеном топливного комплекса и обладает многими качествами и спецификой, а с другой — входит в состав соответствующего предприятия на правах его под­разделения — вспомогательного производства. Такая двойственность находит выражение в формулировке приведенной целевой функции, а также во многих специфических чертах экономики теплоэнергохозяйства.

Функции управления предприятия систем ТГВ следующие.

1. Организация, подразделяемая на подфункции:

- организация структуры;

- организация взаимоотношений;

- организация информации.

2. Учет, традиционно имеющий разновидности:

- оперативный;

- статистический (текущий);

- бухгалтерский.

3.Анализ в зависимости от времени его проведения:

- ретроспективный;

- оперативный;

- текущий;

- перспективных планов.

4. Нормирование:

- текущее;

- перспективное.

5. Планирование:

- оперативное;

- текущее;

- перспективное (включая долгосрочное планирование и прогно­зирование).

6. Контроль и регулирование:

- оперативное;

- текущее.

Эти функции осуществляются в определенных областях деятель­ности, среди которых специфичными для предприятий систем ТГВ являются:

- потребление тепла и газа;

- использование тепла и газа;

- эксплуатация теплоэнергетического и теплоиспользующего обору­дования;

- режимы теплоснабжения и работы теплооборудования;

- надежность теплоснабжения и работы теплооборудования;

- внутрипроизводственный (внутри предприятия) теплонадзор.

Неспецифическими областями деятельности, относящимися ко всему предприятию, однако имеющими теплоэнергетические особенности, в теплохозяйстве являются:

- ремонтное обслуживание теплоэнергетического и теплоиспользую­щего оборудования);

- материально-техническое снабжение теплохозяйства;

- труд и кадры предприяти;

- экономическая работа в теплохозяйстве;

- развитие производства и его теплоэнергетического обеспечения;

- другие неспецифичные области деятельности: подготовка про­изводства, реализация и сбыт продукции и пр.

Топливные ресурсы и прогнозирование спроса на теплоэнергию, газоснабжение

Основными задачами экономики систем теплогазоснабжения и вентиляции является выявление рацио­нальных направлений развития и эксплуатации предприятия, его отдельных элементов, установление методов эф­фективного использования материальных, трудовых и финансовых ре­сурсов.

Предмет изучения систем теплогазоснабжения и вентиляции — совокупность процессов получе­ния, преобразования, распределения и использования в национальной экономике топлива, электрической энергии, теплоты, сжатого и конди­ционированного воздуха, кислорода, воды и других энергоносителей.

Современное коммунальное хозяйство национальной экономики включает в себя всю совокупность предприятий, установок и сооруже­ний, а также связывающих их хозяйственных отношений, которые обеспечивают функционирование и развитие добычи (производства) энергоресурсов и всех процессов их преобразования до конечных уста­новок потребителей включительно.

В зависимости от стадии преобразования различают следующие ви­ды теплоэнергоресурсов:

- первичная — теплоэнергетические ресурсы, извлекаемые из окружаю­щей среды;

- подведенная — энергоносители, получаемые потребителями: раз­ные виды жидкого, твердого и газообразного топлива, электроэнергия, пар и горячая вода, разные носители механической энергии и др.;

- конечная — форма теплоэнергии, непосредственно применяемая в произ­водственных, транспортных или бытовых процессах потребителей.

В состав теплоэнергетической системы входят несколько элементов:

- топливно-энергетический комплекс (ТЭК) — часть энергетиче­ского хозяйства от добычи (производства) энергетических ресурсов, их обогащения, преобразования и распределения до получения энергоно­сителей потребителями. Объединение разнородных частей в единый хозяйственный комплекс объясняется их технологическим единством, организационными взаимосвязями и экономической взаимозави­симостью;

- электроэнергетика — часть ТЭК, обеспечивающая производство и распределение электроэнергии;

- централизованное теплоснабжение — часть ТЭК, которая про­изводит и распределяет пар и горячую воду от источников общего пользования;

- теплофикация — часть электроэнергетики и централизованного теплоснабжения, обеспечивающая комбинированное (совместное) про­изводство электроэнергии, пара и горячей воды на теплоэлектроцентра­лях (ТЭЦ) и магистральный транспорт тепла.

Примене­ние тепла отработанного пара при комбинированном производстве энергии обеспечивает значительную экономию топлива. ТЭЦ, отпускающие тепло для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий городов, на­зываются коммунальными (отопительными). Промышленно-отопительные ТЭЦ снабжают теплом как промышленные предприятия, так и на­селение.

При решении проблем экономического развития, выбора рациональ­ной организационной схемы предприятию необходимо учитывать спе­цифические особенности основных технологий отрасли.

К технологическим особенностям теплоэнергетического производства относят совпадение во времени процесса производства и потребления теплоэнергетической продукции. Ни тепловую, ни электрическую энергию нельзя складировать и запасать. Энергосистемы должны выдавать столько энергии и мощности, сколько требуется в данный момент:

где — произведенная тепловая энергия, ГДж;

— потребленная тепловая энергия, ГДж;

— потери тепла при транспортировке, ГДж.

Эта особенность технологии обусловливает высокие требования к надежной работе теплоэнергосистем. Надежность является одним из важнейших требований в теплоэнергетике.

Для обеспече­ния надлежащего уровня надежности используют:

- резервирование, т.е. создание резервов мощности, необходимых для замены вышедших из строя агрегатов, для проведения ремонта энергосистем и для поддержания качества выдаваемой, а также формирование резерв­ных запасов топлива, воды и т.п.;

- взаимозаменяемость видов продукции, т.е. возможность приме­нения различных теплоэнергоносителей в установках. Например, использо­вание природного газа или тепловой энергии в нагревательных печах, парового или электрического привода компрессоров и др.;

- высокую динамичность теплопотребления. Это обусловливает высокие требования к маневренности генерирующих установок, так как в каждый момент времени необходимо производить такое количество тепла, которое требуется потребителю. Маневренность агрегата должна обеспечить возможность работы теплосистемы по заданному графику.

Развитие теплоэнергетического хозяйства требует значительных капита­ловложений и имеет стратегическое значение для обеспечения эконо­мического роста предприятия, города, региона в соответствии с мас­штабами рассматриваемой проблемы. Необходимыми условиями обос­нованности принятия решений являются полнота и достоверность ин­формации. Поэтому прогнозирование потребности в энергетических ресурсах — очень важная проблема при решении задач технико- экономического обоснования вариантов развития теплоэнергохозяйства.

Учитывая технологические особенности производства тепла, технико-экономическое обоснование развития теплоснабжающих систем следует проводить, используя информацию о количестве потребляемого тепла и об изменении его потребления во времени. Такую информацию содержат перспективные графики нагрузки отдельных потребителей и суммар­ные графики нагрузки.

Графики тепла показывают изменение нагрузок по времени. Они различаются по видам потребителей, длительности и сезонам.

По видам потребления выделяют тепловой нагрузки, а также расходов топлива. В зависимости от дли­тельности рассматриваемого периода различают суточные, недельные, месячные, годовые и многолетние графики нагрузок; по сезонам года — зимние, весенние, летние и осенние.

Графики различаются также по назначению:

- отчетные (для анализа работы потребителей в энергосистеме);

- расчетные (перспективные) для планирования работы энергообъ­ектов системы.

Расчетные графики характеризуют изменения нагрузки во времени, обусловленные регулярно действующими факторами (характер техно­логического процесса, сезонные изменения температуры наружного воздуха).

При планировании нагрузок пользуются типовыми графиками. Ти­повые графики составляют для отдельных потребителей (промышлен­ности, сельского хозяйства, коммунально-бытовых потребителей и др.) и с учетом периодов времени. В типовом графике используются сред­неарифметические значения для отдельных периодов.

Для характеристики теплопотребления предпри­ятий вводится ряд показателей.

Максимальная суточная нагрузка Q'_mах, ГДж/ч, группы однотипных потребителей теплоты определяется их максимальными мощностями Qmax i и коэффициентами спроса V_ci:

где m — количество групп однотипных потребителей.

Генерируемая тепловая мощность (нетто) должна быть больше максимальной тепловой нагрузки на значение потерь при транспорти­ровке и в теплообменниках, ГДж/ч:

и

где — величина инвестиций в год t;

где

где — расчетный срок эксплуатации реконструируемого объекта.

— дополнительные затраты по доведению выбросов действую­щей станции до уровня, не превышающего нормативных значений. Рас­считывается аналогично 3₁.

Для оценки финансово-экономической эффективности необходимо рассматривать интересы инвестора и заказчика.

При выборе наилучшего варианта реконструкции заказчик принима­ет решение на основе расчетов сравнительной экономической эффек­тивности капитальных вложений, по критерию минимума суммарных дисконтированных затрат. Однако выбранный вариант должен быть обязательно проверен по другим критериям финансово-экономической эффективности, которые определяются на основе соотношений прирос­та прибылей и капиталовложений, вызвавших этот прирост.

Прирост прибыли при реконструкции вычисляется как разность ве­личин полученной прибыли до и после проведения реконструкции от реализации теплоэнергетической продукции:

где П₁, П₂ — прибыль на рассматриваемом объекте до и после рекон­струкции;

— то же за счет реализации i-го вида продукции;

— прирост прибыли по i -й продукции;

п — число видов продук­ции:

При производстве теплоты (по одноставочному) прирост прибыли рассчитывается по формуле

где — мощность до реконструкции;

— прирост мощности в результате реконструкции;

— коэффициент расхода теплоэнергии на собственные нужды до и после реконструкции;

— ос­новные и дополнительные ставки двухставочного тарифа;

— себестоимость отпущенной теплоэнергии до и после реконструкции;

— число часов использования установленной мощности до и после реконструкции.

Аналогично можно рассчитать прирост прибыли от производства дополнительной теплоты:

где — топливная составляющая себестоимости теповой энер­гии на существующей теплостанции.

Для конкретных проектов реконструкции прирост прибыли может определяться по-разному:

1. Если основные фонды теплообъекта имеют практически полный физический и моральный износ и дальнейшая эксплуатация объекта без реконструкции невозможна, то под результатом проекта реконструкции понимается стоимость всей продукции, вырабатываемой на реконст­руированном объекте.

2. Если цель реконструкции — улучшение технико-экономических показателей эксплуатации действующих достаточно новых основных средств, то в качестве результата может быть принят прирост прибыли от эксплуатации реконструируемого объекта за счет снижения издержек.

3. Возможны случаи «вынужденной» реконструкции, т.е. вызванные внешними факторами, не зависящими от состояния оборудования рас­сматриваемого теплообъекта. В этом случае прироста прибыли может и не быть.