CC BY
67
УДК 621.311
АНАЛИЗ УДЕЛЬНЫХ РАСХОДОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И ТОПЛИВА ПО КОТЕЛЬНЫМ ГОМЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ
Н. В. ГРУНТОВИЧ, Ю. О. ГОРЮНОВА
Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого»,
Республика Беларусь
Введение
Одним из приоритетных направлений повышения энергетической безопасности страны является увеличение использования котельными местных видов топлива (МВТ). Особая роль среди МВТ принадлежит древесному топливу - возобновляемому источнику энергии. Наибольшим потенциалом применения древесного топлива обладают структуры жилищно-коммунального хозяйства. Таким способом предлагается замещать импортируемые виды топлива.
Следовательно, проблема эффективного использования МВТ актуальна для Республики Беларусь. Это связано с тем, что МВТ в основном представлены торфом, древесиной и древесными отходами. Необходимо отметить, что в балансе возобновляемых источников энергии нашей республики значительную долю составляют топливная древесина (46,8 %), тепловые вторичные ресурсы (35,5 %) и древесные отходы (14,2%) [1].
Ставится задача анализа удельных расходов электроэнергии и топлива по котельным региона, работающих на мазуте, дровах, угле, котельно-печном топливе (КПТ), брикете, а также поиск факторов, влияющих на формирование удельных расходов с целью их дальнейшего снижения.
Решение поставленной задачи
Для решения поставленной задачи выполнен анализ котельного оборудования Гомельской области, где в настоящее время насчитывается 773 котельных. Структура котельных по районам Гомельской области представлена в табл. 1.
Таблица 1
Структура котельных по районам Гомельской области
Район Вид используемого топлива Общее число котельных в районе
Мазут Дрова Уголь КПТ Брикет
Мозырский 8 10 14 2 - 47
Калинковичский 9 9 14 1 3 49
Лоевский 3 2 - - 10 15
Рогачевский - 9 - - 5 34
Октябрьский 4 12 7 - - 23
Хойникский - - - - 7 19
Чечерский - 4 3 1 - 13
Петриковский 7 12 15 - - 36
Ельский 1 2 3 1 18 29
Окончание табл. 1
Район Вид используемого топлива Общее число котельных в районе
Мазут Дрова Уголь КПТ Брикет
Брагинский - - 5 - 1 12
Кормянский - - 10 - - 15
Жлобинский 1 12 10 - - 41
Наровлянский - 4 3 - - 12
Буда-Кошелевский 1 - 14 - - 29
Добрушский 1 2 - - 4 30
Лельчицкий - 6 10 2 - 20
Речицкий 3 31 - - 4 76
Житковичский 2 1 15 1 10 37
Г омельский 5 9 6 8 3 191
Светлогорский 3 9 7 - 1 26
Ветковский 2 - - - 7 19
Количество котельных 50 134 136 16 73 773
Как видно из табл. 1, среди 773 котельных региона мазут используют 50 котельных, дрова - 134, уголь - 136, котельно-печное топливо - 16 и 73 котельные в качестве топлива используют брикет. Общее количество котельных, использующих МВТ составляет 52,91 % от общего их количества. Анализ показал, что существует значительный потенциал по использованию котельными МВТ.
Для проведения анализа удельных расходов электрической энергии и топлива по котельному оборудованию сформированы информационные базы данных (ИБД). При разработке БД возможны два технических решения:
- использование реляционной базы (библиотека наборов данных в рамках операционных систем), специализированная разработка информационной организации данных под набор задач и специализированных программ обслуживания;
- применение универсальных систем управления базами данных в рамках операционной системы, логическое проектирование баз данных и организация доступа к ним из различных прикладных программ.
Взаимосвязанная структура в виде отдельных файловых систем была использована при создании ИБД по котельным Г омельской области. Фрагмент файла реляционной базы данных по котельным Гомельской области с номинальной теплопроизводительностью от
0,5 до 10 Гкал/ч показан на рис. 1.
Информационная база данных включает следующие общие сведения и показатели:
- наименование котельной (ее расположение: город, село, поселок; адрес);
- ведомственную принадлежность;
- тип и количество установленных котлов, срок их эксплуатации;
- общую теплопроизводительность котельной, Гкал/ч;
- вид сжигаемого топлива (газ, дрова, мазут, торфобрикет, уголь, КПТ);
- годовой отпуск тепла (расход топлива), Гкал/т у. т.;
- тип здания котельной;
- наличие приборов учета;
- данные по расходу котельно-печного топлива и электрической энергии фактически и по действующей норме.
Л р гз р а
НереЧеЕЫЕЕГГВ^ЮШИКПТеЛЬЕШГпМЙТЫКПЁ 0П.Т317В ИЗРИИЛЫи! Ир 015ВИ ЗБ1Л1БНП(ТЬМ С,: - И) Г ЕПЛ'Ч [на 01. '>1.0 В
я Г.]
4
П .№ 1г'т1 НаИКСЖЕ£ЗЭ: ксгиьжЬ 'гсрсл. ЛВССЛЗЛ У1рС2 ТСЛЕфН Егдмаиззм. шинадлснгосзь Т-Г1 г _-:1>т-рг угл—гр . лгт 'гронг .■НнИТПуТГЛ!1] . лгг£п-т глп Пр| цгл.нь' ^ и:Д1а:; Г2ПЛОПрССЗЕС^11 гсг^чэстъ :ог-5., Гзал1: Т^ШГЩ Г-ЯТЧЛ- ьтгп 1111 М11ШМ Гэдзем: гглупт т-пта* рлгд^д гг имим . 1 н;и /г V г
И 2 т 3 т г - 1,
у Г .Ш1ыр*кв1 уаСоЕ.
я ■■ь ОАО Ч-1|-*-ц1|Г2_||1.|211,||и1 * .‘нИ1 г Мт у:1 . у.±Спш1и.м.,1л-1«':'Аам. □&. №А..>01Л4 Змзсе: буклрок
9 ЛЙ1 1JLr.13.1Uii. ДШР-4'.М пп.; Е-1'У-.М-: ШГ.{оэр.; у □2Г-Т зз.с^:. ШТ.ЧСи
10 У»}. Е и с. 1 -1и к' гЛг. и 1 Гг н 1] <-■ ЬТ| 1- п ■ "тннпк" Пуь' 1пн^' ДКШЧ^ 1Ш.- ДЕЕР-Ш? 1 згг.аар./ Й. Ы£1уТ 1р. С-73.
11 дидок Ш-иМш. и др. га.
Рис. 1. Фрагмент реляционной базы данных по котельным Гомельской области с номинальной теплопроизводительностью от 0,5 до 10 Гкал/ч
Ежеквартально все предприятия представляют данные по расходу топлива в Гомельское областное Управление по надзору за рациональным использованием ТЭР в виде отчета «О результатах использования топлива, тепловой и электрической энергии» по форме 4-нормы ТЭР. В отчете указывают удельный фактический расход топлива и электроэнергии котельных на производство 1 Г кал тепла.
Структура данных, подлежащих анализу, в большинстве случаев неоднородна. Наличие БД по котельному оборудованию Гомельской области позволяет произвести комплексный анализ работы котельных, использующих различные виды топлива. Для этого используется регрессионный анализ.
В данном случае выполняется оценка таких показателей, как среднее квадратическое отклонение ах и коэффициент вариации [2].
Среднее квадратическое отклонение ах значения х - показатель рассеивания значений случайной величины относительно ее математического ожидания
а =
1 п
- Е(х - х )2, (1)
п -=1
где п - объем выборки; х^ - --й элемент выборки; х - среднее арифметическое выборки.
Коэффициент вариации показывает долю среднего значения величины в выборке от ее среднего разброса
V = % . (2)
х
В отличие от среднего квадратического отклонения коэффициент вариации измеряет не абсолютную, а относительную меру разброса значений признака в статистической совокупности.
Для котельных основным статистическим материалом являются удельный фактический расход топлива (Жуд, кг у. т.) и электроэнергии (Жуд, кВт • ч) на отпуск 1 Гкал
тепловой энергии. По ним можно судить о количестве затрат, отнесенных к конечному виду продукции, а именно на выработку 1 Гкал. Величина удельного расхода топлива и электроэнергии зависит от следующих факторов:
- расположение котельной (расстояние от котельной до потребителя энергии);
- назначение котельной, т. е. фактически от мощности потребителя;
- вид используемого топлива.
На основании собранных и систематизированных статистических данных выполнена классификация котельных Гомельской области по теплопроизводительности для каждого вида используемого топлива. Классификация представлена в табл. 2.
На рис. 2 приведена диаграмма процентного соотношения числа котельных в зависимости от теплопроизводительности.
Таблица 2
Классификация котельных по теплопроизводительности в зависимости от вида используемого топлива
Вид топлива Тепловая мощность, Гкал/ч Количество котельных %
до 0,5 0,5-1,5 1,5-3 3-5 5-10 10-20 20-50 50-70 70-160
Мазут - 3 13 10 12 6 4 2 - 50 7,16
Дрова 4 75 48 5 2 - - - - 134 19,20
Уголь 3 111 22 - - - - - - 136 19,48
КПТ 1 9 4 2 - - - - - 16 2,29
Брикет 5 53 15 - - - - - - 73 10,46
Газ 32 87 54 51 29 17 13 3 3 289 41,40
Количество котельных 45 338 156 68 43 23 17 5 3 698 100,0
% 6,45 48,42 22,35 9,74 6,16 3,30 2,44 0,72 0,43 100 -
Особое внимание следует обратить на количество котельных с теплопроизводительностью 0,5—1,5 Гкал/час. Число котельных в этом диапазоне составляет 48,42 % от общего их числа. Это говорит о том, что большинство потребителей представляют собой малые предприятия, учреждения образования, дошкольные учреждения, колхозы, совхозы, коммунальные организации. В связи с этим предлагается для данных потребителей выбрать наиболее рациональный вид используемого топлива для получения тепловой энергии.
Основными критериями выбора топлива служат его доступность и цена. На сегодняшний день в Гомельской области основным видом топлива является природный газ. Число котельных, работающих на природном газе, составляет 41,4 %.
Для котельных установок, работающих на газе, предъявляются повышенные требования к месту установки котла. Котельная должна быть оборудована системой вентиляции и естественным освещением, а также в некоторых случаях отдельным входом. Эти требования в итоге приводит к удорожанию котельной.
Твердые виды топлива довольно серьезно загрязняют атмосферу. Котельные установки в данном случае занимают значительную территорию.
В связи с этим следует обратить внимание на использование современных установок, в частности на когенерационные установки для получения двух форм полезной энергии -тепловой и электрической [3].
Рис. 2. Число котельных в зависимости от диапазона используемой теплопроизводительности,
%
Для оценки эффективности работы котельного оборудования Гомельской области выполнен анализ зависимости удельных расходов топлива и электроэнергии на отпуск тепловой энергии.
Структура котельных в зависимости от вида используемого топлива (рис. 3) показывает, что котельные, использующие уголь, составляют 19,48 % от общего числа котельных региона. Поэтому для котельных, работающих на угле, на основании статистических сведений построены отклонения удельного фактического расхода от среднего значения по диапазонам для топлива (Жуд, кг у. т.) и электроэнергии (Жуд, кВт • ч) на отпуск 1 Гкал. Зависимости представлены на рис. 4 и 5.
Рис. 3. Структура котельных в зависимости от вида используемого топлива, %
§ н 1 .'С'
* ''" ‘1 " * +• 152
п
Рис. 4. Отклонение удельного расхода топлива от среднего значения по диапазонам для котельных, работающих на угле
Рис. 5. Отклонение удельного расхода электроэнергии от среднего значения по диапазонам для котельных, работающих на угле
В результате проведенного статистического исследования котельных Гомельской области выявлено отсутствие зависимости удельного расхода топлива и электроэнергии от теплопроизводительности котельных.
В табл. 3 приведены средние значения х удельного расхода топлива и электроэнергии, среднеквадратические отклонения ох и значения коэффициента вариации
V для котельных, использующих местные виды топлива.
Таблица 3
Оценка степени разброса удельных расходов топлива
Всего 409 котельн ых Значения по расходу электроэнергии
Вид используемо го топлива Используема я тепловая мощность, Гкал/ч x, кВт ■ ч/Гкал Ох, кВт ■ ч/Гкал V,
3 Мазут 0,5-1,5 15,27 5,53б 3б,259
13 1,5-3,0 33,52 11,115 33,157
10 3,0-5,0 25,77 7,19б 27,928
12 5,0-10,0 31,89 7,0б4 22,149
6 10,0-20,0 28,32 7,318 25,843
4 20,0-50,0 33,18 13,757 41,4б8
2 50,0-70,0 32,25 10,25 31,783
4 Дрова до 0,5 27,175 3,б87 13,5б7
75 0,5-1,5 2б,б39 9,222 34,б2
48 1,5-3,0 29,238 9,199 31,4б5
5 3,0-5,0 23,4 7,874 33,б49
2 5,0-10,0 2б,2 2,1 8,015
3 Уголь до 0,5 25,833 11,45 44,323
111 0,5-1,5 35,745 1б,419 45,934
22 1,5-3,0 38,977 10,б54 27,334
1 КПТ до 0,5 15 - -
9 0,5-1,5 28,944 14,08б 48,бб4
4 1,5-3,0 25,35 11,583 45,б92
2 3,0-5,0 3б,25 1б,25 44,828
5 Брикет до 0,5 40,82 2,428 5,947
53 0,5-1,5 30,845 9,841 31,905
15 1,5-3,0 34,013 11,508 33,834
Всего 409 котельн ых Значения по расходу топлива
Вид используемого топлива x, кВт ■ ч/Гкал Ох, кВт ■ ч/Гкал V,
50 Мазут 185,54 24,15 13,01
134 Дрова 224,34 21,04 9,38
136 Уголь 219,12 14,8б б,78
16 КПТ 185,18 21,71 11,72
73 Брикет 223,99 18,55 8,29
Установлено, что для котельных, использующих мазут, значение коэффициента вариации по расходу электроэнергии достигает в максимуме 41,47 %, использующих дрова - 33,65 %, уголь - 45,93 %, котельно-печное топливо - 48,67 %, брикет - 33,83 %. Что касается топлива, то максимальное значение коэффициента вариации характерно для котельных, работающих на мазуте.
Заключение
Анализ статистических данных по работе котельного оборудования региона позволяет сделать следующие выводы:
1. Сформирована и систематизирована информационная база данных по котельному оборудованию Гомельской области, которая позволяет выполнить анализ удельных расходов электрической энергии и топлива на отпуск тепловой энергии котельными.
2. Установлено, что 52,91 % котельных региона используют мазут, дрова, уголь, котельно-печное топливо, брикет. Это позволяет судить о том, что существует значительный потенциал по использованию котельными МВТ.
3. Анализ теплопроизводительности показал, что количество котельные с тепло-производительностью 0,5—1,5 Гкал/час составляет 48,42 % от общего числа котельных Гомельской области. Это объясняется тем, что большинство потребителей представляют собой малые предприятия, учреждения образования и дошкольные учреждения, колхозы, совхозы, коммунальные организации. В связи с этим следует обратить внимание на выбор наиболее рационального вида используемого топлива для получения тепловой энергии.
4. Произведена оценка зависимостей удельного расхода топлива и электроэнергии для котельных, использующих уголь, поскольку они составляют 19,48 % от общего числа котельных Гомельской области. Установлено отсутствие зависимости удельного расхода топлива от теплопроизводительности котельных.
5. Имеется значительный разброс удельного расхода электроэнергии независимо от тепловой мощности котельных. Оптимизировать потребление электроэнергии целесообразно установкой регулируемых электроприводов на основе вентильноиндукторных двигателей на дымососы и дутьевые вентиляторы.
6. Выявлено, что для котельных, использующих мазут, дрова, уголь, котельно-печное топливо и брикет значение коэффициента вариации по расходу электроэнергии находится в диапазоне 33,65-48,67 %, а по расходу топлива коэффициент имеет максимальное значение 13,01 % для котельных, использующих в качестве топлива мазут.
Литература
1. Энергоэффективность. - 2009. - № 6.
2. Шмойлова, Р. А. Общая теория статистики : учеб. пособие / Р. А. Шмойлова. - Москва : Финансы и статистика, 2002. - С. 233-246.
3. Энергоэффективность. - 2008. - № 9. - С. 8.
Получено 11.02.2010 г.
